الفلك

هل توجد معادلة لحساب السرعة الزاوية التي تتحرك بها الشمس على ما يبدو حول الأرض؟

هل توجد معادلة لحساب السرعة الزاوية التي تتحرك بها الشمس على ما يبدو حول الأرض؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل توجد معادلة لكيفية حساب المعدل الزاوي الذي تتحرك به الشمس على ما يبدو حول الأرض؟ أعلم أن الأمر يستغرق 0.25 درجة / دقيقة ، ولكن كما أفهم ، يعتمد ذلك على معلمات أخرى أيضًا (مثل مدى قرب مكان معين من خط الاستواء ، وأشهر السنة وما إلى ذلك) ، لكنني أبحث عن صيغة تجعل من السهل الحساب بناءً على موقعي المتناسب مع خط الاستواء ووقت مختلف من السنة (إلا إذا كنت مخطئًا وكان ثابتًا)


إذا لم يكن لديك هذه القيمة الدقيقة ، فإن السرعة الزاوية للشمس هي ببساطة:

$$ frac {360 °} {24 text {h}} $$

يمكننا تبسيط هذا إلى وحدات SI (لن نستخدم الراديان هنا للتبسيط):

$$ frac {360 °} {24 text {h}} = frac {360 °} {24 text {h}} times frac {1 text {h}} {3600 text {s} } = frac {1} {240} frac {°} {s} $$


لنفترض أن السرعة الزاوية للشمس ليست ثابتة على الأرض. ماذا قد يحدث؟ الوقت بين اثنين نفس الظهيرة ستكون مختلفة. هذا يعني أن الأرض ستدور بمعدل زاوي مختلف على نقاط مختلفة. نحن نعلم أن هذا ليس صحيحًا ، لذا فإن الافتراض خاطئ. (لكن الشمس يفعل تدور على خطوط عرض مختلفة بمعدلات زاوية مختلفة ، وبالتالي فإن السرعة الزاوية لبعض النجوم ، عند النظر إليها من الشمس ، تعتمد على موقعك. بالطبع ، هذا نظري ولم يجربه أحد بعد).

لا تعتمد السرعة الزاوية على خط العرض ، لكنها تعتمد على المسافة الحالية بين الشمس والأرض. لذلك أنت بحاجة إلى شذوذ حقيقي $ nu $، والتي يتم توفيرها بواسطة معادلة كبلر ، وهي عبارة عن ترانزستور (لا يمكن حلها بخطوات محدودة = عليك استخدام الكمبيوتر). لماذا يعتمد على المسافة الحالية؟ إذا لم تدور الأرض حول الشمس وستظل ثابتة ، فسيستمر اليوم حوالي 23 ساعة و 56 دقيقة. لكنها تدور حول الشمس ، وبالتالي فإن نقطة ما على الأرض يجب أن تنتظر قليلاً لتصل إلى ذروة الشمس ، لذلك تستمر لمدة 24 ساعة. تتغير السرعة الزاوية حول الشمس خلال العام ، لذا فإن اليوم الحقيقي ينحرف عن متوسط ​​اليوم بمقدار ضئيل حقًا (أعتقد أنه حوالي 30 ثانية).


بما أنك قلت في تعليق إنك تريد حساب الشفق الفلكي ، فإليك بعض الروابط التي قد تساعدك.

بعض المعلومات العامة

https://skyandtelescope.org/astronomy-blogs/astronomical-twilight/

أداة عبر الإنترنت

http://www.dehilster.info/astronomy/astronomical_twilight.php

إجابة على الفيزياء- Stackexchange

https://physics.stackexchange.com/questions/32796/calculation-the-time-of-dawn

المزيد من العمليات الحسابية المتضمنة مع تعليمات البرمجة

http://www.stargazing.net/kepler/sunrise.html

http://gandraxa.com/length_of_day.xml

(الثاني لا يتعامل مع الشفق الفلكي (مدني وبحري فقط) ولكن يمكن تعديله بسهولة على الأرجح).

لا يوجد ضمان أن أي من هذه مفيدة. لقد بحثت عنهم في غوغل ولم أستخدمهم أبدًا.


هل توجد معادلة لحساب السرعة الزاوية التي تتحرك بها الشمس على ما يبدو حول الأرض؟ - الفلك

حركة دائرية منتظمة: الحركة في مسار دائري بسرعة ثابتة.

التعاريف الأساسية

r = نصف قطر المسار الدائري

T = الفترة الزمنية ، الوقت اللازم للتجول مرة واحدة

الخامس =
2 و pir
تي

كما هو الحال في حركة الخط المستقيم ، فإن العلاقة بين a و v هي نفس العلاقة بين v و r:

أ =
2 ومحور
تي

يمنحنا الجمع بين هاتين المعادلتين:

تسارع الجاذبية: أج =
الخامس 2
ص

المتغيرات الزاوية

بالنسبة للحركة على المسارات الدائرية ، قد يكون من المفيد وصف الحركة باستخدام المتغيرات الزاوية. بدلاً من السؤال عن مقدار المسافة التي تم قطعها ، نسأل أحيانًا عن مقدار الزاوية التي دارت خلالها شيء ما. هناك أسئلة مكافئة للسرعة والتسارع.

يتضمن هذا التسارع تسريع الجسم أو إبطائه أثناء تحركه على طول مسار دائري ، ويساوي صفرًا للحركة الدائرية المنتظمة. الحرف a في اتجاه مماس للدائرة ، لذا فهو التسارع المماسي. هذا يختلف كثيرًا عن عجلة الجاذبية المركزية ، التي تعمل في الاتجاه الشعاعي.

مدار الأرض

تأمل الأرض التي تدور حول الشمس. التفاعل الوحيد الذي يجب أن نقلق بشأنه هو قوة الجاذبية. تمارس الشمس قوة الجاذبية على الأرض التي تشير إلى الشمس.

من خلال معرفة المسافة إلى الشمس والمدة التي تستغرقها الأرض للدوران حول الشمس ، يمكننا حساب التسارع الذي تشهده الأرض.


الفيزياء وراء تأثير المنظر السحري بتشغيل تطبيقات AR الخاصة بك

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

أحد موظفي Apple يوضح بيئة برمجية لـ ARKit في مؤتمر مطوري WWDC 2017. كريستوف درنباخ / picture-alliance / dpa / AP Images

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

هناك شيء رائع نوعًا ما في الإصدار التالي من Apple & # x27s iOS. إنها & # x27s تسمى ARKit - وهي في الأساس جزء من حزمة مطوري Apple & # x27s لمساعدة المبرمجين على إنشاء تطبيقات رائعة للواقع المعزز. مثل ، ربما برنامج يضيف النقانق الراقصة إلى شاشتك بحيث تبدو وكأنها موجودة في الحياة الواقعية. أو الأفضل من ذلك ، شيء مفيد - مثل تطبيق يقيس المسافات بمجرد النظر إلى الأشياء من خلال هاتفك وكاميرا # x27s.

ولكن كيف يعمل هذا؟ ما السحر الذي تستخدمه Apple حتى يتمكن هاتفك من تحويل صورة ثنائية الأبعاد إلى شيء يبدو كما لو كان موجودًا في الحياة الواقعية؟ الجواب هو اختلاف المنظر.

دعونا نبدأ مع عرض توضيحي بسيط للغاية لإظهار التأثير. إليك & # x27s ما تفعله: خذ ذراعك وثبته أمامك مع رفع إبهامك. الآن أغلق عينك اليسرى وانظر إلى إبهامك. على وجه الخصوص ، انظر إلى بعض الأشياء التي تجاوزت إبهامك (شيء ما في الغرفة أو شيء بالخارج - لا يهم & # x27t). افتح الآن عينك اليسرى وأغلق عينك اليمنى. لاحظ الحركة الواضحة لإبهامك فيما يتعلق بأشياء الخلفية. يبدو كما لو أن إبهامك يتحرك. الآن قم بتبديل عين المشاهدة للخلف وللأمام - يسار ، يمين ، يسار ، يمين. وجه غامض رائع ، يا صاح.

الإبهام المتحرك هو مثال على اختلاف المنظر. & # x27s هي الحركة الظاهرية لجسم ما فيما يتعلق بكائنات الخلفية عندما تتحرك نقطة المشاهدة. كلما اقترب الجسم من العين (أو الكاميرا) ، بدا أنه يتحرك. في حالة عينيك ، يبدو الأمر كما لو أن رؤيتك تتحرك من العين اليسرى إلى العين اليمنى. يمكنك أيضًا القيام بذلك باستخدام كاميرا فعلية.

ولكن هنا هو الجزء الرائع والمفيد. إذا كنت تعرف المسافة الفعلية بين نقطتي عرض والتغير الزاوي في موضع كائن ما ، فيمكنك حساب المسافة إلى هذا الكائن. المنظر ليس مجرد خدعة رائعة للحفلات ، بل يمكن استخدامه أيضًا للعثور على أشياء حقيقية. هذا الحساب ليس بهذه الصعوبة. إذا قمت بقياس الإزاحة الزاوية للجسم والانزياح الأفقي ، فستكون المسافة إلى الجسم كما يلي:

بالطبع ، يجب أن تكون الزاوية بوحدات الراديان في هذه الحالات - ولكن يمكن لهاتفك تحديد هذه القيمة من خلال مقارنة عرضين من الكاميرا (واستخدام بعض خوارزمية التعرف على الكائنات). ماذا عن مسافة التحول؟ نعم ، يمكن لهاتفك القيام بذلك أيضًا. باستخدام مستشعرات مثل مقياس التسارع ، يمكنه حساب المسافة التي يتحركها الهاتف من نقطة مراقبة إلى أخرى. لذلك هناك لديك. هذه هي الطريقة التي يعمل بها ARKit - حسنًا ، على الأرجح.

ما دمت أتحدث عن اختلاف المنظر ، يجب أن أدرج المثال الأكثر أهمية وإثارة للاهتمام من علم الفلك: اختلاف المنظر النجمي.

نموذج مبكر للنظام الشمسي ، نموذج مركزية الأرض ، أكد أن الأرض كانت في مركز النظام الشمسي - الكواكب الأخرى والشمس تدور حولها. للوهلة الأولى ، يبدو أن هذا النموذج منطقي. يمكننا أن نرى أن الكواكب تتحرك بالفعل بالنسبة إلى نجوم الخلفية. وهو ليس & # x27t حقًا شعور مثل الأرض تتحرك ، فلماذا لا نضع الأرض في المركز؟

بعد جمع المزيد من البيانات حول حركات الكواكب ، بدأ العلماء يميلون نحو نموذج مركزية الشمس للنظام الشمسي ، وبدلاً من ذلك تدور الكواكب حول الشمس. ولكن كانت هناك عقبة كبيرة أمام اعتماد هذا النموذج - عدم وجود اختلاف في المنظر النجمي.

