Осевой параллелизм

Осевой параллелизм (также называемый гироскопической жесткостью , инерцией или жесткостью , или « жесткостью в пространстве ») — это характеристика вращающегося тела, при которой направление оси вращения остается неизменным при движении объекта в пространстве . В астрономии эта характеристика встречается у астрономических тел на орбите . Это тот же эффект, который заставляет ось вращения гироскопа оставаться постоянной при вращении Земли , что позволяет устройствам измерять вращение Земли . ^[1]

Примеры

Параллельность земной оси

Орбита Земли, ось которой наклонена на 23,5 градуса , демонстрирует приблизительную параллельность осей, сохраняя свое направление к Полярной звезде («Полярной звезде») круглый год. Земли Вместе с наклоном оси это одна из основных причин смены времен года на Земле , как показано на диаграмме справа. ^[2]^[3]^[4]^[5] Это также причина того, что звезды кажутся неподвижными в ночном небе , например, «неподвижная» полярная звезда , на всей орбите Земли вокруг Солнца. ^[6]

Незначительное изменение направления оси, известное как осевая прецессия , происходит в течение 26 000 лет. В результате в течение следующих 11 000 лет ось Земли переместится и укажет на Вегу, а не на Полярную звезду. ^[7]

Другие астрономические примеры

Осевой параллелизм широко наблюдается в астрономии. Например, осевая параллельность орбиты Луны. плоскости ^[8] является ключевым фактором в явлении затмений . Ось орбиты Луны совершает полный оборот в течение 18-летнего 10-дневного цикла Сароса . Когда наклон орбиты Луны совпадает с наклоном эклиптики, он составляет 29 градусов от эклиптики, а когда они противолежат (9 лет спустя), наклонение орбиты составляет всего 18 градусов.

Кроме того, кольца Сатурна остаются в фиксированном направлении, пока эта планета вращается вокруг Солнца. ^[9]

Объяснение

ранние гироскопы Для демонстрации этого принципа использовались , в первую очередь эксперимент с гироскопом Фуко . ^[10] До изобретения гироскопа ученые объясняли это по-разному. ^[9] Астроном раннего Нового времени Дэвид Грегори , современник Исаака Ньютона , писал:

Чтобы объяснить движение небесных тел вокруг их собственных осей, заданных в положении, и их вращения… Если говорят, что тело движется вокруг данной оси, но в других отношениях не движется, предполагается, что этот топор быть неподвижным и каждая точка из него описывать круг, плоскости которого ось перпендикулярна. И по этой причине, если тело переносится по прямой и в то же время вращается вокруг данного топора; Топор во все время движения Тела будет продолжать двигаться параллельно самому себе. Для сохранения этого параллелизма не требуется ничего другого, кроме того, чтобы телу не сообщалось никакое другое движение, кроме этих двух; ибо если в нем не будет другого третьего Движения, то его Топор будет всегда оставаться параллельным Правой линии, которой он когда-то был параллелен. ^[11]

Этот гироскопический эффект в наше время описывается как «гироскопическая жесткость» или «жесткость в пространстве». Ньютоновское механическое объяснение известно как закон сохранения углового момента . ^[12]

