Precesja
Z Wikipedii
Precesja lub ruch precesyjny - jest to zjawisko zmiany kierunku obracającego się ciała. Oś obrotu sama obraca się wówczas wokół pewnego kierunku w przestrzeni zakreślając powierzchnię stożkową.
Spis treści |
[edytuj] Precesja przy nieobecności sił zewnętrznych
Precesja może mieć miejsce w przypadku swobodnie obracającej się bryły, gdy na ciało nie działają żadne siły zewnętrzne. Dzieje się tak wówczas, gdy oś, wokół której obraca się bryła nie jest jej osią główną.
[edytuj] Precesja wymuszona
Precesja wymuszona występujące wówczas, gdy ciało obracające się dookoła osi zostanie poddane momentowi siły posiadającemu składową prostopadłą do momentu pędu. Wtedy to oś obrotu ciała zaczyna wykonywać ruch kreśląc sobą powierzchnię w kształcie bocznej powierzchni stożka (wcześniej tworzyła ona nieruchomą prostą). Zjawisko to może być zaobserwowane na przykładzie wirującego bąka, którego spróbujemy wytrącić z równowagi. Zacznie się on wtedy charakterystycznie zataczać, co jest spowodowane właśnie przez precesję. Precesja powoduje także stabilność wirujących obiektów. Dzięki precesji działają również żyrokompasy.
Okres zataczania okręgu przez moment pędu ciała jest wprost proporcjonalny do prędkości kątowej ruchu obrotowego i momentu bezwładności ciała oraz odwrotnie proporcjonalny do momentu siły zaburzającej. Wzorem wyraża się on następująco:
Gdzie: Is - moment bezwładności; Q - moment siły; Ts - okres obrotu ciała wokół osi; Tp - okres zakreślania powierzchni stożkowej przez oś ciała
Prędkość kątowa precesji nie zależy od kąta wychylenia ciała od pionu i wyraża się wzorem:
Gdzie: Is - moment bezwładności; m - masa ciała g - przyspieszenie ziemskie l - wysokość ciała (ramię momentu siły) ω - prędkość kątowa obrotu ciała wokół osi bez precesji
Precesji może towarzyszyć nutacja, a wówczas pojawiają się dodatkowe "wahnięcia".
[edytuj] Precesja osi Ziemi
Jest to zjawisko przejawiające się wykonywaniem przez oś Ziemi ruchu po powierzchni bocznej stożka. Innymi słowy, oś ziemska kreśli na tle nieba okrąg. Zakreślenie pełnego okręgu trwa 26 tysięcy lat.
Zjawisko to jest wywołane przez siły grawitacyjne Księżyca i Słońca. Oś obrotu Ziemi nie jest prostopadła do jej płaszczyzny obiegu wokół Słońca (ekliptyki), ale pochylona pod kątem ok. 23,5°. Jednocześnie Ziemia nie jest kulą. Wokół równika więc zgromadzona jest większa masa. Księżyc i Słońce przyciągając tę masę, starają się "wyprostować" oś Ziemi. Jednak planeta wiruje za szybko, by poddać się tym siłom. W rezultacie jej oś zakreśla stożek i nie może zachować stałego położenia w przestrzeni. Skutkiem precesji Ziemi równik niebieski wędruje po ekliptyce z prędkością 1° na 72 lata, a biegun niebieski zakreśla wokół bieguna ekliptyki okrąg o promieniu 23,5°. Dlatego też Gwiazda Polarna nie zawsze była na biegunie nieba. Za 11 tysięcy lat będzie tam się znajdować Wega. Podobnie przesuwa się po ekliptyce punkt Barana, inaczej zwany punktem równonocy wiosennej. Precesja powoduje również różnicę między rokiem gwiazdowym a rokiem zwrotnikowym.
Precesja osi Ziemi została odkryta przez Hipparcha w 130 roku p.n.e.
[edytuj] Precesja innych ciał niebieskich
Oś obrotu większości ciał niebieskich podlega precesji. Dotyczy to również planet Układu Słonecznego. Zaburzenia w precesji Merkurego wywołane przez grawitację Słońca były pierwszym empirycznym potwierdzeniem teorii względności.