فقط تخيل أنك على الأرض (لأنك على الأرجح). في شهر ديسمبر تكون على جانب واحد من الشمس. بعد ستة أشهر ، أنت على الجانب الآخر. المنظر من هذين الموقعين يشبه زوجًا ضخمًا من العيون ينظر إلى النجوم من وجهات نظر مختلفة. من خلال معرفة حجم مدار الأرض والانزياح الزاوي للنجوم ، يمكنك استخدام المنظر لتحديد المسافة إلى هذه النجوم. وهذا ما يسمى بالمنظر النجمي.

ومع ذلك ، كانت هناك مشكلة كبيرة. حاول علماء الفلك الأوائل قياس الانزياح الزاوي للنجوم أثناء دوران الأرض حول الشمس ، لكنهم لم يتمكنوا من رؤية أي تحول. ربما لم يكن هناك اختلاف في المنظر النجمي لأن الأرض لم تكن تتحرك حول الشمس. ربما كان نموذج مركزية الأرض هو النموذج الأفضل.


هل الأرض مستديرة حقًا؟

في عام 1957 ، أطلق الاتحاد السوفيتي سبوتنيك ، وهو أول جسم من صنع الإنسان يحقق مدارًا حول الأرض. يمكن للناس في جميع أنحاء العالم رؤية هذا القمر الصناعي أثناء مروره في السماء. تم تجهيز سبوتنيك بهوائيات راديو لبث سلسلة من النبضات التي يمكن أن ترصدها أجهزة راديو الهواة. في السنوات التي تلت ذلك ، وُضعت العديد من المركبات الفضائية الأخرى - بعضها مأهول ، وبعضها الآخر بدون طيار - في مدار حول الأرض. التقط العديد منهم صورًا للأرض. لأول مرة ، تمكن البشر من رؤية صور الأرض من فوق. أكدت هذه الصور ما علمه الكتاب المقدس منذ آلاف السنين أن الأرض كروية ولا معلقة على أي شيء (أيوب 26: 7 ، 10).

اليوم لدينا مئات الأقمار الصناعية تدور حول الأرض. في ليلة صافية صافية ، يمكنك رؤية الكثير منها كنجم خافت ينجرف ببطء عبر السماء. يمكن لمعظم الهواتف المحمولة الآن تحديد موقعك الدقيق على الأرض من خلال الوصول إلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للأقمار الصناعية. ومع ذلك ، مع كل هذه التطورات التكنولوجية ، هناك بعض الناس الذين يزعمون أن الأرض عبارة عن قرص مسطح. من أين يأتي هذا الاعتقاد ، وكيف نتجاوب معه؟

الإنترنت "التعليم"

الإنترنت أداة رائعة. يتيح الوصول الفوري تقريبًا إلى المعلومات التي كانت ستستغرق قدرًا كبيرًا من الوقت والجهد للبحث في الماضي. يتيح الإنترنت الوصول الفوري إلى المقالات العلمية والأوراق البحثية والاكتشافات العلمية وما إلى ذلك. ولكن هناك جانب سلبي. كما يسمح الإنترنت للناس بالترويج للادعاءات الكاذبة بشكل واضح وتوزيعها بسهولة. أي واحد يمكن أن تنشر اى شى على شبكة الاتصال العالمية. لا يوجد أي شرط على الإطلاق بأن المطالبات يجب أن تكون دقيقة وخالية من الأخطاء. وهذا ما يميز الإنترنت عن العديد من أنواع التوثيق الأخرى.

لنشر ورقة في مجلة علمية ، يجب أن تمر الورقة بعملية مراجعة النظراء. يقوم الخبراء في المجال ذي الصلة بفحص الورقة للتأكد من أنها منطقية ، وأن حججها مدعومة جيدًا بالأدلة ، وأنها متماسكة. يتم رفض الورقة التي تفشل في هذه المعايير ولا يتم نشرها. في الماضي ، كان نشر الكتاب يتطلب بعض الجهد. سيتعين على الكاتب الاتصال بالناشر وإقناعه بأن الكتاب يستحق النشر. يريد ناشر حسن السمعة أن تكون المنشورات دقيقة ، وبالتالي سيبذل بعض الجهد للتحقيق في الادعاءات المعنية. على الرغم من أن هذه الإجراءات لا تضمن الدقة ، إلا أنها تميل إلى التقليل بشكل كبير من أكثر الادعاءات عبثية والتي لا يمكن الدفاع عنها من رؤية ضوء النشر. هذا هو السبب في أنك لن ترى على الأرجح ورقة بحثية تدافع عن الأرض المسطحة في مجلة علمية ، وهناك عدد قليل جدًا من الكتب التي من شأنها الدفاع عن مثل هذا الموقف. لنكن صادقين. إذا سمعت أو قرأت حجة حول الأرض المسطحة ، فمن المرجح أنها جاءت من الإنترنت. في حين أنه لا حرج في قراءة المقالات عبر الإنترنت ، إلا أننا بحاجة إلى أن نكون أكثر تمييزًا. تأكد من مراجعة مثل هذه الادعاءات بمعلومات من الأدبيات التي راجعها النظراء.

ماذا يعلّم الكتاب المقدس؟

من أغرب الادعاءات التي ستجدها في بعض المنشورات على الإنترنت الادعاء بأن الكتاب المقدس يُفترض أنه يعلم الأرض المسطحة. هذا أمر غريب حقًا لأن الكتاب المقدس يشير بوضوح إلى أن الأرض كروية. يصف أيوب 26:10 بشكل شعري أن الله ينقش دائرة على وجه المياه عند الحد الفاصل بين النور والظلام. هذه الحدود هي ما يسميه العلماء اليوم "المنهي". إنه الموقع على سطح الأرض حيث يحدث المساء والصباح ، كما هو موضح من خلال الشرطات الحمراء في الشكل 1. وبعبارة أخرى ، فإن الشخص الذي يقف على نقطة النهاية إما أن يشهد شروق الشمس أو غروبها. شكل الفاصل عبارة عن دائرة ، تمامًا كما ينص الكتاب المقدس في أيوب 26:10. ويحدث بشكل أساسي على مياه الأرض لأن سطح الأرض يتكون من 71٪ ماء. الكرة هي الشكل الوحيد الذي يكون فيه الفاصل دائمًا دائرة.

الشكل 1. تشير الشرطات الحمراء إلى المنهي.

إن استدارة الأرض متضمنة في مقاطع أخرى أيضًا. يصف تكوين 6-8 فيضانًا عالميًا غطت فيه جميع التلال العالية تحت السماء بأكملها (تكوين 7:19). بالطبع ، لا يمكن أن يكون لديك فيضان عالمي بدون كرة أرضية. إذا كانت الأرض مسطحة ، فإن المياه ستجري من الجوانب ما لم يكن هناك حافة حول الحافة - والتي من شأنها أن تشكل تلًا غير مغطى بالماء ، على عكس تكوين 7:19.

فكيف يمكن إذن لأي شخص أن يدعي أن الكتاب المقدس يعلِّم الأرض المسطحة؟ تسرد بعض مقالات الإنترنت العديد من الآيات التي يُفترض أنها تعلم الأرض المسطحة ، ولكن عندما تبحث عن الآية لن تجد شيئًا من هذا القبيل. فيما يلي بعض الأمثلة: [1]

"الأرض خلقت قبل الشمس: تكوين 1: 1-19."
أوم. نعم ، لقد خُلقت الأرض قبل الشمس. ولكن كيف يعني ذلك حتى من بُعد أنها مسطحة؟

"الكون كامل ، لا يتمدد أبدًا: تكوين 2: 1"
حسنًا ، كلمة "كاملة" لا تعني "عدم التمدد" ، ولكن حتى مع ذلك ، كيف يعني هذا حتى ولو من بُعد أنها مسطحة؟

"قياسات الأرض غير معروفة: أيوب 38: 4-5 ، 38:18 ، إرميا 31:37 ، أمثال 25: 3"
في الواقع ، لا تعلم مقاطع العمل أن قياسات الأرض غير معروفة (على الرغم من أنها ربما لم تكن معروفة لأيوب في ذلك الوقت). بدلاً من ذلك ، يسأل الله أيوب عن مكان وجوده عندما قاس الله الأرض. لكن أيا من هذه الآيات لا تدل حتى من بعد على الأرض المسطحة.

"مساحة كبيرة للغاية من الأرض مسطحة ، بلا انحناء: حزقيال 45: 1"
عندما تقرأ الآية هل تقول أن هذه الأرض مستوية أم أنه ليس بها انحناء؟ لا على الإطلاق.

"الشمس تتحرك إلى الوراء: 2 ملوك 20: 8-11"
كيف يرتبط هذا عن بعد بشكل الأرض؟

الغالبية العظمى من الآيات المذكورة هي على هذا النحو. يقولون لا شيء مطلقا حول شكل الأرض. ربما اعتقد الشخص الذي أدرجها أننا لن نتحقق. ربما يغمر الشخص وجهة نظره الخاصة لدرجة أنه يقرأها في كل بيت. لكن من الواضح أن أياً من هذه الآيات لا يشير حتى من بعد إلى الأرض المسطحة. ولكن هناك القليل من الأشياء التي قد يعتقدها شخص ما تقول شيئًا ما عن شكل الأرض ... حتى نقرأها في سياقها. على سبيل المثال:

"للأرض وجه (سطح مسطح هندسي): تكوين 1:29"
يبدو هذا جيدًا ، حتى تدرك أن الشخص الذي يدعي الادعاء ليس لديه مطلقًا أي دعم تفسيري لادعائه بأن "الوجه" هو "سطح مستو هندسيًا". على العكس من ذلك ، فإن الكلمة العبرية المترجمة "وجه" أو "سطح" في تكوين 1:29 هي "بانيم" وتعني حرفياً "وجه" أو "سطح" دون أي شرط للتسطيح. في الواقع ، يتم استخدام نفس الكلمة في الوجه الإنساني في فقرات مثل تكوين 9:23 ، 17: 3 ، 32:20 ، 33:10 ، 38:15 ، 43:31 ، 44:23 ، 46:30 ، 48:11 ، 50: 1. هل وجه الإنسان مسطح أم منحني؟ نعم ، إنه منحني. وبالتالي فإن هذه الحجة تأتي بنتائج عكسية على الأرض المسطحة.

