تعد الحركة حول محور الدوران أحد أكثر أنواع حركة الكائنات شيوعًا في الطبيعة. في هذه المقالة ، سننظر في هذا النوع من الحركة من وجهة نظر الديناميكيات والحركية. نقدم أيضًا الصيغ المتعلقة بالكميات الفيزيائية الرئيسية.

ما الحركة التي نتحدث عنها؟

بالمعنى الحرفي ، سنتحدث عن تحريك الأجسام حول دائرة ، أي عن دورانها. مثال ممتازهذه الحركة هي دوران عجلة السيارة أو الدراجة أثناء الحركة عربة. دوران حول محوره لمتزلج على الجليد يؤدي دورانية معقدة على الجليد. أو دوران كوكبنا حول الشمس وحول محوره يميل إلى مستوى مسير الشمس.

كما ترى ، فإن أحد العناصر المهمة لنوع الحركة قيد الدراسة هو محور الدوران. كل نقطة من الجسم ذات الشكل التعسفي تقوم بحركات دائرية حولها. المسافة من النقطة إلى المحور تسمى نصف قطر الدوران. تعتمد العديد من خصائص النظام الميكانيكي بأكمله على قيمته ، على سبيل المثال ، لحظة القصور الذاتي ، سرعة الخطو اخرين.

إذا كان سبب الحركة الانتقالية الخطية للأجسام في الفضاء هو القوة الخارجية المؤثرة عليها ، فإن سبب الحركة حول محور الدوران هو لحظة القوة الخارجية. توصف هذه الكمية على أنها منتج متجه للقوة المطبقة F¯ ومتجه المسافة من نقطة تطبيقها إلى المحور r ، أي:

يؤدي عمل اللحظة M¯ إلى ظهور تسارع زاوي α¯ في النظام. ترتبط كلتا الكميتين ببعضهما البعض من خلال معامل معين I بالمساواة التالية:

الكمية التي تسمى لحظة القصور الذاتي. يعتمد ذلك على شكل الجسم وعلى توزيع الكتلة بداخله وعلى المسافة إلى محور الدوران. بالنسبة لنقطة مادية ، يتم حسابها بواسطة الصيغة:

إذا كانت القيمة الخارجية صفرًا ، فإن النظام يحتفظ بزخمه الزاوي L¯. هذه كمية متجهية أخرى ، وفقًا للتعريف ، تساوي:

هنا p¯ هو الزخم الخطي.

عادة ما يتم كتابة قانون حفظ الزخم L¯ بالشكل التالي:

حيث ω هي السرعة الزاوية. سيتم مناقشتها بشكل أكبر في المقالة.

حركيات الدوران

على عكس الديناميكيات ، يعتبر هذا الفرع من الفيزياء حصريًا كميات مهمة عملية مرتبطة بالتغير في موضع الأجسام في الفضاء بمرور الوقت. أي أن كائنات دراسة حركيات الدوران هي السرعات والتسارع وزوايا الدوران.

أولًا ، دعنا نقدم السرعة الزاوية. يُفهم على أنه الزاوية التي من خلالها يقوم الجسم بدوران لكل وحدة زمنية. معادلة السرعة الزاوية اللحظية هي:

إذا كان الجسم يدور من خلال زوايا متساوية في فترات زمنية متساوية ، فإن الدوران يسمى منتظم. بالنسبة له ، فإن صيغة متوسط ​​السرعة الزاوية صحيحة:

ω يقاس بالراديان في الثانية ، والذي يتوافق في نظام SI مع الثواني المتبادلة (s -1).

في حالة الدوران غير المنتظم ، يتم استخدام مفهوم التسارع الزاوي α. يحدد معدل التغيير في وقت القيمة ω ، أي:

α \ u003d dω / dt \ u003d d 2 θ / dt 2

يتم قياس α بالتقدير الدائري لكل ثانية مربعة (في SI - s -2).

إذا كان الجسم يدور في البداية بشكل موحد بسرعة ω 0 ، ثم بدأ في زيادة سرعته بتسارع ثابت α ، فيمكن وصف هذه الحركة بالصيغة التالية:

θ = ω 0 * t + α * t 2/2

يتم الحصول على هذه المساواة من خلال دمج معادلات السرعة الزاوية فيما يتعلق بالوقت. تسمح لك صيغة θ بحساب عدد الثورات التي سيجريها النظام حول محور الدوران في الوقت t.

السرعات الخطية والزاوية

كلتا السرعات مرتبطة ببعضها البعض. عند الحديث عن سرعة الدوران حول المحور ، يمكن أن تعني كلا من الخصائص الخطية والزاوية.

افترض أن نقطة مادية تدور حول محور على مسافة r بسرعة ω. ثم سرعته الخطية v ستكون مساوية لـ:

الفرق بين السرعة الخطية والزاوية كبير. وبالتالي ، لا تعتمد على المسافة إلى المحور أثناء الدوران المنتظم ، بينما تزداد قيمة v خطيًا مع زيادة r. الحقيقة الأخيرةيشرح لماذا ، مع زيادة نصف قطر الدوران ، يكون من الصعب إبقاء الجسم في مسار دائري (سرعته الخطية ، ونتيجة لذلك ، تزداد قوى القصور الذاتي).

مهمة حساب سرعة الدوران حول محورها للأرض

يعلم الجميع أن كوكبنا موجود النظام الشمسييقوم بنوعين من الحركة الدورانية:

• حول محوره
• حول النجم.

دعونا نحسب السرعتين ω و v لأولهما.

ليس من الصعب تحديد السرعة الزاوية. للقيام بذلك ، تذكر أن الكوكب يقوم بثورة كاملة تساوي 2 * pi راديان في 24 ساعة (القيمة الدقيقة هي 23 ساعة و 56 دقيقة و 4.1 ثانية). ثم قيمة ω ستكون مساوية لـ:

ω \ u003d 2 * pi / (24 * 3600) = 7.27 * 10-5 راديان / ثانية

القيمة المحسوبة صغيرة. دعونا نوضح الآن مدى اختلاف القيمة المطلقة لـ ω عن قيمة v.

دعونا نحسب السرعة الخطية v للنقاط الواقعة على سطح الكوكب عند خط عرض خط الاستواء. نظرًا لأن الأرض عبارة عن كرة مفلطحة ، فإن نصف القطر الاستوائي أكبر قليلاً من الكرة القطبية. تبلغ مساحتها 6378 كم. باستخدام صيغة توصيل سرعتين ، نحصل على:

v \ u003d ω * r \ u003d 7.27 * 10 -5 * 6378000 ≈ 464 م / ث

السرعة الناتجة هي 1670 كم / ساعة ، وهي أكبر من سرعة الصوت في الهواء (1235 كم / ساعة).

يؤدي دوران الأرض حول محورها إلى ظهور ما يسمى بقوة كوريوليس ، والتي يجب أخذها في الاعتبار عند الطيران. الصواريخ الباليستية. إنه أيضًا سبب للكثيرين ظواهر الغلاف الجوي، على سبيل المثال ، انحراف اتجاه الرياح التجارية إلى الغرب.

الأرض تتحرك باستمرار ، تدور حول الشمس وحول محورها. تحدد هذه الحركة والميل الثابت لمحور الأرض (23.5 درجة) العديد من التأثيرات التي نلاحظها كظواهر طبيعية: الليل والنهار (بسبب دوران الأرض حول محورها) ، وتغير الفصول (بسبب إمالة محور الأرض) ، ومناخ مختلف في مناطق مختلفة. يمكن تدوير الكرات الأرضية ويكون محورها بميل مثل محور الأرض (23.5 درجة) ، لذلك بمساعدة الكرة الأرضية يمكنك تتبع حركة الأرض حول محورها بدقة تامة ، وبمساعدة "الأرض - الشمس "نظام يمكنك تتبع حركة الأرض حول الشمس.

دوران الأرض حول محورها

تدور الأرض حول محورها من الغرب إلى الشرق (عكس اتجاه عقارب الساعة كما يُرى من القطب الشمالي). تستغرق الأرض 23 ساعة و 56 دقيقة و 4.09 ثانية لإكمال دورة كاملة واحدة على محورها. ليلا ونهارا بسبب دوران الأرض. السرعة الزاوية لدوران الأرض حول محورها ، أو الزاوية التي تدور بها أي نقطة على سطح الأرض ، هي نفسها. إنها 15 درجة في ساعة واحدة. لكن السرعة الخطية للدوران في أي مكان على خط الاستواء تبلغ حوالي 1669 كيلومترًا في الساعة (464 م / ث) ، وتنخفض إلى صفر عند القطبين. على سبيل المثال ، تبلغ سرعة الدوران عند خط عرض 30 درجة 1445 كم / ساعة (400 م / ث).
لا نلاحظ دوران الأرض لسبب بسيط وهو أن جميع الكائنات من حولنا تتحرك بالتوازي وفي نفس الوقت بنفس السرعة ولا توجد حركات "نسبية" للأشياء من حولنا. على سبيل المثال ، إذا كانت السفينة تتحرك بشكل متساوٍ ، دون تسارع وتباطؤ عبر البحر في طقس هادئ ، وبدون موجات على سطح الماء ، فلن نشعر على الإطلاق كيف تتحرك هذه السفينة إذا كنا في مقصورة بدون فتحة. ، لأن جميع الأشياء داخل المقصورة ستتحرك بالتوازي معنا ومع السفينة.

