Unione Astronomica Internazionale

Come fai a sapere quale polo di un pianeta è il polo *nord*?

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Il problema di sapere molto sull'astronomia - qualsiasi argomento, in realtà - è quello che pensare lo sai che lo sei davvero non farlo .

Vale a dire: l'attore e comico Dave Foley ha recentemente visto una delle magnifiche immagini di Giunone del polo sud di Giove, e ho fatto una domanda piuttosto importante :

Se fai clic per leggere il thread, vedrai che qualcuno mi ha scritto '@-ed' per vedere se lo sapevo. ho risposto con la risposta che ho sempre usato:



Ma allora @Dr Zig ha risposto :

quando non puoi correre strisci

Ehi! Quello era nuovo per me! Così ho risposto :

Allora cosa significa tutto questo? Ecco la scienza!

Se prendi una sfera perfetta e la guardi, ovunque sulla sua superficie è esattamente lo stesso. Sono tutti alla stessa distanza dal centro, e questa è la loro unica caratteristica distintiva. Come potrebbe dire un fisico, non ci sono punti preferiti (speciali) sulla superficie. Ogni posto è proprio come ogni altro posto.

Ma se lo fai girare, come per magia (ma scienza!) appaiono due punti speciali: I pali. Questi sono dove l'asse di rotazione interseca la superficie della sfera. Ci sono molti modi di pensare ai poli; per esempio in qualsiasi altro punto della sfera rotante, un punto formerà un cerchio nello spazio mentre si muove attorno all'asse di rotazione. Ma ai poli no. Girano semplicemente sul posto.

I due poli sono diversi l'uno dall'altro in un modo: se guardi dall'alto della superficie fino a un polo, la sfera sembrerà ruotare in senso orario, e se guardi in basso sull'altro polo sembrerà che ruoti in senso antiorario.

La Terra è una sfera, e se tu stessi fluttuando nello spazio sopra il nord polo la Terra sembra ruotare in senso antiorario. Dall'alto il Sud polo gira in senso orario.

[Nota: non c'è su o giù nello spazio, quindi in questi casi quando dico 'sopra qualcosa' intendo dire che hai una certa altitudine sopra la superficie rispetto al centro della Terra. È facile pensare al polo nord come in alto e al polo sud in basso, ma questo è semplicemente poleismo (una parola che ho appena inventato); è un pregiudizio intrinseco perché la maggior parte delle persone vive nell'emisfero settentrionale. Se il colonialismo fosse iniziato, diciamo, in Australia, e si fosse diffuso in tutto il mondo, le nostre mappe sarebbero probabilmente capovolte rispetto a quelle a cui siamo abituati.]

Si dà il caso che questo sia vero anche per la maggior parte dei pianeti e per il Sole, motivo per cui ho twittato quello che ho fatto. Pensavo che il polo nord fosse definito dal pianeta stesso, ma non è così!

L'Unione Astronomica Internazionale è il custode ufficiale dei nomi e delle regole e simili™ per l'astronomia, e hanno una definizione per il polo nord di un oggetto rotante . In realtà è definito usando la Terra e il Sole come base , quindi ci sono due passaggi.

Uno è che utilizza la posizione accettata del polo nord della Terra, a 90 ° di latitudine nord nell'Artico. OK, abbastanza facile. Ma poi dicono che il polo nord di altro pianeta è quello che si trova nello stesso emisfero celeste rispetto al piano invariabile del sistema solare come il della Terra Polo Nord.

Ok, accidenti. Cosa fa Quello significare?

Animazione che mostra la Terra che ruota nella sfera celeste immaginaria, l'aspetto sferico del cielo intorno a noi. I poli della Terra indicano i poli celesti nel cielo. Credito: Tfr000 / Wikimedia Commons

Animazione che mostra la Terra che ruota nella sfera celeste immaginaria, l'aspetto sferico del cielo intorno a noi. I poli della Terra indicano i poli celesti nel cielo. Credito: Tfr000 / Wikimedia Commons

Primo, percepiamo il cielo come una sfera intorno a noi , come se stessimo vedendo l'interno di un enorme guscio sferico. Questa è in realtà una presunzione utile! Poiché la Terra gira, sembra che il cielo ruoti intorno a noi, facendo sorgere e tramontare le stelle. E questo definisce anche a celeste Polo Nord; il punto nel cielo direttamente sopra il polo nord della Terra. È anche il punto nel cielo intorno al quale le stelle sembrano girare intorno. Ciò significa che c'è anche un polo sud celeste e un equatore. Possiamo persino proiettare la latitudine e la longitudine della Terra nel cielo, creando una griglia di coordinate che chiamiamo (per ragioni storiche) ascensione retta e declinazione . In questo modo possiamo misurare le coordinate di una stella nel cielo proprio come puoi dare le coordinate di una città sulla superficie della Terra.

