Чому не змінюється вісь Землі протягом року?

Я розумію, що вісь Землі вказує в тому самому напрямку в просторі протягом усієї орбіти навколо Сонця. І саме це спричиняє наші пори року.

Моє запитання: чому вісь не йде по орбітальній стежці (на кшталт машини, яка їде по колу)?

Я думаю, що Місяць відіграє певну роль у цьому.

Як другорядне запитання, чи обертаються інші планети нашої Сонячної системи такі ж, як Земля (її вісь вказує в тому ж напрямку в просторі для всієї орбіти)?

Я розумію, що вісь Землі вказує в тому самому напрямку в просторі протягом усієї орбіти навколо Сонця. І саме це спричиняє наші пори року.

Друге твердження правильне. Осьовий нахил є основним рушієм сезонів.

Перше твердження не зовсім правильне. Відбувається невелика, але наполеглива зміна орієнтації осі Землі. Зміна протягом року невелика. Зміни протягом 13 000 років великі. Через 13000 років вісь Землі буде нахилена приблизно на 47 градусів порівняно з поточною орієнтацією. Ще через 13000 років Земля буде орієнтована дуже аналогічно тому, як вона орієнтована зараз. Про це я напишу пізніше.

Моє запитання: чому вісь не йде по орбітальній стежці (на кшталт машини, яка їде по колу)?

Це не гарна ментальна модель. Єдиний контакт між вашим автомобілем та землею - це дно чотирьох коліс на вашому автомобілі. Сили в цих чотирьох невеликих контактних областях - це те, що змінює орієнтацію вашого автомобіля та змінює вектор швидкості вашого автомобіля. Це означає, що крутний момент на вашому автомобілі, коли ви повертаєте кермо, і відцентрова сила на вашому автомобілі, яка змушує вашу турботу домогтися повороту, тісно пов'язані. Акуратно поверніть кермо, і важкий передній кінець вашого автомобіля слідує відповідності. Якщо припустити легкий поворот, легкий задній кінець вашої машини невдовзі слід за відповідним пристосуванням. Якщо ви повернетеся занадто сильно, ваш автомобіль починає ковзати замість повороту. Повертайтеся ще сильніше, і ви ризикуєте перевернути та перекинути автомобіль. Рух вашого автомобіля залежить від інтимної зв'язку між силою і крутним моментом.

Гравітація не працює так. Натомість він діє на кожен шматочок Землі, всі разом, всі відразу, весь час. Існує незначна різниця у гравітаційно-індукованому прискоренні по всій Землі через зміни відстані до Місяця (або Сонця), але ці зміни невеликі. Чиста гравітаційна сила на Землі дуже сильно відокремлена від малого градієнта градієнта нетто на Землі.

Основним результатом моменту градієнта гравітації, який на Місяці та Сонці на Землі впливає дуже повільна, але велика прецесія осі обертання Землі (детальніше читайте цю статтю у вікіпедії про осьову прецесію ). Ця прецесія змушує вісь обертання Землі обертатися приблизно до норми до екліптики зі швидкістю одного обороту за 25772 роки. Існують менші ефекти, що називаються узагальненими нутаціями та полярними рухами, що виникають внаслідок градієнта гравітаційного моменту. Ці менші ефекти значно, набагато менші за величиною, але мають набагато, набагато коротші періоди. Найбільший з цих менших ефектів є наслідком циклічних коливань місячного вузла 18,61 року. Навіть ця найбільша складова нутації мала, на два порядки менша, ніж велика, але повільна прецесія.

Зобразіть Землю як маленьку кулю, підвішену в повітрі, не рухаючись, хоча вона обертається на своїй осі. Якщо до цього не застосувати сили, абсолютно нічого не станеться. Це збереження енергії (або імпульсу; з ним можна працювати будь-яким способом). Земля спонтанно не почне рухатися в одному напрямку, оскільки це порушить збереження поступальної енергії та збереження лінійного імпульсу. Якби це сталося, енергію отримали б з нізвідки.

З тієї ж причини Земля не почне нахилятися на одну сторону. Це збереження обертової кінетичної енергії та збереження імпульсу кута при роботі. Кмітливий?

Отже, так, Кіт спотоновлений. Вам знадобиться якийсь крутний момент, щоб таким чином повернути вісь Землі.

Так чому ж осі Землі Move більш 26000 років (це робить, до речі, як раз не один цикл в рік)? Як і припливи, а також те, як обертання Землі сповільнюється, це в першу чергу припливні сили Місяця та Сонця на роботі, хоча інші планети роблять певний внесок у загальні зміни.

