¿Es estable la duración de un año sideral?

Cambia algo. La energía solar que presiona contra la Tierra desde el sol, la energía cinética de las eyecciones de masa coronal que golpean la Tierra, las fuerzas de marea de la relación Tierra-Sol e incluso los tirones gravitacionales de otros planetas y meteoros y el polvo espacial que golpean la Tierra, todos cambian el estado de la Tierra. orbitar un poquito, también, los cambios en la masa del Sol ya sea por la acumulación de masa del sol del polvo espacial o los cometas o por la pérdida de masa, lo que la mayoría de los soles hacen con el tiempo. Cada pequeño cambio orbital cambia el año sideral (y todos los demás años) un poquito. Quizás esto solo represente millonésimas de segundo por año, pero algunas de estas fuerzas son constantes y pueden conducir a cambios predecibles a lo largo del tiempo. Otros variables, lo que lleva a la incertidumbre. Los cambios a largo plazo en la Tierra'.

En general, se cree que la Tierra se está alejando lentamente del sol, pero no creo que haya mucho acuerdo sobre qué tan rápido está sucediendo esto actualmente. Artículos aquí y aquí . El segundo estima 1,5 CM por año o 15 KM por millón de años, que incluso durante mil millones de años (15 000 KM) es una distancia bastante pequeña en comparación con 150 millones de KM. Pero las estimaciones son difíciles por una variedad de razones.

Hice una pregunta relacionada aquí, con una recompensa y no obtuve ninguna respuesta definitiva. Es posible modelar matemáticamente el movimiento de algunos planetas (Júpiter hasta cierto punto y Neptuno/Urano y quizás Saturno basado en el modelo de Júpiter). Se cree que Júpiter se alejó del sol durante los primeros miles de millones de años del sistema solar. La distancia de la Luna a la Tierra también es predecible en su mayor parte y se puede modelar en el pasado en función del abultamiento de la marea oceánica, pero modelar la distancia de la Tierra al sol en el pasado es mucho más difícil. Es un objeto diminuto en comparación con el Sol y Júpiter y los sistemas de cuerpos N tienen mucho caos e imprevisibilidad. Hace 4 mil millones de años es posible que la Tierra estuviera un poco más cerca del sol, pero no creo que nadie tenga un buen modelo de cuánto más cerca.y la teoría de que los soles jóvenes expulsan mucha más materia y tienen eyecciones de masa coronal más activas me sugiere que la Tierra probablemente estaba más cerca del Sol hace miles de millones de años y no más lejos.

La excentricidad orbital de la Tierra también cambia con el tiempo, en un ciclo de aproximadamente cada 100.000 años, pero según Wikipedia , eso no cambia la duración del año, solo la forma de la órbita.

Finalmente, y solo por diversión, tiene sentido lógico para mí que la Luna que orbita alrededor de la Tierra crea pequeñas fluctuaciones aparentes al menos desde el punto de vista de la Tierra, porque la Tierra en efecto orbita el baricentro Tierra-Luna en una elipse de aproximadamente 1 /81 del tamaño de la distancia a la luna, o alrededor de 4.480 KM de radio cada 29 días. Dependiendo de si la Luna está delante o detrás de la Tierra, el año terrestre puede cambiar hasta 5 minutos. Sin embargo, sospecho que esto se ignora en gran medida cuando se miden los años terrestres y se usa el baricentro Tierra-Luna. Si midiéramos el centro de la Tierra deberíamos obtener variaciones mucho mayores de un año a otro. (ver foto).

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(si alguien puede mejorar esto, siéntase libre, tengo la sensación de que es solo una respuesta parcial, porque lógicamente tiene sentido que las posiciones Tierra-Júpiter o Tierra-Venus deberían cambiar, aunque sea ligeramente, el año sideral).*

Desafortunadamente, no tengo información precisa sobre las escalas de tiempo que desea (y dudo que sea posible hacer declaraciones cuantitativas con algún grado de certeza). Pero vagamente, sí, casi seguro que será diferente al actual.

Sin embargo, incluso en escalas de tiempo más cortas, la duración del año sideral no es constante, ya que una variedad de efectos físicos, principalmente perturbaciones de otros objetos en el sistema solar, introducen un cierto nivel de desorden en la órbita de la Tierra.

Si uno piensa en la duración del año sideral como un parámetro continuo definido en un instante de tiempo, entonces expresa la tasa instantánea de cambio de la longitud media. Esencialmente, preguntamos cuánto tiempo le tomaría al cuerpo hacer una$360^\circ$movimiento si su longitud media cambia a la velocidad actual. Específicamente, si$t$se mide en miles de años julianos a partir de la época J2000, entonces podemos expresar la longitud media como una serie de potencias

$$\lambda = \lambda_0 + \lambda_1t + \lambda_2t^2+\lambda_3t^3 + \ldots$$ con los coeficientes ¹ $$\begin{eqnarray*}\lambda_0 &=& +\!100^\circ\!.46645683\text{,} \\ \lambda_1 &=& +\!1295977422''\!.83429\text{,} \\ \lambda_2 &=& -\!2''\!.04411\text{,} \\ \lambda_3 &=& -\!0''\!.00523\text{.}\end{eqnarray*}$$ Por lo tanto, la tasa de cambio es $$\dot{\lambda} = \lambda_1 + 2\lambda_2t + 3\lambda_3t^2 + \ldots\;\text{.}$$

Podemos verificar lo que esto da para J2000: en$t = 0$, la tasa de cambio es simplemente$\lambda_1$, y un milenio juliano es$3.15576\times 10^{10}$segundos, entonces:

$$\frac{360\times 3600\times 3.15576\times 10^{10}}{1.29597742283429\times 10^9} = 31558149.76\,\mathrm{s}\text{,}$$ que está dentro de un segundo de la cifra que dio Phil Plait.

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Referencias:

1. Simón, JL; Bretagnon, P.; Chapront, J.; Chapront-Touze, M.; Francou, G.; Laskar, J. "Expresiones numéricas para fórmulas de precesión y elementos medios para la Luna y los planetas". Astronomía y Astrofísica 282 (2): 663-683 .

Fluctúa un poco de vez en cuando.

La gravedad de la Luna es responsable de las mareas. Esto significa que los océanos no están constantemente sincronizados con la rotación del planeta. La Luna hace retroceder un poco los océanos y luego los libera. Esto crea arrastre, una forma de fricción. Por mínimo que sea, sigue siendo revelador a lo largo de los milenios. Sin embargo, ciertos tipos de erupciones volcánicas, junto con el tsunami que crean, aceleran un poco la rotación de la Tierra.

Si el manto y el núcleo son de hecho líquidos, también crean cierto grado de resistencia.

Esto cambia (un poco) la duración de cada segundo. Por lo tanto, los antiguos segundos romanos eran una billonésima de fracción más rápidos que los nuestros, más o menos.

Dicho esto, la órbita en sí fluctúa un poco. Se cree hoy que nuestro planeta se está alejando lentamente del Sol. Esto haría que la órbita fuera más larga sin cambiar la velocidad de la Tierra. Así, sí, cada año debe ser más largo, aunque la diferencia es ridículamente pequeña.