Quindi qualsiasi stella a nord dell'equatore celeste si trova nell'emisfero celeste settentrionale, proprio come qualsiasi città a nord dell'equatore terrestre si trova nell'emisfero settentrionale.

OK, quindi qual è il piano invariabile del sistema solare? Questo è un modo intelligente per impostare un metodo per mappare le cose nel sistema solare. Il sistema solare è tridimensionale, quindi dobbiamo usare tre coordinate. Ma abbiamo anche bisogno di un'origine (il punto zero) per quel sistema, oltre a un modo per definire il piano x-y.

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Gli astronomi hanno deciso di utilizzare il momento angolare totale del sistema solare per definire quel piano. Allora cosa c'è? Quello? È molto simile allo slancio lineare con cui hai familiarità. Se un oggetto si muove, ha slancio. c'è una definizione rigorosa di esso, ma in poche parole è la massa dell'oggetto per la sua velocità. Se hai due oggetti della stessa massa ma uno si muove più velocemente, ha più slancio. Se hai due oggetti alla stessa velocità ma uno è più massiccio, ha più slancio.

Il momento angolare è così, tranne per il momento di rotazione di un oggetto. Se hai due sfere d'acciaio identiche, ma una ruota più rapidamente, ha più momento angolare. Questo diventa complicato, con alcuni di essi che dipendono dalla distribuzione di massa all'interno di una sfera, ma possiamo ignorarlo qui.

Questo vale anche per i sistemi di oggetti. Il Sole ha un momento angolare perché ruota, ma il sistema solare stesso ha un momento angolare perché i pianeti orbitano attorno al Sole (e ruotano anche loro, anche se questo è un piccolo fattore rispetto alle loro orbite). Le orbite sono tutte inclinate l'una rispetto all'altra, ma tutte si aggiungono al momento angolare complessivo del sistema.

Una rappresentazione piuttosto fantasiosa del sistema solare (nota: niente è in scala), che mostra come i pianeti orbitano attorno al Sole quasi sullo stesso piano. Credito: Harman Smith e Laura GenerosaIngrandire

Una rappresentazione piuttosto fantasiosa del sistema solare (nota: niente è in scala), che mostra come i pianeti orbitano attorno al Sole quasi sullo stesso piano. Credito: Harman Smith e Laura Generosa

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Se avessi un solo pianeta in orbita attorno al Sole, il piano di quell'orbita definirebbe il piano del momento angolare. Con più pianeti con inclinazioni orbitali leggermente diverse, tuttavia, ognuno contribuisce, alterando quel piano. Il piano invariabile è ciò che ottieni quando aggiungi tutti i contributi di tutti i pianeti (e luna, asteroidi e così via). Giove è il maggior contributore, ma anche gli altri giganti gassosi giocano un ruolo importante.

Se è tutto un po' troppo da gestire (cosa che capisco perfettamente!), allora pensaci in questo modo: c'è un modo per definire un piano che è come l'equatore del sistema solare. È matematico e complicato, ma è quello che usiamo e lo chiamiamo piano invariabile.

Il piano invariabile è molto vicino ad essere lo stesso dell'equatore del Sole, se questo aiuta a immaginarlo. Ecco la parte importante: Definiamo 'nord del piano invariabile' l'emisfero che contiene il polo nord celeste della Terra .

Ora siamo pronti per ottenere la definizione IAU: il polo nord di qualsiasi pianeta è il polo che punta verso qualche parte nella parte nord del cielo rispetto al piano invariabile.

Il Sole ruota e ha un polo che punta nella parte settentrionale del cielo rispetto al piano invariabile, quindi questo è il polo nord del Sole. Lo stesso per qualsiasi pianeta, luna, asteroide, cometa o quant'altro.

