Precesija. UFO Page. Lithuanian

Tai reiškinys, kai pasvyra, pvz., dėl išorinių momentų, besisukantys objektai. Jį galime apibrėžti kaip sukimosi ašies pasikeitimą, kai antrasis Oilerio kampas (nutacija) yra pastovus. Fizikoje yra du precesijos tipai: laisvo sukimosi ir sukeltas sukimosi.

Stebėti precesiją nesunku – tereikia paleisti besisukantį „vilkelį“ ir palaukti, kol jo sukimasis ims lėtėti. Pradžioje sukimosi ašis vertikali, o vėliau jo viršutinis taškas pamažu leidžiasi žemyn ir ima judėti spirale. Tai ir yra vilkelio ašies precesija. Nebūtina laukti vilkelio sukimosi sulėtėjimo – jį stumtelėkite taip, kad pasikeistų ašis (jėgos poveikis) – ir prasidės precesija. Pagrindinė precesijos savybė – jos neinertiškumas. Kai tik precesiją sukelianti jėga dingsta, precesija išnyksta.

Panašų svyravimą turi ir Žemės ašis, ką pastebėjo dar Hiparchas (apie 150 m. pr.m.e.) įvardijęs kaip ekvinokcijų pasislinkimą. Precesion of Earth

Šiuolaikiniais duomenimis jos periodas yra 25.765 m. Žemės ašies precesiją sukelia Saulės ir Mėnulio traukos poveikis. Dėl precesijos lygiadienių taškai per metus pasislenka ekliptika iš rytų į vakarus prieš Saulę 50,26’’ – tad Saulė į juos atskrieja vis anksčiau, todėl atogrąžiniai metai yra 20 min. 24 sek. trumpesni nei žvaigždiniai^*).

Kai kas spėja, kad su Žemės ašies precesija yra susiję periodiniai Žemės klimato pokyčiai, - ir konkrečiai, dabartinis globalus atšilimas.

Ji atsiranda, kai sukimosi ašis nežymiai pakrypusi nuo ašies, aplink kurią objektas suktųsi stabiliai. Pointsot‘o konstrukcija yra puikus geometrinis besisukančio kieto kūno vizualizacijos metodas. Kai kūnas nėra absoliučiai kietas, vidiniai sūkuriai stengiasi sumažinti precesiją ir sukimosi ašis susilygina su viena iš kūno inercijos ašių.

Laisvo sukimosi precesija simetriškam objektui (tokiam, kaip diskas), besisukančiam aplink ašį, nesutampančią su simetrijos ašimi, gali būti paskaičiuota taip:
Precesion formula

Čia w_p yra precesijos laipsnis, w_s sukimosi aplink simetrijos ašį dažnis, a –sukimosi ašies pakrypimo laipsnis, I_s - inercijos aplink simetrijos ašį momentas, I_p - inercijos aplink vieną iš statmenų pagrindinių ašių momentas (dėl disko simetrijos nesvarbu aplink kurią).

Kitas laisvo sukimosi precesijos tipas gali atsirasti kai veikia keli veiksniai. Pavyzdžiui, Žemės sukimąsi veikia Saulės ir Mėnulio traukos jėgos, - ir tuo pačiu metu Saulės sistema sukasi aplink galaktikos centrą.

Sukinio sukelta precesija
Tai giroskopinė precesija, kai besisukančio objekto (pvz., giroskopo) ašis svyruoja (kaip matome „vilkelyje)“.

Specialiojoje ir bendrojoje reliatyvumo teorijose atsiranda trys precesijos korekcijos:

Tai reiškinys, kai planetos ašis nežymiai pasvirusi ir lėtai brėžia kūgį. Žemei tai vadinama ekvinokcijų arba pusiaujo precesija, kurios periodas apie 26 tūkst. m. Dėl šios precesijos pusiaujo koordinačių sistemoje žvaigždžių padėtys pamažu keičiasi. Žemės ašies šiaurinis polius nuo dabartinės padėties (iki 1^o nuo Šiaurinės žvaigždės) juda apskritimu aplink ekliptikos polių maždaug 23,5^o kampiniu spinduliu. Poslinkis yra 1^o per 72 m., kai kampas imamas iš stebėtojo, o ne iš apskritimo centro.