حركة الأرض حول الشمس

بينما تدور الأرض حول محورها الخاص ، فإنها تدور أيضًا حول الشمس من الغرب إلى الشرق عكس اتجاه عقارب الساعة ، كما تُرى من القطب الشمالي. تستغرق الأرض سنة فلكية واحدة (حوالي 365.2564 يومًا) لإكمال ثورة كاملة حول الشمس. يسمى مسار الأرض حول الشمس مدار الأرض.وهذا المدار ليس مستديرًا تمامًا. يبلغ متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس حوالي 150 مليون كيلومتر ، وتتنوع هذه المسافة لتصل إلى 5 ملايين كيلومتر ، وتشكل مدارًا بيضاويًا صغيرًا (قطع ناقص). تسمى النقطة في مدار الأرض الأقرب إلى الشمس Perihelion. تمر الأرض بهذه النقطة في أوائل شهر يناير. النقطة في مدار الأرض الأبعد عن الشمس تسمى Aphelion. الأرض تمر بهذه النقطة في أوائل يوليو.
نظرًا لأن الأرض تتحرك حول الشمس في مسار إهليلجي ، تتغير السرعة المدارية. في يوليو ، كانت السرعة الدنيا (29.27 كم / ث) وبعد اجتياز الأوج (النقطة الحمراء العلوية في الرسوم المتحركة) تبدأ في التسارع ، وفي يناير تكون السرعة القصوى (30.27 كم / ث) وتبدأ في التباطؤ بعد المرور الحضيض (النقطة الحمراء السفلية).).
بينما تحدث الأرض ثورة واحدة حول الشمس ، فإنها تتغلب على مسافة تساوي 942 مليون كيلومتر في 365 يومًا و 6 ساعات و 9 دقائق و 9.5 ثانية ، أي أننا نندفع مع الأرض حول الشمس بمتوسط ​​سرعة 30 كم في الثانية (أو 107460 كم في الساعة) ، وفي نفس الوقت تدور الأرض حول محورها خلال 24 ساعة مرة واحدة (365 مرة في السنة).
في الواقع ، إذا أخذنا في الاعتبار حركة الأرض بشكل أكثر دقة ، فسيكون الأمر أكثر تعقيدًا ، حيث تؤثر العوامل المختلفة على الأرض: دوران القمر حول الأرض ، وجاذبية الكواكب والنجوم الأخرى.

كوكبنا في حالة حركة مستمرة:

• الدوران حول محوره ، الحركة حول الشمس ؛
• مع دوران الشمس حول مركز مجرتنا ؛
• الحركة بالنسبة لمركز المجموعة المحلية من المجرات وغيرها.

حركة الأرض حول محورها

دوران الأرض حول محورها(رسم بياني 1). يتم أخذ خط وهمي لمحور الأرض ، والذي يدور حوله. ينحرف هذا المحور بمقدار 23 درجة 27 بوصة عن العمودي على مستوى مسير الشمس. يتقاطع محور الأرض مع سطح الأرض عند نقطتين - القطبين - الشمال والجنوب. عند النظر إليه من القطب الشمالي ، يحدث دوران الأرض عكس اتجاه عقارب الساعة ، أو كما هو شائع ، من الغرب إلى الشرق ، يقوم الكوكب بالدوران الكامل حول محوره في يوم واحد.

أرز. 1. دوران الأرض حول محورها

اليوم هو وحدة زمنية. أيام فلكية وشمسية منفصلة.

يوم فلكيهو مقدار الوقت الذي تستغرقه الأرض للدوران حول محورها بالنسبة إلى النجوم. إنها تساوي 23 ساعة و 56 دقيقة و 4 ثوان.

يوم شمسيهو مقدار الوقت الذي تستغرقه الأرض للدوران حول محورها بالنسبة للشمس.

زاوية دوران كوكبنا حول محوره هي نفسها في جميع خطوط العرض. في ساعة واحدة ، تتحرك كل نقطة على سطح الأرض بمقدار 15 درجة من موضعها الأصلي. لكن في الوقت نفسه ، تكون سرعة الحركة في الاتجاه المعاكس الاعتماد النسبيمن خط العرض الجغرافي: عند خط الاستواء 464 م / ث ، وعند خط عرض 65 درجة تكون 195 م / ث فقط.

تم إثبات دوران الأرض حول محورها في عام 1851 بواسطة ج. فوكو في تجربته. في باريس ، في البانثيون ، تم تعليق بندول تحت القبة ، وتحتها دائرة بها أقسام. مع كل حركة لاحقة ، تحول البندول إلى تقسيمات جديدة. يمكن أن يحدث هذا فقط إذا كان سطح الأرض تحت البندول يدور. لا يتغير موضع المستوى المتأرجح للبندول عند خط الاستواء ، لأن المستوى يتزامن مع خط الزوال. للدوران المحوري للأرض عواقب جغرافية مهمة.

عندما تدور الأرض ، تنشأ قوة طرد مركزي تلعب دورًا مهمًا في تشكيل شكل الكوكب وتقلل من قوة الجاذبية.

من أهم نتائج الدوران المحوري تشكيل قوة الدوران - قوات كوريوليس.في القرن 19 تم حسابه لأول مرة من قبل عالم فرنسي في مجال الميكانيكا كوريوليس (1792-1843). هذه هي إحدى قوى القصور الذاتي المقدمة لمراعاة تأثير دوران إطار مرجعي متحرك على الحركة النسبية لنقطة مادية. يمكن التعبير عن تأثيره بإيجاز على النحو التالي: ينحرف كل جسم متحرك في نصف الكرة الشمالي إلى اليمين ، وفي الجنوب - إلى اليسار. عند خط الاستواء ، تكون قوة كوريوليس صفرًا (الشكل 3).

أرز. 3. عمل قوة كوريوليس

يمتد تأثير قوة كوريوليس إلى العديد من ظواهر الغلاف الجغرافي. تأثير الانحراف ملحوظ بشكل خاص في اتجاه السفر. الكتل الهوائية. تحت تأثير قوة الانحراف لدوران الأرض ، تتخذ رياح خطوط العرض المعتدلة لنصفي الكرة الأرضية في الغالب اتجاهًا غربيًا ، وفي خطوط العرض الاستوائية - شرقًا. تم العثور على مظهر مماثل لقوة كوريوليس في اتجاه حركة مياه المحيطات. يرتبط عدم التناسق أيضًا بهذه القوة. وديان الأنهار(عادة ما تكون الضفة اليمنى مرتفعة في نصف الكرة الشمالي ، في الجنوب - على اليسار).

يؤدي دوران الأرض حول محورها أيضًا إلى حركة ضوء الشمس على طول سطح الأرضمن الشرق إلى الغرب ، أي إلى تغير النهار والليل.

يخلق تغيير النهار والليل إيقاعًا يوميًا في الطبيعة الحية وغير الحية. يرتبط الإيقاع اليومي ارتباطًا وثيقًا بظروف الضوء ودرجة الحرارة. المسار اليومي لدرجة الحرارة ، نسمات النهار والليل ، إلخ ، معروفة جيدًا ، وتحدث الإيقاعات اليومية أيضًا في الحياة البرية - التمثيل الضوئي ممكن فقط خلال النهار ، ومعظم النباتات تفتح أزهارها في ساعات مختلفة ؛ تنشط بعض الحيوانات أثناء النهار ، والبعض الآخر في الليل. تستمر حياة الإنسان أيضًا في إيقاع يومي.

نتيجة أخرى لدوران الأرض حول محورها هو الاختلاف الزمني في نقاط مختلفة على كوكبنا.

منذ عام 1884 ، تم اعتماد حساب زمني للمنطقة ، أي تم تقسيم سطح الأرض بالكامل إلى 24 منطقة زمنية كل منها 15 درجة. لكل التوقيت القياسيقبول بالتوقيت المحليخط الزوال الأوسط لكل حزام. تختلف المناطق الزمنية المجاورة بمقدار ساعة واحدة. يتم رسم حدود الأحزمة مع مراعاة الحدود السياسية والإدارية والاقتصادية.

الحزام الصفري هو غرينتش (باسم مرصد غرينتش بالقرب من لندن) ، والذي يمتد على جانبي خط الزوال الرئيسي. يعتبر وقت الصفر أو خط الطول الأولي التوقيت العالمي.

تم قبول ميريديان 180 درجة دوليًا خط قياس التاريخ- خط شرطي على السطح العالم، على جانبيهما تتطابق الساعات والدقائق ، و تواريخ التقويمتختلف بيوم واحد.

من أجل استخدام أكثر عقلانية لضوء النهار في صيف عام 1930 ، قدم بلدنا وقت الأمومةقبل المنطقة بساعة واحدة. للقيام بذلك ، تم تحريك عقارب الساعة للأمام لمدة ساعة. في هذا الصدد ، تعيش موسكو ، كونها في المنطقة الزمنية الثانية ، وفقًا لتوقيت المنطقة الزمنية الثالثة.

منذ عام 1981 ، بين أبريل وأكتوبر ، تم تقديم الوقت ساعة واحدة. هذا ما يسمى ب وقت الصيف.يتم تقديمه لتوفير الطاقة. في الصيف ، تتقدم موسكو بساعتين عن التوقيت القياسي.

المنطقة الزمنية التي تقع فيها موسكو هي موسكو.

حركة الأرض حول الشمس

تدور الأرض حول محورها ، وتتحرك في نفس الوقت حول الشمس ، وتدور حول الدائرة في 365 يومًا و 5 ساعات و 48 دقيقة و 46 ثانية. هذه الفترة تسمى سنة فلكية.للراحة ، يُعتبر أن هناك 365 يومًا في السنة ، وكل أربع سنوات ، عندما "تتراكم" 24 ساعة من أصل ست ساعات ، لا يوجد 365 يومًا ، بل 366 يومًا في السنة. هذا العام يسمى سنة كبيسة،ويضاف يوم واحد إلى فبراير.

يسمى المسار في الفضاء الذي تتحرك فيه الأرض حول الشمس يدور في مدار(الشكل 4). مدار الأرض بيضاوي الشكل ، وبالتالي فإن المسافة من الأرض إلى الشمس ليست ثابتة. عندما تكون الأرض في الداخل الحضيض(من اليونانية. بيري- قريب ، حول و هيليوس- الشمس) - أقرب نقطة في المدار إلى الشمس - في 3 يناير ، كانت المسافة 147 مليون كيلومتر. إنه فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي في هذا الوقت. ابعد مسافة من الشمس في اوج(من اليونانية. آرو- بعيدًا عن و هيليوس- الشمس) - أكبر مسافة من الشمس - 5 يوليو. إنها تساوي 152 مليون كم. في هذا الوقت ، يكون الصيف في نصف الكرة الشمالي.

أرز. 4. حركة الأرض حول الشمس

تُلاحظ الحركة السنوية للأرض حول الشمس من خلال التغيير المستمر في موضع الشمس في السماء - ارتفاع منتصف النهار وتغير موضع شروقها وغروبها ، ومدة الأجزاء الساطعة والمظلمة من الشمس. يتغير اليوم.

عند التحرك في المدار ، لا يتغير اتجاه محور الأرض ، بل يتم توجيهه دائمًا نحو نجم الشمال.