"آفاق الارتفاعات العالية: دانيال 4:11 ، دانيال 4:20 ، متى 4: 8"
يصف المقطع في دانيال 4:11 شجرة نمت بشكل كبير لدرجة أنها كانت مرئية للأرض كلها. إذا كان للشجرة ارتفاع ، ولكن ليس لها عرض كبير ، فعندئذ لا يمكن للناس على الجانب الآخر من الكرة رؤيتها. بالمناسبة ، أين هذه الشجرة ولماذا لا أستطيع رؤيتها؟ حسنًا ، عندما نقرأ الآية في سياقها ، نجد أن هذا ليس وصف الله للأرض الفعلية. بل إن نبوخذ نصر يعطي وصفاً له حلم. ربما كان نبوخذ نصر يحلم بأرض مسطحة ، ولكن كيف كان لذلك أي تأثير على فعلي شكل الأرض؟ علاوة على ذلك ، يشرح دانيال في الآيات 20-22 أن هذه الشجرة ليست حرفية ، لكنها يرمز الملك نبوخذ نصر. كيف يمكن أن يخطئ صاحب الأرض المسطحة هذا؟

في متى 4: 8 يجرب الشيطان المسيح بأخذه إلى جبل عالٍ ويريه كل ممالك العالم ومجدها. يفترض أن صاحب الأرض المسطحة يعتقد أن ارتفاع الجبل هو الذي جعل من الممكن للمسيح أن يرى كل ممالك الأرض ، الأمر الذي سيكون له معنى فقط على الأرض المسطحة. لكن هل يقول النص بالفعل أن هذا هو السبب؟ إذا كان الأمر كذلك ، فأين هذا الجبل؟ إذا كان هناك جبل يمكنك أن ترى منه في كل مكان على الأرض ، ألن يتمكن كل شخص على وجه الأرض من رؤية الجبل؟ فلماذا لا نستطيع؟ تذكر الرواية الموازية في لوقا 4: 5 أن الشيطان "أظهر له كل ممالك العالم في لحظة من الزمن" مما يشير إلى أن هذا كان رؤية، ليس موقعًا يمكن من خلاله رؤية جميع الممالك جسديًا.

قد تنبع مثل هذه التحريفات الرهيبة للكتاب المقدس من حقيقة أن حركة الأرض المسطحة الحديثة قد تم تطويرها إلى حد كبير من قبل غير المسيحيين في محاولة لتشويه سمعة الكتاب المقدس. إريك دوباي هو مؤسس حركة الأرض المسطحة الحديثة ، وهو ينفي أن المسيح قد عاش على الإطلاق. على ما يبدو ، سمع بعض المسيحيين بعض هذه الحجج السيئة التي يُفترض أنها تستند إلى الكتاب المقدس واعتقدوا أنها شرعية. هم ليسوا.

تاريخ العلم

إذن متى وكيف اكتشف العلماء أن العالم كان دائريًا؟ كثير من الناس لديهم انطباع بأن كريستوفر كولومبوس كان ينوي إثبات أن الأرض كروية - وأن هذا كان الغرض من رحلته. هذا غير صحيح. كان المتعلمون يعرفون بالفعل أن العالم كان دائريًا بحلول زمن كولومبوس. [2] لقد عرف الناس هذا منذ العصور القديمة. إذن متى تم اكتشاف هذا وكيف؟ هل يمكننا حقًا إثبات أن الأرض كروية اليوم؟

على حد علمي ، فإن أقرب إشارة إلى الأرض المستديرة هي كتاب أيوب ، وخاصة أيوب 26:10 الذي يصف الفاصل الدائري كما نوقش أعلاه. تمت كتابة الوظيفة في حوالي 2000 قبل الميلاد. علمت الحضارات المبكرة الأخرى مثل البابليين والإغريق الأوائل أن الأرض كانت مسطحة. على سبيل المثال ، الباحث اليوناني أناكسيماندر (610 -

546 قبل الميلاد) أن الأرض كانت مسطحة.على وجه التحديد ، ادعى أن الأرض عبارة عن أسطوانة يعيش فيها الجنس البشري على أحد الأطراف (المسطحة). من المثير للسخرية أن يدعي بعض أصحاب الأرض المسطحة أن الأرض المستديرة هي فكرة وثنية ، بينما في الواقع ، كانت الثقافات الوثنية تعلم بوضوح الأرض المسطحة بينما يصف سفر أيوب الأرض المستديرة.

لم يكن حتى وقت فيثاغورس (

495 قبل الميلاد) أن اليونانيين جاءوا ليقبلوا ما علمه الكتاب المقدس على مدى 1500 سنة الماضية. الأرض كروية حقًا. يبدو أن أتباع فيثاغورس قبلوا عالمًا مستديرًا ، على الرغم من عدم تسجيل أسباب اعتقادهم بذلك. أول الحجج العلمية المسجلة للأرض المستديرة تأتي من أرسطو (384 - 322 قبل الميلاد). وأشار إلى أن مواقع الأبراج تبدو وكأنها تتغير عندما يسافر الشخص جنوبًا بطريقة تتفق مع سطح الأرض كونه كرة. كما أشار إلى أن ظل الأرض على القمر أثناء خسوف القمر هو دائمًا دائرة لن تعمل على أرض مسطحة وهو دليل إيجابي على أن الأرض كروية كما سنوضح أدناه.

بحلول زمن إراتوستينس (276 - 194 قبل الميلاد) ، كان اليونانيون على دراية تامة بالطبيعة الكروية للأرض. ثم استخدم إراتوستينس القياسات المرصودة لارتفاع الشمس كما لوحظ في سين والإسكندرية على التوالي في نفس اليوم لحساب حجم الأرض. نظرًا لأن هاتين المدينتين تقعان على خطي عرض مختلفين ، فإن زاوية الشمس عند الظهر مختلفة بسبب انحناء الأرض. من خلال قياس الفرق في الزاوية ومعرفة المسافة بين المدينتين ، قام إراتوستينس بحساب حجم الكرة الأرضية بدقة. يمكننا استخدام طريقة مختلفة لإثبات أن الأرض مستديرة بالفعل ، كما سنوضح أدناه.

خرائط الأرض المستديرة

هناك طرق عديدة لإثبات أن الأرض كروية بشكل قاطع. لكن أولاً ، نحتاج إلى بعض المعلومات الأساسية حول شروط وأنواع الخرائط. يمكن تحديد موقع أي شيء على الكرة الأرضية باستخدام إحداثيين: خط العرض وخط الطول. خط العرض هو الزاوية (الأصغر) التي يصنعها الجسم بين مركز الأرض وخط الاستواء. لذا ، إذا كنت تقف على خط الاستواء ، فإن خط العرض لديك يساوي صفرًا. عند القطب الشمالي ، يكون خط العرض 90 درجة. خطوط العرض جنوب خط الاستواء سالبة ، وخط عرض القطب الجنوبي -90 درجة. للسفر بدرجة واحدة في خط العرض ، يجب أن تسافر 68.7 ميلاً شمالاً أو جنوباً. يمكنك تأكيد ذلك بنفسك عن طريق القيادة لمسافة 68.7 ميلًا شمالًا أو جنوبًا مباشرة ، مع ملاحظة التغير بمقدار درجة واحدة في خط العرض.

خط الطول هو الزاوية الواقعة على طول خط الاستواء مقارنةً بمدينة غرينتش بإنجلترا. خطوط الطول غرب إنجلترا (مثل الولايات المتحدة) سلبية ، وخطوط الطول تلك شرق إنجلترا موجبة ، حتى 180 درجة. عند خط الاستواء ، درجة واحدة من خط الطول تساوي 69.2 ميلاً. لكن في خطوط العرض الأخرى ، تكون المسافة أقل بسبب انحناء الأرض. على وجه التحديد ، فإن اختلاف درجة واحدة في خط الطول يتوافق مع مسافة 69.2 ميلًا مضروبة في جيب التمام لخط العرض. هذا في حد ذاته دليل على أن العالم مستدير لأنه على الأرض المسطحة ، ستكون المسافة المقابلة للاختلاف بدرجة واحدة في خط الطول مختلفة. أكبر من 69.2 ميلاً بالنسبة لخطوط العرض جنوب خط الاستواء ، بينما تكون أصغر على الأرض المستديرة.

من الممكن تعيين مواقع الكتل الأرضية على سطح مستوٍ يسمى هذا تنبؤ. ولكن نظرًا لأن سطح الأرض كروي ، فإن الإسقاط على سطح مستو ينطوي دائمًا على تشويه في أشكال أو أحجام (أو كليهما) ميزات الأرض. الإسقاط الشائع هو إسقاط أسطواني بسيط متساوي البعد ، يُطلق عليه أيضًا الإسقاط متساوي المستطيل ، حيث تشير خطوط الطول إلى إحداثيات x وتباعد خطوط العرض بالتساوي على إحداثيات y. ينتج عن هذا خريطة مستطيلة مع ميزات بالقرب من خط الاستواء تبدو دقيقة كما هو موضح في الشكل. ومع ذلك ، فإن المعالم القريبة من القطبين تصبح ممتدة أفقيًا ، مما يجعلها تبدو أوسع بكثير مما هي عليه في الواقع ، كما هو موضح في اللوحة العلوية من الشكل 2. وذلك لأن المسافة الفعلية بين خطوط الطول تتناقص بالقرب من القطبين بسبب انحناء الأرض. هذا الإسقاط هو أحد أكثر الإسقاطات استخدامًا في خرائط العالم.

الشكل 2. إسقاطات الخرائط المشتركة

هناك طريقة مماثلة تسمى إسقاط Mercator (انظر الشكل 2 ، اللوحة 2). إنه يمثل أيضًا خطوط الطول على أنها إحداثي x ، لكن خطوط العرض مخططة بشكل غير متساوٍ ، مع تباعد أكبر بالقرب من القطبين ، بحيث تتطابق مع الامتداد الأفقي مع خط العرض. يؤدي هذا إلى احتفاظ الميزات الصغيرة بشكلها تقريبًا عند أي خط عرض ، ولكنه يؤدي إلى تشويه أكبر في الحجم الكلي.