OK, come definizione ho capito. Ma non mi piace.

Come mai? Perché secondo questa definizione Venere e Urano hanno i poli nord che puntano nella stessa direzione di quelli della Terra... ma Venere e Urano sono capovolti . Non sappiamo perché, ma lo sono. Quindi, se ti dirigi nello spazio in direzione nord del piano invariabile e guardi in basso sui pianeti, li vedrai girare tutti in senso antiorario, tranne Venere e Urano.

Personalmente, questo significa per me che sono capovolti. Ciò a sua volta significa che i loro poli sud puntano nella direzione del nostro emisfero settentrionale. Questo ha senso per me.

Ma la definizione IAU dice di no. I loro poli nord, per definizione, puntano nello stesso emisfero del nostro. Ciò significa che non sono capovolti, significa che ruotano all'indietro.

Può essere un punto sottile, ma fisicamente è importante. Capovolgere un pianeta è difficile, ma è MOLTO più facile che fermarlo e farlo tornare indietro nella direzione opposta (nonostante Superman: il film vuoi che tu creda).

Quindi per me, preferirei definire i poli di un pianeta dal modo in cui ruota. Se sei sopra il suo polo nord, gira in senso antiorario. Questo fa capovolgere Venere e Urano.

Mentre la Terra ruota, le stelle sembrano formare dei cerchi nel cielo attorno ai poli. Lunghe esposizioni rivelano questo movimento, come questo straordinario del polo nord celeste sopra il Golden Gate Bridge di San Francisco. Credito: Rogelio Bernal AndreoIngrandire

Mentre la Terra ruota, le stelle sembrano formare dei cerchi nel cielo attorno ai poli. Lunghe esposizioni rivelano questo movimento, come questo straordinario del polo nord celeste sopra il Golden Gate Bridge di San Francisco. Credito: Rogelio Bernal Andreo

Prendo nota che stavo facendo ricerche su questo articolo e l'ho scoperto nel 2009 l'IAU ha cambiato le regole per i corpi minori nel sistema solare come asteroidi, comete e luna. I poli di questi oggetti sono definiti dalla direzione di rotazione! Tranne che invece di poli nord e sud, li chiamano i poli positivi e negativi. Per definirli, usano la 'regola della mano destra': arriccia le dita della mano destra come se stessi cullando una tazza di caffè. Se l'oggetto ruota nella direzione in cui puntano le dita, il pollice è la direzione del polo positivo. Se ci pensi, è esattamente la stessa della mia definizione: guarda in basso sul polo positivo e l'oggetto ruota in senso antiorario. Ma quella regola è solo per i corpi minori (possono avere rotazioni più complicate dei pianeti, perché possono capovolgersi , tumble e così via, cambiando i loro poli su scale temporali brevi). Per i pianeti, la definizione IAU è indipendente dalla direzione della rotazione di un pianeta. Dice che il polo nord del pianeta è quello nell'emisfero nord del cielo come definito dalla Terra.

il signore degli anelli battaglia del profondo dell'elmo

Sembra... egocentrico.

Ma lo capisco. Abbiamo bisogno di una definizione, e quella funziona. Penso che il mio sia più semplice e meno probabile che causi confusione, ma non causare confusione non è una grande motivazione per l'IAU, a volte penso. Gli astronomi hanno bisogno di una definizione per assicurarsi che siamo tutti sulla stessa pagina, e almeno con questa definizione, lo siamo.

Quindi ho usato quei tweet come scusa per scrivere su questa regola oscura ma importante, ma ad essere onesti non penso che tutta questa esoterica sia ciò che la gente dovrebbe togliere da tutto questo.

Sono entrato in quella conversazione su Twitter (invitato!) e ho detto quello che pensavo fosse giusto, ma non lo era. ho imparato qualcosa! Questo è figo. Amo imparare le cose, specialmente quando significa che posso sostituire alcune conoscenze errate con una che sia accurata.

Ma anche questo non è quello che voglio che porti via. Non una nuova conoscenza, ma invece questa domanda:

Quanto ti pensare lo sai che tu fare lo so, e tu che ne dici? pensare lo sai che lo sei davvero non farlo sai del tutto?



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