نتيجة للتغير في المسافة من الأرض إلى الشمس ، وكذلك بسبب ميل محور الأرض إلى مستوى حركتها حول الشمس ، لوحظ توزيع غير متساوٍ للإشعاع الشمسي على الأرض خلال العام. . هذه هي الطريقة التي تتغير بها الفصول ، وهو أمر نموذجي لجميع الكواكب التي تميل محور الدوران إلى مستوى مدارها. (مسير الشمس)تختلف عن 90 درجة. السرعة المدارية لكوكب في نصف الكرة الشمالي أعلى في وقت الشتاءوأقل في الصيف. لذلك ، فإن نصف الشتاء الشتوي يستمر 179 ، والصيف نصف العام - 186 يومًا.

نتيجة لحركة الأرض حول الشمس وميل محور الأرض إلى مستوى مدارها بمقدار 66.5 درجة ، لا يُلاحظ تغير الفصول على كوكبنا فحسب ، بل يُلاحظ أيضًا تغيرًا في طول النهار ليلا ونهارا.

يوضح الشكل دوران الأرض حول الشمس وتغير الفصول على الأرض. 81 (الاعتدالات والانقلابات حسب المواسم في نصف الكرة الشمالي).

مرتين فقط في السنة - في أيام الاعتدال ، يكون طول النهار والليل على الأرض كلها متماثلًا تقريبًا.

إكوينوكس- اللحظة التي يعبر فيها مركز الشمس ، أثناء حركته السنوية الظاهرة على طول مسير الشمس ، خط الاستواء السماوي. هناك اعتدالات الربيع والخريف.

إن ميل محور دوران الأرض حول الشمس في الاعتدالات في 20-21 مارس و 22-23 سبتمبر محايد بالنسبة للشمس ، وأجزاء الكوكب التي تواجهها مضاءة بشكل موحد من قطب إلى آخر (الشكل. 5). تسقط أشعة الشمس عموديًا عند خط الاستواء.

يتم ملاحظة أطول يوم وأقصر ليلة في اليوم الانقلاب الصيفي.

أرز. 5. إضاءة الشمس للأرض في أيام الاعتدال

الانقلاب- لحظة المرور بمركز الشمس لنقاط مسير الشمس ، الأبعد عن خط الاستواء (نقاط الانقلاب). هناك انقلابات صيفية وشتوية.

في يوم الانقلاب الصيفي في 21-22 يونيو ، تتخذ الأرض موقعًا يميل فيه الطرف الشمالي لمحورها نحو الشمس. ولا تسقط الأشعة عموديًا على خط الاستواء ، بل على المدار الشمالي ، الذي يبلغ خط عرضه 23 درجة 27 "طوال النهار والليل ، لا تُضاء المناطق القطبية فحسب ، بل أيضًا المساحة الواقعة خلفها حتى خط العرض 66 درجة 33" ( دائرة القطب الشمالي). في نصف الكرة الجنوبي في هذا الوقت ، فقط الجزء الذي يقع بين خط الاستواء والدائرة القطبية الشمالية الجنوبية (66 درجة 33 بوصة) يتضح أنه مضاء ، وخلفه ، في هذا اليوم ، سطح الأرض غير مضاء.

في يوم الانقلاب الشتويفي 21-22 كانون الأول (ديسمبر) ، حدث كل شيء في الاتجاه المعاكس (الشكل 6). أشعة الشمس تتساقط بالفعل على مدار الجنوب. مضاءة في نصف الكرة الجنوبي هي المناطق التي تقع ليس فقط بين خط الاستواء والمدار ، ولكن أيضًا حول القطب الجنوبي. يستمر هذا الوضع حتى الاعتدال الربيعي.

أرز. 6. إضاءة الأرض في يوم الانقلاب الشتوي

عند تماثلين للأرض في أيام الانقلاب الشمسي ، تكون الشمس في الظهيرة فوق رأس الراصد مباشرة ، أي في أوجها. تسمى هذه المتوازيات المناطق الاستوائية.على مدار الشمال (23 درجة شمالًا) ، تكون الشمس في ذروتها في 22 يونيو ، على مدار الجنوب (23 درجة جنوبًا) في 22 ديسمبر.

عند خط الاستواء ، يساوي النهار دائمًا الليل. إن زاوية سقوط أشعة الشمس على سطح الأرض وطول اليوم هناك يتغيران قليلاً ، لذلك لا يتم التعبير عن تغير الفصول.

دوائر القطب الشماليمن اللافت للنظر أنها حدود المناطق التي توجد فيها أيام وليالي قطبية.

يوم قطبي- الفترة التي لا تسقط فيها الشمس عن الأفق. كلما ابتعدنا عن الدائرة القطبية الشمالية بالقرب من القطب ، كلما زاد طول اليوم القطبي. عند خط عرض الدائرة القطبية الشمالية (66.5 درجة) تستمر يومًا واحدًا فقط ، وفي القطب تدوم 189 يومًا. في نصف الكرة الشمالي عند خط عرض الدائرة القطبية الشمالية ، يتم الاحتفال باليوم القطبي في 22 يونيو - يوم الانقلاب الصيفي ، وفي نصف الكرة الجنوبي عند خط عرض الدائرة القطبية الجنوبية - في 22 ديسمبر.

ليلة قطبيةيدوم من يوم واحد عند خط عرض الدائرة القطبية الشمالية إلى 176 يومًا عند القطبين. خلال الليل القطبي ، لا تظهر الشمس فوق الأفق. في نصف الكرة الشمالي ، عند خط عرض الدائرة القطبية الشمالية ، لوحظت هذه الظاهرة في 22 ديسمبر.

من المستحيل عدم ملاحظة هذا ظاهرة معجزةالطبيعة مثل الليالي البيضاء. ليال بيضاء- هذه ليالي مشرقة في بداية الصيف ، عندما يقترب فجر المساء مع فجر الصباح ويستمر الشفق طوال الليل. يتم ملاحظتها في كلا نصفي الكرة الأرضية عند خطوط عرض تتجاوز 60 درجة ، عندما يقع مركز الشمس عند منتصف الليل أسفل الأفق بما لا يزيد عن 7 درجات. في سانت بطرسبرغ (حوالي 60 درجة شمالًا) تستمر الليالي البيضاء من 11 يونيو إلى 2 يوليو ، في أرخانجيلسك (64 درجة شمالًا) من 13 مايو إلى 30 يوليو.

يؤثر الإيقاع الموسمي المرتبط بالحركة السنوية في المقام الأول على إضاءة سطح الأرض. اعتمادًا على التغير في ارتفاع الشمس فوق الأفق على الأرض ، هناك خمسة أحزمة الإضاءة. الحزام الساخنتقع بين المناطق الاستوائية الشمالية والجنوبية (مدار السرطان ومدار الجدي) ، وتحتل 40 ٪ من سطح الأرض وتختلف أكبر عددالحرارة القادمة من الشمس. بين المناطق الاستوائية و الدوائر القطبيةفي نصفي الكرة الأرضية الجنوبي والشمالي المناطق المعتدلةإضاءة. يتم التعبير عن فصول السنة بالفعل هنا: كلما كانت المسافة بعيدة عن المناطق المدارية ، كلما كان الصيف أقصر وأكثر برودة ، كلما كان أطول وأكثر الشتاء البارد. الأحزمة القطبية في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي محدودة بدوائر القطب الشمالي. هنا ، يكون ارتفاع الشمس فوق الأفق خلال العام منخفضًا ، لذا فإن كمية الحرارة الشمسية ضئيلة. تتميز المناطق القطبية بالنهار والليالي القطبية.

اعتمادًا على الحركة السنوية للأرض حول الشمس ، لا يقتصر الأمر على تغير الفصول والإضاءة غير المتساوية المصاحبة لسطح الأرض عبر خطوط العرض ، ولكن أيضًا جزء مهم من العمليات في مغلف جغرافي: التغيرات الموسمية في الطقس ، نظام الأنهار والبحيرات ، إيقاع الحياة النباتية والحيوانية ، أنواع وشروط العمل الزراعي.

تقويم.تقويم- نظام لحساب المدد الطويلة. يعتمد هذا النظام على الظواهر الطبيعية الدورية المرتبطة بحركة الأجرام السماوية. يستخدم التقويم الظواهر الفلكية - تغير الفصول ، ليلا ونهارا ، التغيير مراحل القمر. أول تقويم مصري ، تم إنشاؤه في القرن الرابع. قبل الميلاد ه. في 1 يناير ، 45 ، قدم يوليوس قيصر التقويم اليولياني ، والذي لا يزال يستخدم من قبل الكنيسة الأرثوذكسية الروسية. يرجع ذلك إلى حقيقة أن مدة السنة اليوليانية أطول من تلك الفلكية بمقدار 11 دقيقة و 14 ثانية بحلول القرن السادس عشر. تراكم "خطأ" 10 أيام - لم يأت يوم الاعتدال الربيعي في 21 مارس ، ولكن في 11 مارس. تم تصحيح هذا الخطأ في عام 1582 بمرسوم من البابا غريغوريوس الثالث عشر. تم تقديم عدد الأيام بمقدار 10 أيام ، وتم تحديد اليوم الذي يلي 4 أكتوبر ليتم اعتباره يوم الجمعة ، ولكن ليس 5 أكتوبر ، ولكن 15 أكتوبر. عاد الاعتدال الربيعي مرة أخرى إلى 21 مارس ، وأصبح التقويم معروفًا باسم التقويم الغريغوري. تم تقديمه في روسيا في عام 1918. ومع ذلك ، فإن له أيضًا عددًا من العيوب: طول الأشهر غير المتكافئ (28 ، 29 ، 30 ، 31 يومًا) ، عدم المساواة في الأرباع (90 ، 91 ، 92 يومًا) ، عدم اتساق عدد الأشهر حسب أيام الأسبوع.

ك = (ص. ص ص ر ص 2 + ص. \، R_ (p)) (\ sqrt ((R_ (p)) ^ (2) + (R_ (e)) ^ (2) \، (\ mathrm (tg) ^ (2) \ varphi)))) + (\ frac ((R_ (p)) ^ (2) h) (\ sqrt ((R_ (p)) ^ (4) + (R_ (e)) ^ (4) \، \ mathrm (tg) ^ (2) \ varphi))) \ right) \ omega)، أين م. (displaystyle R_ (e))= 6378.1 كم - نصف القطر الاستوائي ، ص · (displaystyle R_ (p))= 6356.8 كم - نصف القطر القطبي.