См. также

Ссылки

^ Кумар, Б.; ДеРемер, Д.; Маршалл, Д. (2005). Иллюстрированный словарь авиации . Макгроу-Хилл Образование . п. 326. ИСБН 978-0-07-139606-6 . Проверено 3 декабря 2022 г. Из-за жесткости пространства гироскоп не наклоняет свою ось вращения при вращении Земли.
^ Петерсен, Дж.; Сак, Д.; Габлер, RE (2014). Основы физической географии . Cengage Обучение. п. 18. ISBN 978-1-285-96971-8 . Проверено 2 декабря 2022 г.
^ Популярный педагог . Джон Касселл. 1856. с. 89 . Проверено 2 декабря 2022 г.
^ Оливер, Дж. Э. (2008). Энциклопедия мировой климатологии . Спрингер Нидерланды. п. 651. ИСБН 978-1-4020-3264-6 . Проверено 2 декабря 2022 г.
^ Рохли, Р.В.; Вега, Эй Джей (2011). Климатология . Джонс и Бартлетт Лиринг, ООО. п. 30. ISBN 978-1-4496-5591-4 . Проверено 2 декабря 2022 г.
^ Лернер, К. Ли; Лернер, Бренда Уилмот (2003). Мир науки о Земле . Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Томсон-Гейл. п. 487. ИСБН 0-7876-9332-4 . OCLC 60695883 . Хотя эти расстояния кажутся нелогичными жителям Северного полушария, у которых лето в июле, а зима в январе, расстояние не так сильно влияет на времена года, как изменения солнечного освещения, вызванные тем фактом, что полярная ось Земли наклонена на 23,5. градусов от перпендикуляра к эклиптике (плоскости Солнечной системы, через которую или вблизи которой проходит большинство орбит планеты), а также потому, что Земля демонстрирует параллельность (в настоящее время к Полярной звезде, Полярной звезде), когда она вращается вокруг Солнца.
^ Лернер, К. Ли; Лернер, Бренда Уилмот (2003). Мир науки о Земле . Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Томсон-Гейл. п. 105 и 454. ISBN 0-7876-9332-4 . OCLC 60695883 . Во время обращения вокруг Солнца полярная ось Земли оказывается параллельной Полярной звезде (также известной как Полярная звезда). Несмотря на соблюдение параллелизма, ориентация полярной оси Земли демонстрирует прецессию — круговое колебание, демонстрируемое гироскопами, — что приводит к циклу прецессии продолжительностью 28 000 лет. В настоящее время полярная ось Земли указывает примерно в направлении Полярной звезды (Полярной звезды). В результате прецессии в течение следующих 11 000 лет ось Земли будет прецессировать или колебаться так, что примет ориентацию к звезде Вега.
^ Гравесанд, штат Вашингтон; Дезагулье, Ж.Т.; Ньютон, И. (1726). Математические элементы натуральной философии, подтвержденные экспериментами, или Введение в философию сэра Исаака Ньютона ... В переводе на английский язык Дж. Т. Дезагулье ... Второе издание, тщательно проверенное и исправленное переводчиком . п. 184 . Проверено 3 декабря 2022 г. Ось Луны не перпендикулярна плоскости ее орбиты, а немного наклонена к ней: Ось сохраняет свою параллельность при своем движении вокруг Земли.
^ Перейти обратно: ^а ^б Фергюсон, Дж. (1673). Астрономия, объясненная на основе принципов сэра Исаака Ньютона ... Новое исправленное издание. [С тарелками.] . В. Страхан. п. 189 . Проверено 2 декабря 2022 г.
^ Британская энциклопедия: словарь искусств, наук и общей литературы . Р. С. Пил. 1890. с. 351 . Проверено 2 декабря 2022 г. Под названием «инструменты прецессии» в течение ряда лет использовались различные устройства, основанные на принципе гироскопа, для иллюстрации прецессии равноденствий и параллельности земной оси при ее вращении вокруг Солнца.
^ Грегори, Д. (1715). Элементы астрономии, физической и геометрической. Дэвид Грегори... Сделано на английском языке, с дополнениями и исправлениями. К которому прилагается «Краткий обзор астрономии комет» доктора Галлея. Дж. Николсон... продан. п. 59 . Проверено 2 декабря 2022 г.
^ Джордано, Н. (2012). Студенческая физика: рассуждения и взаимосвязи . Cengage Обучение. п. 299. ИСБН 978-1-285-22534-0 . Проверено 2 декабря 2022 г.

[Kumar_DeRemer_Marshall_2005_p.-1] Кумар, Б.; ДеРемер, Д.; Маршалл, Д. (2005). Иллюстрированный словарь авиации . Макгроу-Хилл Образование . п. 326. ИСБН 978-0-07-139606-6 . Проверено 3 декабря 2022 г. Из-за жесткости пространства гироскоп не наклоняет свою ось вращения при вращении Земли.

[Petersen_Sack_Gabler_2014_p._18-2] Петерсен, Дж.; Сак, Д.; Габлер, RE (2014). Основы физической географии . Cengage Обучение. п. 18. ISBN 978-1-285-96971-8 . Проверено 2 декабря 2022 г.

[The_Popular_Educator_1856_p._89-3] Популярный педагог . Джон Касселл. 1856. с. 89 . Проверено 2 декабря 2022 г.

