منذ القرن السادس عشر عندما أثبت نيكولاس كوبرنيكوس أن الأرض تدور حول الشمس ، عمل العلماء بلا كلل لفهم العلاقة من الناحية الرياضية. إذا كان هذا الجسم السماوي اللامع - الذي يعتمد عليه الفصول ، والدورة النهارية ، وكل الحياة على الأرض - لا يدور حولنا ، فما هي بالضبط طبيعة مدارنا حوله؟
لعدة قرون ، طبق الفلكيون الطريقة العلمية للإجابة على هذا السؤال ، وقرروا أن مدار الأرض حول الشمس له خصائص رائعة. وقد ساعدنا ما وجدوه على فهم سبب قياس الوقت بالطريقة التي نقوم بها.
الخصائص المدارية:
بادئ ذي بدء ، تبلغ سرعة مدار الأرض حول الشمس 108000 كم / ساعة ، مما يعني أن كوكبنا يسافر 940 مليون كيلومتر خلال مدار واحد. تكمل الأرض مدارًا واحدًا كل 365.242199 يعني الأيام الشمسية ، وهي حقيقة تقطع شوطًا طويلًا في تفسير سبب الحاجة إلى يوم تقويمي إضافي كل أربع سنوات (يُعرف أيضًا باسم سنة كبيسة).
تختلف مسافة الكوكب عن الشمس أثناء دورانها. في الواقع ، الأرض ليست على الإطلاق نفس المسافة من الشمس من يوم لآخر. عندما تكون الأرض أقرب إلى الشمس ، يقال إنها في الحضيض. يحدث هذا في حوالي 3 يناير من كل عام ، عندما تكون الأرض على مسافة حوالي 147،098،074 كم.
يبلغ متوسط مسافة الأرض من الشمس حوالي 149.6 مليون كيلومتر ، ويشار إليها أيضًا بوحدة فلكية واحدة (AU). عندما تكون على أبعد مسافة من الشمس ، يقال أن الأرض في الأوج - والذي يحدث في الرابع من يوليو تقريبًا حيث تصل الأرض إلى مسافة حوالي 152،097،701 كم.
وسيلاحظ من هم في نصف الكرة الشمالي أن الطقس "الدافئ" أو "البارد" لا يتزامن مع مدى قرب الأرض من الشمس. يتم تحديد ذلك من خلال الإمالة المحورية (انظر أدناه).
المدار البيضاوي:
بعد ذلك ، هناك طبيعة مدار الأرض. بدلاً من كونها دائرة مثالية ، تتحرك الأرض حول الشمس في نمط دائري أو بيضاوي ممتد. هذا ما يعرف بالمدار "الإهليلجي". تم وصف هذا النمط المداري لأول مرة من قبل يوهانس كيبلر ، عالم الرياضيات والفلكي الألماني ، في عمله الأساسي علم الفلك نوفا (علم الفلك الجديد).
بعد قياس مداري الأرض والمريخ ، لاحظ أنه في بعض الأحيان ، يبدو أن مدارات كلا الكواكب تسرع أو تتباطأ. تزامن ذلك بشكل مباشر مع كواكب ونحل الحضيض ، مما يعني أن مسافة الكواكب من الشمس لها علاقة مباشرة بسرعة مداراتها. وهذا يعني أيضًا أن كلا من الأرض والمريخ لم يدور حول الشمس في أنماط دائرية تمامًا.
في وصف طبيعة المدارات الإهليلجية ، يستخدم العلماء عاملًا يعرف باسم "الانحراف المركزي" ، والذي يتم التعبير عنه في شكل رقم بين صفر وواحد. إذا كان الانحراف الكوكبي قريبًا من الصفر ، فإن القطع الناقص تقريبًا دائرة. إذا كان قريبًا من أحدهما ، يكون القطع الناقص طويلًا ونحيلًا.
يمتلك مدار الأرض انحرافًا أقل من 0.02 ، مما يعني أنه قريب جدًا من كونه دائريًا. هذا هو السبب في أن الفرق بين مسافة الأرض من الشمس عند الحضيض والأوج قليل جدًا - أقل من 5 مليون كيلومتر.
