Wenn die Erde geneigt ist, warum befindet sich Polaris immer über derselben Stelle?

Warum ist Polaris, der Nordstern, immer über (oder nahe) dem Nordpol? Wenn die Erde geneigt ist, sollte der Pfad von Polaris im Winter 23 Grad von seinem Pfad im Sommer entfernt sein, oder nicht?

Sie haben Recht, dass die Rotationsachse der Erde in Bezug auf die Ebene ihrer Umlaufbahn um 23 Grad geneigt ist. Es ist jedoch falsch, dass sich die Richtung, in die die Achse zeigt, über einen Zeitraum von 6 Monaten stark ändert (sie sollte 2 * 23 Grad betragen).

Ihre Annahme : Wenn die Achse bei (1) auf Polaris zeigt, sollte sie bei (2) auf einen anderen Stern zeigen.

Die Achse bleibt das ganze Jahr über in die gleiche Richtung gerichtet, da die Achse eines sich drehenden Objekts nach den Gesetzen der Physik in die gleiche Richtung gerichtet bleibt, es sei denn, ein Drehmoment wirkt auf den Körper, um seine Ausrichtung zu ändern. Es gibt Drehmomente, die auf die Erde einwirken (nämlich Sonne und Mond), aber es dauert 13000 Jahre, um die Richtung von "Einweg in den Gegenweg" zu ändern, nicht 6 Monate.

Richtig : Die Ausrichtung der Erddrehachse bleibt das ganze Jahr über auf den gleichen Stern gerichtet (ohne Berücksichtigung des langsamen Präzessionszyklus von 26000 Jahren).

Sie können über etwas hören, das die Himmelssphäre genannt wird . Während wir jetzt wissen, dass sich die Erde um ihre Achse dreht, sah es für alte Menschen so aus, als würden sich die Sterne um uns drehen (und sie entsprechen unserem eigenen Bezugsrahmen). Diese rotierende Sternenkugel kann selbst auf dieselbe Weise auf eine Kugel abgebildet werden, wie wir Land und Wasser der Erde abbilden können.

Es gibt einige Gründe, warum Polaris auf dieser Himmelssphäre immer an der gleichen Position zu sehen ist.

1. Wenn sich die Erdkugel und die Himmelskugel relativ zueinander drehen, teilen sie eine Achse. Dieser Drehpunkt bewegt sich nicht.
2. Während sich einige Planeten (wie der Mars) um eine Achse drehen, die selbst relativ zur Ekliptik wackelt, hat die Erde dank unseres großen Mondes eine stabile Achse . Diese Achse zeigt immer in die gleiche Richtung und ist daher immer auf die gleichen Sterne in unserer Galaxie ausgerichtet.
3. Die Sterne in unserer Galaxie umkreisen das galaktische Zentrum aus unserer Sicht sehr langsam, sodass die menschliche Zivilisation während ihres gesamten Lebens keine signifikante Veränderung der Positionen der Sterne beobachtet hätte.
4. Während der Erdumlaufbahn um die Sonne ist ihre eigene Positionsänderung im Verhältnis zur galaktischen Skala so gering, dass keine signifikante Sternparallaxe zu erwarten ist.

Treten Sie (oder werfen Sie) einen AFL / Rugby-Fußball (ein prolaterales Sphäroid), so dass er sich schnell dreht (um seine Längsachse), während er einen Bogen überquert (unter der Schwerkraft fällt). Sie sollten in der Lage sein zu beobachten, dass die Spinachse parallel transportiert wird (zumindest wenn die Störung durch den Luftwiderstand schwach genug ist, um sie zu vernachlässigen).

Die Erde dreht sich. Um die Drehrichtung zu ändern (in Bezug auf das Trägheitsgerüst entfernter Sterne), müsste ein gewisses Drehmoment auf die Erde ausgeübt werden. Die Schwerkraft einer Sonne übt kein Drehmoment auf einen kugelförmigen Planeten aus (aufgrund der Symmetrie der angewendeten Newtonschen Kräfte).

Da die Erde keine perfekte Kugel ist (z. B. leicht abgeflacht), wird durch den Gradienten des Gravitationsfeldes der Sonne ein geringes Drehmoment aufgebracht, sodass die Nordachse des Planeten über Jahrtausende hinweg allmählich auf verschiedene Konstellationen zeigt.