Warum ändert sich die Erdachse während des Jahres nicht?

Ich verstehe, dass die Erdachse während ihrer gesamten Umlaufbahn um die Sonne im Weltraum in dieselbe Richtung zeigt. Und das ist es, was unsere Jahreszeiten verursacht.

Meine Frage ist, warum die Achse nicht der Umlaufbahn folgt (ähnlich wie ein Auto, das um einen Kreis fährt).

Ich stelle mir vor, der Mond spielt dabei eine Rolle.

Gleichen die anderen Planeten in unserem Sonnensystem als zweite Frage der Umlaufbahn der Erde an (ihre Achse zeigt auf ihrer gesamten Umlaufbahn in dieselbe Raumrichtung)?

Ich verstehe, dass die Erdachse während ihrer gesamten Umlaufbahn um die Sonne im Weltraum in dieselbe Richtung zeigt. Und das ist es, was unsere Jahreszeiten verursacht.

Die zweite Aussage ist richtig. Die axiale Neigung ist der Haupttreiber der Jahreszeiten.

Die erste Aussage ist nicht genau richtig. Es gibt eine kleine, aber anhaltende Änderung in der Ausrichtung der Erdachse. Die Veränderung im Laufe eines Jahres ist gering. Die Veränderung im Laufe von 13.000 Jahren ist groß. In 13.000 Jahren wird die Erdachse gegenüber der aktuellen Ausrichtung um etwa 47 Grad geneigt sein. In weiteren 13.000 Jahren wird die Erde sehr ähnlich ausgerichtet sein, wie sie jetzt ausgerichtet ist. Ich werde später mehr darüber schreiben.

Meine Frage ist, warum die Achse nicht der Umlaufbahn folgt (ähnlich wie ein Auto, das um einen Kreis fährt).

Das ist kein gutes mentales Modell. Der einzige Kontakt zwischen Ihrem Auto und dem Boden ist der Boden der vier Räder Ihres Autos. Die Kräfte in diesen vier kleinen Kontaktbereichen verändern die Ausrichtung Ihres Autos und den Geschwindigkeitsvektor Ihres Autos. Dies bedeutet, dass das Drehmoment auf Ihr Auto beim Drehen des Lenkrads und die zentripetale Kraft auf Ihr Auto, die Ihre Pflege veranlasst, eine Kurve zu fahren, eng miteinander verbunden sind. Wenn Sie das Lenkrad vorsichtig drehen, folgt das schwere vordere Ende Ihres Autos dem Beispiel. Vorausgesetzt, dass Sie sanft abbiegen, folgt das leichte Heck Ihres Autos dem Beispiel. Wenn Sie zu stark abbiegen, rutscht Ihr Auto, anstatt abzubiegen. Wenden Sie sich noch härter und riskieren Sie, dass Ihr Auto kippt und rollt. Die Bewegung Ihres Autos hängt von der engen Verbindung zwischen Kraft und Drehmoment ab.

So funktioniert Gravitation nicht. Es wirkt stattdessen auf jedes einzelne Stück der Erde, alle zusammen, alle gleichzeitig, die ganze Zeit. Aufgrund der unterschiedlichen Entfernung zum Mond (oder zur Sonne) gibt es geringfügige Abweichungen bei der durch die Schwerkraft verursachten Erdbeschleunigung. Diese Abweichungen sind jedoch gering. Die Nettogravitationskraft auf der Erde ist sehr stark von dem kleinen Drehmoment des Nettogravitationsgradienten auf der Erde entkoppelt.

