Rigid body rotation, Euler's angles. Precession and nutation of the rigid Earth, Euler period. Frames of reference
on a deforming body. Polar wander, Planetary reorientation.
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (21.09.2023)
Otočení tuhého tělesa, Eulerovy úhly. Precese a nutace tuhé Země, Eulerova perioda. Volba souřadné soustavy na
deformujícím se tělese. Pohyb rotačního pólu, Reorientace planet.
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (21.09.2023)
Aim of the course -
The lecture helps students understand general principles of rigid body rotation and their application to planetary bodies that not only rotate, but are also subject to tides and internal deformation.
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (21.09.2023)
Přednáška slouží pro pochopení obecných principů rotace tuhého tělesa a jejich aplikace na planety, které nejen rotují, ale jsou i slapově zatíženy a vnitřně se deformují.
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (21.09.2023)
Course completion requirements -
Oral exam
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (10.06.2019)
Ústní zkouška
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (10.06.2019)
Literature -
W.H. Munk, G.F. MacDonald, The Rotation of the Earth, Cambridge University Press, New York 1960.
H. Moritz, I. Mueller, Earth Rotation, Ungarn Publ. Comp., New York 1987.
Langer J., Podolský, J., Kinematika tuhého tělesa - lecture notes
Trond H. Torsvik, R. Dietmar Müller, Rob Van der Voo, Bernhard Steinberger, and Carmen Gaina: Global plate motion frames: toward a unified model
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (21.09.2023)
Teaching methods -
Lecture
Last update: T_KG (11.04.2008)
Přednáška
Last update: T_KG (11.04.2008)
Syllabus -
Rotation of coordinate systems
Rotation about z-axis, transformation of the Cartesian coordinates under rotation, rotation matrix, description of rotation in terms of the Euler angles and/or in terms of rotation axis and rotation angle, relations between different representations, transformation of Cartesian vectors and tensors under rotation, addition of rotations.
Rotation of a rigid Earth - basic aspects
Kinematics of rotation, angular velocity, angular momentum, inertia tensor, principal axes of inertia, kinetic energy, equations of motion for rotation, Euler equations, free rotation of a rigid Earth, Euler period, free polar motion for a rigid Earth, Chandler period, eigenvalues: axial spin mode and Chandler wobble, nutation, precession.
Coordinate systems on a deforming Earth
Wilson cycle, Plate motion reconstruction from marine data, Apparent polar wander paths of continents, Euler pole, Paleopoles, Hot-spot reference frame, Tisserand axes
Conservation laws in a rotating frame
Extension of continuum mechanics fundamental balance laws into non-inertial frames of reference, Fictitious forces: Euler, Centrifugal, Coriolis force
Motion of the Earth's rotation pole
Liouville equation, planetary reorientation, polar motion on tidally locked bodies, core-mantle coupling
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (21.09.2023)
Rotace souřadného systému
Rotace kolem osy z, transformace kartézských souřadnic při rotaci, rotační matice, popis rotace pomocí Eulerových úhlů a pomocí rotační osy a úhlu natočení, vztahy mezi různými reprezentacemi, transformace kartézských vektorů a tenzorů při rotaci, sčítání rotací.
Rotace tuhé Země - základní aspekty
Kinematika rotace, úhlová rychlost, moment hybnosti, tenzor setrvačnosti, hlavní osy setrvačnosti, kinetická energie, pohybové rovnice pro rotaci, Eulerovy rovnice, volná rotace tuhé Země, Eulerova perioda, volný polární pohyb pro tuhou Zemi, Chandlerova perioda, vlastní čísla: režim axiální rotace a Chandlerovo kolébání, nutace, precese.
Souřadný systém na deformující se Zemi
Wilsonův cyklus, Rekonstrukce deskových pohybů na základě magnetických dat, Zdánlivý pohyb rotačního pólu, Eulerovský bod, Paleopól, Souřadný systém spojený s hotspots, Tisserandovské souřadnice
Zákony zachování v rotující soustavě
Rozšíření zákonů zachování z mechaniky kontinua do ne-inerciálních systémů, Nepravé síly: Eulerova, odstředivá a Coriolisova síla
Pohyb rotačního pólu Země a planet
Liouvilleova rovnice, true polar wander, reorientace těles ve sluneční soustavě a mimo ni, vazby mezi jádrem a pláštěm
Last update: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (21.09.2023)