[Oliver_2008_p._651-4] Оливер, Дж. Э. (2008). Энциклопедия мировой климатологии . Спрингер Нидерланды. п. 651. ИСБН 978-1-4020-3264-6 . Проверено 2 декабря 2022 г.

[Rohli_Vega_2011_p._30-5] Рохли, Р.В.; Вега, Эй Джей (2011). Климатология . Джонс и Бартлетт Лиринг, ООО. п. 30. ISBN 978-1-4496-5591-4 . Проверено 2 декабря 2022 г.

[6] Лернер, К. Ли; Лернер, Бренда Уилмот (2003). Мир науки о Земле . Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Томсон-Гейл. п. 487. ИСБН 0-7876-9332-4 . OCLC 60695883 . Хотя эти расстояния кажутся нелогичными жителям Северного полушария, у которых лето в июле, а зима в январе, расстояние не так сильно влияет на времена года, как изменения солнечного освещения, вызванные тем фактом, что полярная ось Земли наклонена на 23,5. градусов от перпендикуляра к эклиптике (плоскости Солнечной системы, через которую или вблизи которой проходит большинство орбит планеты), а также потому, что Земля демонстрирует параллельность (в настоящее время к Полярной звезде, Полярной звезде), когда она вращается вокруг Солнца.

[Lerner_and_Lerner_2003-7] Лернер, К. Ли; Лернер, Бренда Уилмот (2003). Мир науки о Земле . Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Томсон-Гейл. п. 105 и 454. ISBN 0-7876-9332-4 . OCLC 60695883 . Во время обращения вокруг Солнца полярная ось Земли оказывается параллельной Полярной звезде (также известной как Полярная звезда). Несмотря на соблюдение параллелизма, ориентация полярной оси Земли демонстрирует прецессию — круговое колебание, демонстрируемое гироскопами, — что приводит к циклу прецессии продолжительностью 28 000 лет. В настоящее время полярная ось Земли указывает примерно в направлении Полярной звезды (Полярной звезды). В результате прецессии в течение следующих 11 000 лет ось Земли будет прецессировать или колебаться так, что примет ориентацию к звезде Вега.

[Gravesande_Desaguliers_Newton_1726_p._184-8] Гравесанд, штат Вашингтон; Дезагулье, Ж.Т.; Ньютон, И. (1726). Математические элементы натуральной философии, подтвержденные экспериментами, или Введение в философию сэра Исаака Ньютона ... В переводе на английский язык Дж. Т. Дезагулье ... Второе издание, тщательно проверенное и исправленное переводчиком . п. 184 . Проверено 3 декабря 2022 г. Ось Луны не перпендикулярна плоскости ее орбиты, а немного наклонена к ней: Ось сохраняет свою параллельность при своем движении вокруг Земли.

[Ferguson_1673_p._189-9] Перейти обратно: ^а ^б Фергюсон, Дж. (1673). Астрономия, объясненная на основе принципов сэра Исаака Ньютона ... Новое исправленное издание. [С тарелками.] . В. Страхан. п. 189 . Проверено 2 декабря 2022 г.

[The_Encyclopaedia_Britannica:_A_Dictionary_of_Arts,_Sciences_and_General_Literature_1890_p._351-10] Британская энциклопедия: словарь искусств, наук и общей литературы . Р. С. Пил. 1890. с. 351 . Проверено 2 декабря 2022 г. Под названием «инструменты прецессии» в течение ряда лет использовались различные устройства, основанные на принципе гироскопа, для иллюстрации прецессии равноденствий и параллельности земной оси при ее вращении вокруг Солнца.

[Gregory_1715_p._59-11] Грегори, Д. (1715). Элементы астрономии, физической и геометрической. Дэвид Грегори... Сделано на английском языке, с дополнениями и исправлениями. К которому прилагается «Краткий обзор астрономии комет» доктора Галлея. Дж. Николсон... продан. п. 59 . Проверено 2 декабря 2022 г.

[Giordano_2012_p._299-12] Джордано, Н. (2012). Студенческая физика: рассуждения и взаимосвязи . Cengage Обучение. п. 299. ИСБН 978-1-285-22534-0 . Проверено 2 декабря 2022 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]