و حركات الأرض والقمر لها مصدرها، من جهة، في قوة الجاذبية في كل واحد يمارس من جهة أخرى، وعلى الطرف الآخر، في جذب أن الشمس في يمارس بدوره على جميع الهيئات التابعة للنظام الشمسي.
لكل من الأرض والقمر حركات دورانية حول محوريهما والترجمة ، وهذه هي الأهم. لكنهم أيضًا يواجهون حركات ثانوية أخرى للتوازنات والتذبذبات ، لأنها ليست كائنات نقطية ، ولكنها ذات أبعاد ملحوظة وليست كروية تمامًا.
الشكل 1. الطائرات المدارية للأرض والقمر ، بميول المحاور المعنية والمسافة بين المركزين ومركز الجاذبية. المصدر: ويكيميديا كومنز. صورة الأرض من وكالة ناسا ؛ ترتيب بواسطة brews_ohare
تعتبر الأرض والقمر نظامًا معزولًا للأجسام ذات الحجم القابل للقياس ، والتي تدور حول مركز كتلتها ، وتقع على الخط الذي يربط المراكز المعنية.
هذه النقطة أقرب إلى الأرض من القمر ، حيث تمتلك أول كتلة أكبر. يقع على بعد 4641 كم تقريبًا من مركز الأرض ويسمى مركز الجاذبية.
القوانين
تخضع حركات القمر لقوانين كاسيني ، التي أعلنها جيوفاني كاسيني (1625-1712) عام 1693:
- للقمر دوران متزامن مع الأرض ، حيث أن له نفس فترة الدوران والترجمة ، وبهذه الطريقة فإنه يظهر دائمًا نفس الوجه لمراقبي الأرض.
- ميل المستوي الاستوائي القمري ومسير الشمس ثابت.
- محور الدوران القمري ، العادي إلى مسير الشمس - المستوى المداري للأرض - والمستوى الطبيعي بالنسبة إلى المستوى المداري للقمر هما مستويان.
دوران وترجمة القمر
يقوم القمر بحركة دورانية حول محوره في حوالي 27.32 يومًا. تسمى فترة الدوران هذه بالشهر الفلكي. وفقًا لقانون كاسيني الأول ، هذا أيضًا هو الوقت الذي يستغرقه القمر للدوران حول الأرض.
الشكل 2. رسم متحرك يوضح حركة نظام الأرض والقمر حول مركز الجاذبية. المصدر: ويكيميديا كومنز
الدوران المتزامن هو المسؤول عن رؤية مراقبي الأرض دائمًا لنفس الجانب من القمر.
من جانبه ، فإن الشهر السينودسي هو الوقت الذي ينقضي بين مرحلتين متطابقتين ومتتاليتين من القمر.
يستمر الشهر السينودي 29.53 يومًا وذلك لأن الأرض ليست ساكنة بينما القمر يدور حولها. لكي تكون المواضع النسبية بين الأرض والشمس والقمر هي نفسها مرة أخرى ، يجب أن تتقدم الأرض بمقدار 27 درجة في حركتها الانتقالية حول الشمس.
يسافر القمر أيضًا حول الأرض متتبعًا مدارًا إهليلجيًا مع انحراف صغير جدًا. الانحراف اللامركزي للقطع الناقص هو مقياس للتسطيح. تعني هذه القيمة الصغيرة أن مسار القمر دائري تقريبًا ، حيث يسافر بمعدل 1 كم / ثانية.
تتقاطع مدارات الأرض والقمر عند نقاط تسمى العقد ، مما يجعل الكسوف ممكنًا ، نظرًا لأن الأحجام الظاهرة للشمس والقمر تبدو متشابهة جدًا من الأرض.
حركات أخرى للقمر
نظرًا للمدار الإهليلجي الذي يتبعه القمر حول الأرض ويميل محور دورانه بمقدار 6.60 درجة بالنسبة إلى المستوى العمودي للمستوى المداري (انظر الشكل 1) ، توجد حركات تسمى الاهتزازات. بفضلهم يمكننا أن نرى نسبة صغيرة من الجانب البعيد من القمر ، حوالي 9٪.
أبرز التحولات هي خطوط الطول والعرض. ترجع الاهتزازات في خط الطول إلى حقيقة أنه ، نظرًا لكونه المدار الإهليلجي ، تكون سرعة الترجمة أكبر عند نقطة الحضيض - أقرب إلى الأرض - منها عند نقطة الأوج - بعيدًا عن الأرض.
بهذه الطريقة ، يصبح جزء صغير من السطح بالقرب من خط الزوال للحافة مرئيًا ، الجزء الذي يقع شرق خط الزوال المذكور عندما يكون القمر بين الحضيض والأوج.
وبالمثل ، يصبح جزء السطح الذي يميل قليلاً إلى الغرب مرئيًا عندما يكون القمر بين الأوج والحضيض.
