Прецессия земной оси. Предварение равноденствий

Содержание статьи

Главное по теме

На эклиптике точки солнцестояний и равноденствий отмечены как символами соответствующих знаков Зодиака, так и сокращенными латинскими наименованиями созвездий, в которых эти точки находятся в настоящее время: осеннее равноденствие в Деве (Vir), зимнее солнцестояние в Стрельце (Sgr), весеннее равноденствие в Рыбах (Psc), летнее солнцестояние на границе Тельца (Tau) и Близнецов (Gem)

Классический пример прецессии - детская игрушка юла. Если юлу сильно раскрутить, то она сначала вращается, стоя на месте, как вкопанная, но по мере того, как скорость вращения из-за трения уменьшается, ось юлы начинает совершать конусовидное вращательное движение, пока юла не упадёт на бок. Дело в том, что на юлу, кроме силы трения, действуют ещё сила тяжести и сила реакции опоры, которые и создают момент сил, вызывающий прет цессионное движение юлы. А на Землю, движущуюся в вакууме, сила трения не действует, но зато действуют силы притяжения Солнца, Луны и других планет. И это бы ничего: будь Земля идеальным шаром или не будь наклона земной оси к плоскости эклиптики, никакого момента сил от притяжения Солнца, Луны и планет не возникало бы. Но поскольку Земля из-за собственного вращения слегка сплюснута у полюсов, а земная ось наклонена примерно на 23°, всё-таки появляется момент сил, стремящийся совместить плоскость эклиптики с плоскостью земного экватора, что и вызывает прецессионный поворот земной оси и перпендикулярной этой оси экваториальной плоскости в направлении, противоположном вращению Земли вокруг Солнца. Земная ось описывает в пространстве конус (см. рис.), но период её полного оборота очень большой - сейчас он принят равным 25 729 годам, т. е. средняя скорость прецессии земной оси - 50.37 угловых секунд в год. Скорость эта не постоянна, она медленно изменяется, причём рассчитать абсолютно точно изменение скорости прецессии на больших интервалах времени невозможно - слишком много неизвестных или июхо известных космических и геологических факторов влияет на прецессионное движение. Первую математическую модель прецессии разработал И. Ньютон, Затем она уточнялась такими знаменитыми математиками, как Ж. д"Аламбер, П. Лаплас и Л. Эйлер. В настоящее время эталонной считается теория прецессии Земли, разработанная американским астрономом С. Ньюкомом в конце XIX века.

Видимым образом прецессия проявляется в весьма медленном смещении на небесной сфере неподвижных звёзд относительно любых своих зафиксированных в произвольный момент положений. Но ведь зафиксировать звёзды очень трудно, для этого нужно иметь какие-то опорные точки на небе. В качестве таких точек и использовались положения Солнца в дни равноденствий и солнцестояний. Естественно, в древние времена люди не могли наблюдать звёзды одновременно с Солнцем, т. е. днём, но зато можно было отмечать положения звёзд ночью в канун или сразу после солнцестояний и равноденствий. Именно по разности положений звёзд, определённых из своих собственных наблюдений во время равноденствий и найденных за 150 лет до него другими астрономами, древнегреческий астроном Гиппарх сделал вывод о явлении «предварения равноденствий», или прецессии. Живший 300 лет спустя после Гиппарха Клавдий Птолемей проверил наблюдения своего предшественника и убедился, что открытое им явление действительно существует. Но затем о прецессии забыли надолго и вспомнили только в ренессансной Европе.

Открытие Гиппархом прецессии произошло примерно через 250 лет после введения греческим астрономом и астрологом Евктемоном зодиакального круга, поделенного на 12 одинаковых секторов-знаков. До Евктемона греки работали только с зодиакальными созвездиями, хотя ещё раньше египтяне и вавилоняне уже знали Зодиак. Интересно, что в качестве начала отсчёта на зодиакальном круге Евктемон использовал точку летнего солнцестояния, а не весеннего равноденствия, как сейчас. Обнаруженное Гиппархом смещение кардинальных точек зодиакальной окружности (т. е. солнцестояний и равноденствий) относительно неподвижных звёзд не могло не поставить перед древними звездочётами вопрос: какую же точку на эклиптике принять за начало отсчета небесных координат - ту, что зафиксирована в какой-то момент относительно звёзд (в этом случае Зодиак называют сидерическим), или ту, что движется вместе с солнцестояниями и равноденствиями (такой Зодиак называют тропическим)? Европейские астрологи и астрономы стали использовать движущийся тропический Зодиак, а вот индусы почему-то выбрали сидерический - неподвижный. Может быть, поэтому и время в Индии остановилось, а в Европе полетело вперёд. Но, похоже, чем дальше расходились зодиакальные окружности северных и южных ариев, т. е. европейцев и индийцев, тем большая магическая «разность потенциалов» между ними возникала, пока не замкнули два оккультных полюса Елена Петровна Блаватская и полковник Олькотт.

