Jika Bumi dimiringkan, mengapa Polaris selalu di atas tempat yang sama?

Mengapa Polaris, Bintang Utara, selalu di atas (atau dekat) Kutub Utara? Jika Bumi dimiringkan, jalur Polaris seharusnya berada di musim dingin 23 derajat jauhnya dari jalurnya di musim panas, atau tidak?

Anda benar bahwa sumbu rotasi Bumi dimiringkan sehubungan dengan bidang orbitnya sebesar 23 derajat. Tetapi tidak benar bahwa arah titik-titik sumbu berubah dengan jumlah besar (itu harus 2 * 23 derajat) selama rentang waktu 6 bulan.

Asumsi Anda : Jika sumbu menunjuk ke Polaris di (1), maka itu harus menunjuk ke bintang yang berbeda di (2).

Sumbu tetap menunjuk ke arah yang sama sepanjang tahun karena hukum fisika menyatakan bahwa sumbu benda pemintalan tetap menunjuk ke arah yang sama kecuali jika torsi bekerja pada tubuh untuk mengubah orientasinya. Ada torsi yang bekerja di Bumi (yaitu Matahari dan Bulan), tetapi butuh 13000 tahun untuk mengubah arah dari "satu arah ke arah sebaliknya", bukan 6 bulan.

Benar : Orientasi sumbu putar Bumi tetap menunjuk pada bintang yang sama sepanjang tahun (mengabaikan siklus presesi lambat, 26.000 tahun).

Anda mungkin mendengar tentang sesuatu yang disebut bola surgawi . Sementara kita sekarang tahu bahwa Bumi berputar pada porosnya, bagi orang-orang zaman dahulu Bumi tampak seolah-olah bintang-bintang berputar di sekitar kita (dan mereka sesuai dengan kerangka referensi kita sendiri). Bola bintang yang berputar itu sendiri dapat dipetakan di bola dunia dengan cara yang sama seperti kita dapat memetakan tanah dan air Bumi.

Ada beberapa alasan mengapa Polaris selalu terlihat dalam posisi yang sama di ruang angkasa ini.

1. Ketika bola bumi dan bola angkasa berputar relatif satu sama lain, mereka berbagi sumbu. Pusat rotasi ini tidak bergerak.
2. Sementara beberapa planet (seperti Mars) berputar pada poros yang dengan sendirinya bergoyang relatif terhadap ekliptika , Bumi memiliki poros yang stabil berkat bulan kita yang besar . Sumbu ini selalu menunjuk ke arah yang sama sehingga selalu sejajar dengan bintang yang sama di galaksi kita.
3. Bintang-bintang di galaksi kita mengorbit pusat galaksi dengan sangat lambat dari sudut pandang kita, jadi peradaban manusia tidak akan mengamati adanya perubahan signifikan pada posisi bintang-bintang sepanjang masa hidupnya.
4. Selama orbit Bumi mengelilingi Matahari, perubahan posisinya sendiri sangat sedikit relatif terhadap skala galaksi sehingga tidak ada paralaks bintang yang signifikan yang dapat diharapkan.

Tendang (atau lemparkan) AFL / rugby football (splateoid prolate) sehingga ia berputar dengan cepat (di sekitar poros panjangnya) bersamaan dengan melintasi busur (jatuh karena gravitasi). Anda harus dapat mengamati bahwa sumbu putaran diangkut secara paralel (setidaknya jika gangguan oleh hambatan udara cukup lemah untuk diabaikan).

Bumi berputar. Untuk mengubah arah putarannya (berkenaan dengan kerangka inersia bintang-bintang yang jauh) perlu untuk menerapkan beberapa torsi ke bumi. Gravitasi matahari tidak menerapkan torsi apa pun pada planet bola (karena simetri gaya Newton yang diterapkan).

Karena bumi bukan bola yang sempurna (mis. Sedikit oblate), ada torsi kecil yang diterapkan oleh gradien medan gravitasi matahari, jadi selama ribuan tahun, poros utara planet secara bertahap berpresisi untuk mengarah ke rasi bintang yang berbeda.