У людства за плечима майже чотири мільйони років, і за цей час ми досягли розуміння руху тектонічних плит, навчилися передбачати погоду і освоїли космічний простір. Але наша планета таїть в собі ще чимало таємниць і загадок. Одна з них, з якою пов'язують глобальне потепління клімату і теорію катастроф, це прецесія осі планети.
Історичний нарис
Рух точок рівнодення на тлі зірок помітив у III столітті до нашої ери Аристарх Самоський. Але першим описав збільшення довготи зірок і відмінності між зоряним і фактичним роком давньогрецький астроном Гіппарх у II столітті до нашої ери. І це при тому, що в той період вважали, що всі зірки закріплені на нерухомій сфері, а рух небосводу - це рух цієї сфери навколо власної осі. Після роботи Птолемея, Теона Александрійського, Сабіт ібн Курра, Миколи Коперника, Тихо Браге і багатьох інших. Причину прецесії осі Землі пояснив і описав Ісаак Ньютон у своїх «Засадах» (1686). А формулу прецесії показав американський астроном Саймон Ньюком (1896). Саме його формула, уточнена в 1976 році Міжнародним астрономічним союзом, описує швидкість прецесії залежно з тимчасовою прив'язкою.
Фізика явища
В елементарній фізиці прецесія - це зміна моменту імпульсу тіла при зміні його напрямку руху в просторі. Спостерігають цей процес на прикладі вовчка і його уповільнення. Спочатку вертикальна вісь вовчка при його уповільненні починає описувати конус - це і є прецесія осі вовчка. Головна фізична властивість прецесії - безінерційність. Це означає, що при припиненні дії сили, що викликає прецесію, тіло займе нерухоме положення. Стосовно небесних тіл - такою силою є гравітація. І оскільки вона діє постійно, то і рух, і прецесування планет не припиниться ніколи.
Рух нашої нерухомої планети
Кожному відомо, що планета Земля обертається навколо Сонця, здійснює обертання по своїй осі і змінює напрямок цієї осі. Але це не все. Астрономія розрізняє тринадцять видів руху нашого дому. Перерахуємо їх коротко:
- Обертання навколо власної осі (зміна дня і ночі).
- Обертання навколо Сонця (зміна часів року).
- «Ходіння вперед» або передування рівнодень - це прецесія.
- Погойдування земної осі - нутація.
- Зміна осі Землі до площини її орбіти (нахилу екліптики).
- Зміна еліпса земної орбіти (ексцентриситету).
- Зміни перигелія (відстань від найвіддаленішої від сонця точки орбіти).
- Паралактичні нерівності Сонця (щомісячні зміни відстані між нашою планетою і світилом).
- У момент параду планет (планети розташовані з одного боку від Сонця) центр мас нашої системи виходить за межі сонячної кулі.
- Відхилення Землі (обурення і пертурбації) під дією тяжіння інших планет.
- Поступальний рух усієї Сонячної системи до Веги.
- Рух системи навколо ядра Чумацького шляху.
- Рух галактики Чумацький шлях навколо центру скупчення таких же галактик.
Все це складно, але математично доведено. Ми зупинимося на третьому русі нашої планети - прецесії.
Це юла?
Ми звикли думати, що вісь обертання планети навколо своєї осі незмінна і північний її кінець спрямований до точки полярної зірки. Але все не зовсім так. Вісь планети описує конус, також як дитяча іграшка юла або вовчок, що викликано тяжінням нашого супутника і нашого світила. В результаті полюси планети повільно переміщуються по відношенню до зірок з радіусом дуги в 23 градуси і 26 хвилин.
Як це побачити?
Нахил земної осі здійснюється внаслідок взаємодій в системі гравітації Сонце-Земля і Місяць-інші планети. Зусилля гравітації такі великі, що змушують вісь планети здійснювати прецесію - повільне погойдування по ходу годинникової стрілки в протилежному обертанню планети напрямку. Побачити явище місячно-сонячної прецесії в дії легко - досить подивитися на заведений вовчок. Якщо відхилити його ручку від вертикалі, то вона починає описувати коло в протилежному обертанні напрямку. Якщо уявити, що вісь планети - ручка, а сама планета - юла, то це і буде нехай і грубим але прикладом прецесії осі Землі. Половину циклу прецесії наша планета проходить за 25776 років.
Наслідки прецесій Сонця і комплексу Земля-Місяць
Повільне переміщення точки весняного рівнодення (перетину небесного екватора і екліптики), яке провокує прецесія, призводить до двох наслідків:
- Налаштування небесних координат.
- Змінам перебування Сонця в зодіакальних сузір'ях.
Зміни точки весняного рівнодення призвела до виникнення міжнародної домовленості про координати небесних тіл з обов'язковим фіксуванням на конкретну дату. Адже через прецесію осі Землі в античні часи ця точка перебувала в сузір'ї Овна, а сьогодні вона розташована в сузір'ї Риб. За аналогією не існує і відповідності астрологічних знаків зодіакальних сузір'їв. Наприклад, знак Риб говорить про те, що в період з 21 лютого по 21 березня світило розташовується в сузір'ї Риб. Так і було в античні часи. Але сьогодні через прецесію орбіти Землі в цей період часу Сонце знаходиться в сузір'ї Водолія.
Вічної весни не буде
Прецесія - це передування рівнодень, що означає зміщення точок осіннього і весняного рівнодення. Іншими словами, весна на планеті з кожним роком настає раніше (на 20 хвилин і 24 секунди), а осінь пізніше. До календаря це не має відношення - наш григоріанський календар враховує довжину тропічного року (від рівнодення до рівнодення). Тому за фактом вже включений в наш календар ефект прецесії. Це зміщення періодично, і його період, як вже було сказано раніше, становить 25776 років.
Коли настане новий Льодовиковий період
Зміна напрямку осі Землі кожні приблизно 26 тисяч років (прецесія) - це зміна північного її напрямку. Сьогодні точка Північного полюса вказує на Полярну зірку, через 13 тисяч років вона вкаже на Вегу. А через 50 тисяч років планета пройде два цикли прецесії і повернеться в нинішній стан. Коли планета розташована «прямо» - кількість одержуваної сонячної енергії мінімально і настає льодовиковий період - більшу частину суші покриває лід і сніг. Історія планети показує, що льодовиковий період триває близько 100 тисяч років, а міжльодовиковий - 10 тисяч. Сьогодні ми переживаємо такий міжльодовиковий час, а ось через 50 тисяч років льодова кора покриє планету до кордонів нижче Нью-Йорка.
Не тільки прецесія винна
За даними Національного аерокосмічного агентства НАСА, географічний Північний полюс планети з 2000 року почав активно зміщуватися на схід. За 115 років вивчення клімату на планеті він відхилився на 12 метрів. До 2000 року полюс зі швидкістю кілька сантиметрів на рік рухався в напрямку Канади. Але після зазначеної дати він змінив і напрямок, і швидкість. Сьогодні він зі швидкістю до 17 сантиметрів на рік рухається в бік Британії. Причинами цього явища називають танення Гренландських льодовиків, збільшення маси льоду на сході Антарктиди, посухи в басейні Каспію та Індостану. А за цими явищами стоїть антропогенний фактор впливу на Землю.
Чому зими неоднакові
Крім того, що наша планета прецесує, вона ще й робить коливання при даному процесі. Це нутація - швидкі щодо прецесійного періоду «погойдування полюсів». Саме вона змінює погоду - то зима холодніша, то літо суші і спекотніше. У роки особливо сильної нутації очікуються більш суворі погодні умови.