Колдовской разряд, возникший при замыкании магической цепи «Запад - Восток», породил в питательном бульоне западного эзотерического андеграунда очень много монструозных созданий, в том числе и на идейно-ментальном плане, как выражаются оккультисты. Одним из таких созданий стала доктрина чередования астрально-исторических эпох, частным случаем которой является учение о грядущей эре Водолея. Но если многие теософские фантазии современными оккультистами благополучно забыты, то культ эры Водолея давно вышел из эзотерического подполья и продолжает уверенно набирать обороты. На мой взгляд, главной причиной успеха религии Новой эры на Западе является четко сформулированный в ней догмат об окончании эпохи «традиционного» христианства, налагавшего на своих приверженцев, по мнению нью-эйджеров, бремена неудобоносимые. Новая же эра обещает человеку почти полную свободу от всех и всяческих оков и ограничений, вплоть до избавления от законов материального мира и перехода к «иной реальности». В то же время в идеологии New Age последовательно проводится принцип «замуж выйти и девушкой остаться»: Христос не отвергается совсем, а просто ставится в один ряд с другими «великими учителями человечества», такими как Лao-цзы, Зороастр, Будда и проч. Поэтому у вновь приобщённых к New age-религии не возникает ощущение измены вере отцов, наоборот, традиционная вера, как они считают, поднимается ими на новый уровень, устраняются её конфликты и противоречия с современной наукой и с другими религиями, что и гарантирует всеобщее согласие и гармонию в грядущем «Прекрасном Новом Мире».

Религия Новой эры стала естественным завершением давно идущего на Западе процесса, который можно назвать «подгонкой Бога под себя»: уже римо-католики, а затем и протестанты постарались так модифицировать христианство, чтобы оно не слишком мешало наслаждаться яствами на празднике жизни. В том же направлении двигались многочисленные секты и закрытые эзотерические структуры западной цивилизации. Расцветшая в XVIII–XX веках религия Разума, культ позитивной науки и материального прогресса обеспечили дальнейший рывок в сторону от церкви Христа и апостолов. Единственный недостаток культа Разума - принципиальная неразрешимость в нём вопроса о смерти и бессмертии - не позволил, однако, этому культу стать венцом западного религиозного творчества, но тут теософия как раз и ткнула Европу и Америку носом в великое восточное изобретение - реинкарнацию. «Хорошую религию придумали индусы!» - понял Запад, а дальше всё уже было делом техники, в которой западный человек непревзойдённый мастер. И завертелись колёса прецессий, кальп, платоновских годов и эр Отца, Сына и Святого Духа, связывая в одной причудливой виртуальной машине ньютоновско-декартову механическую вселенную (с добавкой теории Большого Взрыва и Общей теории относительности, где вселенная тоже пульсирует), платоновско-индуистский Абсолют-Перводвигатель и всевозможные стадиальные построения метаисториков - от Иоахима Флорского до Гегеля, Маркса, Тойнби и Освальда Шпенглера. Лет сто ушло на отладку и настройку новых мировых часов, а в начале XXI века, похоже, состоялся их торжественный пуск.

Прецессионные космические часы оказались очень удобны для хронометража Новой эры в силу следующего (случайного?) обстоятельства: один прецессионный «месяц», составляющий 1/12 прецессионного «года», т. е. полного периода прецессии земной оси, равен примерно 2 000 обычным годам, а именно столько лет прошло с начала христианской эры до наших дней. Таким образом, если зафиксировать на эклиптике в год рождества Христа точку весеннего равноденствия, которую западные астрологи и астрономы привыкли считать началом отсчёта небесных координат, то спустя 2000 лет эта точка сместится на один знак относительно неподвижного сидерического Зодиака, действительно перейдя из «сидерических» Рыб в «сидерического» Водолея. Потому мол, мы все имели полное право отпраздновать в 2001 (или в 2000?) году наступление Новой эры. Однако, если посчитать точнее, праздник придётся отложить: поделив на 12 период прецессии, равный, согласно современным данным, 25 729 годам, мы получим прецессионный «месяц» продолжительностью в 2 144 года, а вовсе не в 2000 лет. Разница, конечно, по космометаисторическим меркам несущественная, но только нам и даже нашим детям, похоже, встречать зарю эры Водолея не придётся. Обидно!

