연중 지구 축이 변하지 않는 이유는 무엇입니까?


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지구의 축이 태양 주위의 전체 궤도에서 우주에서 같은 방향을 향한다는 것을 이해합니다. 이것이 계절을 일으키는 원인입니다.

내 질문은 축이 궤도 경로 (원 주위를 운전하는 자동차와 같은 종류)를 따르지 않는 이유는 무엇입니까?

나는 달이 이것에 관여한다고 상상한다.

두 번째 질문으로, 우리 태양계의 다른 행성들이 지구와 동일하게 공전합니까?


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왜 변경 될 것으로 예상하십니까? 지구 축의 방향을 바꾸 려면 각도 운동량 이 크게 변화 해야합니다 . 수천 년에 걸쳐 변화하지만 1 년에 걸쳐 변화시키는 메커니즘은 없습니다.
Keith Thompson

그것이 변할 것으로 기대하는 것은 아닙니다. 그것은 왜 그것이 다른 방식이 아닌 한 가지 방식으로 작동하는지 모르겠습니다. 저는 컴퓨터 프로그래머이며 수학 / 물리학이 아닙니다. :)
rmaddy

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나는 그 답이 각운동량 보존으로 귀결된다고 생각하지만, 나는 대답을 게시하는 것보다 물리학을 더 잘 아는 다른 사람에게 맡길 것입니다.
Keith Thompson

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내 조언 : 작은 장난감 자이로 스코프 또는 축에 바퀴 달린 바퀴 중 하나를 가져 와서 빠르게 회전시키고 전구 주위를 걷거나 운전하여 축이 예상 한 방향을 가리 키도록하십시오. 전구를 선회 할 때 축이 방향을 바꾸려면 큰 힘을 가해 야한다는 것을 매우 빨리 알게 될 것입니다. 지구에 대응하는 힘이 없으므로 축이 방향을 바꾸지 않습니다. 더 일반적으로, "왜 이런 일이 발생하지 않습니까?" 물리학에서는 일반적으로 "아무것도 일어나지 않기 때문에"입니다. 힘이 변하지 않기 때문에 축은 변하지 않습니다.
Eric Lippert

자이로 톱 중지 : 메이커 폐쇄 점 : "2015 년 2 월 22 일-나고야에있는 장난감 제조사 Tiger & Co.는 4 월 말에 94 년 된 사업을 폐쇄하기로 결정하여 생산을 중단했습니다. .. " google.com/…
Wayfaring Stranger

답변:


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지구의 축이 태양 주위의 전체 궤도에서 우주에서 같은 방향을 향한다는 것을 이해합니다. 이것이 계절을 일으키는 원인입니다.

두 번째 진술은 맞습니다. 축 방향 기울기는 계절의 주요 동인입니다.

첫 번째 진술은 정확하지 않습니다. 지구 축의 방향에는 작지만 지속적인 변화가 있습니다. 1 년 동안의 변화는 적습니다. 13,000 년 동안의 변화는 큽니다. 13,000 년 동안 지구의 축은 현재 방향에 비해 약 47도 기울어집니다. 또 다른 13,000 년 동안 지구는 현재의 방향과 매우 유사하게 될 것입니다. 나중에 이것에 대해 더 쓸 것입니다.

내 질문은 축이 궤도 경로 (원 주위를 운전하는 자동차와 같은 종류)를 따르지 않는 이유는 무엇입니까?

그것은 좋은 정신 모델이 아닙니다. 자동차와지면 사이의 유일한 접촉은 자동차의 4 개의 바퀴 바닥입니다. 이 4 개의 작은 접촉 영역에서의 힘은 자동차의 방향을 바꾸고 자동차의 속도 벡터를 변경하는 것입니다. 이것은 운전대를 돌릴 때 차의 토크와 돌봄을 돌보는 차의 구심력이 밀접하게 연결되어 있음을 의미합니다. 스티어링 휠을 조심스럽게 돌리면 차량의 무거운 앞쪽 끝이 뒤 따릅니다. 부드러운 회전을 가정하면 곧 자동차의 후미가 적합합니다. 너무 세게 돌리면 차 대신 차가 미끄러지기 시작합니다. 더 세게 돌리면 차가 뒤집어 질 위험이 있습니다. 자동차의 움직임은 힘과 토크의 밀접한 결합에 달려 있습니다.