• الطائرة التي تحلق بهذه السرعة من الشرق إلى الغرب (على ارتفاع 12 كم: 936 كم / ساعة عند خط عرض موسكو ، 837 كم / ساعة عند خط عرض سانت بطرسبرغ) ستكون في حالة سكون في الإطار المرجعي بالقصور الذاتي .
• يؤدي تراكب دوران الأرض حول محورها بفترة يوم فلكي واحد وحول الشمس بفترة عام واحد إلى عدم المساواة في الأيام الشمسية والفلكية: يبلغ متوسط ​​طول اليوم الشمسي 24 ساعة بالضبط ، وهو 3 دقائق و 56 ثانية أطول من اليوم الفلكي.

المعنى المادي والتأكيد التجريبي

المعنى المادي لدوران الأرض حول محورها

نظرًا لأن أي حركة نسبية ، فمن الضروري الإشارة إلى إطار مرجعي محدد ، يتعلق بدراسة حركة هذا الجسم أو ذاك. عندما يقولون أن الأرض تدور حول محور وهمي ، فهذا يعني أنها تؤدي حركة دورانية بالنسبة لأي إطار مرجعي بالقصور الذاتي ، وفترة هذا الدوران تساوي الأيام الفلكية - فترة ثورة كاملة للأرض (سماوية كرة) نسبة إلى الكرة السماوية (الأرض).

يتم تقليل جميع البراهين التجريبية لدوران الأرض حول محورها إلى دليل على أن الإطار المرجعي المرتبط بالأرض هو إطار مرجعي غير بالقصور الذاتي من نوع خاص - إطار مرجعي يؤدي حركة دورانية بالنسبة لإطارات القصور الذاتي من المرجعي.

على عكس الحركة بالقصور الذاتي (أي الحركة المستقيمة المنتظمة بالنسبة للإطارات المرجعية بالقصور الذاتي) ، لاكتشاف الحركة غير بالقصور الذاتي لمختبر مغلق ، ليس من الضروري إجراء ملاحظات على الأجسام الخارجية - يتم اكتشاف هذه الحركة باستخدام التجارب المحلية (أي ، التجارب التي أجريت داخل هذا المختبر). بهذا المعنى للكلمة ، يمكن تسمية الحركة غير القصورية ، بما في ذلك دوران الأرض حول محورها ، بأنها مطلقة.

قوى القصور الذاتي

آثار قوة الطرد المركزي

اعتماد تسارع السقوط الحر على خط العرض الجغرافي.تظهر التجارب أن السقوط الحر للتسارع يعتمد على خط العرض الجغرافي: فكلما اقتربنا من القطب ، زاد حجمه. هذا بسبب عمل قوة الطرد المركزي. أولاً ، النقاط الموجودة على سطح الأرض الواقعة عند خطوط العرض الأعلى تكون أقرب إلى محور الدوران ، وبالتالي ، عند الاقتراب من القطب ، تكون المسافة r (displaystyle r)ينخفض ​​من محور الدوران ، ويصل إلى الصفر عند القطب. ثانيًا ، مع زيادة خط العرض ، تتناقص الزاوية بين متجه قوة الطرد المركزي ومستوى الأفق ، مما يؤدي إلى انخفاض في المكون الرأسي لقوة الطرد المركزي.

تم اكتشاف هذه الظاهرة في عام 1672 ، عندما اكتشف عالم الفلك الفرنسي جان ريشيت ، أثناء رحلة استكشافية إلى إفريقيا ، أن ساعات البندول تعمل بشكل أبطأ بالقرب من خط الاستواء مقارنة بباريس. وسرعان ما أوضح نيوتن ذلك بالقول إن فترة البندول تتناسب عكسًا مع الجذر التربيعي لعجلة الجاذبية ، والتي تتناقص عند خط الاستواء بسبب قوة الطرد المركزي.

تسطيح الأرض.يؤدي تأثير قوة الطرد المركزي إلى انحراف الأرض عند القطبين. تم اكتشاف هذه الظاهرة ، التي تنبأ بها Huygens و Newton في نهاية القرن السابع عشر ، لأول مرة بواسطة Pierre de Maupertuis في أواخر ثلاثينيات القرن الثامن عشر نتيجة معالجة البيانات من بعثتين فرنسيتين مجهزين خصيصًا لحل هذه المشكلة في بيرو (بقيادة بيير بوجوير) وشارل دي لا كوندامين) ولابلاند (بقيادة أليكسيس كليرو وماوبيرتوس نفسه).

تأثيرات قوة كوريوليس: التجارب المعملية

يجب التعبير عن هذا التأثير بشكل أوضح في القطبين ، حيث تكون فترة الدوران الكامل لمستوى البندول مساوية لفترة دوران الأرض حول محورها (الأيام الفلكية). في الحالة العامة ، تكون الفترة متناسبة عكسياً مع جيب خط العرض الجغرافي ، وعند خط الاستواء لا يتغير مستوى اهتزازات البندول.

جيروسكوب- يحتفظ الجسم الدوار مع لحظة كبيرة من القصور الذاتي بزخم زاوي إذا لم تكن هناك اضطرابات قوية. طور فوكو ، الذي سئم شرح ما حدث لبندول فوكو ليس عند القطب ، عرضًا آخر: حافظ الجيروسكوب المعلق على اتجاهه ، مما يعني أنه يدور ببطء بالنسبة إلى المراقب.

انحراف المقذوفات أثناء إطلاق النار.مظهر آخر يمكن ملاحظته لقوة كوريوليس هو انحراف مسارات المقذوفات (إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي ، إلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي) التي يتم إطلاقها في اتجاه أفقي. من وجهة نظر النظام المرجعي بالقصور الذاتي ، بالنسبة للمقذوفات التي يتم إطلاقها على طول خط الزوال ، يرجع ذلك إلى اعتماد السرعة الخطية لدوران الأرض على خط العرض الجغرافي: عند الانتقال من خط الاستواء إلى القطب ، يحتفظ المقذوف بالخط الأفقي لم يتغير مكون السرعة ، بينما تنخفض السرعة الخطية لدوران النقاط على سطح الأرض ، مما يؤدي إلى إزاحة المقذوف من خط الزوال في اتجاه دوران الأرض. إذا تم إطلاق اللقطة بالتوازي مع خط الاستواء ، فإن إزاحة المقذوفة من خط الموازي ترجع إلى حقيقة أن مسار المقذوف يقع في نفس المستوى مع مركز الأرض ، بينما تتحرك النقاط الموجودة على سطح الأرض في مستوى عمودي على محور دوران الأرض. هذا التأثير (في حالة إطلاق النار على طول خط الزوال) تنبأ به غريمالدي في الأربعينيات من القرن السابع عشر. ونشرها لأول مرة Riccioli في عام 1651.

انحراف الأجسام الساقطة بحرية عن العمودي. ( ) إذا كانت سرعة الجسم تحتوي على مكون رأسي كبير ، فإن قوة كوريوليس موجهة نحو الشرق ، مما يؤدي إلى انحراف مماثل لمسار الجسم الساقط بحرية (بدون السرعة الأولية) من برج عالٍ. عند النظر في الإطار المرجعي بالقصور الذاتي ، يتم تفسير التأثير من خلال حقيقة أن الجزء العلوي من البرج بالنسبة لمركز الأرض يتحرك بشكل أسرع من القاعدة ، ونتيجة لذلك يتضح أن مسار الجسم عبارة عن قطع مكافئ ضيق والجسم متقدم قليلاً عن قاعدة البرج.

تأثير Eötvös.عند خطوط العرض المنخفضة ، فإن قوة كوريوليس ، عندما تتحرك على طول سطح الأرض ، يتم توجيهها في الاتجاه الرأسي ويؤدي عملها إلى زيادة أو نقصان في تسارع السقوط الحر ، اعتمادًا على ما إذا كان الجسم يتحرك إلى الغرب أو الشرق. يسمى هذا التأثير تأثير Eötvös تكريما للفيزيائي المجري لوراند Åtvös ، الذي اكتشفه تجريبيا في بداية القرن العشرين.

تجارب باستخدام قانون حفظ الزخم الزاوي.تستند بعض التجارب إلى قانون الحفاظ على الزخم: في الإطار المرجعي بالقصور الذاتي ، لا تتغير قيمة الزخم (تساوي ناتج قصور الزخم مضروبًا في السرعة الزاوية للدوران) تحت تأثير القوى الداخلية. إذا كان التثبيت في وقت أولي ثابتًا بالنسبة إلى الأرض ، فإن سرعة دورانه بالنسبة للإطار المرجعي بالقصور الذاتي تساوي السرعة الزاوية لدوران الأرض. إذا قمت بتغيير لحظة القصور الذاتي للنظام ، فيجب أن تتغير السرعة الزاوية لدورانه ، أي سيبدأ الدوران بالنسبة إلى الأرض. في الإطار المرجعي غير القصور الذاتي المرتبط بالأرض ، يحدث الدوران نتيجة لتأثير قوة كوريوليس. اقترح هذه الفكرة العالم الفرنسي لويس بوانسو في عام 1851.

تم إجراء أول تجربة من هذا القبيل بواسطة هاجن في عام 1910: تم تثبيت وزنين على العارضة الملساء بلا حراك بالنسبة لسطح الأرض. ثم تم تقليل المسافة بين الأحمال. نتيجة لذلك ، بدأ التثبيت بالتناوب. تم إجراء تجربة توضيحية أكثر من قبل العالم الألماني هانز بوكا في عام 1949. تم تركيب قضيب طوله حوالي 1.5 متر عموديًا على إطار مستطيل. في البداية ، كان القضيب أفقيًا ، وكان التثبيت ثابتًا بالنسبة إلى الأرض. ثم تم إحضار القضيب إلى الوضع الرأسي ، مما أدى إلى حدوث تغيير في لحظة القصور الذاتي للتركيب بحوالي 10 4 مرات ودورانه السريع بسرعة زاوية 10 4 مرات أعلى من سرعة دوران الأرض.

قمع في الحمام.

