الحركات الدورية للكرة الأرضية وللقمر

الحركات الدورية للكرة الأرضية وللقمر

خلفية علمية

حركات الكرة الأرضية

للكرة الأرضية حركتان أساسيتان- الدوران حول نفسها والدوران حول الشمس.

حركة الدوران حول نفسها ونتيجتها- اليوم

تدور الكرة الأرضية حول نفسها بدون توقّف، بعكس اتّجاه الساعة (من الغرب إلى الشرق)، وكلّ دورة تستغرق 24 ساعة- أي يومًا، ويشمل النهار والليل. دوران الكرة الأرضية حول نفسها يحدث حول محور وهميّ يمرّ بين القطب الشمالي والقطب الجنوبي. في كلّ ساعة خلال اليوم يتّجه جزء من الكرة الأرضية إلى الشمس، وعندها يسود النهار في هذا الجزء. في هذا الوقت- في الجزء الذي لا يتّجه إلى الشمس، في الجانب الآخر من الكرة الأرضية، يسود ليل. عندما تستمرّ الكرة الأرضية في الدوران- الجزء الذي كان مضاءً يظلم تدريجيًا، ويسوده الليل؛ في نفس الوقت- الجزء الذي كان مظلمًا يتّجه إلى الشمس، ويطلع الضوء فيه تدريجيًا. المنطقة الضيّقة التي يتبدّل فيها النهار والليل تُسمّى منطقة الإضاءة عندما يحلّ الصباح في مكان معيّن، أو منطقة الشفق عندما يحلّ المساء إلى مكان معيّن.

منظر الشمس التي تشرق في الصباح وتغيب في المساء هو منظر مضلّل، وحتّى القرن السادس عشر كان بنو البشر على ثقة بأنّ الشمس تتحرّك بالفعل، لكنّ تلك حركة وهمية، ليست حقيقية. الشمس لا تتحرّك حول الكرة الأرضية، تضيء الكرة الأرضية بصورة ثابتة في كلّ ساعات اليوم، وسبب تبدّل النهار والليل هو الكرة الأرضية، التي تدور حول محورها.

أشعّة الشمس خلال النهار

تتغيّر خلال اليوم الزاوية التي تسقط بها أشعّة الشمس على سطح الكرة الأرضية، وتتغيّر أيضًا المسافة التي تقطعها أشعّة الشمس في الغلاف الغازيّ إلى أن تصل إلى الكرة الأرضية. تؤدّي التغيّرات التي تحدث في زاوية الأشعّة إلى تغيّرات في درجة الحرارة خلال ساعات النهار- في الصباح وبعد الظهر أبرد من الظهر.

·       زاوية سقوط أشعّة الشمس على سطح الأرض

بسبب دوران الكرة الأرضية حول نفسها، تتغيّر خلال النهار الزاوية التي تسقط بها أشعّة الشمس على سطح الأرض (أكبر زاوية تسقط بها أشعّة الشمس على سطح الأرض هي ^o90، وتحدث فقط في جزء من سطح الكرة الأرضية وفقط في أيّام معيّنة في السنة).

هناك علاقة بين الزاوية التي تسقط بها الأشعّة على سطح الأرض وبين كمّية الأشعّة التي تتلقّاها كلّ وحدة مساحة: في كلّ مكان، في ساعات الظهر، تصل الشمس إلى أوج ارتفاعها فوق الأفق في رحلتها اليومية (الوهمية) على طول قبّة السماء. وهذه هي أكبر زاوية أشعّة خلال اليوم. عندها تسخّن كمّية أشعّة الشمس التي تصل إلى سطح الأرض أصغر مساحة- ووحدة المساحة هذه تحصل على أكبر كمّية من الأشعّة. في الصباح وقبيل المساء تكون زاوية الأشعّة أصغر، ولذلك نفس الكمّية من أشعّة الشمس تسخّن مساحة أكبر، وعندئذ وحدة المساحة نفسها تحصل على كمّية أقلّ من الأشعّة (انظروا الرسم التوضيحي).  