التغيير الموسمي:
ثالثًا ، هناك الدور الذي يلعبه مدار الأرض في المواسم ، والذي أشرنا إليه أعلاه. يتم تحديد الفصول الأربعة من خلال حقيقة أن الأرض مائلة 23.4 درجة على محورها الرأسي ، والتي يشار إليها باسم "الميل المحوري". يحدد هذا الانحراف في مدارنا الانقلابات - النقطة في مدار أقصى ميل محوري نحو الشمس أو بعيدًا عنها - والاعتدال ، عندما يكون اتجاه الميل والاتجاه نحو الشمس متعامدين.
باختصار ، عندما يميل نصف الكرة الشمالي بعيدًا عن الشمس ، فإنه يمر بالشتاء بينما يعاني نصف الكرة الجنوبي من الصيف. بعد ستة أشهر ، عندما يميل نصف الكرة الشمالي باتجاه الشمس ، يتم عكس الترتيب الموسمي.
في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ، يحدث الانقلاب الشتوي حوالي 21 ديسمبر ، والانقلاب الصيفي بالقرب من 21 يونيو ، والاعتدال الربيعي حوالي 20 مارس ، والاعتدال الخريفي حوالي 23 سبتمبر. الميل المحوري في نصف الكرة الجنوبي هو عكس الاتجاه تمامًا في نصف الكرة الشمالي. وبالتالي يتم عكس الآثار الموسمية في الجنوب.
في حين أنه من الصحيح أن الأرض لديها حضيض ، أو النقطة التي تكون فيها أقرب ما تكون إلى الشمس ، وأحد نقاط ، أبعد نقطة عن الشمس ، فإن الفرق بين هذه المسافات ضئيل للغاية بحيث لا يكون له أي تأثير كبير على مواسم الأرض والمناخ.
نقاط لاغرانج:
خاصية أخرى مثيرة للاهتمام لمدار الأرض حول الشمس لها علاقة بنقاط لاغرانج. هذه هي المواقع الخمسة في التكوين المداري للأرض حول الشمس حيث يوفر الجاذبية المركبة للأرض والشمس على وجه التحديد قوة الجاذبية المطلوبة للدوران معها.
يتم تسمية نقاط Lagrange الخمس بين الأرض (بشكل غير خيالي إلى حد ما) من L1 إلى L5. يجلس L1 و L2 و L3 على طول خط مستقيم يمر عبر الأرض والشمس. يقع L1 بينهما ، L3 على الجانب الآخر من الشمس من الأرض ، و L2 على الجانب الآخر من الأرض من L1. نقاط Lagrange الثلاثة هذه غير مستقرة ، مما يعني أن القمر الصناعي الذي تم وضعه في أي واحد منها سوف يتحرك بعيدًا عن المسار إذا كان مضطربًا في أدنى درجة.
تقع نقطتا L4 و L5 على أطراف المثلثين المتساويين حيث تشكل الشمس والأرض النقطتين السفليتين. تقع هذه النقاط على طول مدار الأرض ، مع L4 60 ° خلفه و L5 60 ° أمامه. هاتان نقطتا لاغرانج مستقران ، وبالتالي هما وجهتان شائعتان للأقمار الصناعية والتلسكوبات الفضائية.
لقد علمت دراسة مدار الأرض حول الشمس العلماء الكثير عن الكواكب الأخرى أيضًا. معرفة مكان كوكب ما فيما يتعلق بنجمه الأم وفترة مداره وميله المحوري ومجموعة من العوامل الأخرى كلها أمور أساسية لتحديد ما إذا كانت الحياة موجودة على أحد أم لا ، وما إذا كان يمكن للبشر العيش يومًا أم لا هناك.
لقد كتبنا العديد من المقالات المثيرة للاهتمام حول مدار الأرض هنا في مجلة الفضاء. إليك 10 حقائق مثيرة للاهتمام حول الأرض ، كم تبعد الأرض عن الشمس ؟، ما هو دوران الأرض ؟، لماذا توجد مواسم ؟، وما هو الميل المحوري للأرض؟
لمزيد من المعلومات ، اطلع على هذه المقالة على وكالة ناسا- Window to the Universe على المدارات الإهليلجية أو راجع ناسا الأرض: نظرة عامة.
يلقي علم الفلك أيضًا الأخطبوطات ذات الصلة بالموضوع. إليك عرض BQuestions: الثقوب السوداء السوداء ، عدم توازن الأرض ، والتلوث الفضائي.
مصادر:
- ويكيبيديا - مدار الأرض
- وكالة ناسا: Windows to the Universe - The Earth's Orbit
- وكالة ناسا: اسأل عالم الفيزياء الفلكية - سرعة دوران الأرض