중력은 그런 식으로 작동하지 않습니다. 대신에, 지구의 모든 비트에 한 번에 모두 함께 작동합니다. 달 (또는 태양)까지의 거리 변화로 인해 지구 전체의 중력에 의한 가속도에는 약간의 변화가 있지만 이러한 변화는 작습니다. 지구의 순 중력은 지구의 작은 순 중력 구배 토크와 크게 분리되어 있습니다.

지구에서 달과 태양에 의해 가해지는 중력 구배 토크의 주요 결과는 지구의 회전축에 대해 매우 느리지 만 큰 세차 운동입니다 (자세한 내용은 축 세차에 관한 위키 백과 기사 참조 ). 이 세차 운동은 지구의 회전축을 25772 년마다 1 회전의 속도로 황도의 법선을 중심으로 회전시킵니다. 중력 구배 토크로 인한 너트 운동과 극좌표 운동이라고 불리는 효과가 적습니다. 이러한 작은 효과는 크기는 훨씬 작지만 기간은 훨씬 짧습니다. 이러한 가장 작은 효과의 가장 큰 원인은 음력 노드의 18.61 년주기 변화입니다. 이 가장 큰 영양 성분조차도 크지 만 느린 세차 운동보다 2 배 더 작습니다.


내 차 비유는 단지 하나의 개념을 나타 내기위한 것입니다. 자동차의 앞면은 항상 북쪽을 향하는 것과 달리 항상 주행 방향을 가리 킵니다. 그게 다야. 나는 어떤 종류의 힘과도 비교할 수 없었습니다.
rmaddy

@rmaddy : 그렇습니다. 그러나이를 위해서는 끊임없이 스티어링 휠을 돌려서 에너지를 공급해야합니다. 지상의 자동차는 우주의 행성과 전혀 같지 않습니다. 상상 한 모델이 "기본"상태가 아닙니다.
Monica와의 가벼움 경주 17

@LightnessRacesinOrbit 다시 말하지만, 그것은 내가 자동차 비유로 암시하는 것이 아닙니다. 나는 단순히 방향을 설명하려고 노력했습니다. 그게 전부입니다.
rmaddy

이것은 과학적으로 정답이지만 물리 또는 천문학 / 천체 물리학 배경에서 오지 않은 사람에게는 잘 설명되지 않습니다. 최소한 기본에 대해서는 간단한 언어를 고려해야합니다 (즉, 세차 운동에 대한 토론까지의 모든 것).
MandisaW

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축이 회전하고 있지만 공중에 매달려있는 작은 공으로 지구를 묘사하십시오. 힘을 가하지 않으면 절대 아무 일도 일어나지 않습니다. 그것은 에너지 절약입니다 (또는 운동량; 당신은 어느 쪽이든 그것을 사용할 수 있습니다). 지구는 자발적으로 한 방향으로 움직이기 시작하지 않을 것입니다. 왜냐하면 그것은 번역 에너지의 보존과 선형 운동량의 보존을 위반하기 때문입니다. 그렇게된다면 에너지는 아무데서나 얻을 수 있습니다.

같은 이유로 지구는 한쪽으로 기울기 시작하지 않습니다. 이것은 회전 운동 에너지의 보존과 직장에서의 각운동량의 보존입니다. 알다?

그렇습니다, Keith는 현장에 있습니다. 지구 축을 이렇게 회전 시키려면 일종의 토크가 필요합니다.

합니까 지구의 축 이동 26,000년 (가 연간, 그런데, 그냥 한 사이클 않습니다) 이상? 조수와 마찬가지로 지구의 회전 속도가 느려지는 것은 다른 행성이 전반적인 변화에 약간의 기여를하지만, 주로 일의 달과 태양의 조력입니다.

원하는 경우 수학을 추가 할 수 있지만, 스스로 배우고 있으므로주의해서 설명 할 수는 없습니다.

다른 행성들은 지구와 같은 법칙을 따르므로, 축은 세차 운동의 영향을 무시하고 연중 같은 방향을 향해야합니다.


