Циклы, протекающие в пространстве и во времени
Шрифт:
Под гравитационным влиянием Солнца и Земли форма лунной орбиты изменяется от почти круговой до наиболее вытянутой (эллиптической) и медленно вращается в пространстве. Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики на 5°8,7'. Период орбитального движения Луны вокруг Земли равен 27,3217 средних суток и называется звездным или сидерическим месяцем. По истечении звездного промежутка времени Луна занимает прежнее положение на фоне звездного неба.
При орбитальном движении Луна занимает различные положения по отношению к Солнцу, которое освещает и Луну, и Землю. В результате возникают лунные фазы.
Приливные силы, действующие в системе Земля – Луна, привели к тому, что период осевого вращения Луны равен периоду ее орбитального движения. Поэтому Луна обращена к Земле всегда одной и той же стороной.
Луна, в свою очередь, сильно действует на Землю. Луна стремится наклонить земную ось так, чтобы она стала перпендикулярно лунной орбите. Когда Луна находится ближе всего к Земле, а эту точку называют перигеем, то сила лунного воздействия возрастает примерно на шесть процентов. Это случается каждые 27,3 суток. В это время притяжение Луны вызывает перемещение не только океанской воды, но и горячей магмы под тонкой земной коркой. Возникающее при этом приливное трение действует на вращающуюся Землю как тормоз.
Еще Джордж Дарвин (конец XIX века) доказал, что, когда Луна находилась совсем близко от Земли, периоды вращения Земли вокруг собственной оси и обращение вокруг нее Луны составляли всего 4 или 5 современных часов. Сейчас расстояние между Землей и Луной увеличивается каждый век на 1,5 метра, а земные сутки каждые 12000 лет – на одну минуту. Через много миллионов лет земные сутки станут равны месяцу, который будет значительно длиннее, чем продолжительность современного оборота Луны вокруг Земли.
В частности систему Земля – Луна нередко сравнивают с системой двойных звезд – так астрономы называют звезды, расположенные на небе очень близко друг к другу. Наблюдая за двойными звездами, современные астрономы установили, что существующая между звездами сила взаимного притяжения может вызывать на поверхности звезд ужасные катаклизмы – землетрясения, извержения вулканов в сопровождении ураганов, ливней и наводнений. Изменяется сила тяжести, температура, радиация. Мало того, близко расположенные друг к другу звезды под влиянием взаимного притяжения могут даже менять свою форму. Но, благодаря Создателю, в системе Земля – Луна таких невероятных потрясений не происходит.
На Землю также воздействуют окружающие ее планеты, пытаясь сместить с регулярной орбиты. Но планеты расположены в 100 и более раз дальше от Земли, чем наш спутник. Поэтому влияние планет на Землю несравнимо меньше, чем влияние Луны.
И все же наибольшее влияние на Землю оказывают два небесных тела – Луна и Солнце. В связи с этим решение задачи двух тел по закону Ньютона намного усложняется. Это понял и сам Ньютон, и именно ему принадлежит знаменитая на весь мир формулировка – решение задачи трех тел.
Вообще-то, система Солнце – Земля – Луна в истории астрономии относится к «проблеме трех тел», которая со временем сыграла огромную роль в развитии и становлении теоретической астрономии тяготения, превратившейся в широкую отрасль науки, называемую небесной механикой. С давнего времени за решение задачи трех тел бралось немало людей, и сегодня, в век
Одним из важных вопросов при решении задачи трех тел является вопрос о прецессии. Знания о прецессии широко применяются современными астрономами на практике. Прецессия оказывает существенное влияние на координаты звезд, поэтому ни один астроном не может грамотно пользоваться звездными картами и звездными каталогами, не учитывая прецессии.
11.2. Прецессия и нутация
В современном мире принято считать, что прецессию впервые обнаружил греческий астроном и математик Гиппарх, время жизни которого относится примерно к 162–126 годам до нашей эры. Долгое время Гиппарх проводил кропотливые наблюдения за положением звезд и Солнца. Гиппарху удалось составить непревзойденные по точности таблицы, позволяющие вычислять положение звезд и Солнца для любого дня года. Затем он сравнил свои наблюдения с таблицами древних вавилонян и с результатами наблюдений других астрономов, живших задолго до него, и обнаружил, что звездные долготы различались, причем разница превышала возможную погрешность наблюдения. Он объяснил эту разницу прецессией и оценил ее годичную величину в 45 или 46 угловых секунд.
На сегодняшний день большой объем научной информации, добытый астрономами за последние годы с использованием прогрессивных методов исследования космоса, позволяет сделать вывод, что ось вращения Земли не является стабильной. Под влиянием Солнца и Луны ось вращения Земли pp' (рис. 7) отклонилась от оси эклиптики – перпендикуляра, восстановленного к плоскости ее орбиты, и описывает в мировом пространстве конус, осью которого является ось эклиптики EE'. Растворение этого конуса 47°. Полный обход земного конуса завершается примерно за 26000 лет.
Рис. 7. Объяснение прецессии.
В результате такого перемещения земной оси, называемого прецессионным, полюсы мира (Северный и Южный) – точки, куда на северном и южном небе упирается продолжение земной оси, медленно движутся вокруг полюсов эклиптики. На рисунке 8 наглядно показан путь северного полюса мира. Мы видим, что сейчас полюс мира находится около (альфа) Малой Медведицы, которая называется Полярной звездой. Примерно через 12000 лет он подойдет к самой яркой звезде околополюсного созвездия Лиры – Веге, а 4500 лет назад он находился около (альфа) Дракона. Северный полюс эклиптики расположен между звездами (дельта) и (дзета) Дракона.
Вследствие прецессии перемещаются не только полюсы мира вокруг полюсов эклиптики среди приполярных созвездий, но и четыре ключевые точки Земли – весеннее и осеннее равноденствия, зимнее и летнее солнцестояния среди зодиакальных созвездий. В настоящее время, например, точка весеннего равноденствия – главная наблюдательная точка цикла прецессии – находится в созвездии Рыб, практически на границе между созвездиями Рыб и Водолея. Путь, пройденный точкой весеннего равноденствия по созвездию Рыб, оценивается примерно в 2160 лет. Этот исторический отрезок времени принято называть эрой Рыб.