Tieto pohyby Zeme a Mesiaca majú svoj pôvod, na jednej strane, v príťažlivosti pre každého z nich pôsobí na druhej strane a na strane druhej, v príťažlivosti, že Slnko zase pôsobí na všetkých telies slnečnej sústavy.
Zem aj Mesiac majú rotačné pohyby okolo svojej vlastnej osi a translácie, ktoré sú najdôležitejšie. Vyskytujú sa však aj ďalšie sekundárne pohyby váh a kmitov, pretože nie sú bodovými objektmi, ale majú značné rozmery a tiež nie sú dokonale sférické.
Obrázok 1. Orbitálne roviny Zeme a Mesiaca so sklonom príslušných osí a vzdialenosťou medzi ťažiskami a ťažiskom. Zdroj: Wikimedia Commons. Obrázok z NASA; usporiadanie podľa brews_ohare
Zem a Mesiac sa považujú za izolovaný systém objektov merateľnej veľkosti, otáčajúcich sa okolo ich ťažiska, umiestnených na priamke spájajúcej príslušné stredy.
Tento bod je bližšie k Zemi ako k Mesiacu a má prvú väčšiu hmotu. Nachádza sa približne 4641 km od stredu Zeme a nazýva sa ťažiskom.
zákony
Pohyby Mesiaca sa riadia zákonmi Cassini, ktoré v roku 1693 vyhlásil Giovanni Cassini (1625-1712):
- Mesiac má synchrónnu rotáciu so Zemou, pretože má rovnaké obdobie rotácie a translácie, týmto spôsobom vždy ukazuje rovnakú tvár pozemským pozorovateľom.
- Sklon lunárnej rovníkovej roviny a ekliptiky je konštantný.
- Lunárna os rotácie, kolmá na obežnú rovinu - obežná rovina Zeme - a kolmá na obežnú rovinu Mesiaca.
Rotácia a preklad Mesiaca
Mesiac vykonáva rotačný pohyb okolo svojej vlastnej osi približne za 27,32 dní. Toto obdobie rotácie sa nazýva hviezdny mesiac. Podľa Cassiniho prvého zákona je to tiež čas, ktorý potrebuje Mesiac na obežnú dráhu Zeme.
Obrázok 2. Animácia ukazujúca pohyb systému Zem-Mesiac okolo ťažiska. Zdroj: Wikimedia Commons
Synchrónna rotácia je zodpovedná za pozorovateľov Zeme, ktorí vždy vidia tú istú stranu Mesiaca.
Synodický mesiac je čas, ktorý uplynie medzi dvoma identickými a nasledujúcimi lunárnymi fázami.
Synodický mesiac trvá 29,53 dní a je to tak preto, lebo Zem nie je stále, kým Mesiac obieha okolo nej. Aby boli relatívne polohy Zem - Slnko - Mesiac opäť rovnaké, musí Zem posunúť o 27 ° vo svojom translačnom pohybe okolo Slnka.
Mesiac cestuje po Zemi aj po eliptickej obežnej dráhe s veľmi malou excentricitou. Excentricita elipsy je mierou jej sploštenia. Táto malá hodnota znamená, že trajektória Mesiaca je takmer kruhová, po ktorej putuje rýchlosťou 1 km / s.
Obežná dráha Zeme a Mesiaca sa pretína v miestach zvaných uzly, ktoré umožňujú zatmenie, pretože pri pohľade zo Zeme sú zdanlivé veľkosti Slnka a Mesiaca veľmi podobné.
Iné pohyby Mesiaca
Kvôli eliptickej obežnej dráhe, ktorú Mesiac sleduje okolo Zeme a jeho os rotácie je naklonená 6,60 ° vzhľadom na kolmicu orbitálnej roviny (pozri obrázok 1), existujú pohyby nazývané librácie. Vďaka nim vidíme malé percento vzdialenej strany Mesiaca, približne 9%.
Najvýznamnejšie vznášadlá sú v zemepisnej šírke a šírke. Librácie v zemepisnej dĺžke sú spôsobené skutočnosťou, že ako eliptická obežná dráha je rýchlosť prekladu väčšia v perigee - bližšie k Zemi - ako v apogee - ďalej od Zeme.
Týmto spôsobom je viditeľná malá časť povrchu blízko okrajového poludníka, tá, ktorá je práve na východ od tohto poludníka, keď je Mesiac medzi perigee a apogee.
Podobne aj časť povrchu, ktorá je mierne na západe, sa stáva viditeľnou, keď je Mesiac medzi apogee a perigee.
Na druhej strane dochádza k oslobodzovaniu v zemepisnej šírke kvôli sklonu osi rotácie. Niektoré časti Mesiaca, ktoré sú trochu na sever alebo trochu na juh, sú teda v závislosti od okamihu viditeľné zo Zeme. Obdobie tohto vznášania je jeden drastický mesiac, ktorý trvá približne 27 dní a 5 hodín.
