In astronomie, precesia axiala este o schimbare lenta si continua, indusa de gravitatie, in ceea ce priveste orientarea axei de rotatie a unui corp astronomic. In acest caz, precesia se refera la schimbarea treptata in ceea ce priveste orientarea axei de rotatie a Pamantului, care, la fel ca un titirez, traseaza o pereche de conuri unite la extremitati intr-un ciclu de 26 000 de ani. Termenul “precesie” se refera de obicei numai la aceasta miscare seculara mai mare – alte schimbari in alinierea axei Pamantului (mutatia si miscarea polara) sunt mult mai mici ca magnitudine. Precesia Pamantului a fost numita de catre istorici “precesia echinoctiilor”, deoarece echinoctiile se deplasau catre vest, de-a lungul eclipticii in raport cu stelele fixe, contrar miscarii soarelui de-a lungul eclipticii. Acest termen inca este folosit in discutiile non-tehnice, atunci cand matematica detaliata este absenta. Din punct de vedere istoric, Hiparh este creditat cu descoperirea precesiei echinoctiilor.
In prima jumatate a secolului 19, cu ajutorul imbunatatirilor in capacitatea de a calcula forta gravitationala dintre planete, a fost recunoscut faptul ca ecliptica in sine se deplasa usor – a fost numita “precesie” in anul 1863, in timp ce elementul dominant a fost numit “precesie lunisolara”. Combinatia acestora a fost numita “precesie generala” in loc de precesie a echinoctiilor. Precesia lunisolara este cauzata de fortele gravitationale ale Lunii si soarelui asupra umflaturii ecuatoriale a Pamantului, determinand axa Pamantului sa se mute in raport cu spatiul inertial. Precesia planetara se datoreaza unghiului mic dintre forta gravitationala a celorlalte planete asupra Pamantului si planul orbitei (ecliptica), determinand planul ecliptic sa se schimbe usor in raport cu spatiul inertial. Precesia lunisolara este de aproximativ 500 de ori mai mare decat precesia planetara. In plus fata de Luna si soare, celelalte planete pot cauza si ele o mica deplasare a axei Pamantului in spatiul inertial.
Cauzele precesiei
Precesia echinoctiilor este cauzata de fortele gravitationale ale Lunii, soarelui si altor corpuri planetare asupra Pamantului. Aceasta a fost explicata pentru prima oara de catre Isaac Newton. Pamantul nu este o sfera perfecta, ci un sferoid oblic, cu un diametru ecuatorial cu 43 de kilometri mai mare decat diametrul polar. Datorita inclinarii axiale a Pamantului, in cea mai mare parte a anului, jumatatea umflaturii ecuatoriale care se afla mai aproape de soare este in afara centrului, in timp ce jumatatea indepartata este in afara centrului in partea opusa. Atractia gravitationala asupra jumatatii aflate mai aproape este mai puternica, deoarece gravitatia scade odata cu distanta. Daca Pamantul ar fi o sfera perfecta, atunci nu ar exista precesia.
Actiunea combinata a soarelui si Lunii se numeste precesie lunisolara. In plus fata de miscarea progresiva constanta, soarele si Luna de asemenea cauzeaza variatii periodice mici, datorita pozitiilor lor schimbatoare. Aceste oscilatii, atat in ceea ce priveste viteza precesionala, cat si in ceea ce priveste inclinarea axiala, sunt cunoscute sub numele de “nutatie”. Cel mai important termen are o perioada de 18,6 ani si o amplitudine de mai putin de 20 de secunde de arc. In plus fata de precesia lunisolara, actiunile celorlalte planete din sistemul solar determina ecliptica sa se roteasca incet in jurul unei axe. Aceasta precesie planetara insumeaza o rotatie a planului ecliptic de 0,47 secunde de arc pe an (de o suta de ori mai mica decat precesia lunisolara). Suma celor doua precesii este cunoscuta drept precesie generala.
Efectele precesiei
Precesia axei Pamantului are un numar de efecte observabile. In primul rand, pozitiile polilor ceresti de nord si de sud par sa se miste in cercuri pe fundalul spatiului cu stele fixe, finalizand un singur circuit in 26 000 de ani. Pe masura ce polii ceresti se deplaseaza, exista o schimbare treptata corespunzatoare in orientarea aparenta a intregului camp de stele, asa cum este vazut dintr-o pozitie anume de pe Pamant. In al doilea rand, pozitia Pamantului in orbita sa in jurul soarelui la solstitii, echinoctii si alte momente legate de anotimpuri, se schimba incet. De exemplu, sa presupunem ca pozitia orbitala a Pamantului este marcata la solstitiul de vara, atunci cand inclinarea axiala a Pamantului este indreptata direct catre soare. O orbita completa mai tarziu, cand soarele va fi revenit la aceeasi pozitie aparenta in raport cu stelele de pe fundal, inclinarea axiala a Pamantului nu mai este indreptata catre soare. Cu alte cuvinte, solstitiul a avut loc un pic mai devreme in orbita.
Astfel, anul tropical, masurand ciclul anotimpurilor (de exemplu, timpul de la solstitiu la solstitiu, sau de la echinoctiu la echinoctiu), este cu aproximativ 20 de minute mai scurt decat anul sideral, care este masurat prin pozitia soarelui in raport cu stelele. Douazeci de minute pe an echivaleaza cu un an pe ciclu, prin urmare, dupa un ciclu intreg, pozitiile anotimpurilor in raport cu orbita vor fi “inapoi de unde au pornit”. Din motive identice, pozitia aparenta a soarelui in raport cu fundalul stelelor, la un moment fix dintr-un anotimp (de exemplu, echinoctiul de primavara), regreseaza incet prin toate cele 12 constelatii traditionale ale zodiacului, la o rata de aproximativ 50,3 secunde de arc pe an, sau un grad la fiecare 71,6 ani.
