Մոլորակի պտույտի և պտույտի դինամիկա
Պտույտը և պտույտը երկու հիմնարար շարժումներ են, որոնք ձևավորում են մոլորակի «ռիթմը»։ Պտույտը մոլորակի պտտումն է իր առանցքի շուրջ, մինչդեռ պտույտը մոլորակի շարժումն է իր մայր աստղի շուրջը. Արեգակնային համակարգում այդ աստղը Արեգակն է։ Այս երկու շարժումները կարող են պարզ թվալ, բայց դրանց հիմքում ընկած դինամիկան ներառում է հարուստ ֆիզիկա՝ գրավիտացիա, անկյունային մոմենտ, պտտող մոմենտ, մակընթացային փոխազդեցություններ և մոլորակի ոչ գնդաձև ձևի ազդեցությունը։ Դրանից են ծնվում տարբեր կարևոր երևույթներ, ինչպիսիք են օրվա և գիշերվա հերթագայությունը, եղանակները, օրվա տևողության տարբերությունները և նույնիսկ կլիմայական կայունությունը երկարաժամկետ հեռանկարում։
1. Պտտում. Մոլորակի ամենօրյա ժամանակի մեքենան
Պտույտը որոշում է մոլորակի օրվա տևողությունը։ Երկրին մոտ 23 ժամ 56 րոպե է պահանջվում հեռավոր աստղերի նկատմամբ մեկ անգամ պտտվելու համար (աստղային օր), բայց Արեգակի նկատմամբ մոտ 24 ժամ (արևային օր), քանի որ Երկիրը նույնպես պտտվում է Արեգակի շուրջը։ Այլ մոլորակներն ունեն մեծապես տարբերվող պտտման պարբերություններ։ Յուպիտերը պտտվում է շատ արագ՝ մոտ 10 ժամ, մինչդեռ Վեներան շատ դանդաղ է՝ մոտ 243 երկրային օր, նույնիսկ հակառակ ուղղությամբ (հետադարձ)։
Ֆիզիկայում պտույտը կապված է անկյունային մոմենտի հետ։ Երբ մոլորակը ձևավորվում է գազի և փոշու սկավառակից (նախամոլորակային սկավառակ), բախումները և զանգվածի ակրեցիան հակված են նախնական պտույտին։ Քանի որ անկյունային մոմենտը հակված է պահպանվել, մոլորակները պահպանում են իրենց պտույտը, եթե դրանց վրա չեն ազդում էական արտաքին ուժեր։ Սակայն պտույտը լիովին «ֆիքսված» չէ. այն կարող է դանդաղորեն փոխվել այլ երկնային մարմինների հետ գրավիտացիոն փոխազդեցությունների, մասնավորապես՝ մակընթացային ուժերի պատճառով։
Պտույտը նույնպես ազդում է մոլորակի ձևի վրա։ Արագ պտտվող մոլորակները հակված են նեղանալու՝ ուռուցիկանալով հասարակածի մոտ և թեթևակի հարթվելով բևեռների մոտ։ Յուպիտերն ու Սատուրնը հստակորեն ցուցադրում են այս էֆեկտը։ Այս նեղացումը ոչ միայն ձև է. այն ազդում է մոլորակի գրավիտացիոն դաշտի վրա և կարող է ազդել նրա արբանյակների ուղեծրային դինամիկայի վրա։
Բացի այդ, պտույտը դինամիկ ազդեցություն է ունենում մթնոլորտի և օվկիանոսների վրա՝ Կորիոլիսի ուժի միջոցով: Երկրի վրա այս ուժը շեղում է քամիներն ու օվկիանոսային հոսանքները՝ ձևավորելով գլոբալ շրջանառության օրինաչափությունները, նպաստելով ցիկլոնների և անտիցիկլոնների ձևավորմանը և ազդելով ջերմության բաշխման վրա: Արագ պտտվող մոլորակների վրա փոթորիկները կարող են լինել շատ ավելի մեծ և ավելի մշտական, ինչպիսին է Յուպիտերի վրա Մեծ Կարմիր Հետքը:
2. Հեղափոխություն. Տարեկան ճանապարհորդություն և ուղեծրային երկրաչափություն
Մոլորակային պտույտները կարգավորում են «տարին» և եղանակների կառուցվածքը։ Կեպլերի օրենքների համաձայն, մոլորակային ուղեծրերը սովորաբար էլիպսներ են՝ Արեգակը մեկ կիզակետում։ Մոլորակային արագությունները նույնպես փոփոխական են. դրանք ավելի արագ են շարժվում պերիհելիոնի մոտ (Արեգակին ամենամոտ կետը) և ավելի դանդաղ՝ աֆելիոնում (Ամենահեռու կետը)։ Այս սկզբունքը անկյունային մոմենտի և ուղեծրային էներգիայի պահպանման հետևանք է։
