Přílivové zrychlení
přílivové zrychlení Měsíce je zvláštní účinek v dynamice Země-Moon systém, to má důležité dlouhotrvající následky pro orbitu měsíce a rotaci Země.Protože Měsíc' s hmota je značný zlomek toho Země (o 1:81), dvě těla mohou být považována za dvojitý planetový systém, poněkud než jako planeta se satelitem. Toto je zřejmé od skutečnosti, že letadlo měsíce je orbita kolem lží země blízkých letadlu orbity země kolem Slunce ( ekliptický), poněkud než v letadle kolmém k ose rotace Země ( rovník) jak je obvykle případ s planetárními satelity. Od této doby Země a měsíc obíhají okolo slunce spolu.
| Tabulka s obsahem |
| 1 kvalitativní vysvětlení 2 kvantitativní popis 3 literatura |
Množství měsíce je dostatečně velké a to je dostatečně blízko zvýšit přílivy ve Zemi: věc Země, zvláště voda oceánů, vyboulí se ven ke směru měsíce (a opačný k tomu). Toto následuje měsíc na jeho oběžné dráze, který bere o měsíci. Země se otáčí pod tímto přílivovým vzestupem dne. Aktuální záležitost vody točí se Zemí, ale oni se zvedají a padají jak měsíc přijde horní. Nicméně, rotace táhne pozici přílivové boule o 2 ° dopředu pozice přímo pod měsícem. Jako důsledek, tam existuje podstatné množství hmoty, která je odbočilo z linky přes centra Země a měsíc. Tato hmota užije gravitaci na měsíci, a od této doby zrychluje to na jeho oběžné dráze. Naopak, gravitace od měsíce na této hmotě užije točivý moment, který zpomaluje rotaci Země.
Jak ve všech fyzikální procesy, moment hybnosti a energie jsou udržováni. Tak orbitální impulz měsíce se zvětší, zatímco to se vzdálí od Země. Jak to zůstává na oběžné dráze, to vyplývá z Keplera' s 3. zákon, že jeho rychlost klesá: tak přílivové zrychlení měsíce je zřejmé zpomalení jeho pohybu přes nebeskou sféru. Jak jeho kinetická energie se sníží, jeho potenciální energie se zvětší.
Jako důsledek, vířivý moment hybnosti Země se sníží: jeho rotace se zpomaluje a délka dne se zvětší. Odpovídající vířivá energie se ztratí přes tření přílivových vod podél mělkých pobřeží, a je ztracen jako teplo.
Tento mechanismus musí pracovali pro 4.5 miliarda roků, protože oceány tvořily se na zemi. Tam je geologický důkaz, že země se otáčela rychleji a že měsíc byl kratší (tak měsíc byl blíže) v dávné minulosti.
Tento proces bude pokračovat, než ve vzdálené budoucnosti vířivé období Země je stejné jako oběžná doba měsíce. V té době, měsíc bude vždy být horní stejné místo na Zemi. Si všimnout toho v hovořit situace, silnější přílivové síly Země pracovat na pevné látce Moon už uzamkl jeho rotaci k jeho oběžné době: měsíc vždy otočí stejnou tvář k Zemi.
Pluto-Charon systém je další příklad dvojitého planetového systému v naší sluneční soustavě to procházelo přílivovou evolucí orbity a rotací jeho součástí. Tento systém už kompletně se vyvinul a obě součásti vždy stanou se stejné strana každého jiný.
Přílivové zrychlení je jedno nemnoho příkladů v dynamice sluneční soustavy opravdově světského účinku, tj. odchylka orbity to nepřetržitě zvětší se s časem a je ne periodický. Až do vysokého pořadí přiblížení, vzájemný gravitační odchylky planet jen způsobí periodické změny v jejich orbitách, tj. to osciluje mezi nejvyššími hodnotami. Přílivový účinek dá svah kvadratickému termínu, který stane se navždy. V matematických teoriích planetárních orbit, které tvoří východisko pro ephemerides, kvadratická a vyšší objednávka světské požadavky nastanou: ale tito jsou většinou Taylor expanze velmi dlouhých časových periodických požadavků.