نظرًا لأن قوة كوريوليس ضعيفة جدًا ، فإن تأثيرها ضئيل على اتجاه دوامة الماء عند التصريف في حوض أو حوض استحمام ، لذلك بشكل عام ، لا يرتبط اتجاه الدوران في القمع بتدوير الأرض. فقط في التجارب التي يتم التحكم فيها بعناية ، يمكن فصل تأثير قوة كوريوليس عن العوامل الأخرى: في نصف الكرة الشمالي ، سيتم لف القمع عكس اتجاه عقارب الساعة ، في نصف الكرة الجنوبي - والعكس صحيح.

آثار قوة كوريوليس: الظواهر في البيئة

التجارب البصرية

يعتمد عدد من التجارب التي توضح دوران الأرض على تأثير Sagnac: إذا دار مقياس التداخل الحلقي ، فبسبب التأثيرات النسبية ، يظهر فرق طور في الحزم القادمة

Δ φ = 8 π أ λ ج ω، (displaystyle Delta varphi = (frac (8 pi A) (lambda c)) omega)

أين أ (displaystyle A)- منطقة إسقاط الحلقة على المستوى الاستوائي (المستوى العمودي على محور الدوران) ، ج (displaystyle c)- سرعة الضوء ، ω (displaystyle omega)- سرعة الدوران الزاوية. لإثبات دوران الأرض ، استخدم الفيزيائي الأمريكي ميكلسون هذا التأثير في سلسلة من التجارب التي أجريت في 1923-1925. في التجارب الحديثة باستخدام تأثير Sagnac ، يجب أن يؤخذ دوران الأرض في الاعتبار لمعايرة مقاييس التداخل الحلقية.

هناك عدد من العروض التجريبية الأخرى التناوب اليوميأرض.

دوران متفاوت

السبق والعطف

تاريخ فكرة الدوران اليومي للأرض

العصور القديمة

تم اقتراح تفسير الدوران اليومي للسماء عن طريق دوران الأرض حول محورها لأول مرة من قبل ممثلي مدرسة فيثاغورس ، Syracusans Hicket و Ekfant. وفقًا لبعض عمليات إعادة البناء ، ادعى Pythagorean Philolaus of Croton (القرن الخامس قبل الميلاد) أيضًا دوران الأرض. بيان يمكن تفسيره على أنه مؤشر على دوران الأرض وارد في الحوار الأفلاطوني تيماوس .

ومع ذلك ، لا يُعرف أي شيء تقريبًا عن Giketa و Ekfant ، وحتى وجودهما في بعض الأحيان يكون موضع تساؤل. وفقًا لرأي معظم العلماء ، فإن الأرض في نظام عالم فيلولاوس لم تدور ، بل تتحرك إلى الأمام حول النار المركزية. في كتاباته الأخرى ، يتبع أفلاطون النظرة التقليدية إلى جمود الأرض. ومع ذلك ، فقد تلقينا العديد من الأدلة على أن فكرة دوران الأرض دافع عنها الفيلسوف هيراكليدس بونتيك (القرن الرابع قبل الميلاد). على الأرجح ، يرتبط افتراض آخر لـ Heraclid بفرضية دوران الأرض حول محورها: كل نجم هو عالم يشمل الأرض والهواء والأثير ، وكل هذا يقع في فضاء غير محدود. في الواقع ، إذا كان الدوران اليومي للسماء هو انعكاس لدوران الأرض ، فإن فرضية اعتبار النجوم على نفس الكرة تختفي.

بعد حوالي قرن من الزمان ، أصبح افتراض دوران الأرض جزءًا لا يتجزأ من الأول ، الذي اقترحه عالم الفلك العظيم أريستارخوس ساموس (القرن الثالث قبل الميلاد). كان Aristarchus مدعومًا من قبل البابلي Seleucus (القرن الثاني قبل الميلاد) ، وكذلك Heraclid Pontic ، الذي اعتبر الكون غير محدود. حقيقة أن فكرة الدوران اليومي للأرض كان لها أنصارها في وقت مبكر من القرن الأول الميلادي. هـ ، تشهد بعض تصريحات الفلاسفة سينيكا وديركليد وعالم الفلك كلوديوس بطليموس. ومع ذلك ، فإن الغالبية العظمى من علماء الفلك والفلاسفة لم يشكوا في جمود الأرض.

تم العثور على الحجج ضد فكرة حركة الأرض في أعمال أرسطو وبطليموس. لذلك ، في أطروحته عن الجنةيبرر أرسطو عدم حركة الأرض بحقيقة أنه على الأرض الدوارة ، لا يمكن للأجسام التي يتم إلقاؤها عموديًا لأعلى أن تسقط إلى النقطة التي بدأت منها حركتها: يتحرك سطح الأرض تحت الجسم الذي تم إلقاؤه. حجة أخرى حول جمود الأرض ، قدمها أرسطو ، تستند إلى نظريته الفيزيائية: الأرض جسم ثقيل ، والأجسام الثقيلة تميل إلى التحرك نحو مركز العالم ، وليس الدوران حولها.

ويترتب على عمل بطليموس أن مؤيدي فرضية دوران الأرض أجابوا على هذه الحجج القائلة بأن كلا من الهواء وجميع الأجسام الأرضية تتحرك مع الأرض. من الواضح أن دور الهواء في هذا المنطق مهم بشكل أساسي ، لأنه من المفهوم أن حركته جنبًا إلى جنب مع الأرض هي التي تخفي دوران كوكبنا. يرد بطليموس على هذا بقوله ذلك

ستبدو الأجساد في الهواء متخلفة دائمًا ... وإذا كانت الأجساد تدور معًا مع الهواء ككل ، فلن يبدو أي منها متقدمًا على الآخر أو متخلفًا عنه ، ولكنه سيبقى في مكانه ، أثناء الطيران ورميها لن تحدث انحرافات أو حركات إلى مكان آخر ، كما نراها بأعيننا ، ولن تتباطأ أو تتسارع على الإطلاق ، لأن الأرض ليست ثابتة.

العصور الوسطى

الهند

كان أول مؤلفي العصور الوسطى ، الذين اقترحوا أن الأرض تدور حول محورها ، هو عالم الفلك الهندي العظيم وعالم الرياضيات أرياباتا (أواخر القرن الخامس - أوائل القرن السادس). لقد صاغها في عدة مواضع في أطروحته. أرياباتيا، فمثلا:

تمامًا كما يرى الشخص الموجود على متن سفينة تتحرك للأمام أجسامًا ثابتة تتحرك للخلف ، كذلك يرى المراقب ... نجومًا ثابتة تتحرك في خط مستقيم باتجاه الغرب.

من غير المعروف ما إذا كانت هذه الفكرة تنتمي إلى Aryabhata نفسه أو ما إذا كان قد اقترضها من علماء الفلك اليونانيين القدماء.

كان أرياباتا مدعومًا من قبل عالم فلك واحد فقط ، هو برثوداكا (القرن التاسع). دافع معظم العلماء الهنود عن جمود الأرض. وهكذا ، جادل عالم الفلك فاراهامييرا (القرن السادس) أنه على الأرض الدوارة ، لا يمكن للطيور التي تطير في الهواء العودة إلى أعشاشها ، وأن الحجارة والأشجار ستطير من على سطح الأرض. كما كرر عالم الفلك البارز براهماغوبتا (القرن السادس) الحجة القديمة القائلة بأن الجسد سقط منه جبل عالي، ولكن يمكن أن تغرق في قاعدتها. في الوقت نفسه ، رفض إحدى حجج فاراهامييرا: في رأيه ، حتى لو دارت الأرض ، لا يمكن للأشياء أن تنفصل عنها بسبب جاذبيتها.

الشرق الاسلامي

نظر العديد من علماء الشرق الإسلامي في إمكانية دوران الأرض. وهكذا ، اخترع المقياس الهندسي الشهير السجيزي الإسطرلاب الذي يرتكز مبدأ تشغيله على هذا الافتراض. حتى أن بعض علماء المسلمين (الذين لم تُنزل أسماؤهم إلينا) وجدوا الطريقة الصحيحة لدحض الحجة الرئيسية ضد دوران الأرض: عمودية مسارات الأجسام الساقطة. من حيث الجوهر ، في نفس الوقت ، تم التعبير عن مبدأ تراكب الحركات ، والذي بموجبه يمكن تحلل أي إزاحة إلى مكونين أو أكثر: فيما يتعلق بسطح الأرض الدوارة ، يتحرك الجسم الساقط على طول خط راسيا، ولكن النقطة ، وهي إسقاط هذا الخط على سطح الأرض ، سيتم نقلها من خلال دورانها. يتضح هذا من قبل العالم الموسوعي الشهير البيروني ، الذي كان ، مع ذلك ، يميل إلى جمود الأرض. في رأيه ، إذا كانت هناك قوة إضافية تؤثر على الجسم الساقط ، فإن نتيجة تأثيره على الأرض الدوارة ستؤدي إلى بعض التأثيرات التي لم يتم ملاحظتها بالفعل.

بين العلماء في القرنين الثالث عشر والسادس عشر ، المرتبطين بمرصدي ماراجا وسمرقند ، دار نقاش حول إمكانية وجود مبرر تجريبي لعدم حركة الأرض. وهكذا ، اعتقد عالم الفلك الشهير قطب الدين الشيرازي (القرنان الثالث عشر والرابع عشر) أنه يمكن التحقق من جمود الأرض بالتجربة. من ناحية أخرى ، اعتقد مؤسس مرصد مرجا ناصر الدين الطوسي أنه إذا دارت الأرض ، فسيتم فصل هذا الدوران بطبقة من الهواء محاذية لسطحها ، وجميع الحركات بالقرب من سطح الأرض. سيحدث بنفس الطريقة تمامًا كما لو كانت الأرض ثابتة. لقد أثبت ذلك بمساعدة ملاحظات المذنبات: وفقًا لأرسطو ، المذنبات ظاهرة الأرصاد الجويةفي الطبقات العليا من الغلاف الجوي. ومع ذلك ، تظهر الملاحظات الفلكية أن المذنبات تشارك في الدوران اليومي للكرة السماوية. وبالتالي ، فإن الطبقات العليا من الهواء مقيدة بدوران السماء ، وبالتالي يمكن أيضًا أن تنحسر الطبقات السفلية عن طريق دوران الأرض. وبالتالي ، لا يمكن للتجربة الإجابة على سؤال ما إذا كانت الأرض تدور. ومع ذلك ، ظل مؤيدًا لعجز الأرض ، حيث كان ذلك يتماشى مع فلسفة أرسطو.

