Если Земля наклонена, почему Polaris всегда находится над одним и тем же местом?

Почему Полярис, Полярная звезда, всегда выше (или около) Северного полюса? Если Земля наклонена, путь Поляриса должен быть зимой на 23 градуса от его пути летом, или нет?

Вы правы в том, что ось вращения Земли наклонена относительно плоскости ее орбиты на 23 градуса. Но неверно, что направление, на которое указывает ось, изменяется в значительной степени (оно должно составлять 2 * 23 градуса) в течение 6 месяцев.

Ваше предположение : если ось указала на Polaris в (1), то она должна быть направлена ​​на другую звезду в (2).

Ось остается направленной в одном и том же направлении в течение всего года, потому что законы физики таковы, что ось вращающегося объекта остается направленной в одном и том же направлении, если на тело не воздействует крутящий момент для изменения его ориентации. На Земле действуют вращающие моменты (а именно Солнце и Луна), но требуется 13000 лет, чтобы изменить направление с «одного пути на противоположный», а не 6 месяцев.

Правильно : ориентация оси вращения Земли остается направленной на одну и ту же звезду в течение всего года (игнорируя медленный 26000-летний цикл прецессии).

Вы можете услышать о чем-то, что называется небесной сферой . В то время как мы теперь знаем, что Земля вращается вокруг своей оси, древним людям казалось, что звезды вращаются вокруг нас (и они соответствуют нашей собственной системе координат). Этот вращающийся глобус звезд может быть нанесен на карту таким же образом, как мы можем нанести на карту землю и воду Земли.

Есть несколько причин, по которым Полярис всегда находится в одной и той же позиции на этой небесной сфере.

1. Поскольку земной шар и небесная сфера вращаются относительно друг друга, они делят ось. Этот центр вращения не двигается.
2. В то время как некоторые планеты (например, Марс) вращаются вокруг оси, которая сама колеблется относительно эклиптики , Земля имеет устойчивую ось благодаря нашей большой луне . Эта ось всегда указывает в одном и том же направлении, поэтому она всегда совпадает с одними и теми же звездами в нашей галактике.
3. Звезды в нашей галактике очень медленно вращаются вокруг центра галактики с нашей точки зрения, поэтому человеческая цивилизация не наблюдала бы сколько-нибудь значительного изменения положения звезд на протяжении всей своей жизни.
4. Во время орбиты Земли вокруг Солнца ее собственное изменение положения настолько незначительно по сравнению с галактическим масштабом, что значительного звездного параллакса ожидать не приходится .

Ударьте (или бросьте) футбол AFL / регби (вытянутый сфероид), чтобы он быстро вращался (вокруг своей длинной оси) в то же самое время, когда он пересекает дугу (падая под действием силы тяжести). Вы должны заметить, что ось вращения перемещается параллельно (по крайней мере, если возмущение сопротивлением воздуха достаточно слабое, чтобы пренебрегать им).

Земля вращается. Чтобы изменить направление его вращения (относительно инерциальной системы удаленных звезд), необходимо приложить некоторый крутящий момент к Земле. Солнечная гравитация не прикладывает никакого вращающего момента к сферической планете (из-за симметрии применяемых ньютоновских сил).

Поскольку Земля не совсем идеальная сфера (например, слегка сплюснутая), существует небольшой крутящий момент, приложенный градиентом гравитационного поля Солнца, поэтому в течение тысячелетий северная ось планеты постепенно прецессирует, чтобы указывать на различные созвездия.