Precese

Precese (z lat. praecessio - pohyb vpřed) - jev, při kterém osa rotace tělesa mění svůj směr v prostoru .

Mělo by však být zřejmé, že osa rotace není stejná jako směr momentu hybnosti ; ačkoli moment hybnosti tělesa má tendenci být zachován (při absenci vnějších vlivů), rotace tuhého tělesa může nastat buď kolem tohoto vektoru (například u těles s určitou symetrií), nebo bude osa rotace neustále měnit svůj směr.

Gyroskopická precese

Precese je snadno pozorovatelná. Je potřeba nastartovat vršek a počkat, až začne zpomalovat. Zpočátku je osa otáčení horní části vertikální. Poté se postupně odchyluje od svislice a začíná popisovat kužel . Tento pohyb, vykonávaný navíc k vlastní rotaci kolem osy vršku, se nazývá precese osy vršku [1] . S poklesem rychlosti rotace vrcholu jeho vrchol postupně klesá a pohybuje se po divergentní spirále .

Hlavní vlastností precese je setrvačnost : jakmile síla způsobující precesi vrcholu zmizí, precese se zastaví a osa rotace vrcholu zaujme pevnou pozici v prostoru. V příkladu top spinningu v gravitačním poli Země k tomu nedojde, protože neustále působí precesní síla - kombinace zemské gravitace a tlaku na povrch stolu .

Efekt precese můžete získat, aniž byste čekali, až se rotace vršku zpomalí: zatlačte na jeho osu (aplikujte sílu) - precese začne. Další efekt přímo souvisí s precesí, jak je znázorněno na obrázku níže: jedná se o nutaci - oscilační pohyby osy precesního tělesa. Rychlost precese a amplituda nutace souvisí s rychlostí rotace tělesa (změnou parametrů precese a nutace, pokud je možné působit silou na osu rotujícího tělesa, lze měnit rychlost jeho rotace).

Precese nebeských těles

Fenomén sekulárního - pomalého - pohybu severního a jižního pólu světa přes nebeskou sféru se nazývá precese. Vzniká díky tomu, že Země má tvar geoidu – na pólech je zploštělá a osa její denní rotace není kolmá na rovinu ekliptiky. Oblateness Země může být viděn jako existence “pásu zvláštní hmoty” u jejího rovníku. Na tento pás působí gravitační pole Slunce a Měsíce, nacházející se v rovině ekliptiky, jako by se snažila otočit zemskou rotační osu a uvést ji do polohy kolmé k ekliptice. To způsobuje, že zemská osa popisuje kužel s úhlem asi 47° na vrcholu, který se shoduje se středem Země, v časovém intervalu 26 tisíc let. Po 4 000 letech bude severní pól světa v souhvězdí Cepheus a po 14 000 letech v blízkosti hvězdy Vega ze souhvězdí Lyry. I za sto let se poloha Polárky vůči severnímu pólu světa výrazně změnila. Pól se přiblížil k Polárce o třicet úhlových minut .

Spolu s póly světa mění svou polohu i další body na nebeské sféře. Konkrétně za dva tisíce let se jarní rovnodennost posunula asi o 30° ze souhvězdí Berana do souhvězdí Ryb. Fenomén precese ovlivňuje i změnu složení souhvězdí zahrnutých do zvěrokruhu.

Podobný pohyb dělá osa rotace Země , kterou Hipparchos zaznamenal jako očekávání rovnodenností . Podle moderních údajů je úplný cyklus zemské precese (precesní cesta) asi 25 765 let, což odpovídá frekvenci precese 1,23 pikohertzů .

Oscilace zemské rotační osy s sebou nese změnu polohy hvězd vzhledem k rovníkové soustavě souřadnic . Zejména po nějaké době polárka přestane být nejjasnější hvězdou nejblíže severnímu pólu světa a Thurais bude kolem roku 8100 n. l. hvězdou jižního pólu. E.

Kromě samotných nebeských těles podléhají precesi také jejich oběžné dráhy. Rovina oběžné dráhy Země kolísá v rozmezí do 5° s průměrnou periodou cca 68 800 let [2] , Merkur - do 12°, Venuše - do 5°, Mars - do 8° [3] .

