| ÿþP r e c e s s i o n :
P r e c e s s i o n r e f e r s t o a c h a n g e i n t h e d i r e c t i o n o f t h e a x i s o f a r o t a t i n g o b j e c t . I n p h y s i c s , t h e r e a r e t w o t y p e s o f p r e c e s s i o n , t o r q u e - f r e e a n d t o r q u e - i n d u c e d , t h e l a t t e r b e i n g d i s c u s s e d h e r e i n m o r e d e t a i l . I n c e r t a i n c o n t e x t s , " p r e c e s s i o n " m a y r e f e r t o t h e p r e c e s s i o n t h a t t h e E a r t h e x p e r i e n c e s , t h e e f f e c t s o f t h i s t y p e o f p r e c e s s i o n o n a s t r o n o m i c a l o b s e r v a t i o n , o r t o t h e p r e c e s s i o n o f o r b i t a l o b j e c t s .
%
T o r q u e - f r e e p r e c e s s i o n
O n l y m o v i n g o b j e c t s c a n b e i n t o r q u e - f r e e p r e c e s s i o n . F o r e x a m p l e , w h e n a p l a t e i s t h r o w n , t h e p l a t e m a y h a v e s o m e r o t a t i o n a r o u n d a n a x i s t h a t i s n o t i t s a x i s o f s y m m e t r y . W h e n t h e o b j e c t i s n o t p e r f e c t l y s o l i d , i n t e r n a l
v o r t i c e s w i l l t e n d t o d a m p t o r q u e - f r e e p r e c e s s i o n .
%
T o r q u e - i n d u c e d p r e c e s s i o n
T o r q u e - i n d u c e d p r e c e s s i o n ( g y r o s c o p i c p r e c e s s i o n ) i s t h e p h e n o m e n o n b y w h i c h t h e
a x i s o f a s p i n n i n g o b j e c t ( e . g . a p a r t o f a
g y r o s c o p e ) " w o b b l e s " w h e n a
t o r q u e i s a p p l i e d t o i t . T h e p h e n o m e n o n i s c o m m o n l y s e e n i n a s p i n n i n g
t o y t o p , b u t a l l r o t a t i n g o b j e c t s c a n u n d e r g o p r e c e s s i o n . I f t h e s p e e d o f t h e r o t a t i o n a n d t h e m a g n i t u d e o f t h e t o r q u e a r e c o n s t a n t t h e a x i s w i l l d e s c r i b e a c o n e , i t s m o v e m e n t a t a n y i n s t a n t b e i n g a t r i g h t a n g l e s t o t h e d i r e c t i o n o f t h e t o r q u e . I n t h e c a s e o f a t o y t o p , i f t h e a x i s i s n o t p e r f e c t l y v e r t i c a l t h e t o r q u e i s a p p l i e d b y t h e
f o r c e o f g r a v i t y t r y i n g t o t i p i t o v e r . A r o l l i n g w h e e l w i l l t e n d t o r e m a i n u p r i g h t d u e t o p r e c e s s i o n . W h e n t h e w h e e l t i l t s t o o n e s i d e , t h e p a r t i c l e s a t t h e t o p a r e p u s h e d t o o n e s i d e a n d t h e p a r t i c l e s a t t h e b o t t o m a r e p u s h e d t h e o t h e r w a y . H o w e v e r , s i n c e t h e w h e e l i s r o t a t i n g , t h e s e p a r t i c l e s e v e n t u a l l y s w i t c h p l a c e s a n d c a n c e l o n e a n o t h e r o u t . P r e c e s s i o n o r g y r o s c o p i c c o n s i d e r a t i o n s h a v e a n e f f e c t o n
b i c y c l e p e r f o r m a n c e a t h i g h s p e e d . P r e c e s s i o n i s a l s o t h e m e c h a n i s m b e h i n d
g y r o c o m p a s s e s .
