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 потепление климата и теорию катастроф, это прецессия оси планеты.
Исторический очерк
Движение точек равноденствия на фоне звезд заметил в III веке до нашей эры Аристарх Самосский. 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 прецессии оси Земли 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 21 марта светило располагается в созвездии Рыб. Так и было в античные времена. Но сегодня ввиду прецессии орбиты Земли в этот период времени Солнце находится в созвездии Водолея.
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 тропического года (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.