Некоторые любители праздников и юбилеев начинают хитрить, говоря, что отсчёт эры Рыб нужно вести не от Рождества Христова, а от открытия прецессии Гиппархом, которое действительно произошло около 140 года до н. э. Но как это, безусловно, важное астрономическое открытие увязать с христианством, они при этом не поясняют. Да и прецессия, судя по последним археологическим данным, была известна гораздо раньше Гиппарха вавилонянам, египтянам, ольмекам и даже таинственным создателям каменной обсерватории Стоунхендж на Британских островах. Понятно, что, сдвигая произвольно точку отсчёта, можно что угодно совместить с чем угодно, но натяжки при этом слишком уж бьют в глаза. И ещё одна, теперь уже эзотерическая, неувязочка: знаки неподвижного Зодиака, по которым перемещается точка весеннего равноденствия, отмечая «сидерические» эпохи, трактуются в использующей их индусской астрологии совсем не так, как знаки подвижного тропического Зодиака, который в ходу на Западе. Опять получается борьба цивилизаций вместо водолейского мира и согласия.

Правда я, если честно, не очень понимаю, откуда и в «западном»-то Водолее мир и согласие: ведь если верить нынешним астрологам, эта обитель Урана и Сатурна чревата скорее борьбой, метаниями, переворотами и катастрофами, перемежающимися время от времени тотальной замкнутостью и «закручиванием гаек». Недаром русские эзотерики считают Водолей знаком нашего многострадального отечества. Так что, может, ну его в баню, Водолея этого, может Телец действительно поприятнее будет? Тем более Телец не какой-то там условно-астрологический, сидерически-тропический, а натуральный, звёздный, с Плеядами, Гиадами и красным глазом главной своей звёзды - Альдебарана. А то, что он не в те небесные ворота пожаловал и уже гостил когда-то в нашем мире, не беда. «Вертикальные» ворота солнцестояний, как следует из трудов всех серьезных эзотериков, гораздо важнее «горизонтальных» ворот равноденствий. К тому же, когда звёздный Телец охранял восточные ворота (т. е. когда в созвездии Тельца размещалась точка весеннего равноденствия, а продолжалось это примерно с середины V тысячелетия до н. э. до начальных веков II тысячелетия до н. э.), все основные древние цивилизации и возникли: Египетская в долине Нила, Шумеро-Аккадская в Двуречье, цивилизация Хараппы и Мохенджо даро на берегах Инда, древнекитайское царство Ся на реке Хуанхэ и города ольмеков в Мезоамерике. В ту же эпоху праотец Авраам переселился из Ура халдейского в Ханаан и заключил завет с Богом.

Нижние врата летнего солнцестояния пребывали тогда под надзором звёздного Льва. А вот самые сакральные Верхние врата зимнего солнцестояния в эпоху рождения цивилизаций действительно охранял в основном Водолей, так что именно это время правильнее всего называть эрой Водолея. И только Западные врата осеннего равноденствия охранялись не пойми кем: по современной нарезке созвездий стражем был большую часть времени Змееносец, затем его сменил Скорпион, потом Весы. Но именно этот участок неба в те времена древние звездочёты подвергали существенным трансформациям, они нередко объединяли и вновь разъединяли созвездия в данной области или просто их переименовывали. Созвездие Весов в древности считалось просто клешнями Скорпиона, а кем был Змееносец, вообще не ясно. Во всяком случае, с тех пор у многих народов отложилось в памяти представление о четырёх небесных звероподобных стражах, охраняющих божественный престол, и эти стражи не раз потом являлись пророкам и духовидцам. Перед пророком Иезекиилем они предстали в таком виде (Иез. 1:10).

У человечества за плечами почти четыре миллиона лет, и за это время мы достигли понимания движения тектонических плит, научились предсказывать погоду и освоили космическое пространство. Но наша планета таит в себе еще немало тайн и загадок. Одна из них, с которой связывают глобальное и теорию катастроф, это прецессия оси планеты.

Исторический очерк

Движение точек равноденствия на фоне звезд заметил в III веке до нашей эры Но первым описал увеличение долготы звезд и различия между звездным и фактическим годом древнегреческий астроном Гиппарх во II веке до нашей эры. И это при том, что в тот период считали, что все звезды закреплены на неподвижной сфере, а движение небосвода - это движение этой сферы вокруг собственной оси. После были работы Птолемея, Теона Александрийского, Сабит ибн Курра, Николая Коперника, Тихо Браге и многих других. Причину объяснил и описал Исаак Ньютон в своих «Началах» (1686). А формулу прецессии показал американский астроном Саймон Ньюком (1896). Именно его формула, уточненная в 1976 году Международным астрономическим союзом, описывает скорость прецессии в зависимости с временной привязкой.

