軸向平行度

軸向平行度(也稱為陀螺儀剛度慣性剛性,或空間剛度)是旋轉體的特性,指的是當物體通過空間時,旋轉的軸方向保持固定。在天文學中,這個特徵可以在軌道上運行的天體中找到。 這與導致陀螺儀的旋轉軸在地球旋轉時保持恆定的效果相同,從而允許設備測量地球自轉。

範例
地球的軸向平行度
的軸向平行度是季節 的主要成因。]]
地球的軌道[轉[軸傾角|軸傾斜23.44度]],表現出近似的軸向平行度,全年保持朝向勾陳一(「北極星」)的方向。與地球的軸向傾斜一起,這是地球季節的主要成因之一,如右圖所示。這也是恆星在夜空中固定出現,例如在地球繞太陽的軌道上出現「固定」北極星的原因。

轉軸方向的微小變化,稱為軸進動,在約26,000年的歲月中完成一次。因此,在接下來的11,000年裡,地軸將指向織女星而不再是勾陳一。

其它天文例子
軌道平面中看到。這導致月球交點相對於地球公轉,導致大約每六個月發生一次食季,其中日食可以在朔的階段發生,月食可以在滿月階段發生。]]

軸向平行度在天文學中被廣泛觀察到。例如,月球軌道的平面是食現象的關鍵因素。月球的軌道軸在18年零10天的沙羅週期中進動一整圈。當月球的軌道傾斜與黃道傾斜對齊時,它與赤道的傾斜度為29度,而當它們反對齊時(9 年後),軌道傾斜度僅為18度。

此外,當土星繞太陽旋轉時,土星環保持在固定方向上。在陀螺儀發明之前,科學家們已經以各種方式解釋了陀螺儀。早期的近代天文學家,與艾薩克·牛頓同時代的人,寫道:
解釋天體圍繞其自轉軸的運動,在位置中給出,以及它們的公轉......如果說一個物體圍繞著給定的斧頭移動,但沒有其它方面的移動,那麼該斧頭應該是沒有移動的,而該物體的每個點都描述了一個圓,軸垂直於其平面。出於這個原因,如果一個物體沿著一條線移動,同時圍繞給定的斧頭旋轉;斧頭,在物體運動的整個過程中,將繼續與它自己平行。為了保持這種平行性,也不需要任何其它東西,除了這兩個運動之外,沒有其它運動會被映在物體上;因為如果其中沒有其它第三種運動,它的斧頭將永遠的平行於它曾經正確平行的線。

這種陀螺儀效應在現代被描述為「陀螺儀剛度」或「空間剛度」。牛頓力學解釋被稱為角動量守恆。

相關條目

  • 轉軸傾角
  • 極移
  • 繞固定軸旋轉
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參考文獻

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