T h i s c o n c e p t i s e a s i e r t o u n d e r s t a n d b y e x a m i n i n g t h e e f f e c t s o f
i n e r t i a , w h i c h i s o f t e n s t a t e d b y t h e p h r a s e " A b o d y i n m o t i o n t e n d s t o s t a y i n m o t i o n . " I n t h i s c a s e t h e " m o t i o n " o f a r o t a t i n g b o d y i s i n i t s r o t a t i o n . I f a n e x t e r n a l f o r c e p u s h e s u p o n t h e r o t a t i n g b o d y , t h e b o d y w i l l r e s i s t t h e f o r c e b y p u s h i n g b a c k a g a i n s t i t , b u t t h e r e a c t i o n i s d e l a y e d .
G y r o s c o p i c p r e c e s s i o n a l s o p l a y s a l a r g e r o l e i n t h e f l i g h t c o n t r o l s o n h e l i c o p t e r s . S i n c e t h e d r i v i n g f o r c e b e h i n d h e l i c o p t e r s i s t h e r o t o r h e a d ( w h i c h r o t a t e s ) , g y r o s c o p i c p r e c e s s i o n c o m e s i n t o p l a y . I f t h e r o t o r h e a d i s t i l t e d t o t h e r i g h t , i t s c o u n t e r - c l o c k w i s e m o v e m e n t f o r c e s t h e a i r c r a f t t o f l y f o r w a r d . T o e n s u r e t h e p i l o t ' s i n p u t s a r e c o r r e c t t h e a i r c r a f t h a s c o r r e c t i v e l i n k a g e s w h i c h t i l t t h e r o t o r h e a d t o t h e r i g h t w h e n t h e p i l o t s p u s h t h e " c y c l i c s t i c k " f o r w a r d , o r t o t h e l e f t w h e n t h e s t i c k i s p u l l e d t o t h e b a c k .
%
T h e p h y s i c s o f p r e c e s s i o n
P r e c e s s i o n i s t h e r e s u l t a n t o f t h e
a n g u l a r v e l o c i t y o f r o t a t i o n a n d t h e a n g u l a r v e l o c i t y p r o d u c e d b y t h e t o r q u e . I t i s a n a n g u l a r v e l o c i t y a b o u t a l i n e w h i c h m a k e s a n a n g l e w i t h t h e p e r m a n e n t r o t a t i o n a x i s , a n d t h i s a n g l e l i e s i n a p l a n e a t r i g h t a n g l e s t o t h e p l a n e o f t h e c o u p l e p r o d u c i n g t h e t o r q u e . T h e p e r m a n e n t a x i s m u s t t u r n t o w a r d s t h i s l i n e , s i n c e t h e b o d y c a n n o t c o n t i n u e t o r o t a t e a b o u t a n y l i n e w h i c h i s n o t a p r i n c i p a l a x i s o f m a x i m u m m o m e n t o f i n e r t i a ; t h a t i s , t h e p e r m a n e n t a x i s t u r n s i n a d i r e c t i o n a t r i g h t a n g l e s t o t h a t i n w h i c h t h e t o r q u e m i g h t b e e x p e c t e d t o t u r n i t . I f t h e r o t a t i n g b o d y i s s y m m e t r i c a l a n d i t s m o t i o n u n c o n s t r a i n e d , a n d i f t h e t o r q u e o n t h e s p i n a x i s i s a t r i g h t a n g l e s t o t h a t a x i s , t h e a x i s o f p r e c e s s i o n w i l l b e p e r p e n d i c u l a r t o b o t h t h e s p i n a x i s a n d t o r q u e a x i s . U n d e r t h e s e c i r c u m s t a n c e s t h e p e r i o d o f p r e c e s s i o n i s g i v e n b y :
I n w h i c h I s i s t h e m o m e n t o f i n e r t i a , T s i s t h e p e r i o d o f s p i n a b o u t t h e s p i n a x i s , a n d Q i s t h e t o r q u e . I n g e n e r a l t h e p r o b l e m i s m o r e c o m p l i c a t e d t h a n t h i s , h o w e v e r .
