Precesszió

Precesszió (a lat. praecessio - mozgás előre) - olyan jelenség, amelyben a forgástengely a test megváltoztatja irányát a térben .

Meg kell azonban érteni, hogy a forgástengely nem azonos a szögimpulzus irányával ; bár a test impulzusimpulzusa hajlamos konzerválódni (külső hatások hiányában), egy merev test forgása történhet e vektor körül (például bizonyos szimmetriájú testeknél), vagy a forgástengely folyamatosan változtatja az irányt.

Giroszkóp precesszió

A precessziót könnyű megfigyelni. El kell indítania a tetejét , és meg kell várnia, amíg lassulni kezd. Kezdetben a felső forgástengelye függőleges. Aztán fokozatosan eltér a függőlegestől, és elkezdi leírni a kúpot . Ezt a mozgást, amely a felső tengelye körüli saját forgása mellett hajtja végre, a csúcs tengelye precessziójának nevezzük [1] . A csúcs forgási sebességének csökkenésével a felső pontja fokozatosan leereszkedik, és egy divergens spirál mentén mozog .

A precesszió fő tulajdonsága a tehetetlenség : amint a csúcs precesszióját okozó erő megszűnik, a precesszió leáll, és a csúcs forgástengelye rögzített helyzetet vesz fel a térben. A csúcs a Föld gravitációs mezőjében forog példájában ez nem fog megtörténni, mert a precessziót okozó erő – a Föld gravitációjának és az asztal felületére gyakorolt nyomásnak a kombinációja – folyamatosan hat.

A precesszió hatását anélkül érheti el, hogy megvárná a tetejének forgásának lelassulását: nyomja meg a tengelyét (erőt alkalmaz) - a precesszió megindul. Egy másik hatás közvetlenül kapcsolódik a precesszióhoz, az alábbi ábrán látható: ez a nutáció – a precessziós test tengelyének oszcilláló mozgásai. A precessziós sebesség és a nutáció amplitúdója összefügg a test forgási sebességével (a precesszió és a nutáció paramétereinek változtatásával, ha lehetséges erőt kifejteni egy forgó test tengelyére, megváltoztatható a forgási sebessége).

Az égitestek precessziója

A világ északi és déli pólusának az égi szférán keresztüli szekuláris - lassú - mozgásának jelenségét precessziónak nevezik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a Föld geoid alakú - a pólusokon lapított, és napi forgásának tengelye nem merőleges az ekliptika síkjára. A Föld ellapultsága egy "többlettömeg-öv" létezésének tekinthető az egyenlítőjénél. A Nap és a Hold gravitációs mezői, amelyek az ekliptika síkjában helyezkednek el, úgy hatnak erre az övre, mintha megpróbálnák elfordítani a Föld forgástengelyét és az ekliptikára merőleges helyzetbe hozni. Ez az, ami miatt a Föld tengelye egy kúpot ír le, amelynek tetején körülbelül 47°-os szögű, és egybeesik a Föld középpontjával, 26 ezer éves időintervallumban. 4000 év múlva a világ északi pólusa a Cepheus csillagképben, 14 000 év múlva pedig a Lyra csillagképből származó Vega csillag közelében lesz. Még száz év alatt is jelentősen megváltozott a Sarkcsillag helyzete a világ északi sarkához képest. A sark harminc ívperccel közelebb került a Sarkcsillaghoz .

A világ pólusaival együtt az égi szféra más pontjai is megváltoztatják helyzetüket. Kétezer év alatt a tavaszi napéjegyenlőség körülbelül 30°-kal elmozdult a Kos csillagképtől a Halak csillagkép felé. A precesszió jelensége kihat az állatövben szereplő csillagképek összetételének változására is.

Hasonló mozgást hajt végre a Föld forgástengelye is , amelyet Hipparkhosz a napéjegyenlőségek várakozásaként jegyez meg . A mai adatok szerint a Föld precessziójának (precessziós körútjának) teljes ciklusa körülbelül 25 765 év, ami 1,23 pikohertzes precessziós frekvenciának felel meg .

A Föld forgástengelyének ingadozása a csillagok helyzetének változását vonja maga után az egyenlítői koordinátarendszerhez képest . Egy idő után a Sarkcsillag megszűnik a világ északi sarkához legközelebb eső legfényesebb csillag lenni , a Thurais pedig a Déli Sarkcsillag i.sz. 8100 körül. e.

