Equinox Prelude

A napéjegyenlőség előjátéka ( lat.  praecessio aequinoctiorum ) a tavaszi és őszi napéjegyenlőség pontjainak (azaz az égi egyenlítő és az ekliptika metszéspontjainak) fokozatos eltolódásának történelmi neve a csillagos égbolton keresztül. a Nap látható éves mozgása. Más szóval, minden sziderikus évben a tavaszi napéjegyenlőség valamivel korábban következik be, mint az előző évben, körülbelül 20 perc 24 másodperccel [1] . A szögmértékegységekben az eltolódás most körülbelül évi 50,3 hüvelyk, vagyis 71,6 évenként 1 fokkal [2] . Ez az eltolódás időszakos, és körülbelül 25 776 évente a napéjegyenlőségek visszatérnek eredeti helyzetükbe.

A napéjegyenlőség előjátéka nem jelenti azt, hogy az évszakok a naptár körül mozognak; A ma használt Gergely-naptár nem a sziderális, hanem a trópusi év hosszát tükrözi , ami a napéjegyenlőségtől a napéjegyenlőségig terjedő időszaknak felel meg. Ezért a napéjegyenlőségek előjátékának hatása tulajdonképpen benne van a jelenlegi naptárban [3] .

Okok

A napéjegyenlőség precessziójának fő oka a precesszió , a Föld tengely irányának időszakos változása a Hold és (kisebb mértékben) a Nap vonzása hatására . Ahogy Newton az " Elvek " című művében rámutatott , a Földnek a forgástengely mentén való ellapultsága oda vezet, hogy a Naprendszer testeinek gravitációs vonzása a Föld tengelyének precesszióját okozza [4] ; később kiderült, hogy a Földön belüli tömegeloszlási sűrűség inhomogenitása hasonló következményekkel jár . A precesszió nagysága arányos a perturbáló test tömegével és fordítottan arányos a hozzá való távolság kockájával; minél gyorsabban forog a precessziós test, annál kisebb a precesszió sebessége [5] .

A precesszió eredményeként a Föld tengelye egy kúpot ír le a térben . A Föld tengelyének forgása a Földhöz tartozó égi koordináták egyenlítői rendszerét is eltolja a távoli, gyakorlatilag mozdulatlan csillagokhoz képest az égi szférában . Az égi szférán a tengely az égi szféra úgynevezett kis körének kerületét írja le, amelynek középpontja az északi féltekén az északi ekliptika pólusa , a déli féltekén pedig a déli ekliptika pólusa , körülbelül 23,5 fokos szögsugárral [6] . Egy teljes forradalom ezen a körön (modern adatok szerint) körülbelül 25 800 éves periódussal megy végbe . Az év során a Föld ezen égitest által okozott precessziójának sebessége megváltozik - például a Nap esetében a napforduló napjain a maximum, a napéjegyenlőség napjain pedig nullával egyenlő [7] .

A Föld tengelyének elmozdulásának más okai is vannak, mindenekelőtt - nutáció , periodikus, gyors a precessziós periódushoz képest, "a pólusok mozgása". A Föld tengelyének nutációs periódusa 18,61 év, átlagos amplitúdója pedig körülbelül 17" (ívmásodperc). Ugyanakkor a nutáció, a precessziótól eltérően, kis tartományon belül megváltoztatja a Föld tengelyének dőlésszögét ekliptikus sík [8] .

A Holdon és a Napon kívül más bolygók is okozzák a precessziós eltolódást (főleg az ekliptikus sík egyenlítőhöz viszonyított dőlésszögének csökkenése miatt), de ez kicsi, évszázadonként körülbelül 12 ívmásodpercnyi, ill. a luniszoláris precesszióval szemben irányul [6] [5] [7] . Vannak más tényezők is, amelyek megzavarják a Föld tengelyének irányát - időszakos „ pólusok vándorlása ”, óceáni áramlatok változása, légköri tömegek mozgása, erős földrengések, amelyek megváltoztatják a geoid alakját , stb. hozzájárulása a Föld tengelyének elmozdulásához a precesszióhoz és a nutációhoz képest elhanyagolható [9] .