F o r a l a y m a n s e x p l a n a t i o n o f P r e c e s s i o n : w e w i l l h a v e t o i m a g i n e t h e w h e e l o f a g y r o s c o p e a s a g r o u p o f p a r t i c l e s t h a t a r e b e i n g f o r c e d t o m o v e i n c i r c l e . R e m e m b e r t h e p a r t i c l e s w a n t t o m o v e i n a s t r a i g h t l i n e . I n o r d e r f o r t h e p a r t i c l e s t o m o v e i n a c u r v e d l i n e t h e r e m u s t b e a f o r c e . T h i s f o r c e i s p r o v i d e d b y t h e s t r u c t u r e o f t h e w h e e l h o l d i n g t h e p a r t i c l e s w i t h i n t h e w h e e l .
N o w l e t s s e e w h a t h a p p e n s t o o u r a c c e l e r a t i n g p a r t i c l e s w h e n a t o r q u e i s a p p l i e d t o t h e s p i n n i n g w h e e l . A s s u m e t h e a x i s o f r o t a t i o n c r e a t e d b y t h e t o r q u e i s t h r o u g h t h e c e n t e r o f t h e w h e e l a t 9 0 d e g r e e s t o t h e p r i m a r y r o t a t i o n o f t h e w h e e l . L e t s l o o k a t a p a r t i c l e t h a t i s o n t h i s a x i s o f r o t a t i o n . S i n c e t h e p a r t i c l e i s o n t h e a x i s o f r o t a t i o n t h e r e i s n o d i r e c t m o t i o n a p p l i e d t o t h e p a r t i c l e a t t h e i n s t a n t o f t h e a p p l i e d t o r q u e . B u t l e t s l o o k a t w h a t w i l l n e e d t o h a p p e n a t t h e n e x t m o m e n t i n t i m e . T h e p a r t i c l e i s n o w g o i n g t o b e f o r c e d t o c u r v e a g a i n . T h i s t i m e i n t h e d i r e c t i o n o f t h e c u r v e s o a s t o a c c o m m o d a t e t h e t i l t o f t h e w h e e l . N o w w e h a v e a p a r t i c l e t h a t i s a l r e a d y m o v i n g a n d i t w a n t s t o k e e p m o v i n g i n a s t r a i g h t l i n e . S o t h e p a r t i c l e w i l l e x e r t a f o r c e o n t h e w h e e l . I f y o u l o o k a t a p a r t i c l e o n t h e o t h e r s i d e o f t h e w h e e l y o u w i l l s e e t h a t t h e f o r c e o f t h e s e c o n d p a r t i c l e i s i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n o f t h e f i r s t p a r t i c l e . T h a t p a i r o f u n m a t c h e d f o r c e d i s w h a t c a u s e s t h e p r e c e s s i o n t o r q u e t h a t i s 9 0 d e g r e e s t o t h e a p p l i e d t o r q u e .
%
P r e c e s s i o n o f t h e e q u i n o x e s
T h e E a r t h g o e s t h r o u g h o n e c o m p l e t e p r e c e s s i o n c y c l e i n a p e r i o d o f a p p r o x i m a t e l y 2 5 , 8 0 0 y e a r s , d u r i n g w h i c h t h e p o s i t i o n s o f
s t a r s a s m e a s u r e d i n t h e e q u a t o r i a l c o o r d i n a t e s y s t e m w i l l s l o w l y c h a n g e ; t h e c h a n g e i s a c t u a l l y d u e t o t h e c h a n g e o f t h e c o o r d i n a t e s . O v e r t h i s c y c l e t h e E a r t h ' s n o r t h a x i a l p o l e m o v e s f r o m w h e r e i t i s n o w , w i t h i n 1 ° o f P o l a r i s , i n a c i r c l e a r o u n d t h e e c l i p t i c p o l e , w i t h a n a n g u l a r r a d i u s o f 2 3 d e g r e e s 2 7 a r c m i n u t e s , o r a b o u t 2 3 . 5 d e g r e e s . T h e s h i f t i s 1 d e g r e e i n 1 8 0 y e a r s , w i t h t h e a n g l e i s t a k e n f r o m t h e o b s e r v e r , n o t f r o m t h e c e n t e r o f t h e c i r c l e .
