当地球摆动时,地轴移动了多少?为什么地轴会移
发布时间: 2023-07-18

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当地球摆动时,地轴移动了多少

有一部分摆动叫做钱德勒摆动,它的周期大约为14个月,振幅为±0.7秒/弧度。上图显示从2001年到2005年地球瞬时旋转轴在地球表面描出的轨迹。你可以看到,在一年多一点之后,极地位置已经回到了起点的几米之内。抖动导致南北两极大致围绕名义极方向的圆周路径运动,圆周的半径约为0.7秒的弧度。

如果你站在几何北极,钱德勒摇摆将带着实际的极点在一个半径约5米的圆上,并以大约2×π×5/14个月=2米/月或每天2英寸的速度围绕这个圆形移动。没有两个钱德勒摇摆是完全相同的,而且 “轨道 “在每个周期中的半径会发生变化,因此极地摇摆的 “轨道 “不会重新连接起来。这可能是由于地球内部的粘性阻尼,或者表面附近的质量运动(云,水等)存在。

叠加在这上面的是更高频率的,在毫弧秒级别的日常干扰,这是由于气团的运动、天气系统和其他 “昼夜 “影响造成的。

相关知识

地球自转或地球自旋是指行星地球围绕其自身轴线的旋转,以及旋转轴线在空间中的方向变化。地球向东旋转,呈顺行运动。从北极星上看,地球是逆时针旋转的。

北极,也称地理北极或地球北极,是北半球地球自转轴与地球表面相遇的点。该点与地磁北极不同。南极是地球自转轴与地球表面相交的另一个点,位于南极洲。

地球相对太阳约24小时自转一次,但相对于其他遥远的恒星来说,每23小时56分4秒自转一次。地球的自转随着时间的推移而略微减慢;因此,过去的一天比较短。这是由于月球对地球自转的潮汐效应造成的。原子钟显示,现代的一天比一个世纪前长了大约1.7毫秒,慢慢增加了协调世界时(UTC)被闰秒调整的速度。历史天文记录的分析显示出一种放缓的趋势;自公元前8世纪以来,一天的长度每世纪增加约2.3毫秒。科学家们报告说,2020年,地球已经开始加速旋转,此前几十年一直在放缓。正因为如此,全世界的工程师都在讨论 “负闰秒 “和其他可能的计时措施。

在10世纪,一些穆斯林天文学家接受了地球围绕其轴心旋转的观点。根据al-Biruni(Abd al-Jalil al-Sijzi,约1020年去世)的说法,和他同时代的一些人认为“我们看到的运动是由于地球的运动而不是天空的运动”,并基于此观点发明了一种叫做al-zūraqī的星盘。

13世纪的一份参考资料进一步证实了这种观点的盛行。“根据几何学家(或工程师)muhandisīn的说法,地球处于持续的圆周运动中,看起来的天体运动,实际上来自地球的运动,而非星星。”人们写了一些论文来讨论它的可能性,或是反驳,或是对托勒密的反对论点表示怀疑。在马拉加和撒马尔罕天文台,图西(1201年生)和库什吉(1403年生)讨论了地球的旋转;他们使用的论据和证据与哥白尼使用的类似。

为什么地轴会移动

地轴指向北极星,因此自古以来天空就一直在围绕着北极星旋转吗,答案是否定的,在埃及人建造金字塔的时代,北极星并不是我们现在的北极星,当时它还被称为右枢,即天龙座α。

但为什么会发生改变呢?因为地轴在移动,这一运动最早是由希帕克(古希腊天文学家)发现的,他长期观察星星的位置,并将其与一个世纪前同一时间的位置进行比较,惊奇的发现这些星星每世纪至少会移动一度。

那又是什么引起了这种运动?当你坐在匀速直线移动的汽车里,汽车突然转弯,你就会感受到加速度。和汽车在转弯时产生加速度一样,地球转弯也会产生加速度,这个加速度与重力作用相反,由于赤道是地球上加速度最大、重力最小的地方,因此你在赤道的重量比实际上的要轻一些,而在北极你的体重则会增加百分之一。这也导致了地球中部的膨胀,地球的赤道直径比两极直径长了26英里。

由于地球并非一个完美的球体,所以太阳的引力不能完全平衡的作用于地球,地球的一侧受到的拖拽稍微多一些,这就导致地轴每26000年旋转一圈,进而影响到一年的长短。如今我们可以用不同的方法来测量一年的长度,一种是通过观察季节周期变化,即太阳连续两次直射于北回归线的时间间隔,这被称为回归年,又称“季节年”;另一种方法是观测星位,即太阳在黄道上连续两次经过某一恒星的时间间隔,也就是恒星年。

一月,太阳位于摩羯座,这意味着一月出生的孩子以摩羯座作为星座。在一年的时间里,太阳会穿过十二宫的所有星座,当地球回到原来的位置时,我们就经过了一个恒星年。

但是回归年的时间长短取决于地轴,而非地球的位置。当北极背对太阳时,北半球人会经历全年白昼最短的一天——冬至。如果我们测量两个冬至间的时间间隔,就可以得到一个回归年的长度。地轴会带来什么不同呢?如果地轴移动,它可能会在地球回到原来的位置前与太阳成一线。尽管影响很小,但确实存在。地轴只移动0.01度,回归年仅比行星年短20分钟。

这对历法的发展的影响可以溯源到罗马人。凯撒大帝征服高卢人,推翻罗马共和国,并以自己的名字(Julius)命名七月(July)。公元前46年,恺撒推动历法改革,制定儒略历,取代了混乱的罗马历法。在此之前,历法规定每年为355天到378天不等。恺撒将每年定为365天,每四年一闰日。西方一直沿用这个历法,直到公元1582年,教皇格里高利十三世改革历法。新的格里高利历(即公历)删除了一些闰日,使年长和正常的回归年长度相差无几。俄罗斯直到1918年才采用公历,因此,在1908年奥运会上他们迟到了13天。

教皇格里高利为什么以回归年为基础制定历法?如果他用恒星年会怎么样呢?我们可以想象一下公元15000年,美国人在仲夏庆祝圣诞节,这就是恒星历法带来的问题。现在,通过回归年制定的历法来划分季节是准确的,但到了公元15,000年,地球则会处于太阳的另一边。那样双子座就会出生在12月,巨蟹座出生在1月,狮子座出生在2月,处女座出生在3月—一切都会倒退!从占星术中我们知道,出生那一刻的太阳和行星的位置预测了生命中所有未来的事件。这张图表显示了我出生时行星的位置,如你所见,我注定要成为伟人。不相信我吗?看看我的星座运势吧。

俄罗斯在1908年奥运会迟到12天这一点,查到的资料上说俄旧历20世纪会早13天,这个我没有找到更确切的资料验证。

存疑的地方还有回归年是指平太阳连续两次通过春分点的时间间隔,文中讲的是冬至,我不确定这样是否测量结果一致。



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