يعد إسقاط Mollweide أيضًا شائعًا جدًا ، لا سيما في علم الفلك. بدلاً من إسقاط الكرة الأرضية على مستطيل ، يتم إسقاط الكرة الأرضية على شكل بيضاوي ، كما هو موضح في اللوحة الثالثة من الشكل 2. خطوط الطول هي أيضًا أشكال بيضاوية. هذا له ميزة أنه يحافظ على المنطقة لا يوجد توسيع أو تقليل لأي ميزة مع خط العرض. لذلك ، هذا يسمح بإجراء مقارنة عادلة لأحجام كتل الأرض بغض النظر عن موقعها. العيب هو أنه يشوه بشدة شكل كتل اليابسة ، خاصة بالقرب من محيط الخريطة. [3]

الإسقاط السمتي متساوي البعد هو نظام إحداثيات قطبي يتمركز عادة على القطب الشمالي للأرض. تظهر الخريطة دائرية مع القطب الشمالي في المنتصف - انظر اللوحة السفلية في الشكل 2. تمثل الدوائر المحيطة بالمركز خطوط عرض ومتباعدة بشكل متساوٍ. يمثل المتحدث الممتد بعيدًا عن المركز خطوط الطول. يؤدي هذا الإسقاط إلى تشويه الأحجام بشكل كبير ، وتقليص الميزات بالقرب من القطب الشمالي وتوسيع الميزات بالقرب من القطب الجنوبي. لاحظ أن القطب الجنوبي هو المحيط الكامل للخريطة ، وبالتالي فإن القارة القطبية الجنوبية تتضخم بشكل كبير ، وتشكل حلقة حول المحيطات. هذه الخريطة مهمة لأن معظم مؤيدي الأرض المسطحة الحديثة يعتقدون أن هذا هو الشكل الحقيقي للأرض.

نماذج الأرض المسطحة الحديثة

وجهة النظر الأكثر شيوعًا بين دعاة الأرض المسطحة الحديثة هي أن الأرض عبارة عن قرص مسطح مع القطب الشمالي في المركز وأن القارة القطبية الجنوبية تشكل حلقة حول المحيط. هذا ما نراه في الخرائط باستخدام الإسقاط السمتي متساوي الأبعاد لكن مؤيدي الأرض المسطحة يعتقدون أن هذا ليس مجرد إسقاط بل هو في الواقع شكل الأرض. إنهم يعتقدون أن الشمس دائمًا ما تكون على ارتفاع 3000 ميل فوق هذا القرص ودوائر من الشرق إلى الغرب حول نقطة مباشرة فوق القطب الشمالي. إذا كان هذا صحيحًا ، فيجب أن تكون الشمس دائمًا مرئية من كل مكان على الأرض ، ولن يكون هناك ليل. لذلك ، للالتفاف على هذه الحقيقة ، يفترض أصحاب الأرض المسطحة أن الشمس ليست كرة ، ولكنها أشبه بـ "بقعة ضوء" تضيء فقط تلك الأجزاء من الأرض داخل مخروط الضوء كما هو موضح في الشكل 3. ومن ثم ، الأماكن على الأرض التي تشهد الليل هي ببساطة خارج مخروط ضوء الشمس. يدور القمر أيضًا حول نقطة مباشرة فوق القطب الشمالي ، ويتصرف بشكل مشابه للشمس.

الشكل 3. منظر الأرض المسطحة الحديث للشمس والقمر.

إنها فكرة ذكية وتشرح سبب تعرض بعض الأشخاص لضوء النهار بينما يختبر الآخرون الظلام حتى لو كانت الأرض مسطحة. لكن عندما نفكر في المضامين الهندسية لهذا الرأي ، نجد أنه يتعارض مع الملاحظات. رياضياً ، يجب أن يغطي مخروط ضوء الشمس 1/4 مساحة القرص حتى يكون متوافقًا مع الفصول (لا يمكن رؤية الشمس من القطب الشمالي بين الاعتدال الخريفي والربيعي). هذا يعني أن متوسط ​​الموقع على الأرض يجب أن يتلقى متوسطًا سنويًا قدره ست ساعات من ضوء الشمس يوميًا. على الأرض المستديرة ، يتلقى أي بقعة في المتوسط ​​سنويًا اثنتي عشرة ساعة من ضوء الشمس يوميًا لأن نصف الكرة تضيء بواسطة الشمس في أي وقت. يمكنك القيام ببعض الملاحظات بنفسك على مدار العام لمعرفة النموذج الصحيح.

أحد أكثر الآثار وضوحًا لنموذج القرص المسطح هذا هو أنه لا يمكن لأحد أن يرى شروق الشمس أو غروبها. بعد كل شيء ، إذا كانت الشمس دائمًا فوق سطح الأرض المسطحة ، فلن تتمكن أبدًا من الوصول إلى الأفق أو المرور أسفله. يدعي أصحاب الأرض المسطحة أن الشمس تبدو وكأنها تشرق أو تغرب بسبب ذلك إنطباع. لكن هل مثل هذا الادعاء يمكن الدفاع عنه عندما نعرض الأرقام؟

إنطباع هي ظاهرة الأجسام التي تقابل زاوية أصغر مع زيادة المسافة. سيظهر جسم على مسافة ثابتة فوق الأرض منخفضًا بشكل متزايد في السماء مع زيادة المسافة الأفقية من الراصد. لكن يمكننا حساب ماهية هذه الزاوية. وسنجد أن شروق الشمس وغروبها غير ممكن في نموذج الأرض المسطحة الحديث. دعونا نستكشف التفاصيل.

أظهرت الملاحظات أن الشمس يمكن أن تظهر مباشرة في السماء فقط من تلك الأماكن على الأرض التي تسمى المناطق الاستوائية، والتي تقع في نطاق 23.5 درجة من خط الاستواء. ومن ثم ، في نموذج الأرض المسطحة ، فإن أبعد مسافة يمكن أن تكون الشمس عليها عن مركزها المداري فوق القطب الشمالي هي عندما تصل إلى الانقلاب الشتوي في 21 ديسمبر ، عندما تكون مباشرة فوق مدار الجدي. في ذلك الوقت ، ستكون الشمس على بعد 113.5 درجة من القطب الشمالي ، أي 7800 ميل (انظر الشكل 4). [4] أبعد ما يمكن أن يكون الشخص عن القطب الشمالي هو أن يكون في القطب الجنوبي ، على بعد 12400 ميل ، كما هو موضح في أقصى اليمين في الشكل. ومن ثم ، فإن أبعد ما يمكن أن يكون عليه الشخص من المكان الذي توجد فيه الشمس مباشرة على الأرض المسطحة هو 20200 ميل. إذا كانت الشمس على ارتفاع 3000 ميل فوق السطح (الخط الأصفر) و 20200 ميل على طول السطح (المسطح) (الخط الأبيض) ، فإن الزاوية التي تصنعها فوق الأفق هي المماس المعكوس البالغ (3000/20200) وهو 8.4 درجة. هذه هي الزاوية الدنيا الممكنة لأنها أبعد ما يمكن للمراقب أن يكون من الشمس.

الشكل 4. استخدام علم المثلثات لحساب الحد الأدنى للارتفاع الزاوي للشمس.

لذلك ، على الأرض المسطحة ، تستطيع الشمس مطلقا يبدو أنها أقل من 8.4 درجة فوق الأفق ، أي حوالي 17 قطرًا للشمس. غروب الشمس الموضح في الشكل 5 فوق المحيط ، وتبدو الشمس عالية جدًا. ولكن عندما نقيس ارتفاعها الزاوي (اللوحة السفلية) ، نجد أنها أقل من ثمانية أقطار للشمس فوق الأفق. وهذا أقل بكثير من الحد الأدنى لارتفاع 17 قطرًا للشمس للأرض المسطحة.

الشكل 5. غروب الشمس فوق المحيط.

نظرًا لأن الشمس لا يمكن أبدًا أن تكون أقرب من الأفق بمقدار 8.4 درجة (أو 17 قطرًا) ، فنحن نعلم رياضياً أن الشمس لا يمكن أن تبدو وكأنها تغرب أو تشرق على أرض مسطحة. وهذا 8.4 درجة سيكون من القطب الجنوبي. إذا استخدمنا الولايات المتحدة القارية بدلاً من ذلك ، فإن أبعد ما يمكن أن نكون عليه من المكان الذي توجد فيه الشمس مباشرة هو 12300 ميل وسيحدث في منتصف الليل. ستكون الشمس 13.7 درجة فوق الأفق. لذلك على أرض مسطحة من الولايات المتحدة ، لا يمكنك أبدًا رؤية الشمس أقرب إلى الأفق من 13.7 درجة ، أي 27 قطرًا للشمس. شروق الشمس وغروبها غير ممكن ضمن نموذج الأرض المسطحة الحديثة.

إثبات علمي لشكل الأرض

على الرغم من أن لدينا العديد من الصور للأرض من الفضاء والتي تُظهر أنها كروية ، إلا أن أصحاب الأرض المسطحة الحديثة يميلون إلى أن يكونوا منظري المؤامرة. يزعمون أن كل تلك الصور مزيفة ، بعد أن تم التقاطها بالفوتوشوب من المؤكد أن العديد من هذه الصور كانت متاحة في الستينيات ، قبل عقود من اختراع Photoshop ، لكن لا يبدو أن هذا يثير دهشة صاحب نظرية المؤامرة. في الواقع ، هناك العديد من الطرق التي يمكنك من خلالها إثبات أن الأرض كروية ، والعديد من أنواع التجارب المختلفة التي يمكنك القيام بها لتأكيد ذلك. تحتاج فقط إلى إجراء بعض القياسات والقيام ببعض الهندسة.

إحدى التجارب التي يمكنك القيام بها هي تغيير طريقة إراتوستينس. أولا ، عليك أن تعرف خط العرض الخاص بك. يمكنك البحث عن هذا على الخريطة أو البحث عنه عبر الإنترنت أو استخدام تطبيق الهاتف الذكي. من أجل هذا المثال ، دعنا نستخدم كولورادو سبرينغز التي يبلغ خط عرضها 38.8 درجة. فأنت بحاجة إلى معرفة مكان نجم الشمال. يمكنك استخدام خريطة كوكبة أو تطبيق هاتف ذكي أو يمكنك استخدام Big Dipper. يشير النجمان الموجودان في نهاية الوعاء (مقابل المقبض) مباشرةً نحو نجم الشمال - انظر الشكل 6.

الشكل 6. استخدم Big Dipper لتحديد موقع نجم الشمال.