Физика явления

В элементарной физике прецессия - это изменение момента импульса тела при изменении его направления движения в пространстве. Наблюдают этот процесс на примере волчка и его замедления. Первоначально вертикальная ось волчка при его замедлении начинает описывать конус - это и есть прецессия оси волчка. Главное физическое свойство прецессии - безинерционность. Это значит, что при прекращении действия силы, вызывающей прецессию, тело займет неподвижное положение. В отношении небесных тел - такой силой является гравитация. И так как она действует постоянно, то и движение, и прецессирование планет не прекратится никогда.

Движение нашей неподвижной планеты

Каждому известно, что планета Земля вращается вокруг Солнца, совершает вращение по своей оси и меняет направление этой оси. Но это не все. Астрономия различает тринадцать видов движения нашего дома. Перечислим их вкратце:

• Вращение вокруг собственной оси (смена дня и ночи).
• Вращение вокруг Солнца (смена времен года).
• «Хождение вперед» или предварение равноденствий - это прецессия.
• Покачивание земной оси - нутация.
• Изменение оси Земли к плоскости ее орбиты (наклон эклиптики).
• Изменение эллипса земной орбиты (эксцентриситета).
• Изменения перигелия (расстояние от наиболее отдаленной от солнца точки орбиты).
• Параллактические неравенства Солнца (ежемесячные изменения расстояния между нашей планетой и светилом).
• В момент парада планет (планеты расположены с одной стороны от Солнца) центр масс нашей системы выходит за границы солнечного шара.
• Отклонения Земли (возмущения и пертурбации) под действием притяжения других планет.
• Поступательное движение всей Солнечной системы к Веге.
• Движение системы вокруг ядра Млечного пути.
• Движение галактики Млечный путь вокруг центра скопления таких же галактик.

Все это сложно, но математически доказано. Мы остановимся на третьем движении нашей планеты - прецессии.

Это юла?

Мы привыкли думать, что ось вращения планеты вокруг своей оси неизменна и северный ее конец направлен к точке полярной звезды. Но все не совсем так. Ось планеты описывает конус, также как детская игрушка юла или волчок, что вызвано притяжением нашего спутника и нашего светила. В результате полюсы планеты медленно перемещаются по отношению к звездам с радиусом дуги в 23 градуса и 26 минут.

Как это увидеть?

Наклон земной оси осуществляется вследствие взаимодействий в системе гравитации Солнце-Земля и Луна-другие планеты. Усилия гравитации так велики, что заставляют ось планеты совершать прецессию - медленное покачивание по ходу часовой стрелки в противоположном вращению планеты направлении. Увидеть явление лунно-солнечной прецессии в действии легко - достаточно посмотреть на заведенный волчок. Если отклонить его ручку от вертикали, то она начинает описывать круг в противоположном вращению направлении. Если представить, что ось планеты - ручка, а сама планета - юла, то это и будет пусть и грубым но примером прецессии оси Земли. Половину цикла прецессии наша планета проходит за 25776 лет.

Последствия прецессий Солнца и комплекса Земля-Луна

Медленное перемещение точки весеннего равноденствия (пересечения небесного экватора и эклиптики), провоцируемое прецессией, приводит к двум последствиям:

• Корректировке небесных координат.
• Изменениям пребывания Солнца в зодиакальных созвездиях.

Изменения точки весеннего равноденствия привела к возникновению международной договоренности о координатах небесных тел с обязательным фиксированием на конкретную дату. Ведь из-за прецессии оси Земли в античные времена эта точка находилась в созвездии Овна, а сегодня она расположена в созвездии Рыб. По аналогии не существует и соответствия астрологических знаков зодиакальных созвездий. Например, знак Рыб говорит о том, что в период с 21 февраля по светило располагается в созвездии Рыб. Так и было в античные времена. Но сегодня ввиду прецессии орбиты Земли в этот период времени Солнце находится в

Вечной весны не будет

Прецессия - это предварение равноденствий, что означает смещение точек осеннего и весеннего равноденствия. Другими словами, весна на планете с каждым годом наступает раньше (на 20 минут и 24 секунды), а осень позже. К календарю это не имеет отношения - наш григорианский календарь учитывает длину (от равноденствия до равноденствия). Поэтому по факту уже включен в наш календарь эффект прецессии. Это смещение периодично, и его период, как уже было сказано ранее, составляет 25776 лет.

Когда наступит новый Ледниковый период?

Изменение направления оси Земли каждые примерно 26 тысяч лет (прецессия) - это изменение северного ее направления. Сегодня точка Северного полюса указывает на Полярную звезду, через 13 тысяч лет она укажет на Вегу. А через 50 тысяч лет планета пройдет два цикла прецессии и вернется в нынешнее состояние. Когда планета расположена «прямо» - количество получаемой солнечной энергии минимально и наступает ледниковый период - большую часть суши покрывает лед и снег. История планеты показывает, что ледниковый период длится порядка 100 тысяч лет, а межледниковый - 10 тысяч. Сегодня мы переживаем такое межледниковое время, а вот через 50 тысяч лет ледовая кора покроет планету до границ ниже Нью-Йорка.