T h i s p r e c e s s i o n w a s n o t e d b y a n c i e n t a s t r o n o m e r s , a n d w a s e x p l a i n e d b y N e w t o n i a n p h y s i c s . T h e E a r t h h a s a n o n s p h e r i c a l s h a p e , b e i n g o b l a t e s p h e r o i d , b u l g i n g o u t w a r d a t t h e e q u a t o r . T h e g r a v i t a t i o n a l t i d a l f o r c e s o f t h e M o o n a n d S u n
a p p l y t o r q u e a s t h e y a t t e m p t t o p u l l t h e e q u a t o r i a l b u l g e i n t o t h e p l a n e o f t h e e c l i p t i c . T h e p o r t i o n o f t h e p r e c e s s i o n d u e t o t h e c o m b i n e d a c t i o n o f t h e S u n a n d t h e M o o n i s c a l l e d l u n i s o l a r p r e c e s s i o n .
%
P r e c e s s i o n o f p l a n e t a r y o r b i t s
P r e c e s s i o n o f t h e p e r i h e l i o n ( v e r y e x a g g e r a t e d )
T h e r e v o l u t i o n o f a p l a n e t i n i t s o r b i t a r o u n d t h e S u n
i s a l s o a f o r m o f r o t a r y m o t i o n . ( I n t h i s c a s e , t h e c o m b i n e d s y s t e m o f E a r t h a n d S u n i s r o t a t i n g . ) S o t h e a x i s o f a p l a n e t ' s o r b i t a l p l a n e w i l l a l s o p r e c e s s o v e r t i m e .
T h e m a j o r a x i s o f e a c h p l a n e t ' s e l l i p t i c a l o r b i t a l s o p r e c e s s e s w i t h i n i t s o r b i t a l p l a n e , i n r e s p o n s e t o p e r t u r b a t i o n s i n t h e f o r m o f t h e c h a n g i n g g r a v i t a t i o n a l f o r c e s e x e r t e d b y o t h e r p l a n e t s . T h i s i s c a l l e d p e r i h e l i o n p r e c e s s i o n o r a p s i d a l p r e c e s s i o n ( s e e a p s i s ) . D i s c r e p a n c i e s b e t w e e n t h e o b s e r v e d p e r i h e l i o n p r e c e s s i o n r a t e o f t h e p l a n e t M e r c u r y
a n d t h a t p r e d i c t e d b y c l a s s i c a l m e c h a n i c s w e r e p r o m i n e n t a m o n g t h e f o r m s o f e x p e r i m e n t a l e v i d e n c e l e a d i n g t o t h e a c c e p t a n c e o f E i n s t e i n ' s T h e o r y o f R e l a t i v i t y , w h i c h p r e d i c t e d t h e a n o m a l i e s a c c u r a t e l y .
I t i s g e n e r a l l y u n d e r s t o o d t h a t t h e g r a v i t a t i o n a l p u l l s o f t h e S u n a n d t h e M o o n c a u s e t h e p r e c e s s i o n o f t h e E a r t h ' s o r b i t w h i c h o p e r a t e o n c y c l e s o f 2 3 , 0 0 0 a n d 1 9 , 0 0 0 y e a r s . T h e s e p e r i o d i c c h a n g e s o f t h e o r b i t a l p a r a m e t e r s , a s w e l l a s t h a t o f t h e i n c l i n a t i o n
o f t h e E a r t h ' s a x i s o n i t s o r b i t , a r e a n i m p o r t a n t p a r t o f t h e a s t r o n o m i c a l t h e o r y o f
i c e a g e s .
A n a n a l o g o u s p h e n o m e n o n t o a p s i d a l p r e c e s s i o n i s n o d a l p r e c e s s i o n ( s e e o r b i t a l n o d e ) , w h i c h a f f e c t s t h e o r i e n t a t i o n o f t h e o r b i t a l p l a n e .
P r e c e s s i o n i s a l s o a n i m p o r t a n t c o n s i d e r a t i o n i n t h e d y n a m i c s o f a t o m s a n d m o l e c u l e s .