Hasonló jelenségek más bolygókon és azok műholdain is előfordulnak. Például számos műholdja és a Nap hatására a Jupiter tengelye –3,269 ívmásodperccel eltolódik évente [10] (a XX. század elején azt feltételezték, hogy a Jupiterianus precessziójának szögsebessége tengely Jupiter-évenként körülbelül fél fok volt, vagyis körülbelül 50-szer nagyobb, mint a jelenlegi érték [5] ). A Mars tengelye -7,6061(35) ívmásodperc szögsebességgel precesszen évente [11] . A holdprecessziónak két típusa is létezik : 8,85 éves orbitális precesszió és 18,6 éves csomópontprecesszió .

Következmények

Bolygónk tengelyének forgásának sokféle következménye van. A precessziós eltolódás iránya ellentétes a Föld tengelyirányú forgásának irányával, így a precesszió lerövidíti a trópusi év hosszát napéjegyenlőségtől napéjegyenlőségig mérve. Más szóval, a trópusi év 20 perccel rövidebb lesz, mint a sziderikus év . Mivel a csillagok hosszúságát a napéjegyenlőség pontjától mérik, mindegyik fokozatosan növekszik (évente 50,26 hüvelykkel) - ez a hatás vezetett a történelemben a jelenség felfedezéséhez [14] .

A precesszió során az egyes szélességi fokokon megfigyelt csillagos égbolt nézete megváltozik, ahogy az egyes csillagképek deklinációi is változnak, akár a megfigyelésük évszaka is változhat. Néhány csillagkép, amely jelenleg a Föld északi féltekéjének középső szélességein látható (például az Orion és a Canis Major ), fokozatosan a horizont alá süllyed, és néhány ezer év múlva ezeken a szélességi fokokon szinte elérhetetlen lesz, de a Centaurus csillagképek , a Déli Cross és számos más megjelenik az északi égbolton. Természetesen a precesszió következtében nem lesz elérhető a déli félteke összes csillagképe - a modern „nyári” égbolt mindenek fölé emelkedik, az „őszi” és a „tavaszi” égbolt kevésbé, a téli égbolt, ellenkezőleg, le fog esni, mivel jelenleg a lehető legnagyobb mértékben „emelték” [5] .

Hasonló folyamatok mennek végbe a déli féltekén is. Ott láthatóvá válik az északi féltekének számos, jelenleg a déli féltekén nem látható csillagképe, és mindenek fölé emelkedik a modern „téli” égbolt, amely a déli féltekéről nyárként látható. Például az Ursa Major csillagkép 6 ezer év elteltével a déli félteke középső szélességeiről lesz megfigyelhető , és 6 ezer évvel ezelőtt a Cassiopeia volt látható ott [5] .

Az égi pólus ma már majdnem egybeesik a Sarkcsillaggal . Az ókori Egyiptomban a Nagy Piramisok építésekor (kb. 4700 évvel ezelőtt) a Tuban (α Dragon ) csillag közelében tartózkodott. 2103 után a pólus elkezd távolodni a Sarkcsillagtól, és az 5. évezredben a Cepheus csillagképbe költözik , 12 000 év múlva pedig Vega fogja játszani a "sarkcsillag" szerepét . Az ókori csillagászok a tavaszi napéjegyenlőséget a Kos csillagképben , az őszi napéjegyenlőséget pedig a Mérleg csillagképben látták , így mindkét pontot általában még mindig ezeknek a csillagképeknek a szimbólumai jelölik, bár átkerültek a Halak , illetve a Szűz csillagképbe . [6] [14] .

A Föld tengelyének az ekliptika pólusához viszonyított dőlésszöge 22,0° és 24,5° között változik, átlagosan 41 000 éves időtartammal. Ezenkívül az ekliptika síkja körülbelül 4 ° -on belül ingadozik, ennek eredményeként az Egyenlítő síkja körülbelül 18 ° és 28 ° közötti tartományban megváltoztatja dőlését az 1850-es ekliptikához képest [15] .