يقع نجم الشمال مباشرة تقريبًا فوق القطب الشمالي للأرض (في حدود درجة واحدة). لذلك ، على الأرض المستديرة ، يكون الارتفاع (الزاوي) لنجم الشمال (المسافة الزاوية فوق الأفق الشمالي) مساويًا لخط العرض (في حدود درجة واحدة) - انظر الشكل 7. يمكنك تقدير الارتفاع الزاوي لنجم الشمال باستخدام يديك. عرض يدك (مع أصابعك معًا) ممسكة بطول الذراع يغطي حوالي عشر درجات. لذا ، أدر يدي جانبًا وبدءًا من الأفق الشمالي ، يمكنني قياس عدد الأيدي التي أحتاجها للوصول إلى نجم الشمال. من المؤكد أنه يأخذ أقل من أربعة عروض يدوية ، مما يشير إلى أن ارتفاع نجم الشمال أقل بقليل من 40 درجة كما يُرى من كولورادو سبرينجز.

الشكل 7. على الكرة ، ارتفاع نجم الشمال يساوي خط عرض الراصد.

يبلغ خط عرض هونولولو 21.3 درجة. لذلك سوف يستغرق الأمر ما يزيد قليلاً عن عرضي عقارب للوصول إلى نجم الشمال من هناك. خط عرض فيربانكس ألاسكا هو 64.8 درجة. لذلك سوف يستغرق الأمر ما يقرب من ستة عروض ونصف اليد للوصول إلى نجم الشمال من الأفق. ومن المواقع الواقعة جنوب خط الاستواء ، يكون خط العرض سالبًا ، مما يعني أن نجم الشمال لن يكون مرئيًا. يمكنك تأكيد أن هذا يعمل عن طريق التحقق من ارتفاع نجم الشمال عند خط العرض الخاص بك ، واطلب من أصدقائك على خطوط عرض مختلفة التحقق من موقعهم (أو السفر هناك بنفسك). يعمل هذا لأن الأرض مستديرة. لكن ماذا يحدث إذا افترضنا أن الأرض مسطحة؟

على الأرض المسطحة ، فإن الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يكون بها نجم الشمال بارتفاع مختلف (زاوي) كما يُرى من خطوط عرض مختلفة هي إذا كان قريبًا نسبيًا من الأرض - على بعد بضعة آلاف من الأميال فوق سطح الأرض. ونحن نعلم أن نجم الشمال يقع مباشرة فوق القطب الشمالي للأرض لأنه يظهر دائمًا في اتجاه الشمال من أي مكان على الأرض (يجب أن يكون في وسط خريطة الإسقاط السمتي متساوية الأبعاد). من الهندسة ، يمكننا حساب مسافة نجم الشمال فوق الأرض من ملاحظاتنا للارتفاع الزاوي لنجم الشمال كما يُرى من مواقع مختلفة على الأرض.

رأينا سابقًا أن هناك 68.7 ميلًا في درجة واحدة من خط العرض. لذلك ، خذ 90 درجة مطروحًا منها خط العرض واضرب هذه النتيجة في 68.7 ميلًا. هذه هي المسافة بينك وبين القطب الشمالي. على الأرض المسطحة ، ستكون مسافة نجم الشمال فوق القطب الشمالي هي الظل لارتفاعه الزاوي مضروبًا في المسافة إلى القطب الشمالي. بالنسبة إلى فيربانكس ، ألاسكا ، هذا الرقم هو 3680 ميلاً. بمعنى آخر ، إذا كانت الأرض مسطحة ، فلكي يظهر النجم الشمالي على ارتفاع 64.8 درجة من فيربانكس ، يجب أن يكون ارتفاعه 3680 ميلاً.

الشكل 8. الارتفاع الزاوي لنجم الشمال في نموذج الأرض المسطحة.

باستخدام هذه المسافة ، يمكننا حساب الارتفاع الزاوي لنجم الشمال من مواقع أخرى على الأرض. على القرص المسطح ، سيكون الارتفاع الزاوي atan (3680 / ((90 - L) * 68.7) ، حيث L هو خط العرض الخاص بك و "atan" تعني الظل المعكوس أو "قوس الظل". لذلك بالنسبة إلى كولورادو سبرينغز ، فإن الارتفاع الزاوي لنجم الشمال بافتراض أن الأرض المسطحة ستكون 46.3 درجة كما هو موضح في الشكل 8. ولكن هذا ليس الارتفاع الزاوي المرصود لنجم الشمال. لقد قمت بقياسه ووجدته قريبًا جدًا من 38.8 درجة ، نفس خط عرض كولورادو سبرينغز. وهذا يطابق توقعات الأرض المستديرة.

وبالنسبة لهونولولو ، يجب أن يكون ارتفاع نجم الشمال 37.9 درجة إذا كانت الأرض مسطحة. لكنها ليست كذلك. لقد رأيت نجم الشمال من هونولولو ويمكنني تأكيد ارتفاعه عند حوالي 21.3 درجة. علاوة على ذلك ، يتنبأ نموذج الأرض المسطحة بأن ارتفاع نجم الشمال كما رأينا من سيدني بأستراليا يجب أن يكون 23.4 درجة فوق الأفق الشمالي. لكن بالطبع ، لا يمكن رؤية نجم الشمال من أستراليا لأنه يقع بشكل دائم تحت الأفق - وهو أمر ممكن فقط على أرض مستديرة. [5]

يمكنك استخدام مسافة مختلفة لنجم الشمال فوق الأرض ، لكنك لن تجد أي قيمة تطابق الملاحظات لأكثر من خط عرض واحد. على الأرض المسطحة ، يجب أن يتمكن الجميع من رؤية نجم الشمال بشكل كبير فوق الأفق ، وليس فقط أولئك الأشخاص الذين يعيشون شمال خط الاستواء. لكن الملاحظات تستبعد ذلك. هندسيًا ، نعرف ما هي معادلة الارتفاع الزاوي لنجم الشمال إذا كانت الأرض مسطحة ، ولا تتوافق مع الملاحظات. من المستحيل ببساطة الإيمان بالأرض المسطحة وفهم الهندسة أيضًا.

خسوف القمر

يعد خسوف القمر أحد أقدم الأدلة على وجود الأرض المستديرة ، والذي لا يزال بإمكاننا استخدامه اليوم. يحدث خسوف القمر عندما تمر الأرض مباشرة بين الشمس والقمر. في مثل هذا الوقت ، تلقي الأرض بظلالها على القمر. وما هو شكل هذا الظل؟ إنها دائرة.

الأرض أكبر قليلاً من القمر ، وحتى ظل الأرض أكبر من القمر على مسافة القمر. وبالتالي ، لا يمكنك رؤية ظل الأرض بالكامل على القمر أثناء خسوف القمر. لكن يمكنك رؤية محيط ذلك الظل بينما يزحف القمر عبره ، وهو بلا شك دائرة. الشكل 9 هو صورة التقطتها لخسوف القمر في 8 نوفمبر 2003. لاحظ انحناء ظل الأرض على القمر.

الشكل 9. خسوف القمر 8 نوفمبر 2003

هل يمكن أن يكون هذا متسقًا مع الأرض المسطحة على شكل قرص؟ إذا كانت الأرض عبارة عن قرص مسطح ، فلن تلقي بظلال دائرية على القمر إلا إذا كان القمر يقع مباشرة فوق القطب الشمالي عند منتصف الليل. في أي تكوين آخر ، من شأنه أن يلقي بظل بيضاوي ، أو حتى خط مستقيم. لكن القمر لا يقع مباشرة فوق القطب الشمالي للأرض ، ويمكن أن يحدث خسوف القمر في أي وقت في الليل ، وليس فقط في منتصف الليل. في الواقع ، حدث خسوف القمر الموضح في الشكل 9 عند غروب الشمس من موقعي في بولدر ، كولورادو. عندما كانت الشمس تغرب ، كان القمر يشرق وأنا بين الاثنين مباشرة. إذا كانت الأرض عبارة عن قرص مسطح ، فيجب أن يكون ظل الأرض على القمر خطًا مستقيمًا. لكنها كانت دائرة بدلاً من ذلك. هذا منطقي فقط على كوكب كروي.

في الواقع ، في نموذج الأرض المسطحة الحديث الموصوف أعلاه ، لا يمكن أن يحدث خسوف القمر على الإطلاق. تذكر أن نموذج الأرض المسطحة الحديث يحتوي على الشمس والقمر دائمًا فوق سطح الأرض ، وكل منهما يدور حول نقطة فوق القطب الشمالي مباشرةً. إذا كان القمر والشمس دائمًا فوق سطح الأرض المسطح ، فلن تكون الأرض أبدًا بين الشمس والقمر ، ولا يمكن أبدًا أن تلقي بظلالها على القمر. يبدو أن بعض أصحاب الأرض المسطحة يدركون ذلك ويزعمون أن شيئًا آخر يتسبب في تحرك الدائرة المظلمة عبر القمر أثناء خسوف القمر. لكن ماذا سيكون ذلك؟ ولماذا يمكن لعلماء الفلك الحديث أن يتنبأوا بالثانية عندما يحدث خسوف للقمر عن طريق الحساب عندما تكون الأرض مباشرة بين الشمس والقمر؟

الجبال والمحيطات

يمكن لأولئك الذين يعيشون بالقرب من الجبال إظهار انحناء الأرض بسهولة.في كولورادو سبرينغز ، توجد جبال كبيرة في الغرب ، لكن المدينة نفسها والأرض في الشرق مسطحة نسبيًا باستثناء الانحناء الطفيف للأرض. يتسبب هذا في ظاهرة مثيرة للاهتمام للغاية عند شروق الشمس - وهي ظاهرة لا يمكن أن تحدث على الأرض المسطحة.

في نموذج الأرض المسطحة الحديث ، تذكر أن الشمس تدور حول نقطة مباشرة فوق القطب الشمالي للأرض ، وتتحرك من الشرق إلى الغرب ، كما هو موضح في الشكل 3. المراقبون تحت ضوء الشمس المخروط "بقعة ضوء" تجربة ضوء النهار. في هذا النموذج ، عند بزوغ الفجر ، من سيتلقى ضوء الشمس أولاً: مراقب في بلدة كولورادو سبرينغز ، أم قمم الجبال إلى الغرب؟ نظرًا لأن الشمس تتحرك من الشرق إلى الغرب ، فإن مخروطها الضوئي سيصل إلى مدينة كولورادو سبرينغز أولاً ، بينما لا تزال الجبال في الظلام. هذا موضح في الإطار العلوي للشكل 10 والذي يتجه جنوباً والشمس تتحرك غرباً. تمثل النقطة الحمراء المدينة ، ويمثل اللون الأصفر مخروط ضوء الشمس. في الإطار الأول ، يمكن للمراقبين في المدينة رؤية ضوء الشمس ، لكن الجبال في الغرب لا تزال مظلمة. في وقت لاحق فقط سيصل ضوء الشمس إلى قاعدة الجبال ، وينجرف لأعلى بينما يستمر مخروط الضوء في الانجراف غربًا ، كما هو موضح في الإطارين الثاني والثالث.

