Настоящее полярное странствие
Истинное полярное блуждание - это твердотельное вращение планеты или луны относительно ее оси вращения, вызывающее географического положения северного и южного полюсов изменение или «блуждание» . Если тело не является полностью твердым (чем Земля не является), его вращение в стабильном состоянии имеет наибольший момент оси инерции , совмещенный с осью вращения, при этом два меньших момента осей инерции лежат в плоскости экватора . Если тело не находится в этом устойчивом состоянии, произойдет истинное блуждание полюсов: планета или луна будут вращаться как твердое тело, чтобы выровнять ось наибольшего момента инерции с осью вращения. (См. Походе § Описание .)
Если тело находится близко к устойчивому состоянию, но угловой момент не совпадает точно с осью наибольшего момента инерции, положение полюса будет колебаться. Погода и движение воды также могут вызвать небольшие изменения. Этим темам посвящена статья « Полярное движение» .
Описание в контексте Земли
[ редактировать ]Распределение массы Земли не является сферически симметричным, и Земля имеет три разных момента инерции . Ось, вокруг которой момент инерции наибольший, тесно совмещена с осью вращения (ось, проходящая через географические Северный и Южный полюса). Две другие оси находятся вблизи экватора . Это похоже на вращение кирпича вокруг оси, проходящей через его самое короткое измерение (вертикальную ось, когда кирпич лежит ровно). Однако если момент инерции вокруг одной из двух осей вблизи экватора становится почти равным моменту инерции вокруг полярной оси, ограничение на ориентацию объекта (Земли) ослабляется.
Эта ситуация подобна игре в регби или американском футболе, вращающейся вокруг оси, проходящей через «экватор». (Обратите внимание, что «экватор» мяча не соответствует экватору Земли.) Небольшие возмущения могут сдвинуть футбольный мяч, который затем вращается вокруг другой оси через тот же «экватор». Точно так же условия могут заставить Землю (как кору, так и мантию) медленно переориентироваться до тех пор, пока новая географическая точка не переместится к Северному полюсу, при этом ось низкого момента инерции будет удерживаться очень близко к экватору.
Такая переориентация изменяет широту большинства точек Земли на величину, которая зависит от того, насколько далеко они находятся от оси вблизи экватора, который не движется.
Примеры
[ редактировать ]Случаи настоящего полярного блуждания происходили несколько раз в истории Земли. [1] [2] Было высказано предположение, что Восточная Азия переместилась на юг из-за истинного отклонения полюсов на 25 ° примерно между 174 и 157 миллионами лет назад. [3] Считается, что Марс , Европа и Энцелад также претерпели истинное смещение полюсов, в случае Европы – на 80°. [4]
Крайний наклон Урана по отношению к эклиптике не является примером истинного полярного блуждания (сдвига тела относительно его оси вращения), а представляет собой большой сдвиг самой оси вращения. Считается, что этот сдвиг оси является результатом серии катастрофических столкновений, произошедших миллиарды лет назад. [5]
Различия и разграничения
[ редактировать ]Полярное смещение не следует путать с прецессией , при которой ось вращения перемещается, другими словами, Северный полюс указывает на другую звезду. Существуют также меньшие и более быстрые изменения оси вращения, подпадающие под термин «нутация» . Прецессия вызвана гравитационным притяжением Луны и Солнца и происходит постоянно и гораздо быстрее, чем блуждание полюсов. Это не приводит к изменению широты.
Настоящее полярное блуждание следует отличать от дрейфа континентов , при котором разные части земной коры движутся в разных направлениях из-за циркуляции в мантии .
Этот эффект далее не следует путать с эффектом, известным как геомагнитное обращение , которое описывает многократное проверенное изменение магнитного поля Земли .
Реконструкции тектонических плит
[ редактировать ]
Палеомагнетизм используется для создания реконструкций тектонических плит путем определения палеошироты конкретного участка. На эту палеошироту влияет как истинное блуждание полюсов, так и тектоника плит . Чтобы восстановить историю тектоники плит, геологам необходимо получить ряд датированных палеомагнитных образцов. Поскольку истинное смещение полюсов является глобальным явлением, а тектонические движения специфичны для каждой плиты, несколько дат позволяют разделить сигналы тектонического и истинного смещения полюсов.
См. также
[ редактировать ]- Видимое полярное блуждание
- Осевой наклон
- Гипотеза катастрофического сдвига полюсов (включает обсуждение различных исторических гипотез, связанных с быстрым сдвигом полюсов)
- Полярное движение
- Настоящее полярное путешествие по Марсу
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Стейнбергер, Росс Н.; Тиссен, Кристофер Дж.; Эванс, Дэвид А.Д.; Слотцник, Сара П.; Коччони, Родольфо; Ямадзаки, Тосицугу; Киршвинк, Джозеф Л. (2008). «Абсолютные движения плит и истинное блуждание полюсов при отсутствии следов горячих точек». Природа . 452 (7187): 620–623. Бибкод : 2008Natur.452..620S . дои : 10.1038/nature06824 . ПМИД 18385737 . S2CID 4344501 .
- ^ Митчелл, Бернхард; Торсвик, Тронд Х. (2021). «Истинное колебание полюса в позднем меловом периоде» . Природные коммуникации . 12 (1): 3629. Бибкод : 2021NatCo..12.3629M . дои : 10.1038/s41467-021-23803-8 . ПМК 8206135 . ПМИД 34131126 .
- ^ Чжию И; и др. (октябрь 2019 г.). «Настоящий полярный пусковой механизм Великой юрской аридификации Восточной Азии» . Геология . 47 (12): 1112–1116. Бибкод : 2019Geo....47.1112Y . дои : 10.1130/G46641.1 . S2CID 210309183 .
- ^ Рон Коуэн (7 июня 2008 г.). «Коварная луна» . Новости науки . 173 (18). Архивировано из оригинала 4 ноября 2011 года . Проверено 29 мая 2008 г.
- ^ Кейт Тейлор (11 октября 2011 г.). «Опрокинут в результате нескольких столкновений» . ТГ Дейли . Архивировано из оригинала 26 января 2012 года . Проверено 29 февраля 2012 г.