Почему ось Земли не меняется в течение года?

Насколько я понимаю, ось Земли указывает в одном и том же направлении в пространстве в течение всей ее орбиты вокруг Солнца. И это то, что вызывает наши времена года.

Мой вопрос: почему ось не следует по траектории орбиты (что-то вроде машины, движущейся по кругу)?

Я думаю, что Луна играет роль в этом.

В качестве вторичного вопроса, другие планеты в нашей солнечной системе вращаются так же, как Земля (ее ось указывает в одном и том же направлении в пространстве для всей ее орбиты)?

Насколько я понимаю, ось Земли указывает в одном и том же направлении в пространстве в течение всей ее орбиты вокруг Солнца. И это то, что вызывает наши времена года.

Второе утверждение верно. Аксиальный наклон является основной движущей силой сезона.

Первое утверждение не совсем верно. Есть небольшое, но постоянное изменение в ориентации оси Земли. Изменение в течение года мало. Изменение в течение 13 000 лет велико. Через 13 000 лет ось Земли будет наклонена примерно на 47 градусов по сравнению с текущей ориентацией. Еще через 13 000 лет Земля будет ориентирована очень похоже на то, как она ориентирована сейчас. Я напишу об этом позже.

Мой вопрос: почему ось не следует по траектории орбиты (что-то вроде машины, движущейся по кругу)?

Это не хорошая ментальная модель. Единственный контакт между вашим автомобилем и землей - днища четырех колес вашего автомобиля. Силы в этих четырех небольших областях контакта - это то, что меняет ориентацию вашего автомобиля и изменяет вектор скорости вашего автомобиля. Это означает, что крутящий момент на вашем автомобиле, когда вы поворачиваете руль, и центростремительная сила на вашем автомобиле, которая заставляет вашу помощь преодолевать поворот, тесно связаны между собой. Аккуратно поверните рулевое колесо, и тяжелая передняя часть вашего автомобиля последует его примеру. В случае легкого поворота легкая задняя часть вашего автомобиля вскоре последует его примеру. Если вы поворачиваете слишком сильно, ваша машина начинает заносить вместо поворота. Повернись еще сильнее, и ты рискуешь перевернуть машину. Движение вашего автомобиля зависит от этой тесной связи между силой и крутящим моментом.

Гравитация не работает так. Вместо этого он действует на все части Земли, все вместе, все одновременно, все время. Существует небольшое изменение ускорения, вызванного гравитацией по всей Земле, из-за изменений расстояния до Луны (или Солнца), но эти изменения невелики. Чистая гравитационная сила на Земле очень сильно отделена от малого крутящего момента гравитационного градиента на Земле.

Основным результатом крутящего момента гравитационного градиента, создаваемого Луной и Солнцем на Земле, является очень медленная, но большая прецессия оси вращения Земли (подробнее читайте в этой статье в Википедии об осевой прецессии ). Эта прецессия заставляет ось вращения Земли вращаться вокруг нормали к эклиптике со скоростью один оборот за 25772 года. Существуют меньшие эффекты, которые в совокупности называются нутациями и полярным движением, которые возникают в результате момента гравитационного градиента. Эти меньшие эффекты намного, намного меньше по величине, но имеют гораздо более короткие периоды. Наибольшее из этих меньших эффектов является результатом 18,61-летних циклических изменений в лунном узле. Даже эта самая большая составляющая нутации мала, на два порядка меньше, чем большая, но медленная прецессия.

Представьте Землю как маленький шарик, подвешенный в воздухе, не движущийся, хотя он вращается вокруг своей оси. Если к нему не приложить силы, абсолютно ничего не произойдет. Это сохранение энергии (или импульса; вы можете работать с ним в любом случае). Земля не начнет спонтанно двигаться в одном направлении, потому что это нарушит сохранение поступательной энергии и сохранение линейного импульса. Если бы это произошло, энергия была бы получена из ниоткуда.

По той же причине Земля не начнет отклоняться в одну сторону. Это сохранение вращательной кинетической энергии и сохранение момента импульса на работе. Savvy?

Так что, да, Кит на месте. Вам понадобится какой-то момент, чтобы повернуть ось Земли таким образом.

Так почему же ось Земли движется течение 26 000 лет (кстати, только не один цикл в год)? Как и приливы, а также то, как замедляется вращение Земли, это прежде всего приливные силы Луны и Солнца в действии, хотя другие планеты вносят определенный вклад в общие изменения.

