- Wetten
- Rotatie en vertaling van de maan
- Andere bewegingen van de maan
- Rotatie van de aarde
- Vertaling van de aarde
- Andere bewegingen van de aarde
- Referenties
De bewegingen van de aarde en de maan vinden hun oorsprong enerzijds in de aantrekkingskracht van elk van de andere en anderzijds in de aantrekkingskracht die de zon op haar beurt uitoefent op alle lichamen van het zonnestelsel.
Zowel de aarde als de maan hebben rotatiebewegingen rond hun eigen as en van translatie, deze zijn de belangrijkste. Maar ze ervaren ook andere secundaire bewegingen van weegschalen en oscillaties, omdat het geen puntobjecten zijn, maar aanzienlijke afmetingen hebben en ook niet perfect bolvormig zijn.
Figuur 1. Orbitale vlakken van de aarde en de maan, met de inclinaties van de respectievelijke assen en de afstand tussen de middelpunten en het zwaartepunt. Bron: Wikimedia Commons. Earth-image van NASA; arrangement door brews_ohare
De aarde en de maan worden beschouwd als een geïsoleerd systeem van objecten van meetbare grootte, draaiend rond hun massamiddelpunt, gelegen op de lijn die de respectieve centra met elkaar verbindt.
Dit punt is dichter bij de aarde dan bij de maan, met de eerste grotere massa. Het bevindt zich op ongeveer 4641 km van het centrum van de aarde en wordt het zwaartepunt genoemd.
Wetten
De bewegingen van de maan worden beheerst door de wetten van Cassini, in 1693 verkondigd door Giovanni Cassini (1625-1712):
-De maan heeft een synchrone rotatie met de aarde, aangezien hij dezelfde periode van rotatie en translatie heeft, op deze manier toont hij altijd hetzelfde gezicht aan aardse waarnemers.
-De helling van het equatoriale maanvlak en de ecliptica is constant.
-De draaias van de maan, de normaal op de ecliptica - het baanvlak van de aarde - en de normaal op het baanvlak van de maan zijn coplanair.
Rotatie en vertaling van de maan
De maan maakt in ongeveer 27,32 dagen een rotatiebeweging om zijn eigen as. Deze rotatieperiode wordt de siderische maand genoemd. Volgens Cassini's eerste wet is dit ook de tijd die de maan nodig heeft om in een baan om de aarde te draaien.
Figuur 2. Animatie die de beweging van het aarde-maan-systeem rond het zwaartepunt laat zien. Bron: Wikimedia Commons
Synchrone rotatie is verantwoordelijk voor aardobservatoren die altijd dezelfde kant van de maan zien.
De synodische maand van zijn kant is de tijd die verstrijkt tussen twee identieke en opeenvolgende maanfasen.
De synodische maand duurt 29,53 dagen en dat komt doordat de aarde niet stilstaat terwijl de maan eromheen draait. Om de relatieve posities aarde-zon-maan weer hetzelfde te laten zijn, moet de aarde 27 ° vooruitgaan in haar translatiebeweging rond de zon.
De maan reist ook rond de aarde en volgt een elliptische baan met een zeer kleine excentriciteit. De excentriciteit van een ellips is een maat voor zijn afvlakking. Deze kleine waarde betekent dat de baan van de maan bijna cirkelvormig is, die hij aflegt met een snelheid van 1 km / s.
De banen van de aarde en de maan snijden elkaar op punten die knooppunten worden genoemd en die verduisteringen mogelijk maken, aangezien vanaf de aarde gezien de schijnbare afmetingen van de zon en de maan sterk op elkaar lijken.
Andere bewegingen van de maan
Vanwege de elliptische baan die de maan rond de aarde volgt en zijn rotatieas 6,60º helt ten opzichte van de loodlijn op het baanvlak (zie figuur 1), zijn er bewegingen die libraties worden genoemd. Dankzij hen kunnen we een klein percentage van de achterkant van de maan zien, ongeveer 9%.
De meest opvallende zweeftoestellen zijn in lengte- en breedtegraad. De lengtegraden zijn te wijten aan het feit dat, aangezien het de elliptische baan is, de translatiesnelheid groter is op het perigeum - dichter bij de aarde - dan op het apogeum - verder van de aarde.
Op deze manier wordt een klein deel van het oppervlak nabij de randmeridiaan zichtbaar, het deel dat zich net ten oosten van die meridiaan bevindt wanneer de maan tussen perigeum en apogeum is.
Evenzo wordt het gedeelte van het oppervlak dat iets naar het westen is, zichtbaar wanneer de maan zich tussen apogeum en perigeum bevindt.
