Войти
Колебание Чендлера или изменение широты - это небольшое отклонение оси вращения Земли относительно твердой Земли, которое было обнаружено американцем астроном Сет Карло Чендлер в 1891 году. Это изменение составляет примерно 9 метров (30 футов) в точке пересечения оси с поверхностью Земли и имеет период 433 дня. Это колебание, которое является нутацией, сочетается с другим колебанием с периодом в один год, так что общее полярное движение изменяется с периодом около 7 лет.
Колебание Чендлера - это пример движения, которое может происходить для свободно вращающегося объекта, не являющегося сферой; это называется свободной нутацией. Несколько сбивает с толку то, что направление оси вращения Земли относительно звезд также меняется в разные периоды, и эти движения, вызванные приливными силами Луны и Солнца, также называются нутации, за исключением самых медленных, которыми являются прецессии равноденствий.
Существование свободной нутации Земли было предсказано Исааком Ньютоном в следствиях 20–22 предложения 66, книги 1 Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica и Леонардом Эйлером в 1765 году в рамках его исследований динамики вращающихся тел. Основываясь на известной эллиптичности Земли, Эйлер предсказал, что у нее будет период в 305 дней. Несколько астрономов искали движения с этим периодом, но ничего не нашли. Вклад Чендлера состоял в том, чтобы искать подвижки в любой возможный период; После того, как было обнаружено колебание Чендлера, разница между его периодом и периодом, предсказанным Эйлером, была объяснена Саймоном Ньюкомбом как вызванная негибкостью Земли. Полное объяснение этого периода также включает жидкую природу ядра Земли и океанов - колебание, по сути, вызывает очень небольшой океанский прилив с амплитудой приблизительно 6 мм (⁄ 4 в), называемый «полюсным приливом», который является единственным приливом, не вызванным внеземным телом. Несмотря на небольшую амплитуду, гравитационный эффект полюсного прилива легко обнаруживается с помощью сверхпроводящего гравиметра.
. Поскольку Земля не является твердым телом, чендлеровское колебание должно затихнуть с постоянной времени около 68 лет. Были предложены различные теории, объясняющие, почему он все еще существует, хотя Земля существует гораздо дольше, чем 68 лет (см. Ниже).
Международные широтные обсерватории были созданы в 1899 году для измерения колебания. Они предоставили данные о колебании Чендлера и годовом колебании на протяжении большей части 20-го века, хотя в конечном итоге они были заменены другими методами измерения. Мониторинг полярного движения в настоящее время осуществляется Международной службой вращения Земли..
Амплитуда колебания менялась с момента его открытия, достигнув наибольшего размера в 1910 году и заметно колеблется от одного десятилетия к другому. В 2009 году анализ данных временных рядов координат полюсов Международной службы вращения Земли и систем отсчета (IERS), проведенный Malkin Miller, с января 1946 года по январь 2009 года, показал три смены фаз колебания в 1850, 1920 и 2005 годах.
Поскольку колебание Чендлера должно утихнуть в течение десятилетий или столетий, должны быть влияния, которые постоянно его возбуждают. Хотя это должно быть связано с изменениями распределения массы или углового момента внешнего ядра Земли , атмосферы, океанов., или кора (из землетрясений ), в течение долгого времени фактический источник был неясен, поскольку никакие доступные движения не казались связанными с тем, что вызывало колебание.
В 2001 году Ричард Гросс провел расследование в Лаборатории реактивного движения, управляемой Калифорнийским технологическим институтом. Он использовал модели углового момента атмосферы и океанов в компьютерном моделировании, чтобы показать, что с 1985 по 1996 год чандлеровское колебание было вызвано комбинацией атмосферных и океанических процессов, причем доминирующим механизмом возбуждения были колебания давления на дне океана. Гросс обнаружил, что две трети "колебания" были вызваны колебаниями давления на морское дно, что, в свою очередь, вызвано изменениями в циркуляции океанов, вызванными колебаниями в температура, соленость и ветер. Оставшаяся треть связана с атмосферными колебаниями.