Не только прецессия виновата

По данным Национального аэрокосмического агентства НАСА, географический Северный полюс планеты с 2000 года начал активно смещаться на восток. За 115 лет изучения климата на планете он отклонился на 12 метров. До 2000 года полюс со скоростью несколько сантиметров в год двигался в направлении Канады. Но после указанной даты он изменил и направление, и скорость. Сегодня он со скоростью до 17 сантиметров в год движется в сторону Британии. Причинами данного явления называют таяние Гренландских ледников, увеличение массы льда на востоке Антарктиды, засухи в бассейне Каспия и Индостана. А за этими явлениями стоит антропогенный фактор воздействия на Землю.

Почему зимы неодинаковые?

Кроме того, что наша планета прецессирует, она еще и совершает колебания при данном процессе. Это нутация - быстрые относительно прецессионного периода «покачивания полюсов». Именно она меняет погоду - то зима холоднее, то лето суше и жарче. В годы особенно сильной нутации ожидаются более суровые погодные условия.

Предварение равноденствий (лат. praecessio aequinoctiorum ) - историческое название для постепенного смещения точек весеннего и осеннего равноденствий (то есть точек пересечения небесного экватора с эклиптикой) навстречу видимому годичному движению Солнца. Другими словами, каждый год весеннее равноденствие наступает немного раньше, чем в предыдущем году - примерно на 20 минут 24 секунды . В угловых единицах смещение составляет сейчас примерно 50,3" в год, или 1 градус каждые 71,6 года . Это смещение является периодическим, и примерно каждые 25776 лет точки равноденствия возвращаются на прежние места.

Предварение равноденствий не означает, что времена года перемещаются по календарю; применяемый в наши дни григорианский календарь отражает длину тропического года , который соответствует интервалу от равноденствия до равноденствия. Поэтому эффект предварения равноденствий фактически включён в действующий календарь .

Причины [ | ]

Основная причина предварения равноденствий - прецессия , периодическое изменение направления земной оси под влиянием притяжения Луны , а также (в меньшей степени) Солнца . Как указал Ньютон в своих «Началах» , сплюснутость Земли вдоль оси вращения приводит к тому, что гравитационное притяжение тел солнечной системы вызывает прецессию земной оси ; позже выяснилось, что к аналогичным последствиям приводит неоднородность плотности распределения масс внутри Земли. Величина прецессии пропорциональна массе возмущающего тела и обратно пропорциональна кубу расстояния до него; чем быстрее вращается прецессирующее тело, тем меньше скорость его прецессии .

В результате прецессии земная ось описывает в пространстве конус. Поворот земной оси смещает и связанную с Землёй экваториальную систему небесных координат относительно удалённых, практически неподвижных на небесной сфере звёзд. На небесной сфере ось описывает окружность так называемого малого круга небесной сферы с центром в северном полюсе эклиптики для северного полушария и в южном полюсе эклиптики - для южного полушария , с угловым радиусом примерно 23,5 градуса . Полный оборот по этой окружности происходит с периодом (по современным данным), составляющим примерно 25 800 лет . В течение года скорость земной прецессии, вызванной данным небесным телом, меняется - например, для Солнца она максимальна в дни солнцестояния , а в дни равноденствия равна нулю .

Существуют и другие причины смещения земной оси, в первую очередь - нутация , периодическое, быстрое относительно периода прецессии «покачивание полюсов». Период нутации земной оси равен 18,61 года, и её амплитуда составляет около 17" (угловых секунд). При этом на угол наклона земной оси к плоскости эклиптики прецессия (в отличие от нутации) не влияет .

Кроме Луны и Солнца, прецессионное смещение вызывают и другие планеты (в основном из-за уменьшения наклона плоскости эклиптики к экватору), но оно невелико, в сумме примерно 12 угловых секунд в столетие и направлено противоположно лунно-солнечной прецессии . Имеются и другие факторы, возмущающие направление земной оси - апериодическое « », изменения океанических течений, движение атмосферных масс, сильные землетрясения, изменяющие форму геоида и т. п., однако их вклад в смещение земной оси по сравнению с прецессией и нутацией ничтожен .

Аналогичные явления происходят на других планетах и их спутниках. Например, ось Юпитера под влиянием его многочисленных спутников и Солнца смещается на −3,269 секунды дуги в год (в начале XX века предполагалось, что угловая скорость прецессии юпитерианской оси составляет примерно полградуса за юпитерианский год, или примерно в 50 раз больше настоящего значения ). Ось Марса прецессирует с угловой скоростью −7,6061(35) секунды дуги в год . Существует и лунная прецессия двух типов - орбитальная прецессия с периодом 8,85 года и прецессия узлов с периодом 18,6 года .

