Прецессия - це ... Прецессия осі Землі: опис і цікаві факти

У людства за плечима майже чотири мільйонироків, і за цей час ми досягли розуміння руху тектонічних плит, навчилися передбачати погоду і освоїли космічний простір. Але наша планета таїть в собі ще чимало таємниць і загадок. Одна з них, з якою пов'язують глобальне потепління клімату і теорію катастроф, це прецесія осі планети.

історичний нарис

Рух точок рівнодення на тлі зірокпомітив в III столітті до нашої ери Аристарх Самоський. Але першим описав збільшення довготи зірок і відмінності між зоряним і фактичним роком давньогрецький астроном Гіппарх в II столітті до нашої ери. І це при тому, що в той період вважали, що всі зірки закріплені на нерухомій сфері, а рух небосхилу - це рух цієї сфери навколо власної осі. Після були роботи Птолемея, Теона Олександрійського, Сабіт ібн Куррі, Миколи Коперника, Тихо Браге і багатьох інших. Причину прецесії осі Землі пояснив і описав Ісаак Ньютон у своїх «Засадах» (1686). А формулу прецесії показав американський астроном Саймон Ньюком (1896). Саме його формула, уточнена в 1976 році Міжнародним астрономічним союзом, описує швидкість прецесії в залежності з тимчасової прив'язкою.

фізика явища

У елементарної фізики прецесія - це змінамоменту імпульсу тіла при зміні його напрямку руху в просторі. Спостерігають цей процес на прикладі дзиги і його уповільнення. Спочатку вертикальна вісь дзиги при його уповільненні починає описувати конус - це і є прецесія осі вовчка. Головне фізичне властивість прецесії - Безінерційні. Це означає, що при припиненні дії сили, що викликає прецесію, тіло займе нерухоме положення. Відносно небесних тіл - такою силою є гравітація. І так як вона діє постійно, то і рух, і прецессірованіе планет не припиниться ніколи.

Рух нашої нерухомої планети

Кожному відомо, що планета Земля обертаєтьсянавколо Сонця, здійснює обертання по своїй осі і змінює напрямок цієї осі. Але це не все. Астрономія розрізняє тринадцять видів руху нашого будинку. Перерахуємо їх коротко:

Обертання навколо своєї осі (зміна дня і ночі).
Обертання навколо Сонця (зміна пір року).
«Ходіння вперед» або попереджання рівнодення - це прецесія.
Погойдування земної осі - нутація.
Зміна осі Землі до площини її орбіти (нахил екліптики).
Зміна еліпса земної орбіти (ексцентриситету).
Зміни перигелію (відстань від найвіддаленішої від сонця точки орбіти).
Параллактические нерівності Сонця (щомісячні зміни відстані між нашою планетою і світилом).
У момент параду планет (планети розташовані з одного боку від Сонця) центр мас нашої системи виходить за межі сонячного кулі.
Відхилення Землі (обурення і пертурбації) під дією тяжіння інших планет.
Поступальний рух всієї Сонячної системи до Веги.
Рух системи навколо ядра Чумацького шляху.
Рух галактики Чумацький шлях навколо центру скупчення таких же галактик.

Все це складно, але математично доведено. Ми зупинимося на третьому русі нашої планети - прецесії.

Це дзига?

Ми звикли думати, що вісь обертання планетинавколо своєї осі незмінна і північний її кінець спрямований до точки полярної зірки. Але все не зовсім так. Ось планети описує конус, також як дитяча іграшка дзига або дзига, що викликано тяжінням нашого супутника і нашого світила. В результаті полюси планети повільно переміщаються по відношенню до зірок з радіусом дуги в 23 градуси і 26 хвилин.

Як це побачити?

Нахил земної осі здійснюється внаслідоквзаємодій в системі гравітації Сонце-Земля і Місяць-інші планети. Зусилля гравітації такі великі, що змушують вісь планети здійснювати прецесію - повільне погойдування по ходу годинникової стрілки в протилежному обертанню планети напрямку. Побачити явище місячно-сонячної прецесії в дії легко - досить подивитися на заведений дзига. Якщо відхилити його ручку від вертикалі, то вона починає описувати коло в протилежному обертанню напрямку. Якщо уявити, що вісь планети - ручка, а сама планета - дзига, то це і буде нехай і грубим але прикладом прецесії осі Землі. Половину циклу прецесії наша планета проходить за 25776 років.

Наслідки прецесії Сонця і комплексу Земля-Місяць

Повільне переміщення точки весняного рівнодення (перетину небесного екватора і екліптики), провоковане прецессией, призводить до двох наслідків:

Коригуванні небесних координат.
Змінам перебування Сонця в зодіакальних сузір'ях.

Зміни точки весняного рівнодення привела довиникненню міжнародної домовленості про координати небесних тіл з обов'язковим фіксуванням на конкретну дату. Адже через прецесії осі Землі в античні часи ця точка знаходилася в сузір'ї Овна, а сьогодні вона розташована в сузір'ї Риб. За аналогією не існує і відповідності астрологічних знаків зодіакальних сузір'їв. Наприклад, знак Риб говорить про те, що в період з 21 лютого по 21 березня світило розташовується в сузір'ї Риб. Так і було в античні часи. Але сьогодні з огляду на прецесії орбіти Землі в цей період часу Сонце знаходиться в сузір'ї Водолія.

Вічної весни не буде

Прецессия - це попереджання рівнодення, щоозначає зміщення точок осіннього і весняного рівнодення. Іншими словами, весна на планеті з кожним роком настає раніше (на 20 хвилин і 24 секунди), а осінь пізніше. До календаря це не має відношення - наш григоріанський календар враховує довжину тропічного року (від рівнодення до рівнодення). Тому за фактом вже включений в наш календар ефект прецесії. Цей зсув періодично, і його період, як уже було сказано раніше, становить 25776 років.

Коли настане новий Льодовиковий період?

Зміна напрямку осі Землі кожні приблизно26 тисяч років (прецесія) - це зміна північного її напрямки. Сьогодні точка Північного полюса вказує на Полярну зірку, через 13 тисяч років вона вкаже на Вегу. А через 50 тисяч років планета пройде два циклу прецесії і повернеться в нинішній стан. Коли планета розташована «прямо» - кількість одержуваної сонячної енергії мінімально і настає льодовиковий період - більшу частину суші вкриває крига і сніг. Історія планети показує, що льодовиковий період триває близько 100 тисяч років, а міжльодовиковий - 10 тисяч. Сьогодні ми переживаємо таке межледниковья час, а ось через 50 тисяч років льодова кора покриє планету до кордонів нижче Нью-Йорка.

Не тільки прецесія винна

За даними Національного аерокосмічногоагентства НАСА, географічний Північний полюс планети з 2000 року почав активно зміщуватися на схід. За 115 років вивчення клімату на планеті він відхилився на 12 метрів. До 2000 року полюс зі швидкістю кілька сантиметрів на рік рухався в напрямку Канади. Але після зазначеної дати він змінив і напрямок, і швидкість. Сьогодні він зі швидкістю до 17 сантиметрів на рік рухається в бік Британії. Причинами цього явища називають танення гренландських льодовиків, збільшення маси льоду на сході Антарктиди, посухи в басейні Каспію і Індостану. А за цими явищами стоїть антропогенний фактор впливу на Землю.

Чому зими неоднакові?

Крім того, що наша планета прецессирует, вонаще й робить коливання при даному процесі. Це нутація - швидкі щодо прецесійного періоду «похитування полюсів». Саме вона змінює погоду - то зима холодніше, то літо суші і спекотніше. У роки особливо сильною нутації очікуються більш суворі погодні умови.