Почему Земля вращается вокруг одной оси?

Вы часто видите, как гимнастки переворачиваются и крутятся одновременно. Они вращаются вокруг двух осей.

Если бы гимнасты были твердыми телами, то восприятие вращения вокруг двух осей было бы просто иллюзией, возникающей из-за использования неоптимального набора осей. В любой момент времени вращение твердого тела в трехмерном пространстве всегда можно описать как вращение вокруг одной оси. Всегда. Это одно из многих следствий теоремы Эйлера о вращении.

Гимнасты (наряду с ныряльщиками, лыжными акробатами и другими, использующими акробатические навыки) не являются твердыми телами. Вместо этого они подчиняются «физике падающей кошки», как показано ниже.

_{(источник: physlink.com )}

Правильное описание физики падающего кота было интересной проблемой на протяжении более полувека. Эта проблема привлекла внимание робототехников, таких как Т. Р. Кейн (отец современной робототехники), математиков и физиков.

Земля крутится, но не переворачивается. Он вращается только вокруг одной оси.

Хотя Земля не кошка, она подвержена внешним крутящим моментам. Эти крутящие моменты медленно (очень медленно, в течение 26000 лет) вызывают прецессию оси вращения Земли. Полярная звезда не всегда была и не всегда будет Полярной звездой. Примерно через 13 000 лет гораздо более яркая звезда Вега станет Полярной звездой, а не Полярной звездой. Еще через 13000 лет после этого Полярная звезда снова станет Полярной звездой.

Также предполагается, что в прошлом Земля подвергалась эпизодическому истинному полярному блужданию (ссылка в формате pdf) . Хотя это и не совсем кошачья физика, истинное полярное блуждание значительно более похоже на кошачье, чем прецессия/нутация.

Короткий ответ: закон сохранения углового момента.

Представьте скорость всех точек сферы (планеты) в любой момент времени: есть какая-то ось, которая покоится (ось вращения), а все остальные точки движутся вокруг этой оси. Теперь, когда все симметрично, почему эта ось должна меняться со временем?

В более технических терминах: для того, чтобы угловой момент вращения Земли изменился (что означало бы «переворот»), на нее должен был бы действовать некоторый внешний крутящий момент.

Теперь для тел с меньшей симметрией их движение усложняется, если угловой момент не совмещен с осью симметрии (если она есть). (К сожалению, гимнасты не являются ни сферами, ни жесткими.) Мне трудно «симулировать» это в моей голове, поэтому мы используем математику для таких вещей. Однако. закон сохранения углового момента все еще применяется, а это означает, что вид независимого скручивания и переворота, который вы вообразили (насколько я понимаю), невозможен для любого твердого тела.

Ось вращения Земли была определена в процессе образования Земли, а затем и другими воздействиями (главным образом тем, что могло образовать Луну). Движения по любой другой оси (если они есть) были бы отменены в процессе формирования. После этого Земля не сможет изменить эту ось сама по себе. Даже если бы это произошло из-за какого-то события, вращение все равно стабилизировалось бы на одной оси, как это было в процессе формирования.

Любая попытка заставить его вращаться вокруг двух осей в некотором роде удлинила бы процесс формирования.