Pravděpodobně [4] , periodické změny zemského klimatu jsou spojeny s precesi [5] .

Fyzika jevu

Vysvětlení jevu precese je založeno na experimentálně potvrzené skutečnosti, že rychlost změny momentu hybnosti rotujícího tělesa je přímo úměrná velikosti momentu síly působící na těleso : ${\vec L}$ ${\vec M}$

${\frac {d{\vec L}}{dt}}={\vec M}$

Příklad

Na Obr. jeden[ kde? ] znázorňuje rotující kolo jízdního kola, jehož konce osy otáčení jsou zavěšeny na dvou závitech a . Hmotnost kola je vyvážena silami způsobenými deformací závitů. Kolo má moment hybnosti nasměrovaný podél své osy a vektor úhlové rychlosti kola je nasměrován stejným směrem . $A$ $b$ ${\vec L}$ ${\vec {\omega ))$

Nechte nit v určitém okamžiku odříznout. V tomto případě na rozdíl od očekávání rotující kolo nezmění vodorovný směr své osy a jako kyvadlo se nebude houpat na niti . Jeho osa se však začne otáčet ve vodorovné rovině v důsledku působení gravitačního momentu na ni : $b$ $A$ ${\vec M}$ $P$

$\ {\vec r}\times {\vec P}={\vec M}$ , kde je poloměr-vektor těžiště rotujícího tělesa vzhledem k bodu připojení na závitu . ${\vec {r))$ $A$

Protože

$dL={d\varphi }{L(t)}$ a pak $dL = Mdt$ ${\frac {d\varphi }{dt}}={\frac {M}{L}}$

a protože úhlová rychlost precese: je: , dostaneme: nebo, vezmeme-li v úvahu skutečnost, že , kde je moment setrvačnosti kola: [6] $\omega _{p}$ ${\frac {d\varphi }{dt}}=\omega _{p}$ $\omega _{p}={\frac {M}{L}}$ $L=I\omega$ $já$ $\omega _{p}={\frac {M}{I\omega }}$

Formálním vysvětlením tohoto chování rotujícího kola je, že přírůstkový vektor momentu hybnosti je vždy kolmý k vektoru , navíc je vždy rovnoběžný s vektorem momentu tíže , který je ve vodorovné rovině kolmé k rovina výkresu, protože gravitace je vertikální. Proto osa kola v tomto případě precesuje v horizontální rovině. $dl$ ${\vec L}$ $\vec M$ ${\vec P}$

Výše uvedené vysvětlení ukazuje , jak k precesi dochází, ale nedává odpověď proč , která spočívá v tom, že v počátečním okamžiku působením gravitace se osa kola stále mírně naklání v rovině výkresu a mění se vektor hybnosti jeho pozice v prostoru, stává se . Gravitace však nevytváří žádný moment ve vertikální rovině, a proto směr a velikost vertikální složky momentu hybnosti musí zůstat stejné, čehož lze dosáhnout pouze tím, že se ve výrazu objeví dodatečný moment hybnosti. : ${\vec L}^{\prime }$ $\delta {\vec L}$

${\vec L}$ = + . ${\vec L}^{\prime }$ $\delta {\vec L}$

Takový dodatečný moment odpovídá síle směřující vodorovně kolmo k rovině výkresu, která způsobuje precesi [7] .

Viz také

Larmorova precese

Poznámky

↑ Archivovaná kopie . Získáno 6. 8. 2017. Archivováno z originálu 12. 7. 2017. (Ruština)
↑ Berger .
↑ Laskar .
↑ Prvky .
↑ (nepřístupný odkaz od 26. 3. 2019 [1317 dní - historie ) Oteplování. RU. Web o klimatických změnách na Zemi. Therese E. I. Udržitelný rozvoj a problémy globální změny klimatu Země]
↑ Leute, 2004 .
↑ Lüders, Oppen, 2008 .

