Se la Terra è inclinata, perché Polaris è sempre sopra lo stesso punto?

Perché Polaris, la stella polare, è sempre sopra (o vicino) al Polo Nord? Se la Terra è inclinata, il percorso di Polaris dovrebbe essere in inverno a 23 gradi rispetto al suo percorso in estate, o no?

Hai ragione a dire che l'asse di rotazione della Terra è inclinato rispetto al piano della sua orbita di 23 gradi. Ma non è corretto che la direzione indicata dall'asse cambi di una grande quantità (dovrebbe essere di 2 * 23 gradi) nell'arco di 6 mesi.

Il tuo presupposto : se l'asse puntava su Polaris su (1), allora dovrebbe essere puntato su una stella diversa su (2).

L'asse rimane puntato nella stessa direzione per tutto l'anno perché le leggi della fisica prevedono che l'asse di un oggetto rotante rimanga puntato nella stessa direzione a meno che una coppia non agisca sul corpo per modificarne l'orientamento. Ci sono momenti torcenti che agiscono sulla Terra (in particolare il Sole e la Luna), ma ci vogliono 13000 anni per cambiare la direzione da "un modo all'altro", non 6 mesi.

Corretto : l'orientamento dell'asse di rotazione terrestre rimane puntato sulla stessa stella per tutto l'anno (ignorando il lento ciclo della precessione di 26000 anni).

Potresti sentire qualcosa che si chiama sfera celeste . Mentre ora sappiamo che la Terra sta ruotando sul suo asse, agli antichi sembrava che le stelle stessero ruotando intorno a noi (e sono secondo il nostro quadro di riferimento). Questo globo di stelle rotante può essere mappato su un globo nello stesso modo in cui possiamo mappare la terra e l'acqua della Terra.

Ci sono alcuni motivi per cui Polaris è sempre visto nella stessa posizione su questa sfera celeste.

1. Mentre il globo terrestre e la sfera celeste ruotano l'uno rispetto all'altro, condividono un asse. Questo centro di rotazione non si muove.
2. Mentre alcuni pianeti (come Marte) ruotano su un asse oscillante rispetto all'eclittica , la Terra ha un asse stabile grazie alla nostra grande luna . Questo asse punta sempre nella stessa direzione e quindi è sempre allineato con le stesse stelle nella nostra galassia.
3. Le stelle nella nostra galassia stanno orbitando molto lentamente attorno al centro galattico dalla nostra prospettiva, quindi la civiltà umana non avrebbe osservato alcun cambiamento significativo nelle posizioni delle stelle durante la sua vita.
4. Durante l'orbita terrestre attorno al Sole, il suo cambiamento di posizione è così lieve rispetto alla scala galattica che non ci si può aspettare una significativa parallasse stellare .

Calcia (o lancia) un pallone da football americano / rugby (un sferoide prolato) in modo che ruoti rapidamente (attorno al suo asse lungo) nello stesso momento in cui attraversa un arco (cadendo sotto gravità). Dovresti essere in grado di osservare che l'asse di rotazione è trasportato in parallelo (almeno se la perturbazione della resistenza dell'aria è abbastanza debole da trascurare).

La terra gira. Per cambiare la direzione in cui ruota (rispetto alla cornice inerziale delle stelle distanti) sarebbe necessario applicare una coppia alla terra. La gravità di un sole non applica alcuna coppia a un pianeta sferico (a causa delle simmetrie delle forze newtoniane applicate).

Poiché la terra non è una sfera del tutto perfetta (ad es. È leggermente oblata), viene applicata una piccola coppia applicata dal gradiente del campo gravitazionale del sole, quindi nel corso dei millenni l'asse nord del pianeta procede gradualmente verso diverse costellazioni.