اتفق معظم العلماء المسلمين في وقت لاحق (العردي ، القزويني ، النيسبوري ، الجردجاني ، البيرجندي وغيرهم) مع الطوسي على أن جميع الظواهر الفيزيائية على الأرض المستقرة والثابتة ستؤدي إلى نفس الطريقة. ومع ذلك ، لم يعد دور الهواء في هذه الحالة أساسيًا: ليس فقط الهواء ، ولكن أيضًا جميع الكائنات يتم نقلها بواسطة الأرض الدوارة. لذلك ، لتبرير جمود الأرض ، من الضروري إشراك تعاليم أرسطو.

اتخذ المدير الثالث لمرصد سمرقند ، علاء الدين علي الكوشي (القرن الخامس عشر) مكانة خاصة في هذه الخلافات ، حيث رفض فلسفة أرسطو واعتبر أن دوران الأرض ممكن ماديًا. في القرن السابع عشر ، توصل عالم اللاهوت الإيراني والباحث الموسوعي بهاء الدين العاملي إلى نتيجة مماثلة. في رأيه ، لم يقدم علماء الفلك والفلاسفة أدلة كافية لدحض دوران الأرض.

الغرب اللاتيني

مناقشة مفصلة لإمكانية حركة الأرض موجودة على نطاق واسع في كتابات المدرسيين الباريسيين جان بوريدان وألبرت ساكسونيا ونيكولاس أوريم (النصف الثاني من القرن الرابع عشر). الحجة الأكثر أهمية لصالح دوران الأرض ، وليس السماء ، كما ورد في أعمالهم ، هي صغر الأرض مقارنة بالكون ، مما يجعل من إسناد الدوران اليومي لسماء الكون إلى أعلى درجةغير طبيعي.

ومع ذلك ، رفض كل هؤلاء العلماء في النهاية دوران الأرض ، وإن كان ذلك لأسباب مختلفة. وهكذا ، اعتقد ألبرت ساكسونيا أن هذه الفرضية غير قادرة على تفسير الظواهر الفلكية المرصودة. اختلف بوريدان وأوريم عن حق مع هذا ، حيث يجب أن تحدث الظواهر السماوية بنفس الطريقة بغض النظر عن سبب الدوران أو الأرض أو الكون. يمكن لبريدان أن يجد حجة واحدة فقط ضد دوران الأرض: الأسهم التي يتم إطلاقها عموديًا لأعلى تسقط في خط محض ، على الرغم من دوران الأرض ، في رأيه ، يجب أن تتخلف عن حركة الأرض وتسقط إلى غرب نقطة الطلقة.

لكن حتى هذه الحجة قوبلت بالرفض من قبل Oresme. إذا دارت الأرض ، فإن السهم يتحرك رأسياً لأعلى وفي نفس الوقت يتحرك إلى الشرق ، ويتم التقاطه بواسطة الهواء الذي يدور مع الأرض. وهكذا ، يجب أن يسقط السهم في نفس المكان الذي أطلق منه. على الرغم من ذكر الدور المغري للهواء هنا مرة أخرى ، إلا أنه في الواقع لا يلعب دورًا خاصًا. ويتضح ذلك من خلال القياس التالي:

وبالمثل ، إذا كان الهواء مغلقًا في سفينة متحركة ، فسيظهر لشخص محاط بهذا الهواء أن الهواء لا يتحرك ... إذا كان شخص ما في سفينة تتحرك بسرعة عالية إلى الشرق ، لا يعرف شيئًا عن ذلك. هذه الحركة ، وإذا مد يده في خط مستقيم على طول سارية السفينة ، لكان بدا له أن يده كانت تصنع الحركة المستقيمة؛ بنفس الطريقة ، وفقًا لهذه النظرية ، يبدو لنا أن نفس الشيء يحدث لسهم عندما نطلقه رأسيًا لأعلى أو لأسفل. داخل سفينة تتحرك شرقًا بسرعة عالية ، يمكن أن تحدث جميع أنواع الحركة: طولية ، عرضية ، أسفل ، أعلى ، في جميع الاتجاهات - وتبدو تمامًا كما لو كانت السفينة ثابتة.

علاوة على ذلك ، يعطي Orem صيغة تتوقع مبدأ النسبية:

لذلك استنتج أنه من المستحيل أن أثبت بأي تجربة على الإطلاق أن السماء لها حركة نهارية وأن الأرض ليست كذلك.

ومع ذلك ، كان حكم Oresme النهائي بشأن إمكانية دوران الأرض سلبيًا. كان أساس هذا الاستنتاج هو نص الكتاب المقدس:

ومع ذلك ، حتى الآن يدعم الجميع وأعتقد أن [السماء] وليس الأرض هي التي تتحرك ، لأن "الله خلق دائرة الأرض التي لن تهتز" ، على الرغم من كل الحجج المعاكسة.

ذكر علماء وفلاسفة أوروبيون في العصور الوسطى لاحقًا إمكانية الدوران اليومي للأرض ، ولكن لم تتم إضافة أي حجج جديدة لم ترد في Buridan و Orem.

وهكذا ، لم يقبل أي من علماء العصور الوسطى فرضية دوران الأرض. ومع ذلك ، في سياق مناقشتها من قبل علماء الشرق والغرب ، تم التعبير عن العديد من الأفكار العميقة ، والتي سيكررها بعد ذلك علماء العصر الجديد.

عصر النهضة والعصر الحديث

في النصف الأول من القرن السادس عشر ، نُشرت العديد من الأعمال التي زعمت أن سبب الدوران اليومي للسماء هو دوران الأرض حول محورها. كان أحدها مقالة للكاتب الإيطالي سيليو كالكغنيني "حول حقيقة أن السماء ثابتة ، والأرض تدور ، أو على الحركة الدائمة للأرض" (كتبت حوالي عام 1525 ، ونُشرت عام 1544). لم يترك انطباعًا كبيرًا على معاصريه ، لأنه بحلول ذلك الوقت تم نشر العمل الأساسي لعالم الفلك البولندي نيكولاس كوبرنيكوس "حول دوران الكرات السماوية" (1543) ، حيث تم بالفعل نشر فرضية الدوران اليومي للكرة السماوية. أصبحت الأرض جزءًا من نظام مركزية الشمس في العالم ، مثل Aristarchus Samossky. عبّر كوبرنيكوس سابقًا عن أفكاره في مقال صغير مكتوب بخط اليد. تعليق صغير(ليس قبل 1515). قبل عامين من العمل الرئيسي لكوبرنيكوس ، نُشر عمل عالم الفلك الألماني جورج يواكيم ريتيك. الرواية الأولى(1541) ، حيث تم شرح نظرية كوبرنيكوس بشكل عام.

في القرن السادس عشر ، كان كوبرنيكوس مدعومًا بالكامل من قبل علماء الفلك توماس ديجز ، ريتيك ، كريستوف روثمان ، مايكل موستلين ، الفيزيائيين جيامباتيستا بينيديتي ، سيمون ستيفين ، الفيلسوف جيوردانو برونو ، عالم اللاهوت دييجو دي زونيغا. قبل بعض العلماء دوران الأرض حول محورها ، رافضين حركتها إلى الأمام. كان هذا هو منصب عالم الفلك الألماني نيكولاس ريمرز ، المعروف أيضًا باسم أورسوس ، وكذلك الفلاسفة الإيطاليين أندريا سيسالبينو وفرانشيسكو باتريسي. وجهة نظر الفيزيائي البارز ويليام جيلبرت ، الذي أيد الدوران المحوري للأرض ، لكنه لم يتحدث عن حركتها الانتقالية ، ليست واضحة تمامًا. في بداية القرن السابع عشر نظام مركزية الشمستلقى العالم (بما في ذلك دوران الأرض حول محورها) دعمًا رائعًا من جاليليو جاليلي ويوهان كبلر. كان علماء الفلك تايكو براج وكريستوفر كلافيوس أكثر المعارضين تأثيرًا لفكرة حركة الأرض في القرنين السادس عشر وأوائل القرن السابع عشر.

فرضية دوران الأرض وتشكيل الميكانيكا الكلاسيكية

في الواقع ، في القرنين السادس عشر والسابع عشر. كانت الحجة الوحيدة لصالح الدوران المحوري للأرض هي أنه في هذه الحالة لا توجد حاجة لإسناد سرعات دوران هائلة إلى الكرة النجمية ، لأنه حتى في العصور القديمة ، تم إثبات أن حجم الكون يتجاوز حجم الكون بشكل كبير الحجم. من الأرض (تم احتواء هذه الحجة أيضًا بواسطة Buridan و Orem).

ضد هذه الفرضية ، تم التعبير عن الحجج القائمة على الأفكار الديناميكية في ذلك الوقت. بادئ ذي بدء ، هذه هي عمودي مسارات الأجسام الساقطة. كانت هناك حجج أخرى ، على سبيل المثال ، نطاق النار المتساوي في الاتجاهين الشرقي والغربي. كتب كوبرنيكوس ردًا على سؤال حول عدم إمكانية ملاحظة تأثيرات الدوران النهاري في التجارب الأرضية:

لا تدور الأرض فقط مع عنصر الماء المرتبط بها ، ولكن أيضًا جزء كبير من الهواء ، وكل شيء يشبه الأرض بأي شكل من الأشكال ، أو الهواء الأقرب بالفعل إلى الأرض ، المشبع بالمواد الأرضية والمائية ، تتبع نفس قوانين الطبيعة مثل الأرض ، أو اكتسبت الحركة ، والتي يتم توصيلها إليها من خلال الأرض المجاورة في دوران مستمر وبدون أي مقاومة

في هذا الطريق، دور قيادييؤدي عدم قابلية دوران الأرض للرصد إلى سحب الهواء من خلال دورانه. تمت مشاركة هذا الرأي من قبل غالبية الكوبرنيكيين في القرن السادس عشر.

كان أنصار اللانهاية للكون في القرن السادس عشر هم أيضًا توماس ديجز ، وجيوردانو برونو ، وفرانشيسكو باتريسي - كلهم ​​أيدوا فرضية دوران الأرض حول محورها (والأولان أيضًا حول الشمس). اعتقد كريستوف روثمان وجاليليو جاليلي أن النجوم تقع على مسافات مختلفة من الأرض ، على الرغم من أنهم لم يتحدثوا صراحةً عن اللانهاية للكون. من ناحية أخرى ، نفى يوهانس كبلر اللانهاية للكون ، على الرغم من أنه كان مؤيدًا لدوران الأرض.