A precesszió és más csillagászati ​​tényezők állítólagos hatása a Föld klímájára továbbra is vitatható téma [16] ; lásd a Milankovitch Cycles cikket erről .

Történelmi vázlat

Néhány közvetett adat alapján feltételezhető, hogy a sziderikus és a trópusi évek közötti különbséget (amelynek egyszerű logikai következménye a napéjegyenlőségek mozgása a csillagok hátterében) először a Kr.e. III. században állapították meg. e. Szamoszi Arisztarchosz . Az ezekből az adatokból kiszámított sziderikus és trópusi évek közötti különbség 1°/100 év, vagyis évi 36" [17] precessziós rátának felel meg (a modern adatok szerint 1°/71,6 év).

A napéjegyenlőségek várakozását a csillagok megfigyelései alapján a kiváló ókori görög csillagász , Hipparkhosz fedezte fel a Kr. e. 2. században. e. Rendelkezésére álltak a Kr.e. III. századi görög csillagász megfigyeléseinek eredményei. e. Timocharis , amelyről Hipparkhosz megállapította, hogy a csillagok összes hosszúsága 100 évente körülbelül (szerinte) 1°-kal nő. A 2. században. e. a precesszió létezését Claudius Ptolemaiosz megerősítette , és adatai szerint a precesszió sebessége továbbra is ugyanaz, 1 °/100 év [18] .

A Ptolemaioszi előtti időszak legtöbb csillagásza úgy vélte, hogy az összes csillag egy gömbön (az állócsillagok gömbjén) van rögzítve, amely az Univerzum határa. Az égbolt látszólagos napi forgását a gömb tengelye – a világ tengelye – körüli forgásának tükröződésének tekintették. A precesszió magyarázatára Ptolemaiosz kénytelen volt bevezetni egy másik szférát az állócsillagok szféráján kívül (a bal oldali ábrán 1-es számmal jelölve), amely egy napos periódussal forog a világ tengelye körül (NS). Egy 2 állócsillagokból álló gömb van hozzáerősítve, amely precessziós periódussal forog az AD tengely körül, merőlegesen az ekliptika síkjára. Így a csillagok gömbjének forgása két forgás, a napi és a precessziós forgás szuperpozíciója. Végül egy másik 3 gömb van beágyazva ebbe a gömbbe, amely ugyanazon AD tengely körül, de ellentétes irányban forog, ami minden belső gömb precessziós mozgását kompenzálja (de ez a gömb továbbra is részt vesz a napi forgásban) [19] .

Az 5. században a precesszió létezését a híres filozófus, matematikus és csillagász , Proclus Diadoch megkérdőjelezte , de létezését tanítványa , Ammoniosz, Hermias fia megerősítette .

Az alexandriai Theon, Ptolemaiosz (4. század) kommentátora azt feltételezte, hogy az állócsillagok gömbje 8°-on belül periodikus ingadozást tapasztal, majd visszatér korábbi helyzetébe. Ezt a jelenséget rettegésnek nevezték. A 9. században ezt a modellt a híres arab csillagász, Sabit ibn Qurra támogatta [20] [21] . Már később arab csillagászok kimutatták, hogy a precesszió monoton. Azt hitték azonban, hogy a precesszió sebessége periodikusan változik, így a csillagok hosszúságának változása két komponensre bontható: egy egyenletes növekedésre (maga a preciszió), amelyre periodikus oszcilláció (remegés) rakódik rá. Ezt az álláspontot osztotta többek között Nicolaus Kopernikusz is, és egyedül Tycho Brahe bizonyította a rettegés teljes hiányát [5] . At-Tusi és Brahe ekkorra már jó pontossággal becsülte meg a precesszió értékét: évi 51 ívmásodperc [22] .