الشكل 10. الإضاءة الشمسية كدالة للوقت على أرض مسطحة

ولكن على الأرض المستديرة ، يحدث العكس تمامًا. على الأرض المستديرة ، تتلقى قمم جبال روكي أشعة الشمس أولاً لأنها تقع على بعد أميال فوق الأرض إلى الشرق ، وبالتالي يكون لها أفق أبعد. يظهر هذا في اللوحة العلوية للشكل 11. ضوء الشمس قادم من الشرق ، لكن المراقبين في المدينة غير قادرين على رؤية الشمس لأنها وراء أفقهم. عندما تدور الأرض ، تضيء قمم الجبال أولاً. بعد ذلك ، الأجزاء الوسطى مضاءة (اللوحة الوسطى) بينما الشمس لا تزال تحت الأفق للمراقبين في مدينة كولورادو سبرينغز. في الوقت الذي يصل فيه ضوء الشمس إلى قاعدة الجبال ، يرى الأشخاص الذين يعيشون في المدينة أخيرًا أن الشمس تخترق الأفق الشرقي ، كما هو موضح في اللوحة السفلية.

الشكل 11. مراحل شروق الشمس على كوكب الأرض

لقد رأيت هذا بنفسي والتقطت صورًا لتسجيل التأثير في 3 أكتوبر 2018. في الساعة 6:56 صباحًا بالتوقيت الصيفي للجبال ، أضاءت قمم الجبال بشعاع من ضوء الشمس كما هو موضح في اللوحة العلوية من الشكل 12. ومع ذلك كانت الشمس لا تزال تحت أفقي في ذلك الوقت. خلال الدقائق القليلة التالية ، انجرف شعاع ضوء الشمس على الجبال تدريجيًا نحو الأسفل مثل الستارة حتى وصل إلى القاعدة ، وعند هذه النقطة كان بإمكاني رؤية الشمس في الأفق الشرقي ، كما هو موضح في الشكل 12. يمكن أن يحدث هذا فقط في الأرض المستديرة. على الأرض المسطحة ، كنت سأرى الشمس أولاً ، وكان الحقل العشبي في المقدمة مضاءً بينما كانت الجبال لا تزال مظلمة.

الشكل 12. شروق الشمس في 3 أكتوبر 2018 ، كولورادو سبرينغز. يبدأ شعاع الشمس من قمم الجبال وينتشر للأسفل ، وهو ما يتوافق مع الأرض المستديرة.

يمكن تجربة نفس النوع من الظاهرة عند شروق الشمس لأولئك الذين يعيشون على الساحل الشرقي ، أو غروب الشمس لمن يعيشون على الساحل الغربي. فكر في شقة طويلة في ميرتل بيتش. مع شروق الشمس ، يمكن لأولئك الأشخاص في الغرف العليا رؤية شروق الشمس قبل هؤلاء الأشخاص على الشاطئ. هذا بسبب انحناء المحيط ، ولن يكون ممكنًا على الأرض المسطحة. من خلال توقيت الفرق في أوقات شروق الشمس على ارتفاعات مختلفة ، يمكنك حتى حساب حجم الأرض.

هناك طرق مباشرة لقياس انحناء الأرض على المحيط وفي المواقع التي ليس لها ارتياح كبير في التضاريس ، مثل غرب كانساس. حقيقة أنك لا تستطيع أن ترى بعيدًا جدًا في قارب في المحيط (وأنك تستطيع أن ترى أبعد من عش الغراب عن سطح السفينة) ممكن فقط على كوكب مستدير ، وليس كوكبًا مسطحًا. ومع ذلك ، هناك بعض المحاذير التي يمكن أن تعقد هذه الأنواع من القياسات. يمكن أن تؤدي الاختلافات في درجة الحرارة في الهواء إلى انكسار الضوء (الانحناء) بشكل طفيف جدًا. التأثير ضئيل للتجارب التي ناقشناها سابقًا. ولكن عند النظر على طول سطح الأرض ، يمكن أن يصبح التأثير كبيرًا بدرجة كافية بحيث يجب عليك تضمين تأثير الانكسار في حساباتك. بدلاً من ذلك ، يمكنك إجراء ملاحظاتك في الأيام التي تتطابق فيها درجة حرارة الهواء مع درجة حرارة الأرض ، مما يقلل الانكسار.

الشمس والقمر مستديران

في نموذج الأرض المسطحة الحديث ، يُزعم أيضًا أن الشمس والقمر عبارة عن أقراص مسطحة وليست كروية. ربما هذا لأنه سيكون من الصعب الحصول على تأثير الضوء من الشمس الكروية؟ على أي حال ، من السهل جدًا إظهار أن الشمس والقمر كرويان. لسبب واحد ، الشمس تدور. كما هو الحال ، يتم حمل المعالم الموجودة على سطحه (مثل البقع الشمسية) لفترة طويلة. يستغرق الأمر حوالي 25 يومًا للميزات القريبة من خط الاستواء لعمل حلقة كاملة حول الشمس. لدي معدات تسمح لي بمشاهدة الشمس بأمان وقد رأيت دورانها بأم عيني. أستطيع أن أرى أن البقع الشمسية تتحرك عبر السطح يومًا بعد يوم. علاوة على ذلك ، فإن سرعتها الزاوية تكون أسرع بكثير عندما تكون بالقرب من المركز عنها عندما تكون بالقرب من الطرف. يمكن أن يكون هذا هو الحال بالنسبة للشمس الكروية فقط ، وليس القرص المسطح. يكون التأثير أكثر وضوحًا عندما ننظر إلى الشمس بأطوال موجية معينة ، كما هو موضح هنا: https://vimeo.com/9640691

وبالمثل ، من الواضح أن القمر كروي وليس قرصًا مسطحًا. هناك طرق عديدة لإثبات ذلك. أولاً ، تظهر المراحل كروية القمر. تحدث المراحل بسبب الزاوية بين الشمس والقمر كما يراها المراقبون على الأرض. عندما تكون الشمس على يمين القمر ، يضيء الجانب الأيسر من القمر بضوء الشمس ، ونرى في مراحل الشمع. على العكس من ذلك ، عندما تكون الشمس على يسار القمر ، يضيء الجانب الأيمن من القمر. يمكنك محاكاة مراحل القمر عن طريق تسليط مصباح يدوي على كرة جولف وتغيير الاتجاه الذي يضيء منه المصباح.

الشكل 13. منظر تلسكوبي للقمر

علاوة على ذلك ، عندما ننظر إلى القمر من خلال التلسكوب ، فإن الطريقة التي يسقط بها الضوء على الحفر تكشف بوضوح أن القمر دائري وتضيئه الشمس ، كما هو موضح في الشكل 13. يعتقد أصحاب الأرض المسطحة أن القمر ليس كذلك. تضيئها الشمس ، لكنها تنتج نورها. لكن يمكن لأي شخص لديه تلسكوب أن يرى أن الأمر ليس كذلك. تظهر الظلال في الحفر أن القمر مضاء بضوء خارجي قادم من اتجاه الشمس.

أخيرًا ، يمكننا أن نرى كروية القمر من خلال ملاحظتها من زوايا مختلفة. يدور القمر بنفس السرعة الزاوية التي يدور بها متوسط ​​ثورته حول الأرض. لهذا السبب ، نرى دائمًا (تقريبًا) نفس الجانب من القمر. ولكن بدءًا من مهمة Apollo 8 ، تمكن رواد الفضاء من تصوير القمر من زاوية لا يمكن رؤيتها من الأرض - كما هو موضح في الشكل 14. لاحظ أن Mare Crisium (الشكل البيضاوي الداكن الكبير على يسار المركز) دائمًا بالقرب من الطرف الأيمن للقمر كما يُرى من الأرض (كما في الشكل 13). ولكن هنا يمكننا أن نرى ميزات بعيدة إلى اليمين لا يمكن رؤيتها أبدًا من الأرض.

الشكل 14. صورة للقمر من أبولو 8.

بالطبع ، سيقول منظرو المؤامرة أن كل هذا تم تعديله بالفوتوشوب. لكن هذه الصورة التقطت قبل عقود من وجود برامج مثل فوتوشوب. لم تكن تقنية الكمبيوتر لرسم خريطة لقرص مسطح على كرة وتدوير تلك الكرة موجودة في ذلك الوقت.

الشكل 15. اعبر عينيك لمحاذاة النقاط الحمراء وشاهد القمر بأبعاد ثلاثية. الاختلافات الطفيفة في زاوية القمر في الصور الملتقطة في أوقات مختلفة من العام تجعل هذا المنظر ممكنًا.

ولكن الأهم من ذلك ، يمكنك إثبات أن القمر هو كرة إذا كان لديك وصول إلى تلسكوب صغير وكاميرا. إذا التقطت صورًا للقمر خلال أوقات مختلفة من العام وقارنتها بعناية ، فستلاحظ تأثيرًا يسمى المعايرة. هذا هو التذبذب الظاهر ("التذبذب") للقمر بسبب حقيقة أن سرعة دورانه ثابتة ، لكن سرعته المدارية حول الأرض تختلف قليلاً بسبب مداره الإهليلجي. لهذا السبب ، بمرور الوقت يمكننا أن نرى في النهاية أكثر من 50٪ من سطح القمر. في بعض الأحيان تبدو Mare Crisium قريبة جدًا من الطرف ، وفي أحيان أخرى تكون أبعد قليلاً بسبب الاهتزاز. من خلال التقاط الصور لمدة نصف عام تقريبًا لتعظيم الاختلاف في الاهتزاز في مرحلة معينة ، ووضعها جنبًا إلى جنب ، وعبر عينيك بحيث تتم محاذاة النقاط الحمراء ، يمكنك بالفعل رؤية كروية القمر كما هو موضح في الشكل 15 يمكن لأي شخص لديه إمكانية الوصول إلى تلسكوب صغير القيام بهذه التجربة.