Das Hauptergebnis des vom Mond und der Sonne auf die Erde ausgeübten Schwerkraftgradienten-Drehmoments ist eine sehr langsame, aber große Präzession der Erdrotationsachse (mehr dazu in diesem Wikipedia-Artikel zur axialen Präzession ). Durch diese Präzession dreht sich die Rotationsachse der Erde mit einer Geschwindigkeit von einer Umdrehung pro 25772 Jahre um die Normale zur Ekliptik. Es gibt geringere Effekte, die zusammenfassend als Nutationen und Polarbewegung bezeichnet werden und sich aus dem Drehmoment des Schwerkraftgradienten ergeben. Diese geringeren Effekte sind viel, viel kleiner, haben aber viel, viel kürzere Perioden. Der größte dieser geringeren Effekte resultiert aus den zyklischen Schwankungen des Mondknotens von 18,61 Jahren. Selbst diese größte Nutationskomponente ist klein, zwei Größenordnungen kleiner als die große, aber langsame Präzession.

Stellen Sie sich die Erde als einen kleinen Ball vor, der in der Luft schwebt und sich nicht bewegt, obwohl er sich um seine Achse dreht. Wenn keine Kräfte darauf einwirken, wird absolut nichts passieren. Das ist Energieeinsparung (oder Impuls; Sie können so oder so damit arbeiten). Die Erde wird sich nicht spontan in eine Richtung bewegen, da dies die Erhaltung der Translationsenergie und des linearen Impulses verletzen würde. In diesem Fall würde Energie aus dem Nichts gewonnen.

Aus dem gleichen Grund neigt sich die Erde nicht zur Seite. Dies ist die Erhaltung der kinetischen Rotationsenergie und des Drehimpulses bei der Arbeit. Kapieren?

Also, ja, Keith ist genau richtig. Sie brauchen ein Drehmoment, um die Erdachse so zu drehen.

Warum also bewegt sich die Erdachse über 26.000 Jahre (übrigens nur nicht einen Zyklus pro Jahr)? Genau wie bei den Gezeiten und der Verlangsamung der Erdrotation sind es hauptsächlich die Gezeitenkräfte des Mondes und der Sonne, die am Werk sind, obwohl die anderen Planeten einen gewissen Beitrag zu den allgemeinen Veränderungen leisten.

Ich kann ein bisschen Mathe beisteuern, wenn du willst, aber sei gewarnt, ich lerne es selbst, damit es nicht so gut erklärt wird, wie es dir vielleicht gefällt.

Die anderen Planeten folgen den gleichen Gesetzen wie die Erde, daher sollten ihre Achsen das ganze Jahr über in die gleiche Richtung zeigen und die Auswirkungen der axialen Präzession ignorieren.

Der sich ändernde Winkel zwischen Sonne und Mond führt über einen Zeitraum von 18,6 Jahren zu einer leichten Nutation der Erdrotationsachse .

Im Falle der Erde sind die Hauptquellen der Gezeitenkraft die Sonne und der Mond, die sich kontinuierlich in Bezug zueinander befinden und somit eine Nutation in der Erdachse verursachen. Die größte Komponente der Erdnussation hat einen Zeitraum von 18,6 Jahren, genau wie die Präzession der Umlaufbahnknoten des Mondes. 1 Es gibt jedoch andere wichtige periodische Begriffe, die in Abhängigkeit von der gewünschten Genauigkeit des Ergebnisses berechnet werden müssen.

Die Hauptdauer der Nutation beruht auf der Regression der Mondknotenlinie und hat den gleichen Zeitraum von 6798 Tagen (18,61 Jahre). Es erreicht plus oder minus 17 "in der Länge und 9" in der Neigung. Alle anderen Begriffe sind viel kleiner. der nächstgrößere hat mit einem Zeitraum von 183 Tagen (0,5 Jahren) Amplituden von 1,3 Zoll bzw. 0,6 Zoll.

Es ist kein großer Effekt (von Link):

Die Erde wirkt wie ein riesiges Gyroskop. Eine enorme Kraft wäre erforderlich, um die Ausrichtung der Achse zu ändern. Während Kräfte sicherlich ausgeübt werden, sind sie nicht groß genug, um eine nennenswerte Änderung der Ausrichtung der Achse zu bewirken, wenn die Erde um die Sonne fällt / umkreist. Wie Sie angeben, ist die Ausrichtung der Achse für den Wechsel in der Saison verantwortlich. Die Gebiete, die am direktesten dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, sind im Sommer; Bereiche, die strahlendes Sonnenlicht erhalten, sind im Winter.