Օրբիտալ պարբերությունը կախված է աստղից միջին հեռավորությունից. որքան հեռու է մոլորակը, այնքան երկար է նրա տարին։ Սա ամփոփվում է Կեպլերի երրորդ օրենքով. օրբիտալ պարբերության քառակուսին համեմատական է ուղեծրի մեծ կիսաառանցքի խորանարդին։ Հետևաբար, Մերկուրին մեկ պտույտ կատարելու համար պահանջում է ընդամենը 88 երկրային օր, մինչդեռ Նեպտունը՝ մոտ 165 երկրային տարի։
Սակայն պտույտը միայն «շրջապատումը» չէ. այն ներառում է նաև ուղեծրային ռեզոնանսներ: Որոշ մոլորակներ և արբանյակներ կարող են հայտնվել ուղեծրային պարբերությունների որոշակի, կայուն հարաբերակցության մեջ: Հայտնի օրինակ է Պլուտոնի և Նեպտունի միջև 3:2 ռեզոնանսը, որը օգնում է կանխել դրանց բախումը, նույնիսկ եթե նրանց ուղեծրային ուղիները, կարծես, հատվում են պրոյեկցիայում:
3. Առանցքային թեքություն և եղանակներ
Եղանակների փոփոխությունը հիմնականում պայմանավորված է Երկրի պտտման առանցքի թեքությամբ (թեքությամբ) ուղեծրային հարթության նկատմամբ։ Երկիրը թեքված է մոտ 23,5° անկյան տակ, ուստի իր պտույտի ընթացքում Արեգակի ուղղությամբ թեքված կիսագնդում ամառ է, մինչդեռ մյուս կիսագնդում՝ ձմեռ։ Եթե առանցքի թեքությունը մոտ է 0°-ի, եղանակները շատ թույլ կլինեն։ Եվ հակառակը, եթե թեքությունը ծայրահեղ է, եղանակները կարող են շատ ինտենսիվ լինել։
Ուրանը դրամատիկ օրինակ է. նրա առանցքի թեքությունը մոտ 98° է, կարծես այն «պտտվում» է Արեգակի շուրջը։ Արդյունքում, մեկ բևեռը կարող է տասնամյակներ շարունակ ուղղված լինել Արեգակին, ստեղծելով սեզոնային լուսավորության օրինաչափություններ, որոնք շատ տարբեր են Երկրից։ Այս դինամիկան մեծ ազդեցություն ունի մթնոլորտային ջերմաստիճանի, ամպագոյացման և գլոբալ քամու վարքագծի վրա։
Առանցքի թեքությունից բացի, ուղեծրի էքսցենտրիսիտետը (թե որքան էլիպտիկ է ուղեծիրը) նույնպես կարող է փոփոխել եղանակները: Մարսն ավելի մեծ էքսցենտրիսիտետ ունի, քան Երկիրը, ուստի նրա հեռավորությունը Արեգակից ավելի զգալիորեն տատանվում է տարվա ընթացքում: Սա հանգեցնում է նրան, որ Մարսի վրա եղանակների ինտենսիվությունը տարբեր է հյուսիսային և հարավային կիսագնդերի միջև:
4. Մակընթացային փոխազդեցություններ և պտտական էվոլյուցիա
Ժամանակի ընթացքում պտույտը փոխող ամենակարևոր գործոններից մեկը մակընթացային ուժերն են։ Երբ մոլորակը մոտ է մեկ այլ զանգվածեղ մարմնի, օրինակ՝ լուսնի կամ աստղի, ձգողականության ուժը հավասարապես չի ձգում մոլորակի բոլոր մասերը։ Ձգողության այս տարբերությունը ստեղծում է մակընթացային ուռուցիկություն։ Եթե այս ուռուցիկը կատարելապես չի համընկնում երկու մարմինները միացնող գծի հետ (օրինակ՝ պտույտի պատճառով), ստեղծվում է պտտող մոմենտ, որը կարող է դանդաղեցնել կամ արագացնել պտույտը։
Երկրի վրա Լուսնի հետ մակընթացային փոխազդեցությունները դանդաղորեն դանդաղեցնում են Երկրի պտույտը (երկարացնում են օրը) և միաժամանակ տարեկան մի քանի սանտիմետրով հեռացնում Լուսինը։ Երկրաբանական մասշտաբով Երկրի օրերը անցյալում ավելի կարճ էին։ Նմանատիպ գործընթացը կարող է հանգեցնել մարմնի մակընթացային կողպման, որտեղ պտույտի պարբերությունը հավասար է պտույտի պարբերությանը, այնպես որ մի կողմը միշտ ուղղված է մակընթացային մարմնին։ Լուսինը մակընթացային կողպված է Երկրի հետ. ենթադրվում է, որ իրենց աստղերի մոտ գտնվող շատ էկզոմոլորակներ նույնպես մակընթացային կողպված են, ինչը մեծ հետևանքներ ունի կլիմայի համար (մի կողմը միշտ ցերեկ է, մյուսը՝ գիշեր)։
