مدار الأرض


تدور الأرض حول الشمس على مسافة متوسطة تبلغ 149.60 مليون كيلومتر (92.96 مليون ميل)، أو 8.317 دقيقة ضوئية ، [1] في اتجاه عكس عقارب الساعة كما يُرى من أعلى نصف الكرة الشمالي . يستغرق مدار كامل 365.256 يومًا ( سنة نجمية واحدة )، وخلال هذه الفترة سافرت الأرض 940 مليون كيلومتر (584 مليون ميل). [2] وبغض النظر عن تأثير أجسام النظام الشمسي الأخرى ، فإن مدار الأرض ، والذي يُسمى أيضًا ثورة الأرض ، هو شكل بيضاوي مع مركز ثقل الأرض والشمس كأحد البؤر مع انحراف حالي يبلغ 0.0167. ونظرًا لأن هذه القيمة قريبة من الصفر، فإن مركز المدار قريب نسبيًا من مركز الشمس (بالنسبة لحجم المدار).
كما يُرى من الأرض، فإن الحركة المدارية التقدمية للكوكب تجعل الشمس تبدو وكأنها تتحرك بالنسبة للنجوم الأخرى بمعدل حوالي 1 درجة شرقًا لكل يوم شمسي (أو قطر الشمس أو القمر كل 12 ساعة). [nb 1] يبلغ متوسط سرعة مدار الأرض 29.78 كم/ثانية (19 ميل/ثانية؛ 107208 كم/ساعة؛ 66616 ميل/ساعة)، وهي سرعة كافية لتغطية قطر الكوكب في 7 دقائق والمسافة إلى القمر في 4 ساعات. [3] تُعرف النقطة التي تتجه إليها الأرض في مدارها الشمسي في أي لحظة معينة باسم "قمة طريق الأرض". [4] [5]
من نقطة مراقبة فوق القطب الشمالي للشمس أو الأرض، ستبدو الأرض وكأنها تدور في اتجاه عكس عقارب الساعة حول الشمس. ومن نفس نقطة المراقبة، ستبدو الأرض والشمس وكأنها تدوران أيضًا في اتجاه عكس عقارب الساعة حول محوريهما.
تاريخ الدراسة


مركزية الشمس هو النموذج العلمي الذي وضع الشمس لأول مرة في مركز النظام الشمسي ووضع الكواكب، بما في ذلك الأرض، في مداره. تاريخيًا، يعارض مركزية الشمس مركزية الأرض ، التي وضعت الأرض في المركز. اقترح أريستارخوس الساموسي بالفعل نموذجًا لمركزية الشمس في القرن الثالث قبل الميلاد. في القرن السادس عشر، قدم نيكولاس كوبرنيكوس في كتابه " في الثورات" مناقشة كاملة لنموذج مركزية الشمس للكون [6] بنفس الطريقة التي قدم بها بطليموس نموذجه لمركزية الأرض في القرن الثاني. حلت " الثورة الكوبرنيكية " هذه قضية الحركة التراجعية الكوكبية من خلال القول بأن مثل هذه الحركة كانت محسوسة وواضحة فقط. وفقًا للمؤرخ جيري بروتون ، "على الرغم من أن كتاب كوبرنيكوس الرائد ... قد [تم طباعته] قبل أكثر من قرن من الزمان، إلا أن [صانع الخرائط الهولندي] جوان بلاو كان أول صانع خرائط يدمج نظريته الثورية حول مركزية الشمس في خريطة للعالم". [7]
التأثير على الأرض
بسبب ميل محور الأرض (المعروف غالبًا باسم ميل مسار الشمس ) ، فإن ميل مسار الشمس في السماء (كما يراه المراقب على سطح الأرض) يختلف على مدار العام. بالنسبة للمراقب الموجود على خط عرض شمالي، عندما يميل القطب الشمالي نحو الشمس، يستمر اليوم لفترة أطول وتظهر الشمس أعلى في السماء. وينتج عن هذا درجات حرارة متوسطة أكثر دفئًا، حيث يصل الإشعاع الشمسي الإضافي إلى السطح. عندما يميل القطب الشمالي بعيدًا عن الشمس، يكون العكس صحيحًا ويكون الطقس أكثر برودة بشكل عام. شمال الدائرة القطبية الشمالية وجنوب الدائرة القطبية الجنوبية ، يتم الوصول إلى حالة متطرفة حيث لا يوجد ضوء النهار على الإطلاق لجزء من العام، وضوء النهار مستمر خلال الوقت المعاكس من العام. وهذا ما يسمى بالليل القطبي وشمس منتصف الليل ، على التوالي. يؤدي هذا الاختلاف في الطقس (بسبب اتجاه الميل المحوري للأرض) إلى الفصول . [8]
الأحداث في المدار
وفقًا للاتفاقية الفلكية، يتم تحديد الفصول الأربعة من خلال الانقلابات (النقطتان في مدار الأرض حيث أقصى ميلان لمحور الأرض، نحو الشمس أو بعيدًا عن الشمس) والاعتدالات ( النقطتان في مدار الأرض حيث يكون محور الأرض المائل وخط وهمي مرسوم من الأرض إلى الشمس متعامدين تمامًا على بعضهما البعض). يقسم الانقلابات والاعتدالات السنة إلى أربعة أجزاء متساوية تقريبًا. في نصف الكرة الشمالي، يحدث الانقلاب الشتوي في أو حوالي 21 ديسمبر؛ الانقلاب الصيفي يكون بالقرب من 21 يونيو؛ يحدث الاعتدال الربيعي حوالي 20 مارس، ويحدث الاعتدال الخريفي حوالي 23 سبتمبر. [9] إن تأثير ميلان محور الأرض في نصف الكرة الجنوبي هو عكس تأثيره في نصف الكرة الشمالي، وبالتالي فإن فصول الانقلابات والاعتدالات في نصف الكرة الجنوبي هي عكس تلك الموجودة في نصف الكرة الشمالي (على سبيل المثال، يكون الانقلاب الصيفي الشمالي في نفس وقت الانقلاب الشتوي الجنوبي).
في العصر الحديث، يحدث الحضيض للأرض حوالي 3 يناير، والأوج حوالي 4 يوليو. بعبارة أخرى، تكون الأرض أقرب إلى الشمس في يناير، وأبعد في يوليو، وهو ما قد يبدو غير بديهي لأولئك المقيمين في نصف الكرة الشمالي، حيث يكون الجو أكثر برودة عندما تكون الأرض أقرب إلى الشمس وأكثر دفئًا عندما تكون أبعد. يؤدي تغيير مسافة الأرض والشمس إلى زيادة بنحو 7٪ في إجمالي الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض في الحضيض بالنسبة للأوج. [10] نظرًا لأن نصف الكرة الجنوبي مائل نحو الشمس في نفس الوقت تقريبًا الذي تصل فيه الأرض إلى أقرب نقطة من الشمس، فإن نصف الكرة الجنوبي يتلقى طاقة أكبر قليلاً من الشمس مقارنة بالنصف الشمالي على مدار العام. ومع ذلك، فإن هذا التأثير أقل أهمية بكثير من التغير الكلي في الطاقة بسبب الميل المحوري، ويتم امتصاص معظم الطاقة الزائدة بواسطة النسبة الأعلى من السطح المغطى بالمياه في نصف الكرة الجنوبي. [11]
يبلغ نصف قطر كرة هيل ( كرة تأثير الجاذبية ) للأرض حوالي 1,500,000 كيلومتر (0.01 وحدة فلكية )، أو ما يقرب من أربعة أضعاف المسافة المتوسطة إلى القمر. [12] [nb 2] هذه هي المسافة القصوى التي يكون فيها تأثير جاذبية الأرض أقوى من تأثير جاذبية الشمس والكواكب الأبعد. يجب أن تكون الأجسام التي تدور حول الأرض ضمن هذا نصف القطر، وإلا فقد تصبح غير مقيدة بالاضطراب الجاذبي للشمس.
| عصر | J2000.0 [ملاحظة 3] |
| الأوج | 152.10 × 10 6 كم (94.51 × 10 6 ميل) 1.0167 الاتحاد الأفريقي [ملاحظة 4] |
| الحضيض | 147.10 × 10 6 كم (91.40 × 10 6 ميل) 0.98329 الاتحاد الأفريقي [ملاحظة 4] |
| المحور شبه الرئيسي | 149.60 × 10 6 كم (92.96 × 10 6 ميل) 1.0000010178 الاتحاد الأفريقي [13] |
| غرابة | 0.0167086 [13] |
| الميل | 7.155 درجة إلى خط استواء الشمس 1.578690 درجة [14] إلى المستوى الثابت |
| خط طول العقدة الصاعدة | 174.9 درجة [13] |
| خط طول الحضيض | 102.9 درجة [13] |
| حجة الحضيض | 288.1 درجة [13] [ملاحظة 5] |
| فترة | 365.256 363 004 يومًا [15] |
| متوسط السرعة المدارية | 29.78 كم/ثانية (18.50 ميل/ثانية) [3] 107,208 كم/ساعة (66,616 ميل/ساعة) |
| السرعة في الأوج | 29.29 كم/ثانية (18.20 ميل/ثانية) [3] |
| السرعة في الحضيض | 30.29 كم/ثانية (18.82 ميل/ثانية) [3] |
يوضح الرسم البياني التالي مواضع العلاقة بين خطوط الانقلابات والاعتدالات والوجهين البيضاويين لمدار الأرض الإهليلجي. تمثل صور الأرض الست مواضع على طول القطع الناقص المداري، والتي هي بالتتابع الحضيض (أقرب نقطة إلى الشمس) في أي وقت من 2 يناير إلى 5 يناير، ونقطة الاعتدال في مارس في 19 أو 20 أو 21 مارس، ونقطة الانقلاب الصيفي في يونيو في 20 أو 21 أو 22 يونيو، والأوج (أبعد نقطة عن الشمس) في أي وقت من 3 يوليو إلى 5 يوليو، والاعتدال في سبتمبر في 22 أو 23 أو 24 سبتمبر، والانقلاب الصيفي في ديسمبر في 21 أو 22 أو 23 ديسمبر. [9]


مستقبل
لقد بحث علماء الرياضيات والفلك (مثل لابلاس ، ولاغرانج ، وغاوس ، وبوانكاريه ، وكولموغوروف ، وفلاديمير أرنولد ، ويورجن موزر ) عن أدلة على استقرار حركات الكواكب، وقد أدى هذا المسعى إلى العديد من التطورات الرياضية والعديد من "الأدلة" المتعاقبة على استقرار النظام الشمسي. [16] وفقًا لمعظم التوقعات، سيكون مدار الأرض مستقرًا نسبيًا على مدى فترات طويلة. [17]
في عام 1989، أشار عمل جاك لاسكار إلى أن مدار الأرض (وكذلك مدارات جميع الكواكب الداخلية) يمكن أن يصبح فوضويًا وأن خطأً صغيرًا يصل إلى 15 مترًا في قياس الموضع الأولي للأرض اليوم سيجعل من المستحيل التنبؤ بمكان وجود الأرض في مدارها بعد أكثر من 100 مليون عام بقليل. [18] نمذجة النظام الشمسي هو موضوع تغطيه مشكلة الجسم n .
انظر أيضا
ملحوظات
- ^ يستغرق كوكبنا حوالي 365 يومًا للدوران حول الشمس. ويبلغ مداره الكامل 360 درجة. وتثبت هذه الحقيقة أن الأرض تقطع مسافة 1 درجة تقريبًا في مدارها كل يوم. وبالتالي، ستبدو الشمس وكأنها تتحرك عبر السماء بالنسبة للنجوم بنفس المقدار.
- ^ بالنسبة للأرض، نصف قطر التل هو
- ^ كل الكميات الفلكية تتغير، سواء بشكل دوري أو بشكل تدريجي . الكميات المعطاة هي القيم في اللحظة J2000.0 للتغير الدوري، متجاهلة كل التغيرات الدورية.
- ^ ab الأوج = a × (1 + e ); الحضيض = a × (1 – e )، حيث a هو المحور شبه الرئيسي و e هو الانحراف.
- ^ تسرد المراجع خط طول الحضيض ، وهو مجموع خط طول العقدة الصاعدة وحجة الحضيض. بطرح خط طول العقدة البالغ 174.873 درجة من ذلك (102.937 درجة) نحصل على −71.936 درجة. وإضافة 360 درجة نحصل على 288.064 درجة. ولا تغير هذه الإضافة الزاوية ولكنها تعبر عنها في النطاق المعتاد من 0 إلى 360 درجة لخطوط الطول.
مراجع
- ^ "الشمس: حقائق وأرقام". استكشاف النظام الشمسي . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء . مؤرشف من الأصل في 3 يوليو 2015. تم الاسترجاع في 29 يوليو 2015 .
- ^ جان ميوس ، الخوارزميات الفلكية الطبعة الثانية، ISBN 0-943396-61-1 (Richmond، VA: Willmann-Bell، 1998) 238. انظر محيط القطع الناقص # . إن صيغة رامانوجان دقيقة بما فيه الكفاية. [ بحاجة لمصدر ]
- ^ abcd Williams, David R. (1 September 2004). "Earth Fact Sheet". وكالة ناسا . تم الاسترجاع في 17 مارس 2007 .
- ^ "1893PA......1..373S صفحة 373". articles.adsabs.harvard.edu .
- ^ "Apex" .Tidjma.tn .
- ^ دي Revolutionibus orbium coelestium . يوهانس بيتريوس. 1543.
- ^ جيري بروتون ، تاريخ العالم في اثنتي عشرة خريطة ، لندن: ألين لين، 2012، ISBN 9781846140990 ص 262.
- ^ "ما الذي يسبب الفصول؟ (ناسا)" . تم الاسترجاع 22 يناير 2015 .
- ^ "تاريخ ووقت الانقلابات والاعتدالات". 28 أغسطس 2013. تم الاسترجاع 22 يناير 2015 .
- ^ "الطاقة الشمسية تصل إلى سطح الأرض". ITACA. مؤرشف من الأصل في 30 يناير 2022 . تم الاسترجاع 30 يناير 2022 .
{{cite web}}:CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( الرابط ) - ^ ويليامز، جاك (20 ديسمبر 2005). "ميلان الأرض يخلق الفصول". USAToday . تم الاسترجاع في 17 مارس 2007 .
- ^ فاسكيز، م. مونتانيس رودريغيز، ب. بالي، إي. (2006). “الأرض كموضوع ذو أهمية فيزيائية فلكية في البحث عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية” (PDF) . معهد الفيزياء الفلكية في جزر الكناري . تم الاسترجاع 21 مارس 2007 .
- ^ abcde Simon, JL; Bretagnon, P.; Chapront, J.; Chapront-Touzé, M.; Francou, G.; Laskar, J. (فبراير 1994). "التعبيرات العددية لصيغ التقدم والعناصر المتوسطة للقمر والكواكب". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 282 (2): 663–683. رمز Bibcode :1994A&A...282..663S.
- ^ ألين، كلابون والتر؛ كوكس، آرثر ن. (2000). كميات ألين الفلكية. سبرينغر. ص. 294. ISBN 0-387-98746-0.
- ^ يظهر الشكل في مراجع متعددة، وهو مشتق من عناصر VSOP87 من القسم 5.8.3، ص. 675 مما يلي: Simon, JL; Bretagnon, P.; Chapront, J.; Chapront-Touzé, M.; Francou, G.; Laskar, J. (فبراير 1994). "التعبيرات العددية لصيغ التقدم والعناصر المتوسطة للقمر والكواكب". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 282 (2): 663–683. رمز Bibcode :1994A&A...282..663S.
- ^ لاسكار، ج. (2001). "النظام الشمسي: الاستقرار". في ميردين، بول (المحرر). موسوعة علم الفلك والفيزياء الفلكية . بريستول: معهد الفيزياء للنشر . المقال 2198.
- ^ جريبين، جون (2004). البساطة العميقة: جلب النظام إلى الفوضى والتعقيد (الطبعة الأمريكية الأولى). نيويورك: دار راندوم هاوس . رقم ISBN 978-1-4000-6256-0.
- ^ "احتمال اصطدام الأرض بالزهرة". 11 يونيو 2009. مؤرشف من الأصل في 23 يناير 2015. اطلع عليه بتاريخ 22 يناير 2015 .
روابط خارجية
- الأرض – السرعة في الفضاء – حوالي مليون ميل في الساعة – ناسا و ( مناقشة WP )
