گــــــــروه دو

حرکت وضعی زمین

زمین در هر 24 ساعت یکبار به دور محوری که نسبت به سطح مدار آن زاویه 23 درجه 27 دقیقه تشکیل می‌دهد، می‌چرخد یعنی زمین هر 24 ساعت یک بار از غرب به شرق به دور خود می‌گردد، از این حرکت شب و روز حاصل می‌شود. به علت صلب بودن زمین ، سرعت خطی نقاط مختلف آن متناوب است بطوری که سرعت خطی زمین در استوا 465.7 متر در ثانیه و سرعت خطی آن در قطبین صفر است. در هر لحظه نیمی از زمین مقابل خورشید قرار می‌گیرد و نیمی دیگر تاریک است به این حرکت که به دور محور فرضی زمین است که از قطبین می‌گذرد حرکت وضعی می‌گویند. و به این قسمت از نیمه روشن زمین دایره عظیمه روشنایی نام نهاده‌اند.

تمایل محور زمین سبب می‌شود که در دو فصل زمستان و تابستان بخصوص دایره عظیمه روشنایی قسمتی از قطبین را شامل شود و طول شبانه روز در دو نیمکره شمالی و جنوبی و در فصول مختلف سال یکسان نباشد. زمین در هر ساعت 15 درجه به دور خورد می‌گردد طول هر روز از تقسیم زاویه بین طلوع و غروب خورشید به 15 بدست می‌آید. در اعتدالین طول شبانه روز با همدیگر برابر است.

حرکت انتقالی زمین

زمین در هر 365 روز و 6 ساعت یکبار روی مدار بیضی شکلی که قطر بزرگ آن 930 میلیون کیلومتر طول دارد و خروج از مرکز آن 0.0167 است به دور خورشید می‌چرخد. سرعت حرکت انتقالی زمین تقریبا 108000 کیلومتر در ساعت است. تمایل محور زمین نسبت به مدار آن ، در طول حرکت انتقالی فصول را بوجود می‌آورد. مدار انتقالی زمین کاملا دایره نیست ، بلکه بیضوی است و خورشید در یکی از دو کانون آن قرار دارد.

تاثیر حرکات زمین و تغییر فصول

اگر محور زمین کاملا بر مدار انتقالی عمود بود، تغییر فصول و تغییر طول شبانه روزی پیش نمی‌آمد ولی ثابت بودن جهت محوری و در نتیجه ثابت بودن زوایه تمایل محوری نسبت به مدار حرکت انتقالی سبب می‌گردد که در تابستان در نیمکره شمالی خورشید در حد مدار 23.5 شمالی یعنی مدار راس السرطان به حالت عمودی بتابد و دایره عظیم روشنایی قطب شمال را در بر گیرد ولی قطب جنوب در تاریکی به سر برد. در همین حال خورشید در نیمکره شمالی وسط روز در بالای افق ظاهر می‌شود و مقدار انرژی خورشیدی که به نیمکره شمالی می‌رسد بیشتر از نیمکره جنوبی است.

در زمستان در نیمکره شمالی وضع برعکس است. خورشید در اوج خود در حد مدار 23.5 جنوب خط استوا به حالت عمودی بر زمین می‌تابد. دایره عظیمه روشنایی قطب جنوب را روشن می‌کند و قطب شمال در تاریکی فرو می‌رود خورشید در نیمکره شمالی در افق پائین ظاهر می‌شود ولی در نیمکره جنوبی در افق بالاست. انرژی خورشیدی در این در این حال بیشتر به نیمکره جنوبی می‌رسد. مدار 23.5 نیمکره جنوبی را راس الجدی می‌گویند.

تاثیر حرکات زمین بر تغییر طول شب و روز

در نیمکره شمالی و در فصل تابستان دایره عظیمه روشنایی از قطبین نمی‌گذارد و این دایره در عرصه‌های بالا بیش از 1800 طول کره زمین را روشن می‌کند، در نتیجه طول شب و روز در تابستان با همدیگر فرق می‌کند. چون طول ساعات هر روز در هر نقطه از تقسیم درجات دایره عظیمه روشنی آن روز و در آن مکان 150 بدست می‌آید، لذا در تابستان در نیمکره شمالی روز‌ها بلند و شبها کوتاه است.

در اواسط فصول پاییز و بهار (یا حد اعتدالین) به خاطر حفظ تمایل محوری زمین ، در ضمن حرکت انتقالی ، دایره عظیمه روشنایی از قطبین می‌گذرد، در نتیجه در هر دو نیمکره شمالی و جنوبی دایره عظیمه روشنایی ، در تمام عرضهای جغرافیایی تقریبا در وسط این دو فصل 180 زمین را در بر می‌گیرد و طول شبانه روز باهم مساوی و برابر 12 ساعت می‌شود. طول شبانه روز در مدت زمان حرکت وضعی و تعداد روزها در حرکت انتقالی یک سال همیشه ثابت نبوده است.

