Si la Tierra está inclinada, ¿por qué Polaris siempre está por encima del mismo lugar?

¿Por qué Polaris, la Estrella del Norte, está siempre por encima (o cerca) del Polo Norte? Si la Tierra está inclinada, ¿el camino de Polaris debería estar en invierno a 23 grados de su camino en verano, o no?

Tiene razón en que el eje de rotación de la Tierra está inclinado con respecto al plano de su órbita en 23 grados. Pero es incorrecto que la dirección a la que apunta el eje cambie en gran medida (debe ser de 2 * 23 grados) durante un período de 6 meses.

Su suposición : si el eje apunta a Polaris en (1), entonces debe apuntar a una estrella diferente en (2).

El eje permanece apuntando en la misma dirección durante todo el año porque las leyes de la física indican que el eje de un objeto giratorio permanece apuntando en la misma dirección a menos que un torque actúe sobre el cuerpo para cambiar su orientación. Hay pares de torsión que actúan en la Tierra (es decir, el Sol y la Luna), pero lleva 13000 años cambiar la dirección de "una manera a la otra", no 6 meses.

Correcto : la orientación del eje de rotación de la Tierra permanece apuntando a la misma estrella durante todo el año (ignorando el lento ciclo de precesión de 26000 años).

Es posible que escuche acerca de algo llamado la esfera celestial . Si bien ahora sabemos que la Tierra está girando sobre su eje, para las personas antiguas parecía que las estrellas giraban a nuestro alrededor (y están de acuerdo con nuestro propio marco de referencia). Este globo de estrellas giratorio puede ser mapeado en un globo de la misma manera que podemos mapear la tierra y el agua de la Tierra.

Hay algunas razones por las cuales Polaris siempre se ve en la misma posición en esta esfera celestial.

1. A medida que el globo terráqueo y la esfera celeste giran uno con respecto al otro, comparten un eje. Este centro de rotación no se mueve.
2. Mientras que algunos planetas (como Marte) giran en un eje que se tambalea en relación con la eclíptica , la Tierra tiene un eje estable gracias a nuestra gran luna . Este eje siempre apunta en la misma dirección, por lo que siempre está alineado con las mismas estrellas en nuestra galaxia.
3. Las estrellas en nuestra galaxia están orbitando el centro galáctico muy lentamente desde nuestra perspectiva, por lo que la civilización humana no habría observado ningún cambio significativo en las posiciones de las estrellas a lo largo de su vida.
4. Durante la órbita de la Tierra alrededor del Sol, su propio cambio de posición es tan leve en relación con la escala galáctica que no se puede esperar un paralaje estelar significativo .

Patea (o lanza) un balón de fútbol americano / rugby (un esferoide prolado) para que gire rápidamente (alrededor de su eje largo) al mismo tiempo que atraviesa un arco (cayendo bajo la gravedad). Debería poder observar que el eje de rotación es transportado en paralelo (al menos si la perturbación por la resistencia del aire es lo suficientemente débil como para descuidarlo).

La tierra está girando. Para cambiar la dirección en la que gira (con respecto al marco de inercia de las estrellas distantes) sería necesario aplicar algo de torque a la tierra. La gravedad de un sol no aplica ningún par a un planeta esférico (debido a las simetrías de las fuerzas newtonianas aplicadas).

Dado que la Tierra no es una esfera perfecta (por ejemplo, es ligeramente oblata) hay un pequeño par aplicado por el gradiente de campo gravitacional del sol, por lo que durante milenios el eje norte del planeta precesa gradualmente para apuntar hacia diferentes constelaciones.