Nutation (Astronomie)

Unter Nutation (zu lateinisch nutare „nicken“) versteht die Astronomie eine kleine, periodische Schwankung der Erdachse im Rhythmus von 18,613 Jahren (der Nutationsperiode). Sie entsteht durch die Präzessionsbewegung des Mondes und seine Gravitationswirkung auf die nicht ganz kugelförmige Erdfigur.

Rotation (grün), Präzession (blau) und Nutation (rot) der Erdachse (schematisch)

Angeregt wird die Nutation durch die Neigung (Inklination) der Mondbahn zur Ekliptik (im Mittel 5,1°), wodurch die Präzession – das etwa 25.780 Jahre dauernde „Kreiseltaumeln“ der Erdachse – etwa 9 Jahre stärker und 9 Jahre schwächer als im Mittel ist: Fällt einer der Mondknoten mit dem Frühlingspunkt zusammen (wenn also die Argument des Mondknotens Ω = 0° oder 180° ist), so kommt es zu einer Extremlage der äquatorialen Bahn des Mondes (also im Verhältnis zur Erdachse). Weil die Erde nicht exakt kugelförmig ist, entsteht ein Moment, das diese „Nickbewegung“ dann der Präzession überlagert.

Der Wert der Nutationsperiode für die Epoche J2000.0 beträgt:

18^a 223,898^d oder 18^a 223^d 21^h 30^m Vorlage:Lit.

Man zerlegt den Einfluss aus rechentechnischen Gründen in zwei Komponenten:

• die Nutation in Länge von ±17,24", die als Mittelpunktsgleichung die Schwankung des wahren Frühlingspunkts um die mittlere – von der Präzession verschobene – Lage beschreibt,
• die Nutation in Schiefe von ±9,21", die das Kippen der Erdachse beschreibt.

Entdeckt wurde der Nutationseffekt 1728 von James Bradley, als er genaue Analysen von Sternkoordinaten vornahm. Die Ursache konnte man aber erst 20 Jahre später klären. Die Nutation hat interessanterweise eine ähnliche Größenordnung wie die ebenfalls von Bradley entdeckte Aberration des Lichts.

Es gibt außer dieser etwa 19-jährigen Nutation auch eine kurzperiodische im Monatsrhythmus, die verwandte Ursachen hat. Sie beträgt allerdings nur einige 0,01".

Siehe auch: Kreiselgesetze, Präzession, Mondknoten, Argument des Knotens

Literatur

• Wolfgang Vollmann. Wandelgestirnörter. In: Hermann Mucke (Hrsg.): Moderne astronomische Phänomenologie. Planetarium der Stadt Wien – Zeiss Planetarium und Österreichischer Astronomischer Verein,1992, (20. Sternfreunde-Seminar, 1992/93), S. 55–102

Weblinks

• http://www.physik.uni-wuerzburg.de/physikonline/video1/m6_starrerk/m2versuch7.html - Simulation der Erdachsenbewegung
• http://www.greier-greiner.at/hc/praezession.htm - Gute Beschreibung mit schönen Grafiken