Magukon az égitesteken kívül pályájuk is precessziónak van kitéve. A Föld keringési síkja az 5°-ig terjedő tartományban ingadozik, átlagosan körülbelül 68 800 éves időtartammal [2] , a Merkúr - 12 ° -ig, a Vénusz - legfeljebb 5 °, a Mars - legfeljebb 8 ° [3] .

Feltehetően [4] a Föld éghajlatának időszakos változásai a precesszióhoz kapcsolódnak [5] .

A jelenség fizikája

A precesszió jelenségének magyarázata azon a kísérletileg igazolt tényen alapul, hogy a forgó test impulzusimpulzusának változási sebessége egyenesen arányos a testre ható erőnyomaték nagyságával : ${\vec L}$ ${\vec M}$

${\frac {d{\vec L}}{dt}}={\vec M}$

Példa

ábrán. egy[ hol? ] forgó bicikli kereket ábrázol, melynek forgástengelyének végei két menetre és . A kerék súlyát a menetek deformációja okozta erők egyensúlyozzák ki. A kerék szögimpulzusa a tengelye mentén irányul, és a kerék szögsebesség -vektora ugyanabba az irányba . $a$ $b$ ${\vec L}$ ${\vec {\omega ))$

Hagyja, hogy a cérna valamikor elvágódjon. Ebben az esetben a várakozásokkal ellentétben a forgó kerék nem változtatja meg tengelyének vízszintes irányát, és mint egy inga, nem lendül a meneten . De a tengelye a gravitációs nyomaték hatására vízszintes síkban forogni kezd : $b$ $a$ ${\vec M}$ $P$

$\ {\vec r}\times {\vec P}={\vec M}$ , ahol a forgó test tömegközéppontjának sugárvektora a meneten lévő csatlakozási ponthoz viszonyítva . ${\vec {r))$ $a$

Mert a

$dL={d\varphi }{L(t)}$ és , majd $dL=Mdt$ ${\frac {d\varphi }{dt}}={\frac {M}{L}}$

és mivel a precesszió szögsebessége : , kapjuk: vagy, figyelembe véve, hogy , hol van a kerék tehetetlenségi nyomatéka: [6] $\omega _{p}$ ${\frac {d\varphi }{dt}}=\omega _{p}$ $\omega _{p}={\frac {M}{L}}$ $L=I\omega$ $én$ $\omega _{p}={\frac {M}{I\omega }}$

A forgó kerék viselkedésének formális magyarázata az, hogy a szögimpulzus növekményvektora mindig merőleges a vektorra , ráadásul mindig párhuzamos a gravitációs nyomaték vektorával , amely a vízszintes síkban merőleges a rajz síkja, mivel a gravitáció függőleges. Ezért a keréktengely ebben az esetben a vízszintes síkban precesszál. $dL$ ${\vec L}$ $\vec M$ ${\vec P}$

A fenti magyarázat bemutatja , hogyan történik a precesszió, de nem ad választ , hogy miért , ami abból áll, hogy a kezdeti pillanatban a gravitáció hatására a kerék tengelye még kissé megbillen a rajz síkjában, és az impulzusvektor megváltozik. helye a térben, egyre . A gravitáció azonban nem hoz létre nyomatékot a függőleges síkban, ezért a lendületi momentum függőleges komponensének irányának és nagyságának változatlannak kell maradnia, ami csak egy további impulzusnyomaték megjelenésével érhető el a kifejezésben. : ${\vec L}^{\prime }$ $\delta {\vec L}$

${\vec L}$ = + . ${\vec L}^{\prime }$ $\delta {\vec L}$

Egy ilyen járulékos nyomaték a rajz síkjára vízszintesen merőlegesen irányított erőnek felel meg, amely precessziót okoz [7] .

Lásd még

Larmor precesszió

Jegyzetek

↑ Archivált másolat . Letöltve: 2017. augusztus 6. Az eredetiből archiválva : 2017. július 12. (Orosz)
↑ Berger .
↑ Laskar .
↑ Elemek .
↑ (2019-03-26 óta nem elérhető link [1317 nap - előzmények ) Felmelegedés. RU. Weboldal a Föld éghajlatváltozásáról. Therese E. I. Fenntartható fejlődés és a Föld globális klímaváltozásának problémái]
↑ Leute, 2004 .
↑ Lüders, Oppen, 2008 .