나는 사진을 원하지만, 태양의 중력 (지구를 궤도에 유지시키는)이 왜 북극이 일년 내내 태양을 거의 가리 키지 않는지 여전히 확신하지 못하는 것 같습니다. 나는 당신이 묘사 한 회전 공이 한 방향을 가리키는 방법을 얻습니다. 그러나 지구는 태양을 공전하고 있으며 태양의 중력은 지구에 작용하는 힘입니다.
rmaddy

@rmaddy 그것은 중력 측면에서 극에 대해 특별한 것이 없기 때문입니다. 극은 지구의 다른 어떤 위치보다 더 무겁지 않습니다. 실제로 극에서 지구 중심으로 그려진 선분이 적도에서 그린 선보다 짧기 때문에 무거울 수 있습니다. 지구의 중심으로. 기둥에는 여분의 질량이 없으므로 태양이 당기는 데는 여분의 것이 없습니다. 조금 도움이 되나요?
HDE 226868

나는 기둥에 특별한 것이 없다는 것을 알게됩니다. 아마도 잘못된 설명 일 것입니다. 지구의 기울기는 궤도에 비례하여 일정해야하며 우주에 대해서는 일정하지 않아야합니다. 왜 지구의 궤도와 태양의 중력이 궤도 경로와 기울기를 일정하게 유지하지 않습니까?
rmaddy

태양의 중력은 지구의 다른 부분을 끌어 당기는 것보다 더 이상 극을 끌어 당기지 않습니다. 극이 지속적으로 태양을 향하게하려면 태양은 지구의 다른 어떤 부분보다 극을 끌어 당겨야합니다.
HDE 226868

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할 수있는 유일한 일이 있기 때문에 @rmaddy 의 원인 은 그렇게 중력, 그리고 중력이 그렇게하지 않습니다. 중력은 지구처럼 지구 주위를 차처럼 운전하지 않습니다. 지구를 항상 태양을 향해 "옆으로"끌어 당깁니다. 우주에서 무언가가 가리키는 방향과 움직이는 방향은 관련이 없습니다.
hobbs

6

태양과 달 사이의 각도 변화 는 18.6 년 동안 지구의 회전축에 약간의 너트를 발생시킵니다 .

지구의 경우, 조력의 주요 원천은 태양과 달이며, 서로에 대한 위치를 지속적으로 변경하여 지구 축에 너트를 만듭니다. 지구 영양의 가장 큰 성분은 달의 궤도 노드의 세차례와 같은 18.6 년의 기간을 갖는다. (1) 그러나, 결과의 원하는 정확도에 따라 계산되어야 다른 중요한 측면 정기있다.

너트의 주요 용어는 달의 결절이 회귀하고 6798 일 (18.61 년)의 동일한 기간을 갖기 때문입니다. 경도는 플러스 (+) 또는 마이너스 (17), 기울기는 9 "에 이릅니다. 다른 모든 용어는 훨씬 작습니다. 183 일 (0.5 년)의 다음으로 큰 것은 각각 1.3 "및 0.6"의 진폭을 갖는다.

링크에서 큰 효과는 아닙니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오


고맙지 만 이것은 실제로 내 질문과 관련이 없습니다.
rmaddy

2
실제로, 그것은 당신의 질문과 관련이 있습니다.
Dawood는 모니카

@DavidWallace 아니요. 지구의 경사가 시간이 지남에 따라 약간 흔들리는 이유를 설명했습니다. 왜 지구의 궤도를 따라가는 대신 1 년 동안 기울기가 우주에서 한 방향으로 가리키는 이유를 설명하지 않습니다.
rmaddy

1
글쎄요, 당신의 질문은 "지구의 각운동량은 왜 변하지 않는가"에 달려 있습니다. 그리고이 대답은 "실제로 약간 다릅니다"라고 말하고 이유를 설명합니다.
Dawood는 모니카

@DavidWallace 1) 나는 아무것도 기대하지 않았다. 실제로 어떤 일이 일어나는지 알고 있습니다. 왜 다른 일이 일어나지 않는지 궁금했습니다. 2) 시간이 지남에 따라 축이 흔들리는 것을 알고 있습니다. 다시 말하지만, 내가 요구 한 것은 전혀 아닙니다. 그렇기 때문에이 답변이 내 질문에 대한 답변이라고 생각하지 않습니다.
rmaddy

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지구는 거대한 자이로 스코프처럼 행동합니다. 축의 방향을 변경하려면 엄청난 힘이 필요합니다. 힘이 확실히 가해 지지만, 지구가 태양 주위로 떨어지거나 궤도를 돌 때 축의 방향이 눈에 띄게 변화하기에 충분히 크지는 않습니다. 알다시피, 축의 방향은 계절의 변화를 담당합니다. 햇빛에 가장 직접 노출되는 지역은 여름입니다. 눈부신 햇빛을받는 지역은 겨울에 있습니다.