Die Erdrotation um die Sonne ist nicht kreisförmig, sondern elliptisch. Während seiner Umlaufbahn ändert sich der Abstand der Erde von der Sonne. Viele Quellen berichten, dass dies zwar zutrifft, aber nur geringe Auswirkungen auf die Saison hat. Diese Quellen weisen darauf hin, dass die Ausrichtung der Erdachse in Kombination mit der "Neigung" der Erdbahn über oder unter dem Sonnenäquator die Jahreszeiten bestimmt.

Lassen Sie uns die Dinge einfach halten. Unten ist ein Bild der Erdumlaufbahn.

Unter der Frage verstehe ich, warum die Achse nicht die ganze Zeit auf die Sonne zeigt. Die Antwort, die die Erde mit einem Gyroskop vergleicht, ist die am einfachsten zu verwendende. Der Rotationseffekt auf die Achse verursacht eine Kraft, die dabei hilft, die Erdachse in einem Winkel von 23,5 ° (ungefähr) zu halten. In der Erdachse gibt es ein leichtes Wackeln von einigen Metern. Wenn Sie von oben schauen, wird dies möglicherweise deutlicher. Bei genauem Hinsehen befindet sich am Pol ein roter Rotationskreis.

Die Erde fährt nicht um die Sonne herum, sondern wird tatsächlich zur Sonne gezogen, bewegt sich jedoch schnell genug um sie herum, um der Schwerkraft entgegenzuwirken und nicht näher zu kommen, so wie Satelliten im Weltraum umkreisen. Das Auto wäre eher wie ein Raumschiff, da es eine Kraft / einen Schub hätte, die / der es um die Sonne schiebt.

Was die zweite Frage angeht, so machen die anderen Planeten dasselbe, aber in unterschiedlichen Winkeln.

Da die Erdanziehungskraft der Sonne (fast) gleichmäßig ist, wird die Erde nicht gekippt, sondern nur als Ganzes gezogen, ohne dass sich die Erde um ihre eigene Achse dreht.

Der Radius der Erde beträgt ~ 6.400 km, die Entfernung zur Sonne beträgt ~ 150.000.000 km, und die Gravitationskraft verringert sich als Quadrat einer Entfernung, so dass das Verhältnis der Zugkraft auf zwei kleine Erdvolumina, das nächstgelegene und das am weitesten entfernte die Sonne zu einem bestimmten Zeitpunkt ist

daher ist die Kippkraft sehr gering.

Wäre die Abweichung genau 0 (dh das Verhältnis genau 1), wäre die Kippkraft genau 0 und die Erdrotation wäre überhaupt nicht betroffen. Entfernen Sie dazu die Sonne aus dem Bild.

Und nach der allgemeinen Relativitätstheorie wäre es, wenn sich die Erde mit einer einheitlichen Kraft bewegen würde, aus der Sicht der Erde so, als gäbe es überhaupt keine Kraft.

Wenn die Erdachse immer in Richtung Polaris zeigt, muss sich die Erdachse über eine Umlaufbahn von 186.000.000 Meilen im Laufe des Jahres kontinuierlich ändern.

Wenn die Neigung im Dezember 23,4 Grad beträgt, wäre März weniger geneigt und eine zusätzliche Neigung zur Sonne, Juni wäre die kleinste Neigung zur Erde, Oktober wäre weniger geneigt und eine zusätzliche Neigung zur Sonne. Ohne diese Änderung der Neigung der Erde würde Polaris im Dezember nur an einem Tag im Jahr ausgerichtet.

Das können Sie leicht selbst beweisen.