Kopernikusz volt az első, aki megértette, hogy nem az égi egyenlítő, hanem a Föld tengelye tolódik el, és a precessziós rátát a modern fogalmakhoz közeli - 1°-ot ért el 72 év alatt. Az eltolódás okát részletesen kifejtette a Newton elemei , és Newton külön kiemelte a Hold és a Nap hozzájárulását ehhez az értékhez [4] . Newton matematikai modelljében a Föld mentálisan egy gömb alakú részre és egy gyűrű alakú egyenlítői megvastagodásra volt felosztva ; A Newton által felfedezett mechanikai törvényekből az következik, hogy a Hold vonzása további erőnyomatékot hoz létre a megvastagodáshoz , ami a Föld tengelyének elfordulásához vezet. Ez az erőnyomaték akkor a legnagyobb, amikor a Hold a legnagyobb távolságra van a Föld egyenlítőjének síkjától. Hasonló mechanizmus működik a Nap oldaláról [6] [5] . Newton érvelése alapvetően helyes volt, bár matematikai modellje pontatlanságokat tartalmazott, hiszen a Föld sűrűsége nem állandó, és a newtoni modell paraméterei (a Hold és a Nap tömegei, távolságaik) akkoriban már ismertek voltak. nagy hiba.

A 18. században két tudós nagyban hozzájárult a kérdés vizsgálatához. James Bradley felfedezte a nutációt, táblázatokat állított össze, amelyek lehetővé tették a fény precessziójának, nutációjának és aberrációjának figyelembevételét pontos csillagászati ​​méréseknél . d'Alembert " A napéjegyenlőség precessziójának vizsgálata " ( Recherches sur la precession des equinoxes , 1749) című munkájában kijavította és továbbfejlesztette Newton modelljét, megadta a nutáció első elméletét [22] . A 19. században a precesszió elméletét nagyrészt Friedrich Wilhelm Bessel és Otto Wilhelm Struve [5] fejezte be .

Simon Newcomb vezető amerikai csillagász 1896-ban megadta a precessziós képletet, amely a változás mértékét is megmutatta nagyságrendjében [2] :

1976-ban a Nemzetközi Csillagászati ​​Unió 16. kongresszusa Grenoble-ban finomította Newcomb képletét, és a 2000-es évet fogadta el új alapként [2] :