الاستنتاجات

هناك العديد من الأدلة الأخرى على أن الأرض كروية. وهناك حجج أخرى (سيئة) يستخدمها أصحاب الأرض المسطحة. لفحص أكثر شمولاً لهذه القضايا ، يرجى قراءة كتاب الدكتور داني فولكنر الممتاز: Falling Flat. هذا الكتاب متاح في متجرنا على شبكة الإنترنت.

لقد لاحظت أن هؤلاء الأشخاص الراسخين بقوة في حركة الأرض المسطحة لا يمكن تفسيرهم. إنهم يميلون إلى أن يكونوا منظري المؤامرة ، والمشكلة في نظريات المؤامرة هي أن الأدلة ضدهم يفترض أن تكون دليلاً لهم. هذا في الأساس غير منطقي. وبالتالي فإن هذا المقال ليس لهم حقًا. إنه مخصص للأشخاص الذين سمعوا حجج الأرض المسطحة ويريدون معرفة ما إذا كان هناك أي مضمون لها. لقد رأينا أنه لا يوجد. لقد رأينا هنا أن (1) الكتاب المقدس يعلم الأرض المستديرة و (2) كروية الأرض يمكن إثباتها علميًا من الملاحظات وعلم المثلثات.

أنا أفهم أن شكل الأرض ليس قضية خلاص بحد ذاتها. المسيحيون يخلصون بنعمة الله التي نالوها من خلال الإيمان بالمسيح. لحسن الحظ ، لا يطلب الله منا فهمًا صحيحًا لعلم الفلك حتى نخلص. ومع ذلك ، عندما ينكر الإيمان بالمسيحيين الأشياء التي يمكن ملاحظتها بشكل مباشر في الوقت الحاضر ، فإن ذلك يعد إهانة للرب ويضع حجر عثرة أمام الكرازة. لماذا يميل غير المؤمن لقبول ادعاءات مسيحي عن يسوع إذا كان هذا المسيحي ينكر الأشياء التي يمكن ملاحظتها وإثباتها بشكل مباشر في الوقت الحاضر؟ ومن ثم ، عندما يتبنى المسيحيون نظرية الأرض المسطحة ، عندما يستخدمون الحجج الخاطئة والتأويلات السيئة لإقناع الناس بشيء خاطئ ، فإن هذا له تأثير سلبي قوي على انتشار الإنجيل.

دعونا نكرم الرب بأن نكون صادقين في كل شيء بقدر ما نستطيع. بالطبع ، الأرض المستديرة ليست الحقيقة الوحيدة التي يمكن إثباتها والملاحظة التي ينكرها بعض المسيحيين المعترفين. أولئك منا الذين يريدون تمجيد الله في جميع الجوانب يجب أن يقفوا ضد الأرض المسطحة ، والأخطاء الأخرى في العلم أو تفسير الكتاب المقدس. لقد رأينا أن بعض المسيحيين ينكرون أن الكائنات الحية ذات السمات الأكثر ملاءمة للبيئة هي أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة من غيرها - مبدأ الانتقاء الطبيعي. لكن ما هو أساس هذا الرفض؟ وكيف يجب أن يتجاوب المسيحيون؟ المزيد قادم.

[2] اعتقد كولومبوس أنه سيكون من الأسرع الوصول إلى جزر الهند بالذهاب غربًا عبر المحيط بدلاً من الذهاب في جميع أنحاء إفريقيا. بالطبع ، لم تكن الأمريكتان معروفة للأوروبيين بعد ، وقد قلل كولومبوس من حجم الأرض.

[3] عادة ، يتم اختيار المحيط الهادئ ليكون بالقرب من المحيط على مثل هذه الخريطة بحيث تكون كتل اليابسة أقل تشوهًا.

[4] تذكر ، درجة واحدة في خط العرض هي 68.7 ميل.

[5] يتفق أصحاب الأرض المسطحة على أن نجم الشمال لا يمكن رؤيته جنوب خط الاستواء ، لكنهم يختلفون حول السبب. يجادلون بأن النجم بعيد جدًا بحيث لا يمكن رؤيته من تلك المسافة. لكن من السهل دحض ذلك. لسبب واحد ، يمكنك أن ترى من الأبراج المحيطة أن نجم الشمال يقع أسفل الأفق بالنسبة لخطوط العرض جنوب خط الاستواء. يبدو أن أصحاب الأرض المسطحة ليسوا على دراية بأشكال ومواقع الأبراج.


قمر صناعي ثابت بالنسبة للأرض

القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض هو قمر صناعي في مدار ثابت بالنسبة للأرض ، مع فترة مدارية مماثلة لفترة دوران الأرض & # 8217. المدار الثابت بالنسبة للأرض هو مدار دائري يقع مباشرة فوق خط الاستواء & # 8217s.

إلى أي مدى يجب وضع القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض في المدار فوق سطح الأرض؟

حل.

تكون قوة الجاذبية بين القمر الصناعي والأرض في الاتجاه الشعاعي ويتم تحديد حجمها من خلال معادلة نيوتن

حيث G هو ثابت الجاذبية ، و M و m كتلان الأرض والقمر الصناعي على التوالي و r هو نصف قطر المدار.

في حالة الحركة الدائرية ، فإن القوة الكلية تساوي الكتلة مضروبة في التسارع ، حيث يمكن حساب التسارع بمقدار ω 2 r ، حيث هو معدل الدوران الزاوي المعروف أيضًا باسم السرعة الزاوية.

السرعة الزاوية معطاة

حيث T هي الفترة لدورة واحدة.

نعوض (3) في المعادلة (2) ونحصل عليها

يمكننا الآن استخدام المعادلتين (4) و (1) لإيجاد الصيغة التالية

نعوض بالقيم ونحصل على

ص 3 = 6.67 * 10-11 * 5.972 * 10 24 * 86400 2 / 4π 2

نصف قطر الأرض 6.37 * 10 6 م.

يمكننا حساب الارتفاع h فوق سطح الأرض & # 8217s بطرح نصف قطر الأرض من نصف قطر المدار.


ما الذي يمدنا بقوة الجاذبية المركزية لجعلنا نتحرك في دائرة مع الأرض؟

افترض أنك تقف على ميزان على سطح الأرض. هناك قوتان تعملان عليك. تدفعك الأرض للأسفل بقوة نسميها وزنك (ملغ) ، ويدفعك الميزان لأعلى.

أولاً ، افترض أن الأرض موجودة ليس بالتناوب - هو (وأنت) في راحة. ينص قانون نيوتن الأول على أن القوى عليك يجب أن تتوازن - القوة الكلية عليك هي صفر. لذلك ، فإن قوة القياس تساوي قوة الوزن - يقرأ المقياس وزنك ، ملغ.

الآن ، دع الأرض تبدأ بالدوران. أنت لم تعد في حالة راحة ، أنت تسارع. هذا يعني أنه يجب أن يكون هناك صافي قوة عليك - قوة الجاذبية التي تشير إلى مركز الأرض. لذلك ، يجب أن تكون قوة الوزن الهابط أكبر من قوة المقياس الصاعد ، والفرق بين قوة mg وقوة القياس يساوي قوة الجذب المركزية عليك! أنت تزن أقل لأن الأرض تدور!

كم أقل؟ إذا كانت الأرض تدور ، فحينئذٍ إذا كانت N هي القوة التي يمارسها المقياس:

يشير هذا إلى أن قوة المقياس (وهو ما يقرأه المقياس) تساوي وزنك مطروحًا منه قوة الجاذبية المركزية. إذن ، ما مقدار قوة الجاذبية المطلوبة لإبقائك في الدوران مع الأرض؟ باستخدام الحساب السابق للسرعة الخطية على سطح الأرض ، وبافتراض أن كتلتك 60 كجم ، تحصل على:

لذلك ، يقرأ ميزان حمامك حوالي 2 نيوتن أقل (حوالي 0.3٪ أو 1.5 أوقية) بسبب دوران الأرض.

لاحظ أيضًا أنه إذا كانت الأرض ستدور بشكل أسرع ، مما يتطلب المزيد من قوة الجاذبية لإبقائك متحركًا في دائرة ، فإن ميزان حمامك سيقرأ أقل، منذ N = mg - Fسنت. هذا عكس ما سيحدث في محطة فضائية دوارة ، أليس كذلك؟ (جي! أنا لست بدينة! الأرض تدور ببطء شديد!)

بالطبع ، إذا زاد دوران الأرض إلى النقطة التي تكون فيها قوة الجاذبية اللازمة لجعلك تتحرك في دائرة أكبر من وزنك ، ملغ ، فستحدث أشياء سيئة. لما؟ كم من الوقت سيكون اليوم في هذه الحالة؟


الكميات والعبارات ذات الصلة

على الرغم من أنه يتم التعبير عن السرعة الزاوية عادةً ، كما هو مذكور ، بالراديان في الثانية ، فقد تكون هناك حالات يكون فيها من الأفضل أو الضروري استخدام الدرجات في الثانية بدلاً من ذلك ، أو العكس ، للتحويل من الدرجات إلى الراديان قبل حل المشكلة.

لنفترض أن مصدر الضوء يدور بزاوية 90 درجة كل ثانية بسرعة ثابتة. ما هي سرعتها الزاوية بالتقدير الدائري؟

أولاً ، تذكر أن 2π راديان = 360 درجة ، وقم بإعداد النسبة:

الإجابة هي نصف باي راديان في الثانية.

إذا قيل لك أيضًا أن نطاق شعاع الضوء 10 أمتار ، فما هو رأس السرعة الخطية للشعاع & # 8203الخامس& # 8203 ، تسارعه الزاوي & # 8203α& # 8203 وتسارع الجاذبية & # 8203أج​?

لحل مشكلة & # 8203الخامس& # 8203 ، من الأعلى ، v = ωr ، حيث ω = π / 2 و r = 10m:

للعثور على & # 8203α& # 8203 ، افترض الوصول إلى السرعة الزاوية في ثانية واحدة ، ثم:

(لاحظ أن هذا يعمل فقط مع المشكلات التي تكون فيها السرعة الزاوية ثابتة.)


مختبر علم الفلك الابتدائي عبر الإنترنت (108)

قبل أن نبدأ ، هناك تحذير تحذيري ضروري بشأن الشمس:

صحيح أنه ليس من الآمن النظر مباشرة إلى الشمس دون حماية عينيك بشكل صحيح. ما لم تكن الشمس محجوبة تمامًا ، فإن طاقة ضوء الشمس المركزة بواسطة عدسة عينك يمكن أن تحرق شبكية العين بشكل دائم. نحن عادة محميون من خلال رد الفعل الوامض ، ولكن في بعض الحالات قد يحدق شخص ما مباشرة في الشمس مع نتائج ضارة للغاية. في كلمة واحدة - لا تفعل!