Pohyb měsíce může být následován s přesností nemnoho cm. Měsíčním laserovým vytyčováním (LLR). Toto použije zrcadla na sondách, které přistály na měsíci protože 1969, tím, že se odrazí od krátkých laserových pulsů od nich: čas návratu dá velmi přesnou míru vzdálenosti. Tato měření jsou vhodná k rovnicím pohybu. Toto dá numerické hodnoty pro parametry, mezi ostatními světské zrychlení. Od období 1969.. 2001, výsledek je:
- -25.858 ± 0.003 “/ cy * * 2 v ekliptické délce (rozhodčí. [5 ])
- + 3.84 ± 0.07 m/cy na vzdálenost (rozhodčí. [1 ])
- (cy je století; první je kvadratický termín.)
Konečně, starověká pozorování zatmění slunce dávají docela přesnou pozici pro měsíc v tom momentě. Studia tito dají výsledky shodné s hodnotou citovaly nahoře [2].
Jiný důsledek přílivového zrychlení je zpomalení rotace Země. Rotace Země je poněkud nevyrovnaná na všech časových mírách od hodin k stoletím přímo k různým příčinám [3], a malý přílivový účinek nemůže být sledován v krátkém období. Nicméně, kumulativní účinek běhu za hodinami stáje (ephemeris čas, atomový čas) nemnoho milli-podporuje každý den je velmi velký, a stane se rychle nápadný v nemnoho století. Od nějaké události v dávné minulosti, více dny a hodiny procházely jak měřily v plných rotacích Země (Světový čas) než uměřený s hodinami stáje kalibrovanými k daru, delší, délka dne (ephemeris čas). Toto je vědět to jak Delta-T. Nedávné avalues mohou být získány od Mezinárodní zemské rotační služby (IERS) u http://www.iers.org/iers/earth/rotation/ut1lod/table1. html . Pro historický účet a úplnější stoly, vidět http://www.phys.uu.nl/ ~ vgent/astro/deltatime. htm . Stůl skutečné délky dne v minulosti nemnoho století je dostupný u http://www.iers.org/iers/earth/rotation/ut1lod/table3. html .
Od pozorovaného zrychlení měsíce, korespondenční změna v délce dne může být počítána:
+ 2.3 ms/cy
- (cy ve stoletích).
+ 1.70 ± 0.05 ms/cy
Odpovídající narůstající hodnota je:
Delta-T = + 31 s/cy * * 2
Zřejmě je další mechanismus, který zrychlí rotaci Země. Nyní Země není koule, ale poněkud ellipsoid, který je vyrovnal se u tyčí. SLR ukázal, že toto zploštění se sníží. Vysvětlení je, že během ledové doby velká množství ledu shromáždila u tyčí, a deprimoval základové skály. Hmota leda začala mizet přes 10000 roků dříve, ale kůra země je ještě ne v hydrostatické rovnováze a je ještě rebouncing (relaxační doba je odhadována být o 4000 rokách). Jako důsledek, polární diamater Země se zvětší, a protože masa a hustota zůstanou stejní, hlasitost zůstane stejná; proto rovníkový průměr se sníží. Jako důsledek, hmota se pohybuje blíže k rotační ose Země. Toto znamená, že jeho moment setrvačnosti se sníží. Protože jeho úplný moment hybnosti zůstane stejný během tohoto procesu, rychlost otáčení se zvětší. Toto je známý účinek přacího krasobruslaře, který se točí vždy rychleji, zatímco ona zatáhne její paže. Od pozorované změny v momentě setrvačnosti zrychlení rotace může být počítáno: průměrná hodnota přes historické období musí byli o -0.6 ms/cy. Toto velmi vysvětlí historická pozorování.
[1] Jean O. Dickey et al. (1994): “měsíční laserové vytyčování: pokračující dědictví programu Apolla”. Věda 265, 482.. 490.
[2] F.R. Stephenson, L.V. Morrison (1995): Dlouhodobé fluktuace v zemské rotaci: 700 BC k inzerátu 1990”. Phil. Trans. Královský Soc. Londýn Ser.A, pp.165.. 202.
[3] Jean O. Dickey (1995): “zemské rotační variace od hodin k stoletím”. V: I. Appenzeller (ed.): Upozorní na astronomie. Vol. 10 pp.17.. 44.
[4] F.R. Stephenson (1997): “historická zatmění a rotace země”. Cambridge Univ.Press.
[5] J.Chapront, M.Chapront-Touzé, G.Francou: “nové určení lunárních okružních parametrů, precession konstanty a přílivového zrychlení od LLR”. Astron.Astrophys. 387, 700.. 709 (2002).