·       المسافة التي تقطعها أشعة الشمس في الغلاف الغازي

تتّخذ إشعاعات الشمس طريقها إلى الكرة الأرضية في الغلاف الغازي، والهواء والغيوم الموجودة في الغلاف الغازي تمتصّ جزءًا من الأشعّة. في كلّ مكان على سطح الكرة الأرضية، في ساعات الظهر، عندما تتّخذ أشعّة الشمس طريقها إلى سطح الكرة الأرضية بأكبر زاوية، تكون المسافة التي تقطعها الإشعاعات أقصر. لذلك في هذه الساعات، فقط جزء صغير نسبيًا من إشعاعات الشمس يُمتصّ في الغلاف الغازي- وكمّية الأشعّة التي تصل إلى الأرض تكون الأكبر. في ساعات الصباح وقبيل المساء، عندما تتّخذ الأشعّة طريقها إلى سطح الكرة الأرضية بأصغر زاوية (زاوية حادّة)، تقطع إشعاعات الشمس مسافة أكبر. لذلك في هذه الساعات يُمتصّ جزء أكبر من الأشعّة في الغلاف الغازي- وكمّية الأشعّة التي تصل إلى الأرض تكون أقلّ.

دوران الكرة الأرضية حول نفسها وقياس الزمن

بما أنّ النهار والليل يحدثان في زمن مختلف في أماكن مختلفة على سطح الكرة الأرضية، تمّ تقسيم مساحة الكرة الأرضية إلى 24 منطقة زمنية، حسب 24 ساعات اليوم. كلّ منطقة زمنية هي المساحة المشمولة في 15 خطّ طول، وفي كلّ هذه المساحة تكون الساعة نفسها. لماذا 15 خطّ طول؟ حدّدوا ذلك بواسطة تقسيم 360 درجات الدائرة الكاملة التي تشير إلى محيط الكرة الأرضية (أو 360 خطوط الطول التي تغطّي كلّ مساحة الكرة الأرضية) على 24 ساعات اليوم.

وفقًا لقرارات لجنة دولية، خطّ الطول 0 يمرّ في بلدة چرينيتش التي بالقرب من لندن، في بريطانيا. وهكذا على خطّ الطول ^o15 شرقي چرينيتش تبيّن الساعة ساعة واحدة متأخّرة أكثر؛ وعلى خطّ الطول ^o15 غربي چرينيتش تبيّن الساعة ساعة واحدة مبكّرة أكثر، وهكذا. حدّدت اللجنة أيضًا أن يكون خطّ الطول ^o180، الموجود مقابل خطّ الطول ^o0 "خطّ التاريخ الدولي"- الخطّ الذي يشكّل حدًّا بين تاريخين. كما أسلفنا، عادةً، في كلّ منطقة زمنية الساعة هي نفسها، لكن لأسباب مختلفة في جزء من المناطق الزمنية، لا يُحفظ الزمن بصورة متواصلة. تمّ تحديد جزء من الانحرافات لمنع تقسيم عدّة دول إلى عدد من المناطق الزمنية أو لمنع فوارق زمنية بين مدن متجاورة. من الجدير ذكره أنّ الدول التي مساحتها كبيرة تمتدّ على عدّة مناطق زمنية، ويمكن أن تكون فوارق زمنية تصل إلى عدّة ساعات بين قسمها الشرقي وقسمها الغربي. في الولايات المتّحدة على سبيل المثال، هناك فرق يصل إلى 3 ساعات بين نيويورك التي تقع في شرق الدولة وولاية لوس أنجلوس التي تقع في غربها.

حركة دوران الكرة الأرضية حول الشمس ونتائجها- السنة وفصول السنة

تدور الكرة الأرضية حول الشمس بدون توقّف، وتستغرق كلّ دورة 365.25 يوم، أي سنة واحدة. تدور الكرة الأرضية حول الشمس بعكس اتّجاه عقارب الساعة، في مسار شكله بيضاوي (لكنّ هذا الشكل البيضاوي قريب جدًّا من الدائرة).

تتحرّك الكرة الأرضية حول الشمس على مستوى يسمّى المستوى المداري، وسائر الكواكب السيّارة (باستثناء جزء من الكواكب السيّارة الصغيرة) التي تدور حول الشمس، تتحرّك في مسار يشبه مسار الكرة الأرضية. على طول السنة، خلال دوران الكرة الأرضية حول الشمس، يتغيّر موقع الكواكب ومجموعات الكواكب في السماء، وهذه التغيّرات هي دورية- يتغيّر موقعها بنفس الصورة كلّ سنة.