Precesija yra lėtas ir periodiškas Žemės ir dangaus ašies slinkimas kūgio paviršiumi aplink įsivaizduojamą ašį, statmeną ekliptikos plokštumai. Šį procesą sukelia Saulės ir Mėnulio traukos poveikis Žemei. Precesijos periodas yra lygus 25 725 m. Dėl to pavasario ir rudens lygiadienių taškai pasislenka ekliptika iš rytų į vakarus prieš Saulę vidurdienį 50,26? per vienus metus. Žemė atskrieja į šiuos taškus kasmet vis anksčiau, todėl atogrąžiniai metai 20 min. 24 sek. yra trumpesni už žvaigždinius metus^*).

Precesijos reiškinį paaiškino Niutono fizika. Būdama suplotu sferoidu, Žemė kiek išsipūtusi ties pusiauju. Mėnulio ir Saulės gravitacinės potvynių jėgos sukelia sąsūkos momentus, bandydamos pusiaujo išsipūtimus traukti į ekliptikos plokštumą. Šio tipo precesijos dalis vadinami lunisoliarine precesija.

Žemės orbitos pakrypimas kyla ir leidžiasi maždaug 70 tūkst. m. (dabartinės orbitos atžvilgiu) arba 100 tūkst. m. (nekintančios orbitos, kuri yra Saulės sistemos kampinis momentas ir yra apytiksliai Jupiterio orbitos plokštuma, atžvilgiu) periodiškumu.

Planetos orbita aplink Saulę nėra ideali elipsė, o kažkiek panaši į gėlės žiedlapį, nes bet kurios planetos pagrindinė ekliptikos ašis taip pat svyruoja jos orbitos plokštumos atžvilgiu – dalinai dėl perturbacijų, kurias sukelia kitų planetų gravitacinės jėgos. Tai vadinama perihelio arba apsidės precesija. Merkurijaus stebimos perihelio precesijos neatitikimas klasikinės mechanikos dėsniams panaudojamas kaip vienas Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos eksperimentinių įrodymų. O tie periodiniai Žemės orbitos parametrų pokyčiai derinant juos su ekvinokcijų precesija bei Žemės ašies pakrypimu orbitos plokštumoje yra svarbi teorijų apie Žemės ledynmečius dalis.

Kas 405 mln. m. Žemės orbita truputį išsitęsia dėl gravitacinio Jupiterio ir Veneros poveikio, kas keičia jos klimatą ir gyvybės vystymąsi joje. Su ekscentrisiteto padidėjimu glaudžiai susijusi ir magnetinių polių padėtis. Kolumbijos un-to mokslininkai tyrė to laikotarpio kerną, paimtą Niuarkas (JAV Naujojo Džersio valst.) baseline, kuriame buvo cirkonio su magnetito intarpais – pagal juos galima spręsti magnetinio lauko būseną. Savo išvadas jie paskelbė 2018 m. PNAS gegužės mėn.

Ptolemėjas (apie 90-168 m.) išmatavo Regulo (Liūto žvaigždyne), Spikos ir kitų ryškių žvaigždžių ilgumas. Prieš saulėlydį jis matavo ilgumos lanką, skiriantį Mėnulį nuo Saulės. Tada po saulėlydžio jis išmatuodavo lanką tarp Mėnulio ir žvaigždės. Jis savo duomenis palygino su Hiparcho, Menelajaus iš Aleksandrijos (apie 70–140), Timochariso (320-260 m. pr.m.e.) ir Agripos (apie 92 m.) duomenimis. Jis nustatė, kad per 265 m. žvaigždės pasislinko 2^o40’ – ir tai taikoma visoms žvaigždėms, ne tik esančioms prie ekliptikos.

