Precessão da Órbita da Terra

Um outro efeito das forças diferenciais do Sol e da Lua na Terra, além das marés, é o movimento de precessão da Terra.

A Terra não é perfeitamente esférica, mas sim é achatada nos pólos e bojuda no equador. Seu diâmetro equatorial é cerca de 40 Km maior do que o diâmetro polar. Além disso, o plano do equador terrestre, e portanto o plano do bojo equatorial, está inclinado cerca de 23 em relação ao plano da eclíptica, que por sua vez está inclinado 5 em relação ao plano da órbita da Lua. Por causa disso, as forças diferenciais (que ficam mais importantes nos dois bojos da Terra) tendem não apenas a achatá-la ainda mais, mas também tendem a "endireitar" o seu eixo, alinhando-o com o eixo da eclíptica (veja a figura abaixo).

Sabemos que o torque é dado por:

Como ,

Portanto o torque é perpendicular à força gravitacional, e a conservação do momentum angular faz então que o eixo gire, sem mudar de inclinação.

Portanto, os pólos celestes não ocupam uma posição fixa no céu: cada polo celeste se move lentamente em torno do respectivo polo da eclíptica, descrevendo uma circunferência em torno dele com raio de 23.5 . O tempo ncecessário para descrever uma volta completa é 26000 anos. Atualmente o Polo Celeste norte está nas proximidades da estrela Polar, na constelação da Ursa Menor, mas isso não será sempre assim. Daqui a 13000 anos ele estará nas proximidades da estrela Vega, nas constelação de Lira.

Caminho aparente do Polo Norte celeste no céu

Apesar de o movimento de precessão ser tão lento ( apenas 50 por ano), ele foi percebido já pelo astrônomo grego Hiparco, no ano 100 a.C., ao comparar suas observações das posições de estrelas em relação aos pólos com observações feitas por astrônomos babilônios mais de 100 anos antes.

Caminho aparente do Polo Sul celeste no céu

O movimento de precessão da Terra é conhecido como precessão dos equinócios, porque devido a ele os equinócios se deslocam ao longo da eclíptica no sentido de ir ao encontro do Sol. O Sol leva 20 min para se mover 50 na eclíptica (na verdade a Terra leva 20 min para se mover 50 na sua órbita). Por causa disso, o ano tropical, que é medido em relação aos equinócios, é 20 min mais curto do que o ano sideral, medido em relação às estrelas.

A precessão não tem nenhum efeito importante sobre as estações, uma vez que o eixo da Terra mantém sua inclinação de 23.5 em relação ao eixo da eclíptica enquanto precessiona em torno dele. Como o ano do nosso calendário é baseado nos equinócios, a primavera continua iniciando em setembro no hemisfério sul, e em março no hemisfério norte. A única coisa que muda são as estrelas visíveis no céu durante a noite em diferentes épocas do ano. Por exemplo, atualmente Órion é uma constelação característica de dezembro, e o Escorpião é uma constelação característica de junho. Daqui a 13000 anos será o oposto.

Precessão do Equinócio

Mas a precessão varia a ascenção reta e a declinação das estrelas. Por isso os astrônomos, ao apontarem seus telescópios para o céu, devem corrigir as coordenadas tabeladas da estrela que vão observar pelo efeito de precessão acumulado desde a data em que as coordenadas foram registradas até a data da observação.