Lásd még

• A csillagászat története

Jegyzetek

1. ↑ Mikhailov A. A., 1978 , „Miért változik a csillagok deklinációja?” fejezet.
2. ↑ 1 2 3 Mikhailov A. A., 1978 , "Hogyan mérjük a precessziót?" fejezet.
3. ↑ Precession archiválva : 2016. augusztus 17. a Wayback Machine -nál .
4. ↑ 1 2 Eremeeva A. I., Tsitsin F. A., 1989 , p. 183.
5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 ESBE, 1890-1907 .
6. ↑ 1 2 3 4 Mikhailov A. A., 1978 , „A sarki mindig sarki marad” fejezet.
7. ↑ 1 2 Zharov V. E., 2002 , p. 354-355.
8. ↑ Kononovich, Moroz, 2011 , p. 114-115.
9. ↑ Kulikov K. A. A Föld sarkainak mozgása. - Szerk. 2. - M. : Szovjetunió Tudományos Akadémia Kiadója, 1962. - 87 p. — (Népszerű tudományos sorozat).
10. ↑ Le Maistre S., Folkner WM, Jacobson RA, Serra D. A Jupiter spin-pólus precessziós sebessége és tehetetlenségi nyomatéka Juno rádiótudományi megfigyeléséből // Planetary and Space Science. - 2016. - Kt. 126. - P. 78-92. - doi : 10.1016/j.pss.2016.03.006 . — Iránykód .
11. ↑ Kuchynka P. et al. Az Opportunity Mars Exploration Rover // Icarus radiometrikus nyomon követése alapján a Mars forgásának új korlátozásai. - 2014. - Kt. 229. - P. 340-347. - doi : 10.1016/j.icarus.2013.11.015 . — .
12. ↑ Bakulin P.I. Általános csillagászat tanfolyam. - 4. kiadás - M . : "Nauka", 1977. - 544 p.
13. ↑ J. Vondrak, N. Capitaine, P. Wallace. Új precessziós kifejezések, hosszú időintervallumokra érvényesek. . – 2011.
14. ↑ 1 2 Kononovich, Moroz, 2011 , p. 115-116.
15. ↑ A. L. Berger (1976), Obliquity and precession for the last 5 000 000 év. , < http://adsabs.harvard.edu/abs/1976A&A....51..127B > Archiválva : 2019. szeptember 4. a Wayback Machine -nél 
16. ↑ Milankovitch ciklusok . Elemek. Letöltve: 2016. augusztus 4. Az eredetiből archiválva : 2012. május 30. (határozatlan)
17. ↑ Rawlins D. Folyamatos törtmegfejtés: Ancestry of Ancient Yearlengths & (pre-Hipparchan) Precession  //  DIO: The International Journal of Scientific History. - 1999. - 1. évf. 9.1 . - 31-38 . o .
18. ↑ Eremeeva A.I., Tsitsin F.A., 1989 , p. 88-91.
19. ↑ Evans J. Az ókori csillagászat története és gyakorlata. – New York: Oxford University Press, 1998.
20. ↑ Rozhanskaya M. M., 1976 .
21. ↑ Kurtik G. E., 1986 .
22. ↑ 1 2 Kolchinsky I. G., Korsun A. A., Rodriguez M. G. Astronomers. Életrajzi útmutató. - Kijev: Naukova Dumka, 1986. - S. 42-43, 83, 249.

Irodalom

• Belova N. A. A Föld forgó mozgása // A gömbcsillagászat pályája (V. fejezet). — M .: Nedra, 1971. — 183 p.
• Zharov V. E. Precesszió és nutáció // Szférikus csillagászat (6. fejezet). - M .: Vek 2, 2002. - ISBN 5-85099-168-9 . (A precesszió matematikai leírása)
• Kononovich E. V., Moroz V. I. A csillagászat általános kurzusa. - 4. kiadás - M . : Könyvesház "LIBROKOM", 2011. - 544 p. — (Klasszikus egyetemi tankönyv). - ISBN 978-5-397-01644-5 .
• Mihajlov A. A. , akadémikus. Precesszió  // Föld és az Univerzum . - 1978. - 2. sz .
• Precesszió  / V. A. Samsonov, V. E. Zharov // Nagy Orosz Enciklopédia  : [35 kötetben]  / ch. szerk. Yu. S. Osipov . - M .  : Nagy orosz enciklopédia, 2004-2017.
• Tsesevich V.P. A napéjegyenlőség előjátéka // Mit és hogyan figyeljünk meg az égen. - M .: Nauka, 1973.

• Eremeeva A. I., Tsitsin F. A. A csillagászat története (a világ csillagászati ​​képének fejlődésének fő állomásai). - M . : Moszkvai Állami Egyetem Kiadója, 1989. - ISBN 5-211-00347-0 .
• Kurtik G. E. Sabit ibn Korra felemelkedésének és leszállásának elmélete. Az elmélet és a megfigyelések kapcsolatának problémájáról  // Történeti és csillagászati ​​tanulmányok, vol. XVIII. - M. , 1986. - S. 111-150 .
• Rozhanskaya M. M. Mechanika a középkori keleten. - Moszkva: Nauka, 1976.
• Evans J. The History and Practice of Ancient Astronomy  (angolul) . – New York: Oxford University Press, 1998.

Linkek

• Serafimov V. Precession // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
• Sert, Josee. Hipparkhosz felfogása a  precesszióról . Letöltve: 2016. július 25.
• Ulansey D. Hipparkhosz és a napéjegyenlőség precessziója  . Letöltve: 2016. július 25.

Szótárak és enciklopédiák	Nagy norvég Britannica (online) Britannica (online)