Nors Aristarchas iš Samos salos (apie 310 -230 m. pr.m.e.) dar 280 m. pr.m.e. pateikė skirtingas žvaigždinių ir tropinių metų trukmes, precesijos nustatymas tradiciškai priskiriamas Hiparchui iš Rodo (190-120 m. pr.m.e.). Pagal Ptolemėjaus „Almagestą“ (2 a.) Hiparchas išmatavo Spika (Mergelės žvaigždyne) ir kitų ryškių žvaigždžių ilgumas. Gautus duomenis palyginus su pirmtakų (Timochariso, 320-260 m. pr.m.e.; Aristilas apie 280 m. pr.m.e.) duomenimis, jis pastebėjo, kad Spika pasislinko 2^o lyginant su rudens ekvinokcija. Jis taip pat palygino tropinių metų (laikas, per kurį Saulė grįžta į ekvinokciją) ir žvaigždinių (laikas, per kurį Saulė grįžta prie fiksuotos žvaigždės) metų trukmes ir nustatė nežymų neatitikimą. Hiparchas padarė išvadą, kad ekvinokcijos juda („precesuoja“) zodiaku, o to judėjimo greitis ne mažesnis nei 1^o per šimtmetį, o kitaip sakant, visas ciklas įvyksta per 36 tūkst. m.

Kiti autoriai neminėjo precesijos ir, matyt, apie ją nežinojo. Iš minėjusių, buvo Proklas, kuris nepripažino precesijos, ir Theonas iš Aleksandrijos (4 a.), komentavęs Ptolomėjaus darbą. Jis sutiko su Ptolomėjaus aiškinimais, tačiau pateikė ir alternatyvią teoriją:
„Pagal kai kurių senovės astrologų nuomonę, nuo tam tikro laiko solsticijų ženklai pajudėjo 8^o, po ko, jos grįžta tuo pačiu dydžiu“, - t.y. kad ekvinokcijos linguoja pirmyn-atgal.

Spėjama, kad ir kiti taip pat žinojo apie precesiją. Anot Al-Battani^**), chaldėjų astronomai matė skirtumą tarp tropinių ir žvaigždinių metų. Prieštaringai vertintini tvirtinimai apie precesijos žinojimą Egipte dar iki Hiparcho. Pvz., R. Bauval‘io ir G. Hanckock‘o knygoje „Pradžių knygos saugotojai“ nurodo, kad apeigos, simbolizavo precesijos ciklo „pasisukimą atgal“ prie pradinio laiko, vadinto Zep Tepi (pirmasis laikas), kuris datuojamas maždaug 10,5 tūkst. m. pr.m.e. Yra tvirtinimų, kad apie precesiją žinojo ir indai. Remiamasi 12 a. Bhaskara II tekstu. Yu Xi^***) (4 a.) buvo precesiją paminėjęs pirmasis kinų astronomas. Jis laikę ją esant 1^o per 50 m.

^*) Žvaigždiniai metai (arba sideriniai) - laiko tarpas, per kurį dangaus kūnas apkeliauja pagrindinį dangaus kūną, pvz., Žemė - Saulę. Per šį laiko tarpą Saulę apskriejusi Žemė atsiduria toje pačioje padėtyje žvaigždžių atžvilgiu.
1 žvaigždiniai Žemės metai = 365,25636 paros. Jie yra 20 min. ir 24 sek. ilgesni nei atogrąžiniai metai (seniau vadinti tropiniais metais).

^**) Al-Battani (lot. Albategnius, apie 858-929 m.) – arabų astronomas ir matematikas, įvedęs nemažai trigonometrinių sąryšių. Jo biografija aprašyta „Czin knygoje“. Pravardžiuotas „arabų Ptolemėjum“. Pagal savo stebėjimus Rake ir Damaske sudarė „Kitab az-Zij“ (astronomines lenteles, minėtas net Koperniko); taip pat parašė „Apie atstumus iki dangaus šviesullių“ ir kitas knygas. Jam pavyko paskaičiuoti Saulės metų trukmę (paklaida tik 24 sek.), o taip pat precesijos reikšmę (1^o per 66 m.). Matematikos srityje taip pat aprašė sferinių trikampių paskaičiavimo metodus. Jo garbei pavadintas krateris Mėnulyje.

^***) Yu Ksi (apie 307-345 m.) – kinų astronomas. 336 m. jis parašė „An Tian Lun“ (Ar dangūs yra ramybės būsenoje?), kurioje aprašė ekvinokcijų precesiją. Jis pastebėjo, kad saulė žiemos solsticijos metu per 50 m. žvaigždžių atžvilgiu pasislinko apie 1^o. Taip pat teigė, kad Žemė gali būti apvali. Jis taip pat kritiškai išanalizavo huntian požiūrį: ir anot jo dangūs aplink Žemę yra beribiai ir nejudantys. Taip pat buvo parašęs komentarų daugeliui kinų klasikinių tekstų.