Thực đơn
Tiến động trục quay
Sự tiến động của trục quay Trái Đất có một số hệ quả quan sát được. Thứ nhất, vị trí của các thiên cực bắc và nam chuyển động biểu kiến theo vòng tròn trên nền sao cố định trong không gian, hoàn thành một vòng trong xấp xỉ 26.000 năm. Do đó, trong khi hiện nay ngôi sao Polaris trong chòm Tiểu Hùng nằm xấp xỉ tại thiên cực bắc, điều này sẽ thay đổi theo thời gian, và các ngôi sao khác sẽ trở thành "sao bắc cực" mới.[2] Sau hiện nay xấp xỉ 3.200 năm, ngôi sao Gamma Cephei trong chòm Tiên Vương sẽ kế tiếp sao Polaris ở vị trí này. Thiên cực nam hiện nay thiếu một ngôi sao đủ sáng để đánh dấu vị trí của nó, nhưng theo thời gian tiến động cũng sẽ khiến cho các sao sáng trở thành sao nam cực. Khi các thiên cực thay đổi, kéo theo một sự thay đổi chậm trong vị trí biểu kiến của toàn bộ bầu trời sao, khi quan sát từ một địa điểm cho trước trên Trái Đất.
Thứ hai, vị trí thực sự của Trái Đất trên quỹ đạo quanh Mặt Trời tại các điểm chí, điểm phân, hay các thời điểm khác được xác định tương quan theo các mùa, đang từ từ thay đổi.[2] Ví dụ, giả sử vị trí quỹ đạo của Trái Đất được cho là tại hạ chí, vào ngày đó chí tuyến Bắc của Trái Đất đang nghiêng trực tiếp về Mặt Trời. Một năm hay trọn một chu kỳ quỹ đạo sau đó, khi Mặt Trời đã trở về vị trí biểu kiến trước đó của nó so với các ngôi sao nền, do hệ quả của tiến động, thời điểm hạ chí không xảy ra vào đúng lúc đó mà sớm hơn một chút. Do đó, một năm chí tuyến, tức là chu kỳ mùa và là khoảng thời gian giữa hai điểm chí hoặc hai điểm phân liên tiếp, ngắn hơn khoảng 20 phút so với chu kỳ theo sao, được xác định bằng vị trí biểu kiến của Mặt Trời tương đối với các ngôi sao nền. Sau khoảng 26 000 năm, chênh lệch giữa hai chu kỳ trên lên tới một năm, do đó vị trí trên quỹ đạo mà ở đó xảy ra các mùa "trở lại nơi ban đầu". Ngoài ra, các hiệu ứng khác cũng làm thay đổi rất chậm hình dạng và định hướng của quỹ đạo của Trái Đất, và chúng kết hợp với tiến động tạo ra nhiều sự biến thiên tuần hoàn với các chu kỳ khác nhau; xem thêm các Chu kỳ Milankovitch. Giá trị của góc độ nghiêng của Trái Đất, ngoài định hướng của nó, cũng biến thiên chậm theo thời gian, nhưng hiệu ứng này không gắn liền trực tiếp tới tiến động.
Bởi cũng những lý do trên, vị trí biểu kiến của Mặt Trời tương đối với nền sao tại một thời điểm cố định theo mùa cho trước sẽ từ từ lùi đi, thực hiện một vòng 360° quanh toàn bộ mười hai chòm sao hoàng đạo truyền thống, với tốc độ khoảng 50,3 giây cung mỗi năm, hay 1 độ sau 71,6 năm.
Ở thời điểm hiện tại, tốc độ tiến động tương ứng với một chu kỳ 25.772 năm, do đó một năm chí tuyến ngắn hơn một năm theo sao khoảng 1224,5 giây (20 phút 24,5 giây, ~365.24219*86400/25772).
Tốc độ tiến động chính nó cũng biến thiên theo thời gian, do đó không thể nói sau chính xác 25.772 năm sau trục quay của Trái Đất sẽ trở lại vị trí hiện tại.
Một hệ quả của sự tiến động là sự thay đổi sao cực. Hiện tại Polaris là ngôi sao rất phù hợp để đánh dấu vị trí thiên cực bắc, bởi vì Polaris là một ngôi sao khá sáng với cấp sao biểu kiến 2,1 (biến quang), và nó ở vị trí chỉ cách thiên cực khoảng 1 độ, và không có ngôi sao nào với độ sáng tương tự quá gần đó.[6]
Tiến động trục quay của Trái Đất quanh hoàng cực namNgôi sao bắc cực trước đó có tên là Kochab (Beta Ursae Minoris, β UMi, β Ursae Minoris), ngôi sao sáng nhất trong phần chén muỗng của nhóm sao "Little Dipper" của chòm sao Tiểu Hùng, ở vị trí cách Polaris 16 độ. Nó đã từng giữ vai trò sao bắc cực từ năm 1500 TCN đến 500 SCN.[7] Tuy nhiên, bấy giờ nó không chỉ chính xác thiên cực bắc như sao Polaris hiện nay.[7] Ngày nay, Kochab và ngôi sao kế cận Pherkad được đặt tên là những "Sao canh gác Bắc Cực" (Guardians of the Pole).[7]
Mặt khác, sao Thuban trong chòm sao Thiên Long, đã từng là sao Bắc cực vào khoảng năm 3000 TCN, là khó nhận thấy hơn rất nhiều với cấp sao biểu kiến 3,67 (chỉ sáng bằng 1/5 sao Polaris); ngày nay nó hoàn toàn không thể trông thấy được trên bầu trời thành thị ô nhiễm ánh sáng.
