การหมุนรอบตัวเอง
| กลศาสตร์ดั้งเดิม |
|---|
การหมุนรอบตัวเอง คือการที่วัตถุทำการหมุนไปรอบจุดหรือแกนภายในตัววัตถุเอง อาจใช้อธิบายการหมุนของวัตถุท้องฟ้า หรือการหมุนของวัตถุแข็งเกร็งในกลศาสตร์ ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยสมการการหมุนของออยเลอร์ นอกจากนี้ยังใช้ในสาขาอื่น เช่น การหมุนในสเกตลีลา
นอกจากนี้แล้ว คำว่า "สปิน" (spin) ก็หมายถึงการหมุนรอบตัวเองซึ่งแปลว่าการหมุน มักใช้ในกลศาสตร์ควอนตัม และ ฟิสิกส์ของอนุภาคมูลฐาน ซึ่งถือว่าเป็นแนวคิดที่แตกต่างจากการหมุนของวัตถุทั่วไป
การหมุนของวัตถุท้องฟ้า
[แก้]วัตถุท้องฟ้าส่วนใหญ่ เช่น ดาวเคราะห์ ดาวเทียม และ ดาวหาง ล้วนมีการหมุนรอบตัวเอง อย่างไรก็ตาม ก็มีการค้นพบว่าดาวฤกษ์บางดวง Cygnus X-1 มีแนวโน้มสูงที่จะไม่หมุนรอบตัวเองเลย[1] ส่วนพัลซาร์น้นเชื่อกันว่าเป็นดาวนิวตรอนที่มีการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว
เนื่องจากไม่มีทางสังเกตแกนกลางของวัตถุทางดาราศาสตร์ได้ ดังนั้น การหมุนรอบตัวเองของวัตถุทางดาราศาสตร์จึงเป็นการสังเกตและคำนวณทางแสงเป็นส่วนใหญ่โดยอิงตามการหมุนของพื้นผิว อย่างไรก็ตาม สำหรับดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ เป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดระนาบที่ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการหมุน และเนื่องจากพื้นผิวมักจะมีการหมุนไปด้วย ความเร็วการหมุนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระยะห่างจากแกน ความเร็วในการหมุนจึงคำนวณจากการสังเกตสนามแม่เหล็กและพิจารณาความสัมพันธ์ทางกายภาพกับวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ ซึ่งไม่สามารถระบุคาบการหมุนรอบตัวเองได้อย่างจำเฉพาะเจาะจง
แกนที่เป็นศูนย์กลางการหมุนของวัตถุท้องฟ้าเรียกว่า แกนหมุน และเวลาที่ใช้สำหรับการหมุนหนึ่งรอบเรียกว่า คาบการหมุนรอบตัวเอง คาบการหมุนรอบตัวเองคือเวลาที่วัตถุหมุนรอบตัวมันได้ 360 องศา ในกรณีที่วัตถุนั้นมีการโคจรรอบวัตถุอื่นไปด้วย คาบการหมุนรอบตัวเองอาจไม่เท่ากับเวลาที่วัตถุนั้นหันเข้าหาวัตถุอื่นที่ตัวมันโคจรรอบ ตัวอย่างเช่น เวลา 1 วันเป็นเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบตามตำแหน่งของดวงอาทิตย์ แต่เมื่อโลกหมุนรอบตัวเอง 1 ครั้ง ตำแหน่งที่ปรากฏของดวงอาทิตย์ได้เคลื่อนไปเนื่องจากการโคจรรอบดวงอาทิตย์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระยะเวลาการหมุนสั้นกว่าหนึ่งวัน (24 ชั่วโมง) ไปประมาณ 236 วินาที พูดอย่างอย่างได้ว่า โลกต้องใช้เวลาอีก 236 วินาทีในการหมุนรอบตัวเอง 1 ครั้งและยังคงหันเข้าหาทิศทางเดียวกับดวงอาทิตย์เมื่อวานนี้
พลังงานการหมุนจะผันผวนเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ และจะยิ่งเปลี่ยนแปลงง่ายขึ้นยิ่งถ้ามวลของวัตถุท้องฟ้านั้นน้อย ดาวหางและดาวเคราะห์น้อยมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนความเร็วในการหมุนและแกนหมุนเมื่อเคลื่อนผ่านเข้าใกล้ดาวเคราะห์ วัตถุท้องฟ้าในระบบดาวคู่มักจะเกิดการปรับคาบให้สอดคล้องกับคาบการโคจรของมันเอง หรือถ้าคาบไม่เท่ากันอยู่ คาบก็จะกำลังมีการเปลี่ยนแปลงไปในทางนั้น นอกจากนี้แล้วยังมีการเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากการปะทะชนหรือการเกิดแผ่นดินไหว เช่นใน แผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิในโทโฮกุ พ.ศ. 2554 ผลที่ตามมาทำให้โลกหมุนเร็วขึ้น 1.8×10-6 วินาที