Периодическая составляющая движения полюсов

Периодическая составляющая движения полюсов слагается из двух частей: движения по кривой, близкой к окружности, с периодом 1,2 года, которое называется свободным движением Полюсы географические или свободной нутацией, и годового движения. Амплитуда свободного движения Полюсы географические значительно меняется, приближаясь в максимуме к 0,3’’ (например, в 1910, 1955, 1965) и уменьшаясь почти до нуля в минимуме (в 1927, 1935, 1961, 1968).

Годовое движение Полюсы географические происходит по эллипсу, полуоси которого, по определению А. Я. Орлова, равны 0,088’’ и 0,075’’ (1’’ соответствует примерно 31 м на поверхности Земли). В теории движения Полюсы географические рассматривались различные модели Земли.

Считая её абсолютно твёрдым телом, Л. Эйлер вывел (опубликовал 1790) формулу, связывающую период свободного движения Полюсы географические со значениями главных моментов инерции Земли, из которой следовало, что этот период должен равняться 305 сут (период Эйлера). Но в действительности, как установил из анализа наблюдений американский астроном С. Чендлер (1892), он значительно больше и близок к 433 сут (период Чендлера). Расхождение между периодами Эйлера и Чендлера С. Ньюком объяснил влиянием упругих деформаций Земли и перемещений воды в океане, которые происходят под действием изменений центробежной силы, обусловленной движением полюсов. Так была установлена зависимость периода свободного движения полюсов от механических свойств Земли, а вместе с тем и возможность применения данных о движении полюсов к изучению внутреннего строения Земли.

В частности, они использовались при проверке выводов теории вращения Земли с жидким ядром, которой занимались Ф. А. Слудский, А. Пуанкаре,Х. Джефрис, М. С. Молоденский и др. Согласно этой теории, кроме уже упомянутых составляющих движения Полюсы географические, может происходить движение с периодом, близким к суткам (по расчётам Молоденского он равен 23h 56m 54s звёздного времени). Подтверждение существования такого движения было получено Н. А. Поповым из наблюдений двух зенитных звёзд в Полтаве.

Годовое движение Полюсов географических вызывается сезонным перераспределением масс на поверхности Земли, главным образом масс воздуха, вследствие чего меняются центробежные моменты инерции. Х. Джефрис выяснил, что нарушение правильного годового хода этого процесса может возбуждать и поддерживать свободное движение Полюсы географические; напротив, вязкость Земли вызывает затухания движения полюсов. При такой трактовке явления оказалось возможным применять к анализу движения Полюсы географические аппарат теории случайных функций.

Для каждого витка полодии можно найти центр — средний полюс эпохи наблюдений, который, как показывает теория, у любой модели Земли всегда должен находиться вблизи полюса инерции I. А. Я. Орлов разработал метод вычислений, позволяющий находить координаты мгновенного полюса относительно среднего полюса эпохи наблюдений непосредственно по результатам определений изменения широт. Выдвинута гипотеза о значительных перемещениях Полюсы географические в геологическом прошлом. Делаются попытки проследить движение полюсов Земли вплоть до докембрия по данным об остаточной намагниченности горных пород.