Nasledujúca animácia zobrazuje simulované pohľady na mesiac na jeden mesiac:
Rotácia Zeme
Zem vykonáva rotáciu okolo zemskej osi v smere západ - východ, ktorého perióda je 1 deň alebo presnejšie 23 hodín, 56 minút a 3,5 sekundy.
Rýchlosť rotácie Zeme v rovníku je 1600 km / h a znižuje sa, až kým nezmizne priamo na póloch, kde prechádza os rotácie, ktorá je naklonená 23,44 ° vzhľadom na orbitálnu rovinu Zeme, ktorá je známa ako ekliptika (pozri obrázok 1).
Toto hnutie je zodpovedné za vzhľad dňa a noci, ktorý riadi životy ľudí. Približne 12 hodín (mení sa v závislosti na zemepisnej šírke a ročnom období), jedna hemisféra Zeme dostáva slnečné svetlo a má vyššiu teplotu, zatiaľ čo druhá je v tme a teplota klesá.
Rotácia Zeme je spôsobená tvorbou Zeme. Mračno hmoty, ktoré dalo vzniknúť slnečnej sústave, sa muselo otáčať, aby zhutnilo hmotu. Rotácia má však súvisiaci moment hybnosti, ktorý je pri absencii vonkajších krútiacich momentov zachovaný.
Slnko, planéty a ďalší členovia slnečnej sústavy, považovaní za izolovaný systém, majú túto uhlovú hybnosť rozdelenú medzi svojich členov.
Preto má každá planéta svoj vlastný rotačný pohyb od západu na východ, s výnimkou Venuše a Uránu, ktoré robia pravý opak, pravdepodobne kvôli kolízii s iným veľkým telom.
Preklad Zeme
Zem tiež robí revolučný pohyb okolo Slnka, ktorého obdobie je niečo vyše 1 roka. Pôvod tohto hnutia je v gravitačnej príťažlivosti, ktorú Slnko uplatňuje.
V tomto pohybe Zem popisuje eliptickú obežnú dráhu, vždy v súlade s Keplerovými zákonmi planétového pohybu. Pre pozorovateľa, ktorý sa nachádza na severnom póle, sa tento pohyb vykonáva v smere proti smeru hodinových ručičiek.
Rovnako ako u Mesiaca je excentricita elipsy, ktorá popisuje Zem, pomerne malá. Potom sa obežná dráha Zeme blíži k obvodu o polomere 150 x 10 6 km Táto hodnota sa používa v astronómii na definovanie jednotky vzdialenosti nazývanej Astronomická jednotka alebo AU, ktorá sa bežne používa na vyjadrenie vzdialeností v rámci slnečnej sústavy.
Obrázok 3. Pohyb prekladu Zeme okolo Slnka. Zdroj: Wikimedia Commons.
Celková dĺžka tejto elipsy je 930 miliónov kilometrov, ktoré Zem prechádza rýchlosťou 30 km / s.
Os rotácie Zeme je naklonená 23,44 ° vzhľadom na kolmicu k kolmici. Z tohto dôvodu, keď naša planéta prechádza svojou obežnou dráhou okolo Slnka, jedna z jej hemisfér je viac vystavená slnečným lúčom a vytvára leto, zatiaľ čo v druhej je expozícia menšia a vzniká zima.
Iné pohyby Zeme
Zem nie je dokonalá guľa, ale elipsa sploštená na póloch. Rovníkové vydutie spôsobuje na Zemi pomalý valivý pohyb zvaný precesia.
V tomto pohybe sa zemská os otáča okolo pólu ekliptiky a sleduje imaginárny kužeľ, ako vidno na nasledujúcom obrázku:
Obrázok. Precesné a nutričné pohyby Zeme. Zdroj: Wikimedia Commons. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/Precession-sphere-ES.svg.
Sledovanie tohto kužeľa trvá Zemi 25 767 rokov. Na precesii je položený ďalší vratný pohyb osi, nazývaný nutácia, spôsobený gravitačným ťahom Mesiaca na rovníkovej vyvýšenine a má obdobie 18,6 rokov.
Referencie
- Oster, L. (1984). Moderná astronómia. Redakčná reverenda. 37 až 52.
- Tipler, P. Fyzika pre vedu a techniku. Zväzok 1. 5.. Vydanie. 314-316
- Prečo sa Zem točí? Zdroj: spaceplace.nasa.gov.
- Wikipedia. Ťažisko. Obnovené z: es.wikipedia.org.
- Wikipedia. Pohyby Zeme. Obnovené z: es.wikipedia.org.