%
D i s c o v e r y o f p r e c e s s i o n
P r e c e s s i o n o f t h e e q u i n o x e s i s c a u s e d b y a p o l a r m o t i o n , a c h a n g e i n t h e o r i e n t a t i o n o f t h e
E a r t h ' s a x i s . A s a r e s u l t o f t h i s m o t i o n , t h e
s t a r s a s s e e n f r o m E a r t h a p p e a r t o c h a n g e p o s i t i o n s l o w l y . T h e e q u i n o c t i a l p o i n t s , w h e r e t h e
e c l i p t i c c r o s s e s t h e c e l e s t i a l e q u a t o r , a p p e a r t o " p r e c e s s " t h r o u g h t h e z o d i a c . A l s o , t h e
c e l e s t i a l p o l e s a p p e a r t o t r a c e s m a l l c i r c l e s i n t h e s k y . I n a c t u a l i t y , t h e
g e o g r a p h i c a l p o l e s c h a n g e t h e i r o r i e n t a t i o n . T h e E a r t h g o e s t h r o u g h o n e c o m p l e t e p r e c e s s i o n c y c l e i n a p e r i o d o f a p p r o x i m a t e l y 2 5 , 8 0 0 y e a r s , s o t h e d i s c o v e r y o f p r e c e s s i o n r e q u i r e s
a s t r o n o m i c a l o b s e r v a t i o n s o v e r m a n y c e n t u r i e s .
%
G e o m e t r i c p r e c e s s i o n
G e o m e t r i c p r e c e s s i o n i s t h e t e r m u s e d t o d e s c r i b e t h e E a r t h ' s c h a n g i n g o r i e n t a t i o n t o
i n e r t i a l s p a c e n o t c a u s e d b y l o c a l f o r c e s .
L o c a l f o r c e s , p r i n c i p a l l y t h e g r a v i t y o f t h e S u n a n d m o o n a c t i n g u p o n t h e o b l a t e E a r t h , a r e t h o u g h t t o b e t h e p r i n c i p a l f a c t o r s r e o r i e n t i n g t h e E a r t h s a x i s r e l a t i v e t o t h e
S u n , m o o n a n d o b j e c t s w i t h i n t h e s o l a r s y s t e m ( g y r o s c o p i c p r e c e s s i o n ) . A t t h e s a m e t i m e t h e s o l a r s y s t e m i s o r b i t i n g t h e g a l a c t i c c e n t e r w i t h a p e r i o d o f a b o u t 2 0 0 t o 2 4 0 m i l l i o n y e a r s . C o n s e q u e n t l y , t h e E a r t h s o r i e n t a t i o n r e l a t i v e t o o b j e c t s o u t s i d e t h e
g a l a x y , w h i c h i s t y p i c a l l y u s e d t o m e a s u r e c h a n g e s i n t h e E a r t h s o r i e n t a t i o n , w i l l a l s o b e a f f e c t e d b y t h i s m o t i o n w i t h o u t a n y a d d i t i o n a l l o c a l f o r c e a c t i n g d i r e c t l y u p o n t h e E a r t h . T h i s m o v e m e n t o f t h e l a r g e r r e f e r e n c e f r a m e , a s o l a r s y s t e m t h a t c u r v e s t h r o u g h
s p a c e , r e s u l t s i n a g e o m e t r i c r e o r i e n t a t i o n o f t h e E a r t h r e l a t i v e t o i n e r t i a l s p a c e a s m e a s u r e d f r o m E a r t h . I t i s a c o m p o n e n t i n t h e t o t a l a m o u n t o f o b s e r v a b l e
p r e c e s s i o n , b u t n o t i n c l u d e d i n t h e c a l c u l a t i o n o f l o c a l d y n a m i c s .