Последствия [ | ]

Поворот оси нашей планеты имеет разнообразные последствия. Направление прецессионного смещения противоположно направлению осевого вращения Земли, поэтому прецессия сокращает продолжительность тропического года , измеряемого от равноденствия до равноденствия. Другими словами, тропический год становится на 20 минут короче звёздного . Поскольку долготы звёзд отсчитываются от точки равноденствия, они постепенно увеличиваются - именно этот эффект и привёл к открытию данного явления .

В ходе прецессии вид звёздного неба, видимый в тех или иных широтах, меняется, так как меняются склонения тех или иных созвездий, и даже время года их наблюдения. Некоторые созвездия, видимые сейчас в средних широтах северного полушария Земли (например, Орион и Большой Пёс), постепенно опускаются под горизонт и через несколько тысяч лет будут почти недоступны для этих широт, зато на северном небе появятся созвездия Центавр , Южный Крест и ряд других. Конечно, не все созвездия южного полушария будут доступны в результате прецессии - выше всех поднимется современное «летнее» небо, меньше - «осеннее» и «весеннее», зимнее небо, наоборот, опустится, так как в настоящее время оно максимально «поднято» .

Схожие процессы будут и в Южном полушарии. Многие созвездия Северного полушария, которые в настоящее время не показываются в Южном, станут там видны, причём выше всего поднимется современное «зимнее» небо, которое видно из Южного полушария как летнее. Например, спустя 6 тысяч лет будет доступно из средних широт Южного полушария для наблюдения созвездие Большая Медведица , а 6 тысяч лет назад там была видна Кассиопея .

Полюс мира сейчас почти совпадает с Полярной звездой . Во времена строительства Великих пирамид в древнем Египте (около 4700 лет назад) он находился вблизи звезды Тубан (α Дракона). После 2103 года полюс начнёт удаляться от Полярной звезды и в V тысячелетии перейдёт в созвездие Цефея .

Исторический очерк [ | ]

На основании некоторых косвенных данных предполагают, что различие между звёздным и тропическим годом (простым логическим следствием чего является движение точек равноденствия на фоне звёзд) впервые установил в III веке до н. э. Аристарх Самосский . Разность между звёздным и тропическим годом, вычисленная на основании этих данных, соответствует скорости прецессии 1° за 100 лет, или 36" в год (по современным данным, 1° за 71,6 года).

Исходя из наблюдений звёзд, предварение равноденствий было открыто выдающимся древнегреческим астрономом Гиппархом во II веке до н. э. В его распоряжении были результаты наблюдений греческого астронома III века до н. э. Тимохариса , из которых Гиппарх обнаружил, что все долготы звёзд увеличиваются примерно (по его оценке) на 1° каждые 100 лет. Во II веке н. э. существование прецессии подтвердил Клавдий Птолемей , причём скорость прецессии по его данным составляла всё те же 1° в 100 лет .

Большинство астрономов доптолемеева периода полагали, что все звёзды закреплены на одной сфере (сфере неподвижных звёзд), являющейся границей Вселенной. Видимое суточное вращение небосвода при этом считалось отражением вращения этой сферы вокруг своей оси - оси мира. Для объяснения прецессии Птолемей был вынужден ввести за пределами сферы неподвижных звёзд (на рисунке слева обозначена цифрой 1) ещё одну сферу, которая вращается с периодом в одни сутки вокруг оси мира (NS). К ней прикреплена сфера неподвижных звёзд 2, вращающаяся с периодом прецессии вокруг оси AD, перпендикулярной плоскости эклиптики. Таким образом, вращение сферы звёзд есть суперпозиция двух вращений, суточного и прецессионного. Наконец, внутрь этой сферы вложена ещё одна сфера 3, вращающаяся вокруг той же оси AD, но в противоположном направлении, что компенсирует прецессионное движение для всех внутренних сфер (но эта сфера по-прежнему принимает участие в суточном вращении) .

Ведущий американский астроном Саймон Ньюком в 1896 году дал формулу прецессии, которая показывала и скорость изменения её величины :

P = 50,256 4 ″ + 0,000 222 ″ ⋅ T {\displaystyle P=50{,}2564""+0{,}000222""\cdot T} Здесь T - число лет, прошедших после 1900 года. P = 50,290 966 ″ + 0,000 222 ″ ⋅ T {\displaystyle P=50{,}290966""+0{,}000222""\cdot T} Здесь T - число лет, прошедших после 2000 года.

См. также [ | ]

Примечания [ | ]

1. , Глава «Почему изменяется склонение звезд?».
2. , Глава «Как измерить прецессию?».
3. Прецессия .
4. , с. 183.