Khi Polaris trở về vị trí sao Bắc cực sau một vòng tiến động vào năm 27.800, lúc đó nó sẽ trở nên cách xa thiên cực bắc hơn hiện tại bởi một hiện tượng khác, đó là sự chuyển động riêng của nó, trong khi đó vào năm 23.600 TCN nó đã ở gần với thiên cực hơn hiện tại.
Thiên cực nam là khó tìm ra hơn trên bầu trời bây giờ, bởi vì khu vực đó của bầu trời là một vùng khá ít nổi bật, và ngôi sao đang giữ vai trò sao Nam cực là Sigma Octantis thuộc chòm sao Nam Cực, với cấp sao 5,5 nó hầu như không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, ngay cả trong những điều kiện lý tưởng. Tuy nhiên, điều này sẽ thay đổi vào những thế kỷ thứ 80 tới 90, khi đó thiên cực nam sẽ đi qua nhóm sao Thập Tự Sai dễ nhận thấy hơn.
Tình huống này cũng có thể thấy trên một bản đồ sao. Định hướng của thiên cực nam đang di chuyển tới chòm sao Nam Thập Tự. Trong khoảng 2000 trở lại đây, chòm Nam Thập Tự chỉ về phía thiên cực nam. Do đó, chòm sao này là khó quan sát được từ các vĩ độ bắc cận nhiệt đới, không giống như thời Hy Lạp cổ đại. Những nơi xa nhất về phía bắc hiện nay mà chòm Nam Thập Tự có thể trông thấy được là tại khoảng vĩ độ của Miami (khoảng 25°B), nhưng chỉ vào lúc mùa đông hoặc đầu mùa xuân.
Các hình ảnh bên phải giải thích liên hệ giữa tiến động trục quay của Trái Đất và sự dịch chuyển của các điểm phân. Trong các hình, vị trí của trục Trái Đất được biểu diễn trong thiên cầu, một mặt cầu giả thuyết nơi các ngôi sao được đặt lên dựa theo vị trí của chúng quan sát được từ Trái Đất, bỏ qua khoảng cách thực tế tới chúng. Hình đầu tiên thể hiện thiên cầu nhìn từ phía ngoài, với các chòm sao được lật ngược kiểu trong gương. Hình thứ hai cho thấy hình chiếu tại một vị trí gần Trái Đất khi quan sát qua một thấu kính góc rất rộng (từ đó gây ra các biến dạng biểu kiến).
Trục tự quay của Trái Đất sau một chu kỳ khoảng 25.700 năm, vạch ra một đường tròn màu xanh trên nền sao ở phía gần trên cùng của hình thứ nhất, với tâm đặt tại hoàng cực bắc (chữ màu xanh E) và với bán kính góc 23,4°, góc này chính là độ nghiêng trục quay. Chiều quay của tiến động là ngược với chiều tự quay hằng ngày của Trái Đất quanh trục của nó. Trục màu nâu từng là trục quay của Trái Đất cách đây 5.000 năm trước, khi đó nó chỉ tới ngôi sao Thuban. Trục màu vàng cam, chỉ tới Polaris, chính là trục quay hiện tại.
Các điểm phân xảy ra tại những nơi mà đường xích đạo thiên cầu giao cắt với hoàng đạo (đường màu đỏ), tức là, nơi trục quay của Trái Đất vuông góc với đường thẳng nối giữa tâm của Mặt Trời và của Trái Đất. Thuật ngữ "điểm phân" ở đây được định nghĩa là một điểm nằm trên thiên cầu, thay vì là thời điểm mà Mặt Trời lên thiên đỉnh tại vùng Xích đạo, dù hai định nghĩa này có liên quan. Khi trục quay tiến động sang một định hướng khác, mặt phẳng xích đạo của Trái Đất (được thể hiện bởi mặt lưới quanh đường xích đạo) dịch chuyển tương ứng. Xích đạo thiên cầu thực ra chỉ là xích đạo của Trái Đất được chiếu lên thiên cầu, do đó nó cũng di chuyển với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất, và kéo theo sự di chuyển của các giao điểm với hoàng đạo. Vị trí địa lý của các cực và xích đạo trên Trái Đất không thay đổi, cái thay đổi chỉ là định hướng của Trái Đất trên nền sao.
Sơ đồ cho thấy sự dịch chuyển của điểm xuân phân trên nền sao trong 6.000 năm qua.Khi quan sát mặt lưới xích đạo 5.000 năm trước đây, điểm xuân phân nằm gần ngôi sao Aldebaran thuộc chòm Kim Ngưu. Với mặt phẳng xích đạo hiện tại được thể hiện bởi mặt lưới màu vàng, điểm phân đã dịch chuyển (theo chiều biểu diễn bởi mũi tên đỏ) tới một nơi nằm trong chòm sao Song Ngư.
Những hình ảnh tĩnh trên đây chỉ là xấp xỉ bậc nhất, bởi chúng không xét đến tốc độ biến thiên của tiến động, sự biến đổi của góc độ nghiêng trục quay so với hoàng đạo, sự tiến động hành tinh (tức là một sự quay rất chậm của chính mặt phẳng hoàng đạo, hiện tại quay quanh một trục nằm trên mặt phẳng với kinh độ 174,8764°), và chuyển động riêng của các ngôi sao.
Các kỷ nguyên tiến động của mỗi chòm sao, cũng thường được biết đến là các “Tháng Trọng đại”, được cho xấp xỉ trong bảng dưới đây:[8]
| Chòm sao | Năm xấp xỉ của điểm xuân phân | |
|---|---|---|
| Bắt đầu (vào) | Kết thúc (ra) | |
| Kim Ngưu | 4500 TCN | 2000 TCN |
| Bạch Dương | 2000 TCN | 100 TCN |
| Song Ngư (hiện tại) | 100 TCN | 2700 SCN |
Thực đơn
Tiến động trục quayLiên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: Tiến động trục quay