Предварение равноденствий¶

Предварение равноденствий (прецессия земной оси) — это медленное коническое движение оси вращения Земли под действием гравитационных сил Луны и Солнца, приводящее к постепенному смещению точек весеннего и осеннего равноденствия навстречу видимому годичному движению Солнца. Полный цикл прецессии составляет около 25 800 лет (платоновский год), в течение которого ось Земли описывает конус с углом раствора примерно 47°.

¶Причины и механизм явления

Земля имеет форму геоида — сплюснутого у полюсов эллипсоида вращения. Из-за этого гравитационное притяжение Луны и Солнца, действующее на экваториальную выпуклость, создаёт момент силы, стремящийся повернуть ось вращения в плоскость эклиптики. Однако вследствие гироскопического эффекта ось не наклоняется, а медленно прецессирует, описывая конус вокруг перпендикуляра к плоскости орбиты.

Основной вклад (~2/3) вносит Луна, оставшаяся треть приходится на Солнце и в меньшей степени — на другие планеты. Нутационные колебания, открытые Джеймсом Брэдли в 1728 году, накладываются на прецессию с периодами около 18,6 лет (главный лунный член) и амплитудой до 9,2 угловых секунд.

¶Скорость и параметры

Скорость прецессии составляет примерно 50,3 угловых секунды в год (или 1 градус за 71,6 года). Точка весеннего равноденствия смещается навстречу Солнцу, что приводит к сокращению тропического года относительно звёздного примерно на 20 минут 24 секунды. Из-за прецессии Северный полюс мира медленно перемещается среди звёзд: в настоящее время Полярная звезда находится близко к нему, но через 13 000 лет эту роль будет выполнять Вега.

¶История открытия

Явление было известно ещё в античности. Гиппарх Никейский около 150 года до н. э. сравнил свои наблюдения с записями Тимохариса и обнаружил, что долготы звёзд увеличились примерно на 2° за 150 лет. Он оценил минимальную скорость прецессии в 1° за 100 лет. В «Альмагесте» Птолемей закрепил представление о прецессии как о медленном смещении всей небесной сферы.

В 1687 году Исаак Ньютон в «Математических началах натуральной философии» объяснил прецессию гравитационным воздействием на экваториальную выпуклость Земли, однако его расчётная скорость (около 50″ в год) была занижена примерно вдвое из-за неверной оценки сжатия планеты. Точную математическую теорию разработал Леонард Эйлер в 1749 году.

¶Влияние на астрономию и календарь

Прецессия вызывает смещение точек равноденствия по зодиакальным созвездиям: за последние две тысячи лет точка весеннего равноденствия перешла из созвездия Овна в созвездие Рыб. Это же явление лежит в основе различия между тропическим годом (смена сезонов) и сидерическим годом (полный оборот вокруг Солнца относительно звёзд). Григорианский календарь основан именно на тропическом годе, поэтому для согласования с прецессией используются високосные годы и вековые поправки.

В астрономии прецессия учитывается при пересчёте экваториальных координат звёзд через стандартные эпохи (J2000.0, B1950.0). Для точных наблюдений применяются формулы прецессии Ньюкома (1898) и более современные модели IAU 2006.

¶Культурное значение

Миф о «великом годе» — периоде полного цикла прецессии — встречается в философии Платона («Тимей»), где он связывается с периодическими катастрофами и возрождением цивилизации. Концепция «эпох» или «мировых эпох» (золотой, серебряный, бронзовый, железный века) также соотносится с медленным смещением точки равноденствия по знакам зодиака. В астрологии сдвиг равноденствий породил различие между тропическим (западным) и сидерическим (индийским) зодиаком.

¶См. также

• Нутация
• Ось вращения
• Тропический год
• Платоновский год