Жер қозғалысы

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

ЖЕР ҚОЗҒАЛЫСЫ

Зерттеліп отырған аспан денесінің координаттары рефракция, аберрация және параллакстық ығысу деп аталатын құбылыстар (олар туралы кейін сөз болады) еске алынғаннан соң, бақылау мезеті үшін белгіленген және бақылаушымен байланыстырылған топоцентрлік деп аталатын жүйеге қатысты анықталады. Бұл жүйе остерінің орналасуы бақылаушының Жер бетінде орны ауысқанда өзгереді, яғни жер координаттар жүйесіне (онда бақылаушының орналасуы анықталады) қатысты әртүрлі келеді. Өз кезегінде жер координаттар жүйесінің инерциялық координаттар жүйесіне қатысты орналасуы Жердің меншікті айналуынан, прецессия мен нутациядан өзгереді. Сондықтан зерттеліп отырған объектінің координаттарын бақылаушымен байланысты жүйеден әуелі жер координаттар жүйесіне, ал одан кейін инерциялық жүйеге айналдыру үшін Жер пішінін және Жердің айналу параметрлерін білу керек.

Оған қоса, Жердiң өз өсiнен айналуы ежелден уақытты санау (өлшеу) негiзiнде жатты, тәулiк - табиғатта да, адам өмiрiнде де уақытты санудың негiзгi бiрлiктерiнiң бiрi.

Осыған байланысты Жер айналуын зерттеу - астрометрияның ең маңызды міндеттерінің бірі.

1. 10. 1. Жер осінің прецессиялық және

нутациялық қозғалысы

Жер біртекті немесе тығыздықтары біртекті сфералық қабаттардан тұратын шар болса, онда, механика заңдарына сәйкес, Жердің айналу осінің бағыты мен айналу периоды мейлінші ұзақ уақыт аралығы ішінде тұрақты болып қалатын еді.

Бірақ Жердің пішіні дәл сфералық емес, сфероидке жақын. Сфероид материялық дененің (L) тарту күші оның ішінде бөлініп алған шарды тарту күшінен (F) (бұл күш сфероидтің центріне түсірілген), экваторлық дөңестің (томпаюдың) L денеге ең жақын жартысына түсірілген F ₁ тарту күшінен, және экваторлық дөңестің (томпаюдың) екінші, L денеден алыс жартысына түсірілген F ₂ тарту күшінен қосылады ( 1. 18сурет ) .

F ₁ күші F ₂ күшінен көп болады, сондықтан L дененің тарту күші сфероидтің P _N P _S айналу осін сфероридтің экватор жазықтығы TL бағытымен беттесетіндей етіп бұруға тырысады. Бұл жағдайда P _N P _S айналу осі F ₁ мен F ₂ күштер жатқан жазықтыққа перпенидикуляр бағытта бұрылатыны механикадан белгілі.

Сфероидті Жердің экваторлық дөңестеріне Ай мен Күн жағынан айнымалы тартылыс күштер әсер етеді. Бұның нәтижесінде Жердің айналу осі кеңістікте өте күрделі қозғалыста болады.

Ең алдымен, ол эклиптика жазықтығына 66 ⁰ 34’қа тең көлбеу бұрышын сақтап, эклиптика осі бойымен конусты сызады ( 1. 19сурет ) . Жер осінің бұл қозғалысы прецессиялық деп аталады, оның периоды 26 000 жылға жақын. Жер осінің прецессиясы салдарынан әлем полюстері осы период ішінде эклиптика полюстері бойымен радиусы 23 ⁰ 26’қа жақын шеңберлерді сызады. Күн мен Ай әрекетімен себептелетін прецессия ай-күн прецессиясы деп аталады.