Предварение равноденствий (лат. praecessio aequinoctiorum ) - историческое название для постепенного смещения точек весеннего и осеннего равноденствий (то есть точек пересечения небесного экватора с эклиптикой) навстречу видимому годичному движению Солнца. Другими словами, каждый год весеннее равноденствие наступает немного раньше, чем в предыдущем году - примерно на 20 минут 24 секунды . В угловых единицах смещение составляет сейчас примерно 50,3" в год, или 1 градус каждые 71,6 года . Это смещение является периодическим, и примерно каждые 25776 лет точки равноденствия возвращаются на прежние места.

Предварение равноденствий не означает, что времена года перемещаются по календарю; применяемый в наши дни григорианский календарь отражает длину тропического года , который соответствует интервалу от равноденствия до равноденствия. Поэтому эффект предварения равноденствий фактически включён в действующий календарь .

Причины

Основная причина предварения равноденствий - прецессия , периодическое изменение направления земной оси под влиянием притяжения Луны , а также (в меньшей степени) Солнца . Как указал Ньютон в своих «Началах» , сплюснутость Земли вдоль оси вращения приводит к тому, что гравитационное притяжение тел солнечной системы вызывает прецессию земной оси ; позже выяснилось, что к аналогичным последствиям приводит неоднородность плотности распределения масс внутри Земли. Величина прецессии пропорциональна массе возмущающего тела и обратно пропорциональна кубу расстояния до него; чем быстрее вращается прецессирующее тело, тем меньше скорость его прецессии .

В результате прецессии земная ось описывает в пространстве конус. Поворот земной оси смещает и связанную с Землёй экваториальную систему небесных координат относительно удалённых, практически неподвижных на небесной сфере звёзд. На небесной сфере ось описывает окружность так называемого малого круга небесной сферы с центром в северном полюсе эклиптики для северного полушария и в южном полюсе эклиптики - для южного полушария , с угловым радиусом примерно 23,5 градуса . Полный оборот по этой окружности происходит с периодом (по современным данным), составляющим примерно 25 800 лет . В течение года скорость земной прецессии, вызванной данным небесным телом, меняется - например, для Солнца она максимальна в дни солнцестояния , а в дни равноденствия равна нулю .

Существуют и другие причины смещения земной оси, в первую очередь - нутация , периодическое, быстрое относительно периода прецессии «покачивание полюсов». Период нутации земной оси равен 18,61 года, и её амплитуда составляет около 17" (угловых секунд). При этом на угол наклона земной оси к плоскости эклиптики прецессия (в отличие от нутации) не влияет .

Кроме Луны и Солнца, прецессионное смещение вызывают и другие планеты (в основном из-за уменьшения наклона плоскости эклиптики к экватору), но оно невелико, в сумме примерно 12 угловых секунд в столетие и направлено противоположно лунно-солнечной прецессии . Имеются и другие факторы, возмущающие направление земной оси - апериодическое «блуждание полюсов », изменения океанических течений, движение атмосферных масс, сильные землетрясения, изменяющие форму геоида и т. п., однако их вклад в смещение земной оси по сравнению с прецессией и нутацией ничтожен .

Аналогичные явления происходят на других планетах и их спутниках. Например, ось Юпитера под влиянием его многочисленных спутников и Солнца смещается на −3,269 секунды дуги в год (в начале XX века предполагалось, что угловая скорость прецессии юпитерианской оси составляет примерно полградуса за юпитерианский год, или примерно в 50 раз больше настоящего значения ). Ось Марса прецессирует с угловой скоростью −7,6061(35) секунды дуги в год . Существует и лунная прецессия двух типов - орбитальная прецессия с периодом 8,85 года и прецессия узлов с периодом 18,6 года .

Последствия

Поворот оси нашей планеты имеет разнообразные последствия. Направление прецессионного смещения противоположно направлению осевого вращения Земли, поэтому прецессия сокращает продолжительность тропического года , измеряемого от равноденствия до равноденствия. Другими словами, тропический год становится на 20 минут короче звёздного . Поскольку долготы звёзд отсчитываются от точки равноденствия, они постепенно увеличиваются - именно этот эффект и привёл к открытию данного явления .

В ходе прецессии вид звёздного неба, видимый в тех или иных широтах, меняется, так как меняются склонения тех или иных созвездий, и даже время года их наблюдения. Некоторые созвездия, видимые сейчас в средних широтах северного полушария Земли (например, Орион и Большой Пёс), постепенно опускаются под горизонт и через несколько тысяч лет будут почти недоступны для этих широт, зато на северном небе появятся созвездия Центавр , Южный Крест и ряд других. Конечно, не все созвездия южного полушария будут доступны в результате прецессии - выше всех поднимется современное «летнее» небо, меньше - «осеннее» и «весеннее», зимнее небо, наоборот, опустится, так как в настоящее время оно максимально «поднято» .