طول شبانه روز در فصول مختلف سال تا یک ربع ساعت اختلاف پیدا می‌کند به علاوه طول شبانه روز در چهار صد میلیون سال پیش فقط 22 ساعت بوده است و تعداد روزهای سال به چهار‌صد می‌رسیده است. این مطلب را از روی نمو روزانه مرجانها حساب کرده‌اند. در سطح زمین نقاطی که در بین استوا و عرضهای 230.5 شمالی یا جنوبی هستند دو بار در سال ، در ظهر ، خورشید بر آنها بطور عمودی می‌تابد و فاقد سایه هستند.

مباحث مرتبط با عنوان

نگاه اجمالی

خورشید هر روز از مشرق طلوع می‌کند و به آرامی بالا می‌آید. مسیر حرکت آن در آسمان به شکل یک نیم دایره است. پس از پیمودن این مسیر ، در افق فرو می‌رود و شب آغاز می‌شود. زندگی انسان ، جانوران و گیاهان تحت تاثیر گردش شب و روز است. به هنگام روز ، برخی از جانواران استراحت می‌کنند و شب به جستجوی غذای خود می‌پردازند. انسان و برخی از جانوران عکس آنها عمل می‌کنند. با شروع روز بسیاری از گلها ، گلبرگهای خود را باز می‌کنند و شب آنها را می‌بندند.

عوامل پیدایش شب و روز

در زمانهای قدیم ، مردم عقیده داشتند که خورشید واقعا در آسمان حرکت می‌کند و شب و روز بوجود می‌آورد. مثلا مصریان بر این باور بودند که خدای خورشید به نام «رع» ارابه آتشین خود را هر روز در آسمانها می‌راند. امروزه می‌دانیم که این خورشید نیست که حرکت می‌کند بلکه سیاره ما زمین ، مانند فرفره از غرب به شرق می‌چرخد. ما در اثر چرخش زمین تصور می کنیم که خورشید در آسمان حرکت می‌کند. هنگامی که یک بخش رو به خورشید قرار می‌گیرد، روز در آن آغاز می‌شود. در همان هنگام ، بخش دیگر زمین که رو به خورشید نیست در تاریکی فرو می‌رود. یک بار چرخش زمین به دور خود، یک شبانه روز است.

ساعت آفتابی

یکی از کهنترین روشهای تشخیص زمان ، گردش روزانه خورشید در آسمان بود. رومیان ، روز را هشت قسمت می کردند و هر قسمت را یک ساعت می‌نامیدند. ساعتهای آنها در زمستان کوتاه و در تابستان طولانی بود. با استفاده از یک ساعت آفتابی به راحتی می‌توان زمان را از حرکت خورشید بدست آورد. یک میله که در جایی نصب شده باشد، سایه ایجاد می‌کند. در تمام مدت روز که خورشید در آسمان گردش می‌کند. مکان سایه نیز به آرامی عوض می‌شود. از مکان سایه می‌توان فهمید که ساعت چند است. پیش از اختراع ساعتهای ارزان قیمت امروزی ، بسیاری از مردم برای نگاه داشتن زمان از ساعتهای آفتابی استفاده می‌کردند.

روز خورشیدی

یک بار چرخش زمین به دور خود ، 24 ساعت طول می کشد. این مدت را یک روز خورشیدی می‌نامند.

روز نجومی

اگر چرخش زمین را نسبت به ستارگان بسنجیم، مدت یک بار چرخش آن را یک روز نجومی می‌نامند. روز نجومی 4 دقیقه کوتاهتر از روز خورشیدی است.

زمان محلی و زمان رسمی

اگر کسی زمان را مستقیما از روی خورشید حساب کند، با یک معما روبرو خواهد شد. زمان محاسبه شده از روی خورشید در محلهایی که طول جغرافیایی متفاوتی دارند، فرق نمی‌کند. به ازای هر 15 درجه تغییر در طول جغرافیایی ، زمان خورشیدی یک ساعت تمام تغییر می‌کند. با یک ساعت آفتابی ساده ، زمان خورشیدی محلی را با دقت 15 دقیقه می توان حساب کرد. مردم هر کشور برای آنکه در کارهایشان بی‌نظمی پدید نیاید، باید فقط یک زمان را برای همه کشور قبول کنند. زمانی که مستقیما از خورشید بدست می‌آید، زمان محلی و زمان مورد قبول در سرتاسر یک کشور یا ناحیه ، زمان رسمی نامیده می‌شود.

منطقه‌های زمانی

زمان رسمی بیشتر کشورها معمولا طوری انتخاب می شود که به زمان محلی نزدیک باشد. در کشورهای پهناوری مانند ایالات متحد آمریکا ، منطقه‌های زمانی متعددی لازم است. تمام سطح زمین به منطقه‌های زمانی تقسیم شده است. هر منطقه تقریبا 15 درجه طول جغرافیایی را در بر می گیرد. ولی مرز این منطقه ها خط مستقیم نیست. بلکه از نوار مرزی میان کشورهای ایالتها می گذرد. پس در صورت عبور از مرز یک کشور یا ایالت باید ساعت خود را با زمان منطقه جدید تنظیم کنیم. سرعت هواپیماهای مافوق صوت بیشتر از سرعت چرخش زمین است. از این رو مسافرانی که با هواپیماها از شرق به غرب پرواز می کنند، با شگفتی می‌بینند که زودتر از ساعت شروع مسافرت به مقصد رسیده‌اند!