Literatura

Klaus Lüders, Gerhard von Oppen. Lehrbuch der Experimental Physic. Kapela I. 12 völlig bearbeitete Auflage. - Berlín - New York: Walter de Gruyter, 2008. - ISBN 978-3-11-019311-4 .
Ulrich Leute. Physik und ihre Anwendungen in Technik und Umwelt: Carl Hanser Verlag. - München: Wien, 2004. - ISBN 3-446-22884-5 .

Odkazy

Příčiny precese a nutace Země . Získáno 23. března 2009. Archivováno z originálu 19. října 2012. (Ruština)
Milankovičovy cykly . Prvky. Získáno 26. května 2008. Archivováno z originálu 30. května 2012. (Ruština)
A. L. Berger. Obliquita a precese za posledních 5000000 let. (anglicky) . Získáno 12. dubna 2022. Archivováno z originálu dne 4. září 2019.
J. Laskar. Světský vývoj sluneční soustavy za 10 milionů let. (anglicky) . Získáno 10. listopadu 2020. Archivováno z originálu dne 10. listopadu 2020.

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Universalis
V bibliografických katalozích	GND : 4273710-2 NDL : 00570022

mechanický pohyb
referenční systém	inerciální vztažná soustava Neinerciální vztažná soustava Složený pohyb Princip relativity
Materiální bod	Jednotný pohyb Přímočarý pohyb Pohybová rovnice Pohybové rovnice v neinerciální vztažné soustavě Trajektorie (cesta) pohybující se Rychlost Zrychlení ( centripetální zrychlení tečné zrychlení ) pomlčka
Fyzické tělo	translační pohyb Rovinně-paralelní pohyb ( paralelní překlad ) Kulový pohyb ( Rotační pohyb Kruhový pohyb Precese nutace )
kontinuum	laminární proudění turbulentní proudění
Související pojmy	Plán rychlosti Trakce vlaku Šest stupňů volnosti

Jednotky měření a normy času
Věda Fyzika Příběh chronologie Astronomie Geologie Paleontologie
Základní pojmy	Čas Měření času Hodnotová stupnice (čas) časový standard
Mezinárodní normy	Světový koordinovaný čas (UTC) světový čas (UT) Mezinárodní atomový čas (TAI) ISO 31-1 DUT1 skok druhý Mezinárodní služba rotace Země (IERS) pozemský čas (TT) Geocentrický souřadnicový čas (TCG) Barycentrický souřadnicový čas (TCB) občanský čas 12hodinový formát času 24hodinový formát času ISO 8601 Datumová čára místní sluneční čas Časové pásmo Letní čas standartní čas
Zastaralé normy	efemeridní čas Barycentrický dynamický čas (TDB) Greenwichský střední čas (GMT) Greenwichský poledník
Čas	vesmírný čas Chronon Kosmologická dekáda Planckova éra Planckův čas T-symetrie Teorie relativity Zpomalení času Referenční systémový čas vlastního času časová doména nepřetržitý čas diskrétní čas Absolutní prostor a čas Časová rovnice
Hodinky	Astrarium atomové hodiny Přesýpací hodiny Chronometr Rádiové hodiny Sluneční hodiny Náramkové hodinky vodní hodiny Sledujte historii
Kalendářviz seznam	Astronomický Julian Nový Julián gregoriánský islámský lunisolární Sluneční Měsíční Epakta Interkalace Přestupný rok společný rok tropický rok Rovnodennost Slunovrat sedmidenní týden Názvy dnů v týdnu Algoritmus pro výpočet dne v týdnu Vrutseleto
Archeologie a geologie	Mezinárodní stratigrafická komise Geologické měřítko Seznamka v archeologii
Časová osa v astronomii	hvězdný čas Galaktický rok
Časové jednotky	Otřást Třetí Druhý Minuta Hodina Den Týden Desetiletí fortnite Měsíc Čtvrťák půl roku Rok Lustr Desetiletí obvinit Století Seculum Tisíciletí
viz také	Chronologie Doba trvání systémový čas Metrický čas Mentální čas Časoměřič Letní čas