Схожие процессы будут и в Южном полушарии. Многие созвездия Северного полушария, которые в настоящее время не показываются в Южном, станут там видны, причём выше всего поднимется современное «зимнее» небо, которое видно из Южного полушария как летнее. Например, спустя 6 тысяч лет будет доступно из средних широт Южного полушария для наблюдения созвездие Большая Медведица , а 6 тысяч лет назад там была видна Кассиопея .

Полюс мира сейчас почти совпадает с Полярной звездой . Во времена строительства Великих пирамид в древнем Египте (около 4700 лет назад) он находился вблизи звезды Тубан (α Дракона). После 2103 года полюс начнёт удаляться от Полярной звезды и в V тысячелетии перейдёт в созвездие Цефея .

Исторический очерк

На основании некоторых косвенных данных предполагают, что различие между звёздным и тропическим годом (простым логическим следствием чего является движение точек равноденствия на фоне звёзд) впервые установил в III веке до н. э. Аристарх Самосский . Разность между звёздным и тропическим годом, вычисленная на основании этих данных, соответствует скорости прецессии 1° за 100 лет, или 36" в год (по современным данным, 1° за 71,6 года).

Исходя из наблюдений звёзд, предварение равноденствий было открыто выдающимся древнегреческим астрономом Гиппархом во II веке до н. э. В его распоряжении были результаты наблюдений греческого астронома III века до н. э. Тимохариса , из которых Гиппарх обнаружил, что все долготы звёзд увеличиваются примерно (по его оценке) на 1° каждые 100 лет. Во II веке н. э. существование прецессии подтвердил Клавдий Птолемей , причём скорость прецессии по его данным составляла всё те же 1° в 100 лет .

Большинство астрономов доптолемеева периода полагали, что все звёзды закреплены на одной сфере (сфере неподвижных звёзд), являющейся границей Вселенной. Видимое суточное вращение небосвода при этом считалось отражением вращения этой сферы вокруг своей оси - оси мира. Для объяснения прецессии Птолемей был вынужден ввести за пределами сферы неподвижных звёзд (на рисунке слева обозначена цифрой 1) ещё одну сферу, которая вращается с периодом в одни сутки вокруг оси мира (NS). К ней прикреплена сфера неподвижных звёзд 2, вращающаяся с периодом прецессии вокруг оси AD, перпендикулярной плоскости эклиптики. Таким образом, вращение сферы звёзд есть суперпозиция двух вращений, суточного и прецессионного. Наконец, внутрь этой сферы вложена ещё одна сфера 3, вращающаяся вокруг той же оси AD, но в противоположном направлении, что компенсирует прецессионное движение для всех внутренних сфер (но эта сфера по-прежнему принимает участие в суточном вращении) .

Ведущий американский астроном Саймон Ньюком в 1896 году дал формулу прецессии, которая показывала и скорость изменения её величины :

P = 50,256 4 ″ + 0,000 222 ″ ⋅ T {\displaystyle P=50{,}2564""+0{,}000222""\cdot T} Здесь T - число лет, прошедших после 1900 года. P = 50,290 966 ″ + 0,000 222 ″ ⋅ T {\displaystyle P=50{,}290966""+0{,}000222""\cdot T} Здесь T - число лет, прошедших после 2000 года.

См. также

Примечания

1. , Глава «Почему изменяется склонение звезд?».
2. , Глава «Как измерить прецессию?».
3. Прецессия .
4. , с. 183.
5. , Глава «Всегда ли Полярная останется Полярной».
6. , с. 354-355.
7. Basics of Space Flight, Chapter 2 (неопр.) . Jet Propulsion Laboratory . Jet Propulsion Laboratory/NASA (29 октября 2013). Проверено 26 марта 2015.
8. Куликов К. А. Движение полюсов Земли. - Изд. 2-е. - М. : Изд-во АН СССР, 1962. - 87 с. - (Научно-популярная серия).
9. Le Maistre S., Folkner W.M., Jacobson R.A., Serra D. Jupiter spin-pole precession rate and moment of inertia from Juno radio-science observations // Planetary and Space Science. - 2016. - Vol. 126. - P. 78-92. - DOI :10.1016/j.pss.2016.03.006 . - Bibcode : 2016P&SS..126...78L .
10. Kuchynka P. et al. New constraints on Mars rotation determined from radiometric tracking of the Opportunity Mars Exploration Rover // Icarus. - 2014. - Vol. 229. - P. 340-347. - DOI :10.1016/j.icarus.2013.11.015 . - Bibcode : 2014Icar..229..340K .
11. Циклы Миланковича (неопр.) . Элементы.