1. 18-сурет. Сфероидтің сыртқы денеге тартылысы (барлық нүктелер мен сызықтар парақ жазықтығында жатыр)

P _S

F ₁

F ₂

P _N

Нутациялық тербелістер Күн мен Айдың прецессиялық күштер (F ₁ мен F ₂ күштер) өз мәндері мен бағытын үздіксіз өзгертіп тұратынына байланысты келеді: Күн мен Ай Жер экваторының жазықтығында орналасқанда бұл күштердің моменті 0-ге тең, ал олар аталған жазықтықтан ең көп алшақтағанда максимал болады. Бұған байланысты Жердің айналу осі прецессиялық қозғалысқа қоса өзінің орташа орналасу маңайында ұсақ тербелістерді жасайды, бұл тербелістер Жер осінің нутациясы деп аталады.

Негізгі нутациялық тербелістің периоды 13, 7 тәул., 27, 6 тәул., 6 айға, 1 жылға және 18, 6 жылға тең. Периоды 18. 6 жылға тең тербеліс Жер осінің ең басты нутациялық тербелісі болып табылады, оның амплитудасы максимал, ~ 9’’, 2 тең. Дәлірек айтсақ, бұл қозғалыс салдарынан әлем полюстері аспан сферасында үлкен остері 18’’, 42 тең, ал кіші остері 13’’, 72 тең эллипстерді сызады. 18, 6 жыл ай түйіндерінің айналу периодына тең, яғни бұл нутациялық тербеліс ай орбитасы жазықтығының бұрылуымен себептеледі. Ұсақтау тербелістер Жер мен Ай орбиталарының эллипстігімен, Ай орбитасының эклиптикаға көлбеуімен, тағы басқа себептермен байланысты болады.

Page_133_51-52

1. 19-сурет. Жер осінің прецессиялық қозғалысы

Жалпы, Жер нутациясының ХАО1980 теориясы периодтары 4, 7 тәуліктен 18, 6 жылға дейін, ал амплитудалары доғаның ~ 9’’, 2-ден 1 миллисекундіне дейін өзгеретін нутациялық қозғалыстың 106 гармоникасын ескереді.

1. 20-сурет. 1983 жылдан 1998 жылға дейінгі Жер осінің нутациясы (прецессиялық қозғалыс еске алынбаған)

Нутациялық қозғалыс екі құраушыға бөлінген: - бойлықтағы (бойлық бойынша) нутация және - көлбеудегі нутация. Жер осінің прецессиясы мен нутациясы нәтижесінде әлем полюстері аспанда күрделі толқынды сызықтарды ( 1. 20-сурет ) сызады.

Ғаламшарлардың тартылысы Жер осінің орналасуын өзгерту үшін әлсіз болып табылады, бірақ ол Жердің Күн бойымен қозғалысына әсер етеді: ол эклиптика жазықтығының кеңістіктегі орналасуын өзгертеді. Бұл өзгерістер ғаламшарлық прецессия деп аталады, ол көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесін шығысқа қарай жыл сайын 0’’, 114қа ығыстырады.

1. 10. 2. Жер осінің прецессиялақ

қозғалысының салдарлары

Жоғарыда Жер осінің прецессиясы салдарынан әлем полюстері 26 000 жылға жуық период ішінде эклиптика полюстері бойымен радиусы 23 ⁰ 26’қа жақын шеңберлерді сызатыны айтылды. Бірақ эклиптика полюстері де ғаламшарлық прецессия себебінен аспан сферасындағы орнын ауыстырып тұратындықтан, әлем полюстері сызатын қисықтар тұйықталмайды. Суретте әлемнің солтүстік полюсінің жұлдыздар арасындағы қозғалысы көрсетілген.

Қазіргі уақытта әлемнің солтюстік полюсі Жетіқарақшы шоқжұлдызының α жұлдызына жақын орналасады, сондықтан оны Полюстік жұлдыз деп атайда (Темірқазық) . Бірақ 4000 жыл бұрын әлемнің солтюстік полюсіне Айдаһардың α-сы ең жақын орналасты, ал 12 000 жылдан кейін Лираның α-сы (Вега) «полюстік жұлдыз» болады.