السياق الديني لمناظرة دوران الأرض

ارتبط عدد من الاعتراضات على دوران الأرض بتناقضه مع النص. الكتاب المقدس. كانت هذه الاعتراضات من نوعين. أولاً ، تم الاستشهاد ببعض المواضع في الكتاب المقدس لتأكيد أن الشمس هي التي تصنع الحركة اليومية ، على سبيل المثال:

تشرق الشمس وتغرب الشمس وتسرع إلى مكانها حيث تشرق.

في هذه الحالة ، تعرض الدوران المحوري للأرض للهجوم ، لأن حركة الشمس من الشرق إلى الغرب هي جزء من الدوران اليومي للسماء. غالبًا ما تم اقتباس مقطع من سفر يشوع في هذا الصدد:

دعا يسوع الرب في اليوم الذي دفع فيه الرب الأموريين إلى يدي إسرائيل ، عندما ضربهم في جبعون ، وضُربوا أمام وجه بني إسرائيل ، وقال أمام بني إسرائيل: قفوا يا الشمس. فوق جبعون والقمر فوق وادي افالون.!

وبما أن الأمر بالتوقف أُعطي للشمس وليس للأرض ، فقد استنتج من هذا أن الشمس هي التي تصنع الحركة اليومية. تم الاستشهاد بمقاطع أخرى لدعم جمود الأرض ، مثل:

لقد أقمت الأرض على أسس صلبة ، ولن تتزعزع إلى أبد الآبدين.

اعتبرت هذه الممرات مخالفة لكل من فكرة دوران الأرض حول محورها والثورة حول الشمس.

دافع مؤيدو دوران الأرض (على وجه الخصوص ، جيوردانو برونو ويوهان كبلر وخاصة جاليليو جاليلي) في عدة اتجاهات. أولاً ، أشاروا إلى أن الكتاب المقدس كتب بلغة مفهومة الناس العاديينولو قدم مؤلفوها صيغًا واضحة من وجهة نظر علمية ، لما تمكّن من تحقيق رسالته الدينية الأساسية. وهكذا كتب برونو:

في كثير من الحالات ، من الحماقة وغير المجدي إعطاء الكثير من التفكير وفقًا للحقيقة وليس وفقًا للحالة المعينة والملاءمة. على سبيل المثال ، إذا بدلاً من الكلمات: "الشمس ولدت وتشرق ، وتمر خلال الظهيرة وتميل نحو أكويلون" ، قال الحكيم: "تسير الأرض في دائرة إلى الشرق ، وترك الشمس تغرب ، تميل نحو منطقتان استوائيتان ، من السرطان إلى الجنوب ، من الجدي إلى أكويلو "، ثم يبدأ المستمعون في التفكير:" كيف؟ هل يقول الأرض تتحرك؟ ما هذا الخبر؟ في النهاية ، كانوا سيعتبرونه أحمق ، وكان سيصبح أحمق حقًا.

تم تقديم إجابات من هذا النوع بشكل أساسي على الاعتراضات المتعلقة بالحركة اليومية للشمس. ثانياً ، لوحظ أنه يجب تفسير بعض مقاطع الكتاب المقدس بشكل مجازي (انظر مقالة الكتاب المقدس Allegorism). لذلك ، لاحظ جاليليو أنه إذا تم أخذ الكتاب المقدس حرفيًا بالكامل ، فعندئذٍ اتضح أن الله له يدان ، فهو معرض لمشاعر مثل الغضب ، إلخ. بشكل عام ، الفكرة الرئيسيةكان المدافعون عن عقيدة حركة الأرض أن العلم والدين لهما أهداف مختلفة: يعتبر العلم ظواهر العالم المادي ، مسترشدًا بحجج العقل ، والهدف من الدين هو التحسين الأخلاقي للإنسان ، وخلاصه. اقتبس جاليليو في هذا الصدد الكاردينال بارونيو أن الكتاب المقدس يعلِّم كيفية الصعود إلى السماء ، وليس كيفية صنع السماوات.

اعتبرت الكنيسة الكاثوليكية هذه الحجج غير مقنعة ، وفي عام 1616 تم حظر مبدأ دوران الأرض ، وفي عام 1631 ، أدين جاليليو من قبل محاكم التفتيش لدفاعه. ومع ذلك ، خارج إيطاليا ، لم يكن لهذا الحظر تأثير كبير على تطور العلم وساهم بشكل رئيسي في سقوط سلطة الكنيسة الكاثوليكية نفسها.

يجب أن نضيف أن الحجج الدينية ضد حركة الأرض لم تكن فقط من قبل قادة الكنيسة ، ولكن أيضًا من قبل العلماء (على سبيل المثال ، Tycho Brage). من ناحية أخرى ، كتب الراهب الكاثوليكي باولو فوسكاريني مقالًا قصيرًا بعنوان "رسالة حول آراء فيثاغورس وكوبرنيكوس حول حركة الأرض وعدم حركة الشمس ونظام فيثاغورس الجديد للكون" (1615) ، حيث عبر عن اعتبارات قريبة من الجليل ، حتى أن عالم اللاهوت الإسباني دييغو دي زونيغا استخدم نظرية كوبرنيكوس لتفسير بعض مقاطع الكتاب المقدس (على الرغم من أنه غير رأيه لاحقًا). وهكذا ، فإن الصراع بين اللاهوت وعقيدة حركة الأرض لم يكن صراعًا بين العلم والدين في حد ذاته ، ولكنه صراع بين القديم (الذي عفا عليه الزمن بالفعل في بداية القرن السابع عشر) والجديد. مبادئ منهجيةالتي هي أساس العلم.

أهمية فرضية دوران الأرض لتطور العلم

ساهم فهم المشاكل العلمية التي أثارتها نظرية دوران الأرض في اكتشاف قوانين الميكانيكا الكلاسيكية وخلق علم كوني جديد ، يقوم على فكرة اللانهاية للكون. نوقشت في سياق هذه العملية التناقضات بين هذه النظرية والقراءة الحرفية للكتاب المقدس ساهمت في ترسيم حدود العلم الطبيعي والدين.

جذب عالم الفلك الغامض والسحري انتباه البشرية منذ العصور القديمة. رفع الناس رؤوسهم إلى السماء المرصعة بالنجوم وطرحوا أسئلة أبدية حول سبب تغيير النجوم لمواقعهم ، ولماذا يأتي النهار والليل ، ولماذا تعوي عاصفة ثلجية في مكان ما ، وفي مكان ما في الصحراء بالإضافة إلى 50 ...

حركة النجوم والتقاويم

تدور معظم الكواكب في النظام الشمسي حول نفسها. في نفس الوقت ، يقومون جميعًا بالثورات حول الشمس. البعض يفعل ذلك بسرعة وبسرعة ، والبعض الآخر ببطء وبشكل رسمي. كوكب الأرض ليس استثناءً ، فهو يتحرك باستمرار في الفضاء الخارجي. حتى في العصور القديمة ، لاحظ الناس ، وهم يعرفون أسباب وآلية هذه الحركة ، نمطًا عامًا معينًا وبدأوا في وضع التقويمات. حتى ذلك الحين ، كانت البشرية مهتمة بمسألة ما هي سرعة ثورة الأرض حول الشمس.

تشرق الشمس عند شروق الشمس

حركة الأرض حول محورها هي يوم الأرض. والمرور الكامل لكوكبنا في مدار إهليلجي حول النجم هو سنة تقويمية.

إذا كنت تقف على القطب الشماليورسم محور وهمي عبر الأرض إلى القطب الجنوبي ، اتضح أن كوكبنا يتحرك من الغرب إلى الشرق. تذكر ، حتى في "حملة كلمة إيغور" قيل أن "الشمس تشرق مع شروق الشمس"؟ يلتقي الشرق دائمًا أشعة الشمسقبل الغرب. لهذا سنه جديدهعلى ال الشرق الأقصىيأتي في وقت أبكر مما كان عليه في موسكو.

في الوقت نفسه ، قرر العلماء أن نقطتين فقط على كوكبنا في وضع ثابت بالنسبة للقطبين الشمالي والجنوبي.

سرعة مجنونة

جميع الأماكن الأخرى على الكوكب في حالة حركة دائمة. ما هي سرعة ثورة الأرض حول الشمس؟ عند خط الاستواء هو الأعلى ويصل إلى 1670 كم في الساعة. أقرب إلى خطوط العرض الوسطى ، على سبيل المثال ، في إيطاليا ، السرعة بالفعل أقل بكثير - 1200 كم في الساعة. وكلما اقتربنا من القطبين ، كان أصغر وأصغر.

مدة دوران الأرض حول محورها 24 ساعة. هذا ما يقوله العلماء. نحن نسميها أسهل - يوم.

ما مدى سرعة دوران الارض حول الشمس؟

350 مرة أسرع من سيارات السباق

بالإضافة إلى الدوران حول محورها ، تقوم الأرض أيضًا بحركة إهليلجية حول نجم يسمى الشمس. بأي سرعة قام العلماء منذ فترة طويلة بحساب هذا المؤشر باستخدام الصيغ والحسابات المعقدة. سرعة الأرض حول الشمس 107 آلاف كيلومتر في الساعة.

من الصعب حتى تخيل هذه الأرقام المجنونة وغير الواقعية. على سبيل المثال ، حتى أكثر سيارات السباق - 300 كيلومتر في الساعة - تقل 356 مرة عن سرعة الأرض في المدار.

يبدو لنا أنه يرتفع ويرتفع ، وأن الأرض بلا حراك ، والنور يصنع دائرة في السماء. جدا لفترة طويلةاعتقدت البشرية ذلك بالضبط ، حتى أثبت العلماء: كل شيء يحدث في الاتجاه المعاكس. اليوم ، حتى تلميذ المدرسة يعرف ما يحدث في العالم: الكواكب تتحرك بسلاسة ورسمية حول الشمس ، وليس العكس. تدور الأرض حول الشمس ، وليس على الإطلاق بالطريقة التي كان يعتقدها القدماء سابقًا.

لذلك ، وجدنا أن سرعة دوران الأرض حول محورها والشمس هي على التوالي 1670 كيلومترًا في الساعة (عند خط الاستواء) و 107 آلاف كيلومتر في الساعة على التوالي. واو ، نحن نطير!