Մերկուրին հետաքրքիր օրինակ է բերում. այն գտնվում է 3:2 սպին-ուղեծրային ռեզոնանսի մեջ։ Սա նշանակում է, որ Մերկուրին Արեգակի շուրջ կատարած յուրաքանչյուր երկու պտույտի ժամանակ պտտվում է երեք անգամ։ Այս կայուն վիճակը պայմանավորված է ուղեծրի էքսցենտրիկության և Արեգակից եկող մակընթացային պտտող մոմենտների համադրությամբ։
5. Պրեցեսիա, նուտացիա և առանցքային «տատանում»
Մոլորակի պտտման առանցքը միշտ չէ, որ ուղղված է երկնքի նույն կետին։ Այն կարող է ենթարկվել պրեցեսիայի՝ դանդաղ, տատանվող շարժման, ինչպես պտտվող գլխիկը։ Երկրի վրա պրեցեսիան տեղի է ունենում մոտ 26.000 տարվա պարբերությամբ, որը հիմնականում ազդվում է Երկրի առանցքի վրա գտնվող Արեգակի և Լուսնի ձգողականության ուժով։ Պրեցեսիայի պատճառով «բևեռային աստղը» ժամանակի ընթացքում փոխվում է. այն ներկայումս Բևեռային աստղ է, բայց հազարավոր տարիներ առաջ այն այլ էր։
Պրեցեսիայից բացի, կա նաև նուտացիա՝ պրեցեսիայի շարժման փոքր տատանում, որը պայմանավորված է Լուսնի ուղեծրի տատանումներով և այլ գործոններով: Պրեցեսիան և նուտացիան նպաստում են կլիմայի երկարատև տատանումներին, երբ դրանք զուգակցվում են էքսցենտրիկության և առանցքի թեքության փոփոխությունների հետ, որոնք հաճախ քննարկվում են Միլանկովիչի ցիկլերի համատեքստում:
6. Ազդեցությունը եղանակի, կլիմայի և բնակելիության վրա
Պտտման և պտույտի դինամիկան կարևոր է ոչ միայն աստղագիտության, այլև մոլորակների բնակելիության համար: Օրվա տևողությունը ազդում է ցերեկ-գիշեր ջերմաստիճանի հակադրության վրա: Չափազանց դանդաղ պտույտը կարող է հանգեցնել ցերեկային կողմի չափազանց տաքացման և գիշերային կողմի չափազանց սառեցման, եթե մթնոլորտը բավականաչափ խիտ չէ ջերմությունը շրջանառելու համար: Առանցքի թեքությունը ազդում է սեզոնային տատանումների վրա. ծայրահեղ թեքությունները կարող են մարտահրավեր նետել էկոհամակարգի կայունությանը: Բարձր էքսցենտրիկությունները կարող են հանգեցնել նրան, որ մոլորակները տարվա ընթացքում մեծ տաքացման տարբերություններ ապրեն:
Երկրի վրա համեմատաբար արագ պտույտի, ակտիվ մթնոլորտի և օվկիանոսների, ինչպես նաև չափավոր առանցքային թեքության համադրությունը ստեղծում է համեմատաբար կայուն կլիմա, որը նպաստում է բարդ կյանքի գոյությանը։ Սակայն այս կայունությունը երաշխավորված չէ. այն շատ երկարատև դինամիկ հավասարակշռության արդյունք է։
Եզրակացություն
Մոլորակի պտույտը և պտույտը երկու պարզ շարժումներ են, որոնք բարդ հետևանքներ են առաջացնում: Պտույտը ձևավորում է օրը, ազդում է մոլորակի ձևի վրա, վերահսկում է մթնոլորտային շրջանառությունը և փոխազդում է մակընթացային ուժերի հետ: Պտույտը որոշում է տարին, ուղեծրի երկրաչափությունը, ռեզոնանսը և աստղից էներգիայի ընդունման օրինաչափությունները: Առանցքի թեքությունը, ուղեծրի էքսցենտրիկությունը, մակընթացային կողպեքը և պրեցեսիան ցույց են տալիս, որ մոլորակային «ժամացույցները» անընդհատ փոխվում և զարգանում են: Այս դինամիկան հասկանալով՝ մենք հասկանում ենք ոչ միայն, թե ինչպես են մոլորակները շարժվում, այլև, թե ինչու են դրանք ունեն եղանակներ, եղանակ և նույնիսկ կյանք ապահովելու ներուժ:
