التجارب الفلكية

الكرة السماوية

لقرون عديدة ، اعتبرت "سماء الأرض" نموذجًا للحرمة وعدم القدرة على الحركة. لا عجب أن هذا الخطأ استمر طويلاً ، لأن كل حواسنا تتحدث عن جمود الأرض ودوران "قبة السماء" حولها مع النجوم والشمس والقمر. ولكن حتى الآن في علم الفلك ، كذكرى لتلك العصور القديمة ، يتم استخدام مفهوم الكرة السماوية - كرة خيالية كبيرة لا متناهية ، في مركزها يقع الراصد وعلى سطحها تكون حركات الأجرام السماوية عرض.

بالطبع أكثر ما يلفت الانتباه هو الدوران اليومي للسماء - الشمس تشرق في الصباح ، تمر في السماء وتغرق تحت الأفق ، والنجوم التي تظهر في الشرق في المساء ترتفع عالياً في الجنوب بحلول منتصف الليل و ثم تنزل إلى الغرب ، تشرق الشمس مرة أخرى ... يبدو أن السماء تدور حول محور غير مرئي يقع بالقرب من نجم الشمال.

حركة النجوم حول قطب السلام. تصوير أ. ميرونوف

لكن الدوران اليومي للسماء يعتمد بشكل كبير على موقعنا على الكرة الأرضية - إذا وجدنا أنفسنا في نصف الكرة الجنوبي ، فسيكون من غير المعتاد بالنسبة لنا أن تتحرك الشمس عبر السماء في الاتجاه المعاكس - من اليمين إلى اليسار. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية تغير الدوران الظاهري للسطح في أجزاء مختلفة من الأرض.

بادئ ذي بدء ، يجب أن نتذكر أن ارتفاع قطب العالم (النقطة التي تدور حولها السماء) فوق الأفق يساوي دائمًا خط العرض الجغرافي لموقع المراقبة. هذا يعني أنه في القطب الشمالي ، سيكون نجم الشمال في ذروته ، وستتحرك جميع النجوم المضيئة في الدوران اليومي من اليسار إلى اليمين بالتوازي مع الأفق ، ولن ترتفع أو تستقر أبدًا. كوننا في القطب ، يمكننا أن نرى نجوم نصف كرة واحد فقط ، ولكن في أي ليلة.

على العكس من ذلك ، بالنسبة للمراقب عند خط الاستواء ، لا توجد نجوم غير صاعدة (ومع ذلك ، بالإضافة إلى النجوم غير الصاعدة) - جميع نجوم السماء متاحة للمراقبة ، وهي ترتفع عموديًا في الجزء الشرقي من الأفق وضبطت بالضبط بعد 12 ساعة في الجزء الغربي من السماء.

في خطوط العرض الوسطى ، لا تسقط بعض النجوم الموجودة في المنطقة المجاورة للقطب أبدًا تحت الأفق ، ولكن نفس المنطقة من السماء حول القطب المقابل غير متاحة أبدًا للرصد ، بينما بقية النجوم الموجودة في شريط على كلا جانبي خط الاستواء السماوي يرتفع ويغيب خلال النهار.

ستبدو حركة النجوم في خطوط العرض الوسطى لنصف الكرة الجنوبي متشابهة تقريبًا ، مع الاختلاف الوحيد هو أن القطب الجنوبي للعالم سيكون مرئيًا فوق الأفق ، حيث تدور النجوم حوله في اتجاه عقارب الساعة ، والأبراج الاستوائية مألوفة انقلبنا رأساً على عقب ، نرتفع فوق كل شيء في الجزء الشمالي من السماء ونتحرك من اليمين إلى اليسار.

حركة الشمس والنهار

بالحديث عن حركة النجوم ، لم نكن مهتمين بالبعد عنها وحركة الأرض حول الشمس - فالمسافات إلى النجوم ضخمة والتغيرات في مواقعها بسبب الحركة السنوية للأرض هي غاية صغيرة ولا يمكن قياسها إلا بأدوات دقيقة للغاية. مسألة أخرى هي الشمس. تؤدي حركة الأرض في مدارها إلى حركة ظاهرة للشمس بين النجوم. المسار الذي تسلكه الشمس في السماء خلال العام يسمى مسير الشمس. نظرًا لأن محور الأرض يميل بمقدار 23.5 درجة ، فعندما تدور الأرض حول الشمس ، يتحول إليها نصف الكرة الشمالي أو الجنوبي - وهذا ما يفسر تغير الفصول على كوكبنا.

عندما يتجه نصف الكرة الشمالي نحو الشمس ، يأتي الصيف هناك ، وتظهر الشمس في مسارها المرئي على طول مسير الشمس في الجزء الشمالي منه وفي نصف الكرة الشمالي ترتفع أعلى فوق الأفق. في القطب الشمالي ، لمدة نصف عام ، تصبح الشمس ناصعة غير مغيبة - يأتي اليوم القطبي. إلى الجنوب قليلاً ، يستمر اليوم القطبي أقل ، وعند خط عرض الدائرة القطبية (66.5 درجة - الدائرة القطبية 23.5 درجة من القطب) لا تغرب الشمس إلا لبضعة أيام في منتصف الصيف ، بالقرب من يوم الانقلاب الصيفي (22 يونيو). في فصل الشتاء ، لا تشرق الشمس في القطب لمدة نصف عام تقريبًا (أقل قليلاً بسبب الانكسار) ، وفي الجنوب يصبح الليل القطبي أقصر وخارج الدائرة القطبية الشمالية ، تشرق الشمس فوق الأفق حتى في منتصف الشتاء.