Я можу додати якусь математику, якщо хочете, але будьте попереджені, я сам це вчу, тому це не буде пояснено так добре, як вам може подобатися.

Інші планети підкоряються тим же законам, що і Земля, тому їх осі повинні вказувати в одному напрямку протягом року, ігноруючи наслідки осьової прецесії.

Зміна кута між сонцем і місяцем дійсно спричиняє незначні зміни в осі обертання Землі протягом 18,6-річного періоду .

У випадку Землі основними джерелами припливної сили є Сонце і Місяць, які постійно змінюють розташування відносно один одного і, таким чином, викликають нутацію в осі Землі. Найбільший компонент нутації Землі має період 18,6 років, такий самий, як і прецесія орбітальних вузлів Місяця. 1 Однак є й інші значущі періодичні терміни, які повинні бути розраховані залежно від бажаної точності результату.

Основний термін нутації обумовлений регресом вузлової лінії Місяця і має той самий період 6798 днів (18,61 року). Він досягає плюс-мінус 17 ″ в довготі і 9 ″ в косості. Усі інші терміни значно менші; наступний за величиною період із 183 днями (0,5 року) має амплітуди 1,3 1.3 та 0,6 ″ відповідно.

Це не великий ефект (за посиланням):

Земля діє як масивний гіроскоп. Для зміни орієнтації осі знадобиться величезна сила. Хоча сили, безумовно, докладаються, вони недостатньо великі, щоб спричинити помітні зміни орієнтації осі, коли Земля падає / орбітає навколо Сонця. Як ви вказуєте, орієнтація осі відповідає за зміну сезону. Ділянки, які отримують найбільш прямий вплив сонячного світла, є влітку; райони, що отримують погляди сонячного світла, знаходяться взимку.

Обертання Землі навколо Сонця є не круговим, а еліптичним. Під час своєї орбіти відстань Землі від Сонця змінюється. Багато джерел повідомляють, що, хоча це правда, це мало впливає на сезон. Ці джерела вказують, що орієнтація осі Землі у поєднанні з «нахилом» орбіти Землі над або під екватором Сонця визначає пори року.

Давайте робити прості речі. Нижче зображено орбіту Землі.

Я вважаю, що питання означає, чому вісь весь час не спрямована до Сонця. Відповідь, яка порівнює Землю з гіроскопом, найпростіша у використанні. Ефект віджимання на осі викликає силу, яка допомагає утримувати вісь Землі під кутом 23,5 ° (приблизно). На осі Землі невелике коливання на кілька метрів. Спробуйте подивитися зверху, можливо, це стане зрозумілішим. На полюсі є червоне коло обертання, якщо уважно придивитися.

Земля не рухається навколо Сонця, вона насправді тягне до Сонця, але йде досить швидко навколо нього, щоб протидіяти гравітації і не наближатися, так само як супутники залишаються на орбіті в космосі. Автомобіль був би більше схожий на космічний корабель, оскільки він мав би силу / тягу, що штовхає його навколо Сонця.

Що стосується другого питання, то інші планети роблять те саме, але під різними кутами.

Оскільки гравітаційний потяг Сонця на Землю (майже) рівномірний, він не нахиляє Землю, а лише тягне її в цілому, не впливаючи на обертання Землі навколо власної осі.

Радіус Землі становить ~ 6400 км, відстань до Сонця ~ 150 000 000 км, а гравітаційна сила зменшується як квадрат відстані, тому співвідношення в тягу на деяких двох малих обсягах Землі, найближчому та найдальшому від Сонце в даний момент, є

тому сила нахилу дуже мала.

Якби коливання було рівно 0 (тобто співвідношення точно 1), сила нахилу була б рівною 0, і на спінінг Землі це взагалі не впливало б. Щоб отримати це, видаліть Сонце із зображення.

І за загальною теорією відносності, якби Земля рухалася рівномірною силою, це було б так, ніби зовсім не було сили, з точки зору Землі.

Якщо вісь Землі завжди спрямована на Поляріс, то вісь Землі повинна постійно змінюватися протягом року протягом зміни відстані в орбіті 186 000 000 миль.

Якщо нахил у грудні становить 23,4 градуса, то березень буде меншим, а додатковий нахил до сонця, червень - найменшим нахилом Землі, жовтень буде меншим нахилом і додасть нахил до сонця. Без цієї зміни нахилу на Землю Поляріс би вирівнювався лише один день на рік у грудні.

Ви можете легко довести це самостійно.