Әлем осі бағытының өзгеруімен бірге жазықтығы бұл оське перепендикуляр, ал Жер экваторына параллель әлем экваторының орналасуы да өзгереді. Эклиптика жазықтығы да ғаламшарлар әсерінен болатын прецессия салдарынан өзінің кеңістіктегі орналасуын өзгертеді. Сондықтан әлем экваторы мен эклиптикамен қиылысу нүктелері (күн мен түннің теңелу нүктелері) жұлдыздар арасында батысқа қарай жылжиды.

Бұл жылжудың жылдамдығы бір жыл ішінде l=360 ⁰ /26000=50’’, 26 құрайды да, эклиптикадағы жалпы жылдық прецессия деп аталады.

Экватордағы жалпы жылдық прецессия m = 50’’, 26 cos ε = 46’’, 11, мұнда ε - эклиптиканың экваторға еңкеюі (көлбеуі), ол қазіргі уақытта баяу (жыл сайын 0’’, 47қа) азаяды, бірақ бірнеше мынжылдықтан кейін бұл азаю тап осындай баяу көбейуге ауысады, өйткені бұл ұйытқу (ғаламшарлық прецессия) периодты сипатта болады.

Біздің дәуір басында көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесі Тоқты шоқжұлдызында, ал күзгі күн мен түннің теңелу нүктесі - Таразы шоқжұлдызында орналасты. Сол кезден бұл нүктелер белгілері осы шоқжұлдыздар белгілерімен бірдей болды. Одан бері көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесі Балықтар шоқжұлдызына, ал күзгі күн мен түннің теңелу нүктесі - Бикеш шоқжұлдызына жылжыды, бірақ белгілері бұрынғыдай қалған.

Күн мен түннің теңелу нүктелерінің қозғалысы Күннің эклиптика бойымен жылдық көрінетін қозғалысына қарай бағытталғандықтан, Күн бұл нүктелерге әр жолы олар жылжымаған жағдайдағыдан көрі ертерек келеді («прецессия» деген сөзбен күн мен түн теңелулерінің алдын ала болуын түсіндіреміз) . Бұл себептен тропикалық жыл деп аталатын Күн центрінің көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесін бірінен соң бірі болатын өтулер арасындағы уақыт аралығы жұлдыздық жыл деп аталатын Жердің Күн бойымен айналу периодынан қысқа болады. Бұл екі жыл арасындағы айырмасы 20 минутқа жуық -тәулік ішінде шамамен 1 ⁰ жылдамдықпен эклиптика бойымен қозғалып, Күн 50’’, 26 ты осы уақыт ішінде өтеді.

Көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесі экваторлық және эклиптикалық координаттар жүйелерінде санаудың басы болып табылады. Сондықтан оның батысқа қарай қозғалысы салдарынан барлық жұлдыздардың эклиптикалық бойлықтары жыл сайын 50’’, 26қа көбейеді, ал эклиптикалық ендіктер өзгермейді, өткені ай-күн прецессия эклиптика жазықтығының орналасуын өзгертпейді. Барлық жұлдыздардың экваторлық координаттарының екеуі де (тік шарықтау мен еңкею) үздіксіз өзгереді. Мұның нәтижесінде Жердегі берілген орында жұлдызды аспанның түрі баяу өзгеріп тұрады. Кейбір бұрыннан көрінбейтін жұлдыздар шығып бататын болады, ал кейбір көрінетін жұлдыздар - шықпайтын шырақтарға ауысады. Мысалы, Еуропада бірнеше мың жылдан кейін қазір көрінбейтін Оңтүстік кресті бақылауға болады, ал Сириус пен Орион шоқжұлдызының бір бөлігі көрінбейтін болады.

