Прецессия

Определение "Прецессия" в Большой Советской Энциклопедии

Перемещение Северного полюса мира вследствие прецессии

Прецессия (позднелат. praecessio - движение впереди, от лат. praecedo - иду впереди, предшествую), то движение твёрдого тела, имеющего неподвижную точку О, которое слагается из вращения с угловой скоростью W вокруг оси Oz, неизменно связанной с телом, и вращения с угловой скоростью со вокруг оси Oz₁ (см. рис. 1), где Ox₁y₁z₁ - оси, условно называются неподвижными, по отношению к которым рассматривается движение тела, ON - прямая, перпендикулярная к плоскости z₁Oz, называется линией узлов, Y = x₁ON - угол Прецессия (см. Эйлеровы углы). Наряду с Прецессия тело совершает также нутационное движение, при котором происходит изменение угла нутации q = z₁Oz (см. Нутация).

Прецессионное движение оси Земли по круговому конусу

Если во всё время движения q = const (нутация отсутствует) и величины W, w также остаются постоянными, то движение тела называется регулярной Прецессия Ось Oz описывает при этом вокруг оси Прецессия Oz₁ прямой круговой конус. Такую Прецессия при произвольных начальных условиях совершает закрепленное в центре тяжести симметричное тело (гироскоп), на которое никакие силы, создающие момент относительно закрепленной точки, не действуют; осью Прецессия в этом случае является неизменное направление кинетического момента тела (см. Момент количества движения). Симметричное тело, закрепленное в произвольной точке его оси симметрии и находящееся под действием силы тяжести (тяжёлый гироскоп или волчок), совершает при произвольных начальных условиях Прецессия вокруг вертикальной оси, сопровождающуюся нутационными колебаниями, амплитуда и период которых тем меньше, а частота тем больше, чем больше угловая скорость собственного вращения W. Когда W >> w, видимое движение гироскопа мало отличается от регулярной Прецессия; такую Прецессия называют псевдорегулярной Прецессия Угловая скорость псевдорегулярной Прецессия тяжёлого гироскопа приближённо определяется равенством w = Pa/IW, где Р - вес гироскопа, а - расстояние от неподвижной точки до центра тяжести, I - момент инерции гироскопа относительно оси симметрии.
  С. М. Торг.
 

Прецессия (схема)

  Прецессия в астрономии - медленное движение оси вращения Земли по круговому конусу, ось симметрии которого перпендикулярна к плоскости эклиптики, с периодом полного оборота » 26 000 лет. Прецессия называется также предварением равноденствий, т.к. она вызывает медленное смещение точек весеннего и осеннего равноденствий, обусловленное движением плоскостей эклиптики и экватора (рис. 2) (точки равноденствия определяются линией пересечения этих плоскостей). Упрощённо Прецессия можно представить как медленное движение оси мира (прямой, параллельной средней оси вращения Земли РР" ) по круговому конусу, ось которого перпендикулярна к эклиптике (см. рис. 2), с периодом полного оборота » 26000 лет.

Перемещение точек равноденствия происходит по эклиптике с востока на запад, т. е. навстречу видимому годовому движению Солнца, на 50,3’’ в год. В результате этого тропический год (промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия), с которым связана смена времён года на Земле, на 20 мин 24 сек короче звёздного года, т. е. периода полного обращения Земли вокруг Солнца (см. Год). Вследствие Прецессия изменяются эклиптические и экваториальные координаты небесных тел (см. Небесные координаты). Долготы звёзд, отсчитываемые от точки весеннего равноденствия, возрастают на 50,3"" в год, широты же меняются незначительно. Прямые восхождения и склонения звёзд изменяются более сложным образом. В результате Прецессия медленно изменяется картина суточного вращения звёздного неба: около 4600 лет тому назад полюс мира был вблизи звезды a Дракона, теперь он расположен вблизи Полярной звезды (a Малой Медведицы), а через 12 000 лет «полярной» звездой станет Вега (a Лиры) (рис. 3). С перемещением полюса мира среди звёзд связано изменение условий видимости созвездий в данной географической области; это позволяет по упоминаниям тех или иных созвездий в древнейших памятниках письменности приближённо установить время появления этих памятников.

Явление Прецессия было открыто во 2 в. до н. э. греч. астрономом Гиппархом при сравнении долгот звёзд, определённых им из наблюдений, с долготами этих же звёзд, найденными за 150 лет до него греч. астрономами Тимохарисом и Аристиллом. Механическое объяснение Прецессия впервые дано И. Ньютоном в 1686. Землю, сплюснутую по оси вращения, Ньютон рассматривал как шар, опоясанный по экватору кольцом; Солнце сильнее притягивает обращенную к нему половину кольца и т. о. стремится уменьшить наклон плоскости земного экватора к плоскости эклиптики. Аналогичное действие, но в два раза более сильное и имеющее более сложный характер, оказывает и Луна. Совместное влияние притяжения Земли и Луны на экваториальный избыток массы вращающейся Земли и производит Прецессия Так как силы, вызывающие Прецессия, вследствие изменения расположения Солнца и Луны относительно Земли непрерывно меняются, то наряду с поступательным движением точки весеннего равноденствия - т. н. лунно-солнечной Прецессия - наблюдаются также её небольшие колебания, названные нутацией.

  Возмущения движения Земли по орбите, обусловленные притяжением её др. планетами, вызывают медленное изменение ориентации в пространстве плоскости эклиптики, вследствие чего наклон эклиптики к экватору уменьшается на 0,5’’ в год. Соответствующее перемещение точки весеннего равноденствия по экватору с запада на восток называется Прецессия от планет. Суммарное движение точки весеннего равноденствия, состоящее из лунно-солнечной Прецессия и Прецессия от планет, носит название общей Прецессия Теория Прецессия в основном развита в 18 в. в работах Ж. Д"Аламбера, Прецессия Лапласа и Л. Эйлера.

  Точные числовые значения основных прецессионных величин впервые были определены из наблюдений в начале 19 в. Ф. Бесселем. О. В. Струве в 1841 опубликовал новые их значения. В конце 19 в. С. Ньюком при построении теории гелиоцентрического и вращательного движений Земли определил и значения прецессионных величин - лунно-солнечной Прецессия по склонению (Прецессия по склонению от притяжения планет не зависит), общей Прецессия по прямому восхождению, лунно-солнечной Прецессия по долготе, общей Прецессия по долготе, Прецессия от планет по прямому восхождению и по долготе.

Числовые значения прецессионных величин уточняются на основе статистического анализа собственных движений звёзд, при котором учитываются перемещения звёзд, обусловленные движением Солнца в пространстве и вращением Галактики. Наиболее точный метод определения прецессионных величин основан на измерении изменений координат галактик, которые можно считать практически неподвижными объектами вследствие их большой удалённости. Эти измерения входят составной частью в международную программу работ по составлению «фундаментального каталога слабых звёзд», проводимую по инициативе советских астрономов (см. Астрометрия).
 

  Лит.: Блажко С. Н., Курс сферической астрономии, 2 изд., М., 1954; Казаков С. А., Курс сферической астрономии, 2 изд., М. - Л., 1940; Редукционные вычисления в астрономии, в кн.: Астрономический ежегодник СССР на 1941 год, М. - Л., 1940.
  А. Д. Дубяго, В. К. Абалакин.