Irodalom

Klaus Lüders, Gerhard von Oppen. Lehrbuch der Experimental Physic. Band I. 12 völlig bearbeitete Auflage. - Berlin - New York: Walter de Gruyter, 2008. - ISBN 978-3-11-019311-4 .
Ulrich Leute. Physik und ihre Anwendungen in Technik und Umwelt: Carl Hanser Verlag. - München: Wien, 2004. - ISBN 3-446-22884-5 .

Linkek

A Föld precessziójának és nutációjának okai . Letöltve: 2009. március 23. Az eredetiből archiválva : 2012. október 19.. (Orosz)
Milankovitch ciklusai . Elemek. Letöltve: 2008. május 26. Az eredetiből archiválva : 2012. május 30. (Orosz)
A. L. Berger. Ferdeség és precesszió az elmúlt 5000000 évben. (angol) . Letöltve: 2022. április 12. Az eredetiből archiválva : 2019. szeptember 4..
J. Laskar. A Naprendszer világi evolúciója 10 millió év alatt. (angol) . Letöltve: 2020. november 10. Az eredetiből archiválva : 2020. november 10.

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online) Universalis
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4273710-2 NDL : 00570022

mechanikus mozgás
referenciarendszer	inerciális vonatkoztatási rendszer Nem inerciális vonatkoztatási rendszer Összetett mozgás A relativitás elve
Anyagi pont	Egységes mozgás Egyenes vonalú mozgás Mozgásegyenlet Mozgásegyenletek nem inerciális vonatkoztatási rendszerben Pálya (útvonal) mozgó Sebesség Gyorsulás ( centripetális gyorsulás érintőleges gyorsulás ) gondolatjel
Fizikai test	transzlációs mozgás Sík-párhuzamos mozgás ( Párhuzamos fordítás ) Gömb alakú mozgás ( Forgó mozgás Körkörös mozgás Precesszió nutáció )
folytonosság	lamináris áramlás turbulens áramlás
Kapcsolódó fogalmak	Sebesség terv A vonat vontatása Hat szabadsági fok

Mértékegységek és időszabványok
Tudomány Fizika Sztori kronológia Csillagászat Geológia Paleontológia
Alapfogalmak	Idő Időszámítás Értékskála (idő) időszabvány
Nemzetközi szabványok	Koordinált világidő (UTC) Egyetemes idő (UT) Nemzetközi Atomidő (TAI) ISO 31-1 DUT1 ugrás második Nemzetközi Földforgási Szolgálat (IERS) Földi idő (TT) Geocentrikus koordináta idő (TCG) Baricentrikus koordinátaidő (TCB) polgári idő 12 órás időformátum 24 órás időformátum ISO 8601 Dátumválasztó vonal helyi szoláris idő Időzóna Nyári idő szabványos idő
Elavult szabványok	efemerisz idő Baricentrikus dinamikus idő (TDB) Greenwichi középidő (GMT) Greenwich meridián
Idő	téridő Chronon Kozmológiai évtized Planck korszak Planck idő T-szimmetria Relativitás-elmélet Az idő lassulása Referencia rendszeridő saját ideje időtartomány folyamatos idő diszkrét idő Abszolút tér és idő Az idő egyenlete
Néz	Astrarium atomóra Homokóra Kronométer Rádióórák Napóra Karóra vízóra Megtekintési előzmények
Naptárlásd a listát	Csillagászati Julian Új Julian gregorián iszlám luniszoláris Nap Hold Epakta Interkaláció Szökőév közös év trópusi év Napéjegyenlőség Napforduló hét napos hét A hét napjainak nevei Algoritmus a hét napjának kiszámításához Vrutseleto
Régészet és geológia	Nemzetközi Rétegtani Bizottság Geológiai lépték Ismerkedés a régészetben
Idővonal a csillagászatban	sziderális idő Galaktikus év
Időegységek	Ráz Harmadik Második Perc Óra Nap Egy hét Évtized fortnite Hónap Negyed fél év Év Csillár Évtized vádol Század Seculum Évezred
Lásd még	Kronológia Időtartam rendszeridő Metrikus idő Mentális idő Időmérő A nyári időszámítás