من ناحية أخرى ، ينشأ الاهتزاز في خط العرض بسبب ميل محور الدوران. وبالتالي ، يمكن رؤية بعض أجزاء القمر الواقعة في الشمال قليلاً أو الجنوب قليلاً من الأرض ، اعتمادًا على اللحظة. فترة هذا التحويم هي شهر دراكوني واحد ، وتستمر حوالي 27 يومًا و 5 ساعات.
تُظهر الرسوم المتحركة التالية مناظر محاكاة للقمر لمدة شهر واحد:
دوران الأرض
تقوم الأرض بدوران حول محور الأرض في اتجاه الغرب والشرق ، والتي تكون مدتها يومًا واحدًا أو أكثر بدقة 23 ساعة و 56 دقيقة و 3.5 ثانية.
تبلغ سرعة دوران الأرض 1600 كم / ساعة عند خط الاستواء ، وتنخفض حتى تختفي تمامًا عند القطبين ، حيث يمر محور الدوران ، والذي يميل 23.44 درجة بالنسبة للمستوى المداري للأرض ، والمعروف باسم مسير الشمس (انظر الشكل 1).
هذه الحركة هي المسؤولة عن ظهور الليل والنهار الذي يحكم حياة الناس. لمدة 12 ساعة تقريبًا (تختلف وفقًا لخط العرض والموسم) ، يتلقى أحد نصفي الكرة الأرضية ضوء الشمس وتكون درجة حرارته أعلى ، بينما يكون الآخر في الظلام وتنخفض درجة الحرارة.
يعود دوران الأرض إلى الطريقة التي تشكلت بها الأرض. كان على سحابة المادة التي أدت إلى ظهور النظام الشمسي أن تدور لضغط المادة. لكن الدوران له زخم زاوي مرتبط ، والذي يتم الحفاظ عليه في حالة عدم وجود عزم دوران خارجي.
الشمس والكواكب وأعضاء النظام الشمسي الآخرون ، الذين يعتبرون نظامًا معزولًا ، لديهم هذا الزخم الزاوي الموزع بين أعضائهم.
هذا هو السبب في أن كل كوكب له حركته الدورانية من الغرب إلى الشرق ، باستثناء كوكب الزهرة وأورانوس ، اللذان يقومان بالعكس ، ربما بسبب الاصطدام بجسم كبير آخر.
ترجمة الأرض
تقوم الأرض أيضًا بحركة ثورة حول الشمس ، والتي تزيد مدتها قليلاً عن عام واحد. أصل هذه الحركة هو الجاذبية التي تمارسها الشمس.
في هذه الحركة ، تصف الأرض مدارًا إهليلجيًا ، دائمًا وفقًا لقوانين كبلر لحركة الكواكب. بالنسبة للمراقب الموجود في القطب الشمالي ، تتم هذه الحركة في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة.
كما هو الحال مع القمر ، فإن الانحراف اللامركزي للقطع الناقص الذي يصف الأرض صغير جدًا. ثم فلك الأرض يقترب محيط دائرة نصف قطرها 150 × 10 6 كم. يتم استخدام هذه القيمة في علم الفلك لتحديد وحدة المسافة تسمى وحدة فلكية أو الاتحاد الافريقي، وتستخدم على نطاق واسع للتعبير عن المسافات في النظام الشمسي.
الشكل 3. حركة ترجمة الأرض حول الشمس المصدر: ويكيميديا كومنز.
يبلغ الطول الإجمالي لهذا القطع الناقص 930 مليون كيلومتر ، تقطعها الأرض بسرعة 30 كم / ثانية.
يميل محور دوران الأرض بمقدار 23.44 درجة بالنسبة للخط الطبيعي لمسير الشمس. لهذا السبب ، بينما يدور كوكبنا في مداره حول الشمس ، يكون أحد نصفي الكرة الأرضية أكثر تعرضًا للأشعة الشمسية ، مما ينتج الصيف ، بينما في الآخر يكون التعرض أقل ويبدأ الشتاء.
حركات أخرى للأرض
الأرض ليست كرة مثالية ، لكنها شكل بيضاوي مفلطح عند القطبين. لذا فإن الانتفاخ الاستوائي يتسبب في حركة بطيئة للدوران على الأرض تسمى المقدار.
في هذه الحركة ، يدور محور الأرض حول قطب مسير الشمس ، متتبعًا مخروطًا وهميًا ، كما يتضح من الشكل التالي:
الشكل. حركات السبق والحركة في الأرض. المصدر: ويكيميديا كومنز.
تستغرق الأرض 25767 سنة لتتبع هذا المخروط. تُركب على مقدمة الحركة حركة ترددية أخرى للمحور ، تسمى التعويضية ، ناتجة عن سحب الجاذبية للقمر على الانتفاخ الاستوائي ولها فترة 18.6 سنة.
المراجع
- أوستر ، إل (1984). علم الفلك الحديث. عودة الافتتاحية. 37-52.
- Tipler ، P. الفيزياء للعلوم والهندسة. المجلد 1. الخامس. الإصدار. 314-316
- لماذا تدور الأرض؟ تم الاسترجاع من: spaceplace.nasa.gov.
- ويكيبيديا. مركز الثقل. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org.
- ويكيبيديا. حركات الأرض. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org.