Jeśli Ziemia jest przechylona, ​​dlaczego Polaris jest zawsze powyżej tego samego miejsca?

Dlaczego Polaris, Gwiazda Północna, zawsze znajduje się powyżej (lub blisko) Bieguna Północnego? Jeśli Ziemia jest przechylona, ​​ścieżka Polaris powinna być w zimie 23 stopnie od jej ścieżki w lecie, czy nie?

Masz rację, że oś obrotu Ziemi jest nachylona względem płaszczyzny jej orbity o 23 stopnie. Ale niepoprawne jest to, że kierunek, który wskazuje oś zmienia się w znacznym stopniu (powinien wynosić 2 * 23 stopnie) w ciągu 6 miesięcy.

Twoje założenie : jeśli oś wskazywała na Polaris w (1), to powinna być skierowana na inną gwiazdę w (2).

Oś pozostaje skierowana w tym samym kierunku przez cały rok, ponieważ zgodnie z prawami fizyki oś wirującego obiektu pozostaje skierowana w tym samym kierunku, chyba że moment obrotowy działa na ciało, aby zmienić jego orientację. Istnieją momenty działające na Ziemię (mianowicie Słońce i Księżyc), ale zmiana kierunku z „jednej drogi na drugą” zajmuje 13000 lat, a nie 6 miesięcy.

Prawidłowo : Orientacja osi obrotu Ziemi pozostaje skierowana na tę samą gwiazdę przez cały rok (ignorując powolny cykl precesji 26000 lat).

Możesz usłyszeć o czymś zwanym sferą niebieską . Chociaż wiemy, że Ziemia obraca się wokół własnej osi, starożytnym ludziom wydawało się, że gwiazdy obracają się wokół nas (i są zgodne z naszym własnym układem odniesienia). Ta obracająca się kula gwiazd może sama zostać zmapowana na kuli ziemskiej w taki sam sposób, w jaki możemy zmapować ziemię i wodę Ziemi.

Istnieje kilka powodów, dla których Polaris jest zawsze widziany w tej samej pozycji na tej sferze niebieskiej.

1. Gdy kula ziemska i sfera niebieska obracają się względem siebie, dzielą się one osią. Ten środek obrotu się nie porusza.
2. Podczas gdy niektóre planety (jak Mars) obracają się wokół osi, która sama się kołysze w stosunku do ekliptyki , Ziemia ma stabilną oś dzięki naszemu dużemu księżycowi . Oś ta zawsze wskazuje ten sam kierunek i dlatego zawsze jest wyrównana z tymi samymi gwiazdami w naszej galaktyce.
3. Gwiazdy w naszej galaktyce bardzo powoli krążą po centrum galaktyki z naszej perspektywy, więc ludzka cywilizacja nie zaobserwowałaby żadnej znaczącej zmiany położenia gwiazd przez cały okres ich życia.
4. Podczas orbity Ziemi wokół Słońca jego własna zmiana położenia jest tak niewielka w stosunku do skali galaktycznej, że nie można oczekiwać znaczącej paralaksy gwiazdowej .

Kopnij (lub podrzucaj) piłkę AFL / rugby (wydłużoną sferoidę), aby obracała się szybko (wokół swojej długiej osi) w tym samym czasie, w którym przechodzi przez łuk (spada pod wpływem grawitacji). Powinieneś być w stanie zaobserwować, że oś wirowania jest transportowana równolegle (przynajmniej jeśli zaburzenie wywołane przez opór powietrza jest wystarczająco słabe, aby je pominąć).

Ziemia wiruje. Aby zmienić kierunek, w którym się obraca (w odniesieniu do bezwładnościowej ramy odległych gwiazd), konieczne byłoby zastosowanie pewnego momentu na Ziemię. Grawitacja Słońca nie wywiera żadnego momentu obrotowego na sferyczną planetę (z powodu symetrii przyłożonych sił Newtona).

Ponieważ Ziemia nie jest całkiem idealną kulą (np. Jest lekko spłaszczona), gradient pola grawitacyjnego Słońca powoduje niewielki moment obrotowy, więc przez tysiąclecia oś północna planety stopniowo przechodzi w kierunku różnych konstelacji.