في خطوط العرض الوسطى والاستوائية ، تشرق الشمس وتغرب دائمًا ، ويعتمد طول اليوم بشدة ليس فقط على الوقت من السنة ، ولكن أيضًا على خط العرض - فكلما اقتربنا من خط الاستواء ، قل طول اليوم في الشتاء والصيف ، وكلما اقترب طول النهار والليل إلى 12 ساعة. ولكن فقط عند خط الاستواء يكون طول النهار والليل ثابتًا دائمًا. تعتمد مدة الشفق أيضًا على خط العرض - في خطوط العرض الاستوائية ، تغرب الشمس بشكل عمودي على الأفق ويكون الشفق هو الأقصر ، وفي خط عرض سانت بطرسبرغ في منتصف الصيف تستمر من غروب الشمس إلى شروقها - هذه هي أشهر ليال بيضاء.

يعتمد مدى ارتفاع الشمس فوق الأفق على خط العرض - في يوم الانقلاب الشمسي ، سيكون هذا الارتفاع 90 درجة -φ + 23.5 درجة.

بالمناسبة ، الرأي الخاطئ شائع جدًا وهو أن الشمس دائمًا عند خط الاستواء في ذروتها عند الظهيرة - وهذا ليس كذلك ، في أي نقطة على الأرض تقع بين خطوط المناطق المدارية (من 23.5 درجة جنوبًا إلى 23.5 درجة) N.) تمر الشمس بالضبط من خلال الذروة مرتين فقط في السنة ، عند خط الاستواء - في الاعتدال ، وعلى خطوط المناطق المدارية - مرة واحدة فقط في السنة ، في يوم الانقلاب الصيفي على المدار الشمالي وفي يوم الانقلاب الشتوي - في الجنوب.

تؤدي حركة الأرض حول الشمس إلى ظاهرة مهمة أخرى - مدة اليوم الشمسي (الفاصل الزمني بين ظهرتين) لا تتزامن مع الأيام الفلكية (الفاصل الزمني بين مرور نجم عبر خط الزوال). والحقيقة أن الأرض تحتاج إلى وقت إضافي للالتفاف بالزاوية التي تمر بها في يوم واحد في مدارها. علاوة على ذلك ، فإن مدة اليوم الشمسي ليست ثابتة (انظر مقالة معادلة الوقت). من السهل إجراء تقدير تقريبي - في يوم تمر الأرض 1/365 من مدارها ، أو أقل بقليل من 1 درجة ، وإذا دارت الأرض حول محورها (360 درجة) في حوالي 24 ساعة ، فستكون كذلك اقلب 1 درجة في حوالي 4 دقائق. في الواقع ، اليوم الفلكي هو 23 ساعة و 56 دقيقة و 4 ثوانٍ.

القمر

منذ القدم كان قمرنا الصناعي يخدم الناس في حساب الوقت ، وهذا ليس مصادفة - فالتغيير في أطوار القمر يسهل ملاحظته وطول الشهر ليس من الصعب تحديده ، إلى جانب أن الشهر أصبح وحدة وقت وسيطة مريحة للغاية بين اليوم والسنة. بالمناسبة ، الأسبوع المعتاد المكون من سبعة أيام يرتبط أيضًا بالقمر - 7 أيام هي حوالي ربع الشهر (وتقاس أطوار القمر أيضًا بالأرباع). معظم التقاويم القديمة كانت قمرية و lunisolar.

بالطبع ، أول ما يلفت انتباهك عند مراقبة القمر هو التغيير في مظهره خلال الشهر من هلال رقيق يمكن رؤيته فور غروب الشمس ، بعد 2-3 أيام من القمر الجديد ، إلى مرحلة القمر الجديد. الربع الأول (في نصف الكرة الشمالي ، يكون النصف الأيمن من القرص مضاءً بالقمر) ، ثم بعد اكتمال القمر ، والربع الأخير (النصف الأيسر من القرص مضاء) ، وأخيراً إلى القمر الجديد ، عندما يكون القمر يقترب من الشمس ويختفي في أشعتها. يتم تفسير تغيير المراحل من خلال التغيير في موضع القمر بالنسبة للشمس عندما يدور حول الأرض ، أو دورة كاملة من تغير الطور - ثورة بالنسبة للشمس أو الشهر السينودسي تستمر حوالي 29.5 يومًا. فترة الثورة بالنسبة إلى النجوم (الشهر الفلكي) أقل قليلاً وتبلغ 27.3 يومًا. كما ترى ، تحتوي السنة على عدد غير صحيح من الأشهر ، لذلك تستخدم التقويمات القمرية قواعد خاصة للتناوب بين 12 شهرًا و 13 شهرًا ، ولهذا السبب فهي معقدة للغاية ويتم استبدالها الآن في معظم البلدان بالميلادي التقويم ، الذي لا علاقة له بالقمر - الأشهر فقط (وإن كانت أطول من الأشهر القمرية) والأسابيع بقيت في ذكرى أسلافه ...

هناك ميزة أخرى مثيرة للاهتمام في حركة القمر - تتزامن فترة دورانه حول محوره مع فترة الثورة حول الأرض ، لذلك يتحول قمرنا الصناعي دائمًا إلى الأرض بنصف كرة واحد. لكن لا يمكن القول أننا لا نستطيع رؤية سوى نصف سطح القمر - نظرًا للحركة المدارية غير المتساوية للقمر وميل مداره إلى خط استواء الأرض ، يدور القمر قليلاً بالنسبة إلى مراقب الأرض في كل من خطوط الطول والعرض (تسمى هذه الظاهرة libration) ويمكننا رؤية مناطق حافة القرص - في المجموع ، يتوفر حوالي 60٪ من سطح القمر للرصد.

جان إيفل ، خلق العالم
- ليس من السهل أن تبدأ الكون!