Прецессия равноденствий

Прецессия земной оси

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.

Причины

Прецессия волчка

Основная причина предварения равноденствий — прецессия, периодическое изменение направления земной оси под влиянием притяжения Луны, а также (в меньшей степени) Солнца. Как выяснил Ньютон в своих «Началах», сплюснутость Земли у полюсов приводит к тому, что притяжение внешних тел поворачивает земную ось, которая описывает конус с периодом (по современным данным) примерно 25 776 лет (Платонов год). При этом наклон земной оси сохраняется неизменным.

Существуют и другие причины смещения земной оси — нутация, апериодическое «блуждание полюсов» и т. п., однако их вклад в результат по сравнению с прецессией невелик.

Последствия

Смещение северного полюса мира

Поворот оси нашей планеты имеет разнообразные последствия. Прежде всего, он увеличивает продолжительность звёздного года, который становится на 20 минут длиннее тропического. Такие созвездия северного неба, как Орион и Большой Пёс, постепенно опускаются под горизонт и через несколько тысяч лет скроются из виду, зато на северном небе появятся созвездия Центавр и Южный Крест. Полюс мира сейчас почти совпадает с Полярной звездой; в древнем Египте он находился вблизи звезды Тубан (α Дракона), а в V тысячелетии перейдёт в созвездие Цефея.

Аналогичные явления происходят и на других планетах. Например, ось Юпитера под влиянием его многочисленных спутников и Солнца смещается примерно на полградуса в течение юпитерианского года.

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 Аристарх Самосский^[1].

Наружные сферы в теории Птолемея, отвечающие за суточное вращение неба и прецессию

Исходя из наблюдений звёзд, предварение равноденствий было открыто выдающимся древнегреческим астрономом Гиппархом во II веке до н. э. В его распоряжении были результаты многолетних наблюдений греческого астронома III века до н. э. Тимохариса, из которых он обнаружил, что все долготы звёзд увеличиваются примерно (по его оценке) на 1° каждые 100 лет. Сообщение Гиппарха встретило сначала всеобщее недоверие, однако Клавдий Птолемей подтвердил и признал его. Для объяснения прецессии он вынужден был ввести ещё одну сферу, за пределами сферы неподвижных звёзд (сфера 1 на рисунке слева)^[2]. Эта сфера вращается с периодом в одни сутки вокруг оси мира (NS). К ней прикреплена сфера неподвижных звёзд 2, вращающейся 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).

Теон Александрийский, комментатор Птолемея (IV век), выдвинул гипотезу, что сфера неподвижных звёзд испытывает периодические колебания в пределах 8°, после чего возвращается в прежнее положение. Эту модель поддержал в IX веке знаменитый арабский астроном Сабит ибн Курра.

Коперник первым понял, что смещается не небесный экватор, а земная ось. Причина смещения была подробно объяснена в «Началах» Ньютона; рассуждения Ньютона были качественно верны, однако его математическая модель содержала неточности.

В XVIII веке большой вклад в изучение вопроса внёс Даламбер, исправивший модель Ньютона, а в XIX-м — Фридрих Вильгельм Бессель и Отто Вильгельм Струве.

См. также

• Волчок (юла)
• Гиппарх
• Гироскоп
• Нутация
• Прецессия

Примечания

1. ↑ D. Rawlins, DIO, V. 9.1, pp. 31-38, 1999. Сайт журнала
2. ↑ Evans, 1998.

Ссылки

• D. Ulansey, Hipparchus’s understanding of the precession
• Josée Sert, Hipparchus and the precession of the equinoxes

Литература

• Михайлов А. А., академик. Прецессия. Журнал «Земля и Вселенная», № 2 (1978).
• ЭСБЕ о предварении равноденствий
• Еремеева А. И., Цицин Ф. А. История астрономии (основные этапы развития астрономической картины мира). Изд. МГУ, 1989.
• Evans J. The History and Practice of Ancient Astronomy. New York: Oxford University Press, 1998.