Aan de andere kant ontstaat de libratie op de breedtegraad door de helling van de rotatieas. Zo zijn sommige delen van de maan die iets noordelijk of zuidelijker liggen, vanaf de aarde te zien, afhankelijk van het moment. De periode van deze hover is een draconische maand en duurt ongeveer 27 dagen en 5 uur.
De volgende animatie toont gesimuleerde weergaven van de maan gedurende een maand:
Rotatie van de aarde
De aarde voert een rotatie uit om de aardas in west-oostelijke richting, waarvan de periode 1 dag of meer precies 23 uur, 56 minuten en 3,5 seconden is.
De rotatiesnelheid van de aarde is 1600 km / u op de evenaar, en neemt af totdat deze verdwijnt precies aan de polen, waar de rotatieas passeert, die 23,44º helt ten opzichte van het baanvlak van de aarde, bekend als de ecliptica (zie figuur 1).
Deze beweging is verantwoordelijk voor het verschijnen van dag en nacht, dat het leven van mensen regeert. Gedurende ongeveer 12 uur (het varieert naargelang de breedtegraad en het seizoen) ontvangt het ene halfrond van de aarde zonlicht en heeft het een hogere temperatuur, terwijl het andere in het donker is en de temperatuur daalt.
De rotatie van de aarde is te wijten aan de manier waarop de aarde is gevormd. De wolk van materie die aanleiding gaf tot het zonnestelsel, moest roteren om de materie te verdichten. Maar de rotatie heeft een bijbehorend impulsmoment, dat bij afwezigheid van externe koppels behouden blijft.
De zon, de planeten en andere leden van het zonnestelsel, beschouwd als een geïsoleerd systeem, hebben dat impulsmoment, verdeeld over hun leden.
Dat is de reden waarom elke planeet zijn eigen rotatiebeweging van west naar oost heeft, behalve Venus en Uranus, die het tegenovergestelde doen, misschien als gevolg van een botsing met een ander groot lichaam.
Vertaling van de aarde
De aarde maakt ook een omwentelingsbeweging rond de zon, waarvan de periode iets meer dan 1 jaar is. De oorsprong van deze beweging ligt in de aantrekkingskracht die de zon uitoefent.
In deze beweging beschrijft de aarde een elliptische baan, altijd in overeenstemming met de wetten van de planeetbeweging van Kepler. Voor een waarnemer die zich op de Noordpool bevindt, gebeurt deze beweging tegen de klok in.
Net als bij de maan is de excentriciteit van de ellips die de aarde beschrijft vrij klein. Dan is de baan van de aarde benadert een omtrek met een straal van 150 x 10 6 km. Deze waarde wordt gebruikt in de astronomie een afstandseenheid genoemd astronomische eenheid of AU, wijd gebruikt om afstanden binnen het zonnestelsel expressie definiëren.
Figuur 3. Beweging van de vertaling van de aarde rond de zon. Bron: Wikimedia Commons.
De totale lengte van deze ellips is 930 miljoen kilometer, die de aarde aflegt met een snelheid van 30 km / s.
De rotatie-as van de aarde helt 23,44º ten opzichte van de normaal op de ecliptica. Om deze reden, terwijl onze planeet zijn baan rond de zon aflegt, wordt een van zijn halfronden meer blootgesteld aan de zonnestralen, waardoor de zomer ontstaat, terwijl in de andere de blootstelling minder is en de winter begint.
Andere bewegingen van de aarde
De aarde is geen perfecte bol, maar een ellipsoïde die aan de polen is afgeplat. Dus de equatoriale uitstulping veroorzaakt een langzame rollende beweging op aarde die precessie wordt genoemd.
Bij deze beweging roteert de aardas rond de pool van de ecliptica en volgt een denkbeeldige kegel, zoals te zien is in de volgende afbeelding:
Figuur. Precessie- en nutatiebewegingen van de aarde. Bron: Wikimedia Commons. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/Precession-sphere-ES.svg.
De aarde heeft 25.767 jaar nodig om deze kegel op te sporen. Bovenop de precessie is een andere heen en weer gaande beweging van de as, nutatie genoemd, veroorzaakt door de zwaartekracht van de maan op de equatoriale uitstulping en heeft een periode van 18,6 jaar.
Referenties
- Oster, L. (1984). Moderne astronomie. Redactioneel Reverte. 37-52.
- Tipler, P. Physics for Science and Engineering. Deel 1. 5e. Editie. 314-316
- Waarom draait de aarde? Teruggeplaatst van: spaceplace.nasa.gov.
- Wikipedia. Barycenter. Hersteld van: es.wikipedia.org.
- Wikipedia. Bewegingen van de aarde. Hersteld van: es.wikipedia.org.