태양을 중심으로 한 지구의 회전은 원형이 아니라 타원형입니다. 궤도에서 태양과 지구의 거리가 변합니다. 많은 소식통에 따르면 이것이 사실이지만 시즌에는 거의 영향을 미치지 않습니다. 이 출처는 지구 축의 방향이 태양 적도 위나 아래의 지구 궤도의 "기울기"와 결합되어 계절을 결정한다는 것을 나타냅니다.


고맙지 만 첫 단락의 상반기 만 내 질문과 관련이 있습니다. 계절에 대해서는 아무 것도 묻지 않습니다.
rmaddy

4

일을 단순하게 유지하십시오. 아래는 지구의 궤도 사진입니다. 지구의 궤도

축이 왜 항상 태양을 향하지 않는지 의문을 갖습니다. 지구를 자이로 스코프와 비교하는 것이 가장 쉬운 방법입니다. 축에 대한 회전 효과는 지구 축을 23.5 ° 각도 (약)로 유지하는 데 도움이되는 힘을 유발합니다. 지구 축에 약간의 미터가 흔들립니다. 위에서 살펴보면 더 명확해질 수 있습니다. 자세히 보면 기둥에 빨간색 회전 원이 있습니다.

위에서 회전

지구는 태양 주위를 운전하지 않고 태양으로 끌어 당겨져 있지만, 위성이 우주에서 공전을 유지하는 것과 마찬가지로 중력에 대항하고 가까워 질 수 없을 정도로 빠르게 움직입니다. 차는 태양 주위를 강요하는 힘 / 추력을 가지기 때문에 우주선과 더 비슷할 것입니다.

두 번째 질문에 관해서는 다른 행성들은 동일하지만 다른 각도로 행동합니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오


1
단순화되었지만 IMO는 OP에 가장 적합한 답변입니다. 여기에서 기본적인 "무슨 일이 벌어지고 있는지"를 확인한 다음 "무슨 일이 일어나고 있는지"에 대한 David Hammen의 답변으로 이동하십시오. 또한 이것은 질문의 두 번째 부분을 다루는 유일한 것입니다.
MandisaW

3

지구에 대한 태양의 중력 인장은 (거의) 균일하기 때문에 지구를 기울이지 않고 지구의 자체 축을 중심으로 회전하는 데 영향을 미치지 않고 전체를 끌어 당깁니다.

지구의 반경은 ~ 6,400km, 태양까지의 거리는 ~ 150,000,000km이며 중력은 거리의 제곱으로 감소하므로 지구에서 가장 가깝고 가장 먼 두 개의 작은 지구에 대한 당기는 비율 주어진 순간에 태양은

(150000+6.4)2(1500006.4)2=1.00017068

틸팅 력이 매우 작습니다.

변동이 정확히 0 (즉, 비율이 정확히 1)이면 기울임 힘은 정확히 0이되고 지구의 회전에는 전혀 영향을 미치지 않습니다. 그것을 얻으려면 그림에서 태양을 제거하십시오.

그리고 일반적인 상대성 이론에 따르면, 지구가 균일 한 힘으로 움직이면 마치 지구의 관점에서 볼 때 힘이 전혀없는 것처럼 보일 것입니다.


-3

지구의 축이 항상 극좌표를 향하고 있다면 지구의 축은 186,000,000 마일의 궤도 거리 변화에 따라 연중 지속적으로 변화해야합니다.

12 월의 기울기가 23.4도이면 3 월은 기울기가 줄어들고 태양을 향한 기울기가 증가하고 6 월은 지구 기울기가 가장 작고 10 월은 기울기가 작고 태양을 향한 기울기가 증가합니다. 이 지구 경사 변화가 없으면 Polaris는 매년 12 월에 하루 만 정렬됩니다.

이것을 쉽게 증명할 수 있습니다.


2
당신은 Polaris가 얼마나 멀리 있는지 전혀 모른다고 생각합니다.
Rob Jeffries
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