%
L a r m o r p r e c e s s i o n
I n p h y s i c s , L a r m o r p r e c e s s i o n ( a l s o " L a m o u r " ) r e f e r s t o t h e
p r e c e s s i o n o f t h e m a g n e t i c m o m e n t s o f e l e c t r o n s o r a t o m i c n u c l e i i n
a t o m s a r o u n d t h e d i r e c t i o n o f a n e x t e r n a l m a g n e t i c f i e l d . T h e m a g n e t i c f i e l d e x e r t s a t o r q u e o n t h e m a g n e t i c m o m e n t , p r o d u c i n g a g y r o s c o p i c m o t i o n , m u c h l i k e t h e s p i n n i n g o f a t o p . T h e a n g u l a r v e l o c i t y o f t h e p r e c e s s i o n i s , w h e r e ³ i s t h e
g y r o m a g n e t i c r a t i o a n d i s t h e e x t e r n a l m a g n e t i c f i e l d . T h e g y r o m a g n e t i c r a t i o i s d i f f e r e n t f o r e a c h t y p e o f a t o m i c n u c l e u s , b u t i s t y p i c a l l y g i v e n b y ,
w h e r e g i s t h e L a n d e g - f a c t o r , ¼ B i s t h e B o h r m a g n e t o n , a n d i s
D i r a c ' s c o n s t a n t . F o r a n e l e c t r o n , t h e g y r o m a g n e t i c r a t i o i s a p p r o x i m a t e l y 1 7 . 6 1 M h z / O e .
A f a m o u s 1 9 3 5 p a p e r p u b l i s h e d b y L e v L a n d a u a n d E v g e n y L i f s h i t z
p r e d i c t e d t h e e x i s t e n c e o f f e r r o m a g n e t i c r e s o n a n c e o f t h e L a r m o r p r e c e s s i o n , w h i c h w a s v e r i f i e d e x p e r i m e n t a l l y b y J . H . E . G r i f f i t h s i n 1 9 4 6 .
T h e c o n c e p t o f L a r m o r p r e c e s s i o n i s u s e d i n n u c l e a r m a g n e t i c r e s o n a n c e .
%
P o l a r m o t i o n
P o l a r m o t i o n i s t h e m o v e m e n t o f E a r t h ' s r o t a t i o n a x i s a c r o s s i t s s u r f a c e .
T h e a x i s o f t h e E a r t h ' s r o t a t i o n t e n d s , l i k e t h e a x i s o f a g y r o s c o p e , t o m a i n t a i n i t s o r i e n t a t i o n i n i n e r t i a l s p a c e . H o w e v e r , d u e t o e x t e r n a l f o r c e s a c t i n g u p o n t h e E a r t h , t h i s a x i s n e v e r t h e l e s s e x h i b i t s a s l o w , l a r g e - s c a l e m o t i o n , k n o w n a s
p r e c e s s i o n a n d n u t a t i o n . N u t a t i o n i s d i v i d e d i n t o a p r e d i c t a b l e p a r t f r o m a " n u t a t i o n t h e o r y , " a l o n g s e r i e s o f t r i g o n o m e t r i c t e r m s d e p e n d i n g o n t i m e , a n d d e r i v e d f r o m m o t i o n s o f t h e M o o n a n d m o d e l s o f t h e E a r t h , p l u s c o r r e c t i o n s c a l l e d t h e C e l e s t i a l P o l e O f f s e t , w h i c h a r e t h e m e a s u r e d d e p a r t u r e s ( t w o - d i m e n s i o n a l o n t h e c e l e s t i a l s p h e r e ) o f t h e c e l e s t i a l r o t a t i o n p o l e f r o m t h e t h e o r y [ 1 ] T h e s e c o r r e c t i o n s , o f o r d e r 0 . 0 3
a r c s e c o n d s , a r e o f n o i m p o r t a n c e t o m o s t u s e r s , b u t b y m o n i t o r i n g t h e m , a b e t t e r t h e o r y o f n u t a t i o n m a y b e d e v e l o p e d i n t h e f u t u r e .
W h e n u s i n g , i n s t e a d o f a n i n e r t i a l r e f e r e n c e f r a m e , a f r a m e a t t a c h e d t o t h e b o d y o f t h e s o l i d E a r t h ( a s o - c a l l e d E a r t h - c e n t r e d , E a r t h - f i x e d o r
E C E F r e f e r e n c e f r a m e ) , t h e r o t a t i o n a x i s a l s o v a r i e s s l i g h t l y . T h i s v a r i a t i o n , w h i c h i s o n l y a f e w m e t r e s m e a s u r e d o n t h e E a r t h ' s s u r f a c e , i s c a l l e d P o l a r m o t i o n .