. Жер полюсінің жер беті бойымен қозғалысы

Көптеген жыл ішінде Жер бетінің бірнеше нүктелеріндегі жүргізілген өлшеулер көмегімен пункттардың ендіктері тұрақты болып қалмай, орташа мәнінен 0’’, 3 -қа дейін ауытқып периодты түрде өзгеретіні және де бір пункттің ендігі кейбір мәнге көбейгенде, басқа, қарама-қарсы меридианда жататын пункта ендік шамамен осындай мәнге азаятыны байқалған. Бұл географиялық ендіктердің тербелістері Жер денесі айналу осіне қатысты ығысатынымен, ал оның нәтижесінде айналу полюстерімен Жер бетінің әртүрлі нүктелері сәйкес келетінімен байланысты болады.

Жер полюстерінің қозғалысында, географиялық ендіктер тербелісіндегідей, ғасырлық және периодты құраушыларды айырады.

Негізгі периодты құраушыларға Чандлердің 14-айлық периоды мен 12-айлық (немесе жылдық) периоды жатады. Соңғысының себебі белгілі, ол - ауа массалары таралуының маусымдық өзгерістерімен, қар түріндегі су массасының Жердің бір жартышарынан екіншісіне тасымалдауымен, т. с. с. байланысты болу керек. Чандлер қозғалысының себебі әлі де белгісіз. Болжаулардың біреуі мынадай. Чандлер периоды - Эйлер теорияға сүйеніп XVIII ғасырда алдын ала болжаған Жер тербелісінің табиғи периоды. Жер абсолют қатты дене болса, табиғи период 10 айға тең болатын еді, бірақ Жер майысқақ болып табылғандықтан серпімді деформацияларға ұшырайды (қатысады), бұның салдарынан табиғи период 14 айға дейін артады.

Ғасырлық қозғалыс ~3, 3 мс/жыл доға жылдамдықпен батыс бойлықтың ~75 ⁰ , 7 бағытында болады. Қазіргі заманғы теориялар бойынша бұл қозғалыс соңғы мұзданудан кейін мұздың жүктемесінің жойылуынан Жердің инерция тензорының өзгеруімен байланысты.

Бұлардың нәтижесінде Жердің солтүстік полюсі Жер бетінде күрделі қисықты сызады, бұл қисық қабырғалары 30 м-ге жуық квадраттан тыс шықпайды ( 1. 21-сурет ) . Полюстің қозғалысы солтүстік полюске сырттан қарағанда сағат тіліне қарама-қарсы бағытта келеді. Дәлірек айтсақ, полюс қозғалысының траекториясы 1, 2 және 1 жылға еселі ~6 жылға тең периодпен жиырылатын және жайылатын шиыршық түрінде болады, оның центрі W бағытта ығысып тұрады. Шиыршықтың максимал өлшемі 15 м-ден көп болмайды.

Жер полюстерінің оның беті бойымен қозғалысы 19 ғасырдың соңында ашылған. 1898 жылы Халықаралық ендік қызметі (ХЕҚ) ұйымдастырылған, оның құрамына бір ендіктегі 6 станция кірді: Италиядағы, Ресейдегі (қазіргі Түрікменстандағы Чарджоу), Жапондағы және АҚШ-тағы 3 станция. Қазіргі уақытта бұл қызметтегі станциялардың саны 30 жетеді, олар әртүрлі географиялық ендіктерде орналасқан.

1. 21-сурет. 1995-2000жж. және 1900-2000 жылдары аралықтарындағы полюстің қозғалысы (жуан сызық - ғасырлық жүріс)

Координаттар Шартты халықаралық бастаудан (CIO) есептеледі. Меридиандарда секунд түрінде ендіктер келтірілген

ХЕҚ-ң барлық станцияларының жүйелі бақылауларынан солтүстік полюстің Жер бетіндегі орны жылдың әр оннан бір бөлігі үшін шығарылады.

Жоғарыда айтылғандай, полюстердің қозғалысы ендіктер мен бойлықтар торының да Жер беті боймен ығысуына әкеледі. Демек, бақылаушы жұлдыз кульминациясының мезетін лездік меридианда тіркейді, яғни бұл қозғалыс тәуліктің ұзақтығын да өзгертеді.

1. 10. 4. Жер айналуының бірқалыпсыздығы

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.