Präzession

Ein Kreisel, der nicht kräftefrei ist, führt eine Präzessionsbewegung aus. Wirkt eine konstante Kraft auf den Kreisel, so beschreibt die Drehachse dabei einen Kegel. Im nebenstehenden Beispiel wirkt auf den Kreisel die Gewichtskraft und bewirkt die Präzession. Anschaulich kann sagen, dass der Kreisel der durch die Kraft angestrebten "Kipp-Wirkung" senkrecht ausweicht.

Aufgrund der Rotation ist die Erde abgeplattet, d.h. keine Kugel sondern ein Ellipsoid. Auf die sonnenzugewandte "Ausbuchtung" wirken von Sonne und Mond Kräfte, die den Kreisel Erde aufrichten möchte. Das Ergebnis ist eine Präzessionsbewegung der Erdachse. Die Periodendauer der Präzessionsbewegung ist ca. 25700 Jahre. Das ist die Zeit, in der die Erdachse einen Umlauf auf dem Kegelmantel der Öffnung 23,5° beschreibt.

Die Drehmomente, die Sonne und Mond auf die Äquatorwülste ausübt sind nicht konstant. Die durch die Abhängigkeit der Drehmomente von der Mondposition verursachte Störung der Präzessionsbewegung wird in der Astronomie Nutation genannt. Sie hat eine Periode von 18,6 Jahren. Zur gesamten Päzessionbewegung tragen auch noch die Planeten bei.

Übungen:

  1. Stellen Sie die Präzessionsbewegung der Erdachse im heliozentrischen Weltbild dar.
  2. Wie bewegen sich Himmelspol und Ekliptik aufgrund der Präzession der Erdachse im Äquatorsystem ?
  3. Für einen vollständigen Umlauf auf dem Kegelmantel benötigt die Erdachse 25700 Jahre (1 Platonisches Jahr). Was bedeutet das für die Jahreszeiten ? Um welchen Winkel verändert sich die Position des Frühlingspunktes relativ zu den Fixsternen pro Jahr ? Was bedeutet das für die Koordinaten der Sterne im Äquatorsystem ? In welchem Koordinatensystem würde dieses Problem nicht auftauchen ?
  4. Wird durch die Präzession das Datum des Frühlingsanfangs merklich verändert ? Berechnen Sie dazu zunächst die Länge eines mittleren Jahres nach dem gregorianischen Kalender.

  5. Daten: Siderisches Jahr : 365 d 6 h 9 m 10 s (Umlaufzeit der Erde von einem Fixstern zum gleichen Fixstern). Tropisches Jahr : 365 d 5 h 48 m 46 s (Umlaufzeit der Erde von Frühlingspunkt zu Frühlingspunkt)
 
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