السنة الشمسية والفلكية

دائرة كاملة ، أو بالأحرى شكل بيضاوي ، يدور كوكب الأرض حول الشمس في 356 يومًا 5 ساعات و 48 دقيقة و 46 ثانية. يطلق علماء الفلك على هذه الأرقام "السنة الفلكية". لذلك ، على سؤال "ما هو تواتر ثورة الأرض حول الشمس؟" نجيب ببساطة وإيجاز: "عام". يظل هذا الرقم دون تغيير ، ولكن لسبب ما ، لدينا مرة كل أربع سنوات سنة كبيسة، وفيه يوم واحد أكثر.

لقد اتفق علماء الفلك منذ فترة طويلة على أن الساعات الخمس والنصف الإضافية لا تُحسب كل عام ، لكنهم اختاروا عدد السنة الفلكية ، عدة أيام. وبالتالي ، فإن السنة هي 365 يومًا. ولكن حتى لا يحدث فشل بمرور الوقت ، بحيث لا تتغير الإيقاعات الطبيعية بمرور الوقت ، كل أربع سنوات يظهر يوم إضافي واحد في التقويم في فبراير. يتم "تجميع" ربع أيام هذه السنة لمدة 4 سنوات في يوم كامل - ونحتفل بسنة كبيسة. وهكذا ، بالإجابة على سؤال ما هو تواتر ثورة الأرض حول الشمس ، لا تتردد في قول ذلك سنة واحدة.

في العالم العلمي ، هناك مفاهيم "السنة الشمسية" و "السنة النجمية (الفلكية)". يبلغ الفرق بينهما حوالي 20 دقيقة ويحدث ذلك بسبب حقيقة أن كوكبنا يدور بشكل أسرع من عودة الشمس إلى المكان الذي حدده علماء الفلك على أنه الاعتدال الربيعي. نحن نعلم بالفعل سرعة ثورة الأرض حول الشمس ، والمدة الإجمالية لثورة الأرض حول الشمس هي سنة واحدة.

الأيام والسنوات على الكواكب الأخرى

الكواكب التسعة في النظام الشمسي لها "مفاهيمها" الخاصة حول السرعة ، وعن ماهية اليوم والسنة الفلكية.

كوكب الزهرة ، على سبيل المثال ، يدور حول نفسه لمدة 243 يومًا من أيام الأرض. هل يمكنك تخيل مقدار ما يمكنك القيام به هناك في يوم واحد؟ وكم طول الليل!

لكن على كوكب المشتري ، فإن العكس هو الصحيح. يدور هذا الكوكب حول محوره بسرعة هائلة ويتمكن من إكمال دوران 360 درجة في 9.92 ساعة.

تبلغ سرعة مرور الأرض في مدار حول الشمس سنة (365 يومًا) ، لكن عطارد يبلغ 58.6 يومًا فقط من أيام الأرض. على كوكب المريخ ، الكوكب الأقرب إلى الأرض ، يستمر اليوم تقريبًا لمدة تصل إلى الأرض - 24 ساعة ونصف ، لكن العام تقريبًا ضعف طوله - 687 يومًا.

إن ثورة الأرض حول الشمس هي 365 يومًا. الآن دعونا نضرب هذا الرقم في 247.7 ونحصل على سنة واحدة على كوكب بلوتو. لدينا ألف عام ، وعلى الكوكب الأبعد في النظام الشمسي - أربع سنوات فقط.

إليكم هذه القيم المتناقضة والأرقام المخيفة في نطاقها.

القطع الناقص الغامض

لفهم سبب تغير الفصول بشكل دوري على كوكب الأرض ، لماذا نحن في الممر الأوسط، ويكون الجو باردًا في الشتاء ، فمن المهم ليس فقط الإجابة على السؤال عن مدى سرعة دوران الأرض حول الشمس ، وعلى طول المسار. تحتاج أيضًا إلى فهم كيفية قيامها بذلك.

وهي لا تفعل ذلك في دائرة ، بل في شكل بيضاوي. إذا رسمنا مدار الأرض حول الشمس ، فسنرى أنه الأقرب إلى النجم في يناير ، والأبعد - في يوليو. تسمى أقرب نقطة لموقع الأرض في المدار الحضيض ، وأبعد نقطة تسمى الأوج.

نظرًا لأن محور الأرض ليس في وضع رأسي تمامًا ، ولكنه ينحرف بنحو 23.4 درجة ، وفيما يتعلق بالمدار الإهليلجي ، تزداد زاوية الميل إلى 66.3 درجة ، اتضح أنه في المواضع المختلفة تعرض الأرض للشمس جوانب مختلفة.

بسبب ميل المدار ، تتحول الأرض إلى نجم في نصفي الكرة المختلفين ، ومن هنا تغير الطقس. عندما يحتدم الشتاء في نصف الكرة الشمالي ، يزهر الصيف الحار في نصف الكرة الجنوبي. بعد ستة أشهر ، سيتغير الوضع عكس ذلك تمامًا.

تدور أيها النجم الأرضي!

هل الشمس تدور حول شيء ما؟ بالطبع! لا توجد أجسام ثابتة على الإطلاق في الفضاء. كل الكواكب ، كل أقمارها الصناعية ، كل المذنبات والكويكبات تدور كالساعة. بالطبع ، الأجرام السماوية المختلفة لها سرعات دوران مختلفة ، وزاوية ميل المحور ، لكنها لا تزال دائمًا في حالة حركة. والشمس ، التي هي نجم ، ليست استثناء.

النظام الشمسي ليس مساحة مغلقة مستقلة. يدخل مجرة ​​حلزونية ضخمة تسمى درب التبانة. وهي بدورها تضم ​​ما يصل إلى 200 مليار نجم إضافي. تتحرك الشمس في دائرة حول مركز هذه المجرة. سرعة دوران الشمس حول محورها ومجرة درب التبانة ، حسب العلماء أيضًا باستخدام الملاحظات طويلة المدى والصيغ الرياضية.

اليوم هناك مثل هذه البيانات. دورتك الكاملة من الحركة الدائرية حولك درب التبانةتسافر الشمس في 226 مليون سنة. في علم الفلك ، يُطلق على هذا الرقم "سنة المجرة". علاوة على ذلك ، إذا تخيلنا سطح المجرة مسطحًا ، فإن نجمنا يصنع تقلبات صغيرة لأعلى ولأسفل ، وينتهي الأمر بالتناوب في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي من مجرة ​​درب التبانة. تواتر هذه التقلبات هو 30-35 مليون سنة.

يعتقد العلماء أن الشمس خلال وجود المجرة تمكنت من إجراء 30 دورة كاملة حول مجرة ​​درب التبانة. وهكذا ، عاشت الشمس 30 سنة مجرية فقط حتى الآن. على الأقل هذا ما يقوله العلماء.

يعتقد معظم العلماء أن الحياة على الأرض بدأت منذ 252 مليون سنة. وبالتالي ، يمكن القول أن الكائنات الحية الأولى على الأرض ظهرت عندما قامت الشمس بثورتها التاسعة والعشرين حول مجرة ​​درب التبانة ، أي في العام التاسع والعشرين من حياتها المجرية.

يتحرك الجسم والغازات بسرعات مختلفة

لقد تعلمنا الكثير حقائق مثيرة للاهتمام. نحن نعلم بالفعل معدل دوران الأرض حول الشمس ، واكتشفنا ما هي السنة الفلكية والمجرة ، ومدى سرعة تحرك الأرض والشمس في مداراتهما ، والآن سنحدد مدى سرعة دوران الشمس حول المحور .

لاحظ الباحثون القدماء حقيقة أن الشمس تدور. ظهرت عليها بشكل دوري نقاط مماثلة ، ثم اختفت ، مما جعل من الممكن استنتاج أنها تدور حول محورها. لكن بأية سرعة؟ جادل العلماء ، الذين لديهم أحدث طرق البحث ، حول هذا الأمر لفترة طويلة جدًا.

بعد كل شيء ، فإن نجمنا له تركيبة معقدة للغاية. جسده صلب. يوجد في الداخل نواة صلبة ، يوجد حولها غطاء سائل ساخن. وفوقه من الصعب اللحاء. بالإضافة إلى كل هذا ، فإن سطح الشمس يكتنفه غاز ساخن يحترق باستمرار. إنه غاز ثقيل يتكون أساسًا من الهيدروجين.

لذا ، فإن جسم الشمس نفسه يدور ببطء ، وهذا الغاز المحترق - بسرعة.

25 يومًا و 22 عامًا

تقوم القشرة الخارجية للشمس بدورة كاملة حول محورها خلال 27 يومًا ونصف. تمكن علماء الفلك من تحديد ذلك من خلال مراقبة البقع الشمسية. لكن هذا متوسط. على سبيل المثال ، عند خط الاستواء ، يدورون بشكل أسرع ويحدثون ثورة حول المحور في 25 يومًا. في القطبين ، تتحرك البقع الشمسية بمعدل 31 إلى 36 يومًا.

يدور جسم النجم نفسه حول محوره خلال 22.14 سنة. بشكل عام ، في مائة عام من الحياة الأرضية ، ستدور الشمس حول محورها أربع مرات ونصف فقط.

لماذا يدرس العلماء سرعة دوران نجمنا بهذه الدقة؟

لأنه يعطي إجابات للعديد من أسئلة التطور. بعد كل شيء ، النجم الشمس هو مصدر الحياة لجميع أشكال الحياة على الأرض. بسبب التوهجات على الشمس ، وفقًا للعديد من الباحثين ، ظهرت الحياة على الأرض (منذ 252 مليون سنة). وبسبب سلوك الشمس ماتت الديناصورات والزواحف الأخرى في العصور القديمة.

تألق علينا يا شمس!

يتساءل الناس باستمرار عما إذا كانت الشمس ستستنفد طاقتها ، هل ستنطفئ؟ بالطبع ، سيخرج - لا يوجد شيء أبدي في العالم. وبالنسبة لمثل هذه النجوم الضخمة ، هناك وقت للولادة والنشاط والانحلال. لكن الشمس حتى الآن في منتصف الدورة التطورية ولديها طاقة كافية. بالمناسبة ، في البداية كان هذا النجم أقل سطوعًا. حدد علماء الفلك أنه في المراحل الأولى من التطور ، كان سطوع الشمس أقل بنسبة 70 في المائة مما هو عليه الآن.