I t c o n s i s t s o f t w o q u a s i - p e r i o d i c c o m p o n e n t s a n d a g r a d u a l d r i f t , m o s t l y w e s t w a r d , o f t h e E a r t h ' s i n s t a n t a n e o u s r o t a t i o n a l a x i s o r N o r t h p o l e , f r o m a c o n v e n t i o n a l l y d e f i n e d r e f e r e n c e a x i s , t h e C I O ( C o n v e n t i o n a l I n t e r n a t i o n a l O r i g i n ) , b e i n g t h e p o l e ' s a v e r a g e l o c a t i o n o v e r t h e y e a r 1 9 0 0 .
T h e t w o p e r i o d i c p a r t s a r e a m o r e o r l e s s c i r c u l a r m o t i o n c a l l e d C h a n d l e r w o b b l e w i t h a p e r i o d o f a b o u t 4 3 5 d a y s , a n d a y e a r l y c i r c u l a r m o t i o n . T h e r e i s a l s o a s l o w d r i f t w h i c h i s l e s s w e l l k n o w n . T h e s e m o t i o n s a r e i l l u s t r a t e d o n
I n t e r n a t i o n a l E a r t h R o t a t i o n a n d R e f e r e n c e S y s t e m s S e r v i c e [ 2 ] .
O n e c a n s e e t h a t t h e m e a n d i s p l a c e m e n t f a r e x c e e d s i n m a g n i t u d e t h e w o b b l e s . T h i s c a n l e a d t o e r r o r s i n s o f t w a r e f o r E a r t h o b s e r v i n g s p a c e c r a f t , s i n c e a n a l y s t s m a y r e a d o f a 5 m e t e r c i r c u l a r m o t i o n a n d i g n o r e i t , w h i l e a 2 0 m e t e r o f f s e t s i t s t h e r e , f o u l i n g t h e a c c u r a c y o f t h e c a l c u l a t e d l a t i t u d e a n d l o n g i t u d e . T h e l a t t e r a r e d e t e r m i n e d b a s e d o n t h e
I n t e r n a t i o n a l T e r r e s t r i a l R e f e r e n c e S y s t e m , w h i c h f o l l o w s t h e p o l a r m o t i o n .
T h e s l o w w e s t w a r d d r i f t , a b o u t 2 0 m s i n c e 1 9 0 0 , i s p a r t l y d u e t o m o t i o n s i n t h e E a r t h ' s c o r e a n d m a n t l e , a n d p a r t l y t o t h e r e d i s t r i b u t i o n o f w a t e r m a s s a s t h e
G r e e n l a n d i c e s h e e t m e l t s , a s w e l l a s t o i s o s t a t i c r e b o u n d , i . e . t h e s l o w r i s e o f l a n d t h a t w a s f o r m e r l y b u r d e n e d w i t h i c e s h e e t s o r g l a c i e r s [ 3 ] . T h e d r i f t i s r o u g h l y a l o n g t h e 8 0 t h m e r i d i a n w e s t .
%
T h o m a s p r e c e s s i o n
T h o m a s p r e c e s s i o n , n a m e d a f t e r L l e w e l l y n T h o m a s , i s a c o r r e c t i o n t o t h e
s p i n - o r b i t i n t e r a c t i o n i n Q u a n t u m M e c h a n i c s , w h i c h t a k e s i n t o a c c o u n t t h e
r e l a t i v i s t i c t i m e d i l a t i o n b e t w e e n t h e e l e c t r o n a n d t h e n u c l e u s i n h y d r o g e n i c a t o m s .
B a s i c a l l y , i t s t a t e s t h a t s p i n n i n g o b j e c t s p r e c e s s w h e n t h e y a c c e l e r a t e i n s p e c i a l r e l a t i v i t y b e c a u s e r o t a t i o n s d o n o t c o m m u t e w i t h b o o s t s .
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(Wednesday, 22 April, 2026.)
