Wat is nutatie?
Nutation is een woord afgeleid van het Latijnse nutare, wat knikken betekent. Het betekent een knikkende, zwaaiende of schommelende beweging in een rotatieas. De rotatie kan van een symmetrisch object zijn, zoals een kogel tijdens de vlucht of een gyroscoop. Planeten hebben ook een nutatie in hun rotatieas; de nutation van de aarde werd voor het eerst ontdekt door een Britse astronoom in 1728. Jaren later werd deze nutation in meer detail beschreven en zou het te wijten zijn aan getijdenkrachten die de precessie van winter- en zomer-equinoxen beïnvloeden die van tijd tot tijd variëren. Precessie is een term voor de elliptische baan van het punt van de aardas terwijl deze draait; het wijst soms naar Polaris als de Poolster, en soms naar Vega, in het sterrenbeeld Lyra.
De equatoriale massa van de aarde volgt deze precessionele baan in seizoenen en in oriëntatie, en bijgevolg lijkt de aarde om zijn as te wiebelen. Andere planeten hebben ook zo'n nutation. Astronomen berekenen de nutations van de andere planeten door middel van een vaste berekeningsformule om exacte coördinaten te lokaliseren en een fix op een object in de lucht te krijgen. Geen van de objecten aan de hemel staat van dag tot dag in een vaste positie. Bekende voedingspatronen worden berekend bij het bepalen van de exacte locatie op een bepaalde dag.
Een gyroscoop is vergelijkbaar met de tol van een kind; zolang het snel draait, kan het goed blijven staan op zijn kleine punt in contact met de grond. Wanneer de top snelheid begint te verliezen als gevolg van luchtwrijving en momentumverlies, zal deze beginnen te wiebelen en uiteindelijk omvallen. Wanneer de top snel draait en rechtop staat, is dit een afbeelding van precessie die rond een verticale as draait. Zwaartekracht is in suspensie met zijn horizontale trekkracht, vanwege het koppel van momentumsnelheid in precessie. Terwijl de top begint met een vertragende vibratie met kleine knobbeltjes uit een perfecte verticale positie, is dit een weergave van het knikken van nutatie.
De getijdenkrachten van zon en maan op de aarde zijn de belangrijkste bronnen van haar continu veranderende locatie, waardoor er een aantasting van de aardas ontstaat. De maan heeft de grootste aantrekkingskracht, omdat de voedingscycli van de aarde samenvallen met de precessie van de baanknopen van de maan. De eenvoudige rigid-body mechanica van de illustratie van de gyroscoop-top houdt echter geen rekening met de vervormingen van de aarde, die niet perfect glad is, noch de trekkracht van andere planeten, die ook variaties in nutation veroorzaken.