Nutacja

Co to jest nutacja Ziemi?

Nutacja to małe, periodyczne wahania osi obrotu Ziemi, nałożone na powolną precesję osi ziemskiej. Podczas gdy precesja obraca oś Ziemi po stożku w ciągu ok. 25 772 lat, nutacja powoduje że oś nie porusza sie idealnie po okręgu, lecz po złożonej krzywej eliptycznej – jakby lekko kiwała się podczas precesji. Zjawisko zostało odkryte przez Jamesa Bradleya w 1748 roku.

Główna składowa nutacji ziemskiej ma okres 18,6131 roku (równy okresu obiegu węzłów orbity Księżyca) i amplitudę 9,2 sekundy łuku (ok. 0,0026 stopnia) – to nutacja księżycowa. Spowodowana jest zmianą kąta między orbitą Księżyca a płaszczyzną ekliptyki podczas obiegu węzłów. Dodatkowe składowe: nutacja słoneczna (okres pół roku, amplituda 1,27 arcsec), nutacja 18-dniowa (1/3 okresu księżycowego), nutacja fortnightowa (14 dni). Łącznie seria ponad 1000 składowych opisuje pełną nutację Ziemi (teoria Woolard, IAU 1980, nowsza MHB2000). Wpływ nutacji na układ wspolrzednych niebieskich wynosi do ok. 17 arcsec w rektascensji i ok. 9 arcsec w deklinacji.

Nutacja ma praktyczne znaczenie dla precyzyjnej astronomii, geodezji i nawigacji: wyznaczanie dokladnych wspolrzednych gwiazd i obiektow kosmicznych wymaga poprawki nutacyjnej. Obserwatoria geodezyjne (VLBI – Very Long Baseline Interferometry) mierzą nutację z precyzją milli-arcsekund, co służy jako wejście do modeli ruchu osi Ziemi (Earth Orientation Parameters, EOP) publikowanych przez IERS (International Earth Rotation Service). Różnica między precesją ekliptyki a precesją równonocy (wypadkowa precesji i nutacji) jest uwzgledniania w transformacjach między układami współrzędnych niebieskich (ICRS, GCRS, FK5).