Я могу добавить немного математики, если хотите, но будьте осторожны, я учу это сам, так что это не будет объяснено так, как вам хотелось бы.

Другие планеты подчиняются тем же законам, что и Земля, поэтому их оси должны указывать в одном и том же направлении в течение всего года, игнорируя эффекты осевой прецессии.

Изменение угла между солнцем и луной вызывает небольшую нутацию оси вращения Земли в течение 18,6 лет .

В случае Земли основными источниками приливной силы являются Солнце и Луна, которые постоянно меняют местоположение относительно друг друга и, таким образом, вызывают нутацию на оси Земли. Наибольшая составляющая нутации Земли имеет период 18,6 года, такой же, как период прецессии орбитальных узлов Луны. 1 Однако существуют и другие важные периодические термины, которые необходимо рассчитывать в зависимости от желаемой точности результата.

Основной срок нутации обусловлен регрессией нодальной линии Луны и имеет тот же период 6798 дней (18,61 года). Он достигает плюс или минус 17 ″ по долготе и 9 ″ под наклоном. Все остальные термины намного меньше; следующий по величине, с периодом 183 дня (0,5 года), имеет амплитуды 1,3 "и 0,6" соответственно.

Это не большой эффект (по ссылке):

Земля действует как массивный гироскоп. Огромная сила потребуется для изменения ориентации оси. Хотя силы, безусловно, действуют, они недостаточно велики, чтобы вызвать заметное изменение ориентации оси, когда Земля падает / вращается вокруг Солнца. Как вы указываете, ориентация оси отвечает за изменение сезона. Области, которые получают самое прямое воздействие солнечного света, находятся летом; области, получающие скользящий солнечный свет, зимой.

Вращение Земли вокруг Солнца не круговое, а эллиптическое. На протяжении своей орбиты расстояние Земли от Солнца изменяется. Многие источники сообщают, что, хотя это и так, это мало влияет на сезон. Эти источники указывают, что ориентация оси Земли в сочетании с «наклоном» орбиты Земли выше или ниже экватора Солнца определяет времена года.

Давайте держать вещи простыми. Ниже приведена фотография орбиты Земли.

Я принимаю вопрос, чтобы обозначить, почему ось не все время указывает на Солнце. Ответ, сравнивающий Землю с Гироскопом, является самым простым в использовании. Вращающий эффект на ось действительно вызывает силу, которая помогает удерживать ось Земли под углом 23,5 ° (приблизительно), а земная ось слегка колеблется в несколько метров. Попытка взглянуть сверху может прояснить ситуацию. На полюсе есть красный круг вращения, если вы посмотрите внимательно.

Земля движется не вокруг Солнца, она фактически притягивается к Солнцу, но движется достаточно быстро вокруг нее, чтобы противодействовать гравитации и не приближаться, так же, как спутники продолжают вращаться в космосе. Автомобиль будет больше похож на космический корабль, так как он будет иметь силу / тягу, толкающую его вокруг Солнца.

Что касается второго вопроса, другие планеты делают то же самое, но под разными углами.

Поскольку гравитационное притяжение Солнца на Землю (почти) равномерно, оно не наклоняет Землю, оно только тянет ее целиком, не влияя на вращение Земли вокруг своей оси.

Радиус Земли составляет ~ 6400 км, расстояние до Солнца составляет ~ 150 000 000 км, а гравитационная сила уменьшается как квадрат расстояния, поэтому отношение в притяжении к двум небольшим объемам Земли, ближайшим и наиболее удаленным от Солнце в данный момент, это

поэтому сила наклона очень мала.

Если бы отклонение составляло ровно 0 (то есть отношение равнялось 1), сила наклона была бы ровно 0, и вращение Земли не было бы затронуто вообще. Чтобы получить это, удалите Солнце с картинки.

И согласно общей теории относительности, если бы Земля двигалась с одинаковой силой, это было бы так, как если бы с Земли не было никакой силы.

Если земная ось всегда направлена ​​в сторону Поляриса, то земная ось должна постоянно изменяться в течение года на протяжении 186 000 000 миль.

Если наклон в декабре составляет 23,4 градуса, тогда март будет меньше наклона и дополнительный наклон к Солнцу, июнь будет наименьшим наклоном Земли, октябрь будет меньше наклона и добавит наклон к Солнцу. Без этого изменения наклона Земли Polaris будет выравниваться только один день в году в декабре.

Вы можете легко доказать это самостоятельно.