لحسن الحظ ، هناك صور وبيانات للشمس متاحة على الإنترنت ، حتى في "الوقت الحقيقي". ستكون قادرًا على إكمال هذه التجربة في الداخل على الكمبيوتر مع استثناء واحد بسيط - قياس حجم الشمس. لهذا الجزء ، ستحتاج إلى بضع دقائق بالخارج عندما لا تكون هناك غيوم تحجب الشمس. سنبدأ بهذا الجزء الآن ، ولكن إذا كان الوقت ليلاً أو غائمًا فتخطى ذلك وعد إليه لاحقًا.


الطريقة الأكثر أمانًا لمراقبة الشمس ، والتي تسمح للجميع برؤية الصورة ، هي عرضها على الشاشة. يمكننا القيام بذلك بسهولة تامة نظرًا لأن الشمس شديدة السطوع حيث يوجد أكثر من ضوء كافٍ لجعل الصورة المكبرة مرئية بسهولة. إنه الجسم الفلكي الوحيد الذي تعمل من أجله هذه التقنية. حتى القمر معتم جدًا بحيث لا يمكن رؤيته بهذه الطريقة.

سنستخدم فقط عارض الثقب البسيط في البداية. لهذا تحتاج إلى قطعتين صلبتين من الورق الأبيض أو الورق المقوى ومسطرة. تعمل بطاقة الملفات 3 × 5 بشكل جيد ، أو أن ورق الطابعة جيد أيضًا. اصنع ثقبًا صغيرًا في وسط إحدى القطع. (من الناحية المترية ، 1 مم مثالي. أي 1/25 من البوصة. ستعمل فتحة بحجم 1/16 بوصة.)


اذهب الآن إلى الخارج. أمسك الورقة التي بها الفتحة بحيث يسقط ظلها بشكل مباشر على الورقة الأخرى. افصل الأوراق بطول ذراع (حوالي متر واحد أو 40 بوصة) وسترى بقعة مستديرة من الضوء على الورقة السفلية في منتصف ظل الورقة العلوية. هذه البقعة هي في الواقع صورة غامضة للشمس.

1. قياس قطر الصورة (ملم). فقط لاحظ أن هناك 25 ملم في البوصة. سنتيمتر واحد أصغر بقليل من نصف بوصة.

أثناء تواجدك فيه ، انظر إلى الصورة بعناية شديدة. قد تلاحظ أنه يحتوي على بقعة أو اثنتين. إذا كان هناك أي بقع شمسية كبيرة جدًا ، فإنها تكون مرئية في بعض الأحيان باستخدام جهاز الإسقاط ذي الثقب هذا.

2. صِف الصورة ولاحظ إذا رأيت أي نقاط.


لديك معلومات كافية الآن لحساب الحجم الزاوي للشمس المرئي من الأرض. إذا كانت R هي المسافة التي عرضتها على الصورة ، و S هي قطر الشمس في الصورة ، و حوالي 3.14 ، فإن الحجم الزاوي للشمس بالدرجات هو


يتحول العامل العددي من راديان إلى درجات. يجب قياس S و R بنفس الوحدات.بالنسبة لهذا القياس ، R = 1000 مم (1 م) وقمت بقياس S.

هنا مثال. افترض أنك قمت بقياس قطر الشمس على البطاقة ليكون 20 مم. (إنها ليست بهذا الحجم ، لكن دعونا نجري العمليات الحسابية لنرى كيف يعمل ذلك.) مع ذلك ، أ = 57.3 × 20/1000 = 1.1 درجة.

استخدم القياس الخاص بك لقطر صورة الشمس على البطاقة وقم بإجراء هذا الحساب.

3. ماذا تجد للحجم الزاوي للشمس بالدرجات؟

تبعد الشمس حوالي 150.000.000 كيلومتر عن الأرض ، ونراها كروية صغيرة في السماء تبدو بنفس حجم القمر تقريبًا. إنها تلك المسافة الكبيرة التي تجعلها تبدو صغيرة جدًا ، في حين أنها في الواقع تبلغ حوالي 100 ضعف حجم الأرض.

يمكنك حساب حجم الشمس باستخدام نفس الصيغة للعثور على S عندما تعرف A و R


عندما يكون S و R وفي نفس الوحدات و A بالدرجات. خذ "A" من إجابتك على السؤال 3 ، و R كمسافة للشمس تبلغ 150.000.000 كم.

4. ما هو القطر S للشمس بالكيلومترات والذي يعطيها الحجم الزاوي الذي قمت بقياسه؟


قم بزيارة صفحة موقع مرصد مور حول الشمس والتوهجات الشمسية:


سنستخدم هذه الصفحة كمورد لمواقع أخرى ، أو يمكنك استخدام محرك بحث مثل Google للعثور على العديد من الموارد بنفسك.

قم بالتمرير لأسفل صفحة المرصد إلى "Live Solar Images" وابحث عن صورة تظهر الشمس في الضوء الأبيض.

صور وبيانات حديثة للطاقة الشمسية

صور GONG من شبكة عالمية ويتم تحديثها كل 10 دقائق. غالبًا ما يكون مرصد Big Bear الشمسي جيدًا من كاليفورنيا إذا كان واضحًا لأنه سيكون لديه صور في الضوء المنبعث من ذرات الهيدروجين في كروموسفير الشمس.

لا تصاب بخيبة أمل إذا كانت الشمس تبدو لطيفة. لقد شهدنا الحد الأدنى من النشاط الشمسي في عام 2020 ، لكنه انتعش مؤخرًا مع دخولنا دورة شمسية جديدة. تنقل في صفحات GONG ويمكنك العثور على صور لسنوات في الماضي ، وبمجرد أن ترى البقع يمكنك مشاهدة الشمس وهي تدور يومًا بعد يوم. بينما في كانون الثاني (يناير) ، كانت الشمس في الغالب خالية من البقع ، قبل شهر كان هناك العديد من المواقع الكبيرة.

انقر فوق الصورة أو هذا الرابط إلى موقع NSO GONG الذي يحتوي على بيانات من العديد من التلسكوبات الشمسية.

اختر موقعًا يحتوي على صور حديثة ، وانقر فوق السهم الأيمن الأزرق أسفل المعاينة ، وستحصل على صفحة تسمح لك باختيار التواريخ في أرشيفهم. تستخدم جميع هذه المراصد نفس المعدات وهي موجودة في جميع أنحاء العالم بحيث يجب أن يقدم عدد قليل منها على الأقل في أي لحظة مناظر حديثة جدًا.

5. هل هناك بقع على الشمس اليوم؟ إذا كان الأمر كذلك ، فاحسب عدد الأشياء التي تراها ووصفها. إذا لم يكن كذلك ، فانتقل إلى الماضي حتى ترى بعضًا. لاحظ في إجابتك تاريخ ووقت الصورة التي تستخدمها ، ومصدر الصورة.


يمكن أن تتغير البقع الشمسية بسرعة ، وحتى في غضون ساعات قليلة قد تظهر بقع جديدة. تدوم البقع الكبيرة لفترة كافية بحيث يمكن رؤيتها يومًا بعد يوم.


إذا كنت ستعود إلى نفس الموقع غدًا وتنظر إلى صورة جديدة للشمس ، فقد تلاحظ أنه ليس فقط تغير مظهر البقع ، ولكن يبدو أنها انتقلت على الصورة. تدور الشمس حول محورها ويتم نقل البقع بنفس الإحساس بالاتجاه الذي تدور حوله الأرض حول الشمس. نظرًا لأن الشمس تدور دورة كاملة في وقت أقل بكثير مما تستغرقه الأرض لإكمال المدار ، يبدو لنا أن البقع تنجرف من الشرق إلى الغرب عبر وجه الشمس.

لنبحث عن الدوران في بعض الصور الجيدة جدًا من Mees التي التقطت في عام 1998 عندما كانت الشمس نشطة للغاية. هذا واحد منهم من 3 أغسطس 1998.

الآخرون موجودون على خادمنا حيث يمكنك إلقاء نظرة عليهم يومًا بعد يوم.

في هذه الصور يوجد "الشمال" في السماء في الأعلى ، و "الغرب" على اليمين ، و "الشرق على اليسار ، و" الجنوب "في الأسفل. تستند اتجاهات السماء إلى اتجاهات البوصلة للمراقب. وهذا يعني" الغرب "سيكون الجانب الأيمن من الشمس إذا رأينا صورة لها في سماء منتصف النهار.

ابحث أولاً عن حركة مجموعات رئيسية من البقع عبر الشمس.

6. التعرف على إحساس دوران الشمس في هذه الصور.


اختر بقعة تعبر مركز الشمس في هذا التسلسل. مع الحرص على عدم خدش شاشة الكمبيوتر ، استخدم مسطرة وقم بتوجيهها بحيث تتحرك هذه البقعة على طول الخط يومًا بعد يوم.

7. ما المسافة بالسنتيمترات التي تتحرك بها البقعة على كل صورة كل يوم؟ متوسط ​​هذه القيم. سنسمي ذلك "X" في الاتجاهات أدناه.

8. ما هو قطر صورة الشمس على شاشتك؟ سوف نسمي ذلك "D".

محيط الشمس على هذا المقياس هو ببساطة


حيث π = 3.14 و D هو قطر الشمس. لا يهم أن يتم قياس "D" على شاشة الكمبيوتر بدلاً من الشمس الحقيقية حيث يتم تصغير جميع القياسات بنفس العامل.

إذا بدا أن بقعة ما تتحرك X كل يوم في المتوسط ​​، فسوف يستغرق الأمر C / X يومًا حتى تتحرك على طول محيط الشمس. هذه فقط فترة دوران الشمس الظاهرة:


نظرًا لأنك قمت بقياس D و X ، يمكنك الآن حساب المدة التي تستغرقها الشمس للدوران حول محورها.

9. ما هي فترة دوران الشمس الظاهرة بالأيام؟

هناك مشكلتان في هذه التقنية. يتم تقصير الصورة مسبقًا خاصةً عندما تكون البقع بالقرب من الحافة. هذا هو السبب في أننا طلبنا منك اختيار البقع بالقرب من مركز القرص. أيضًا ، تدور الأرض حول الشمس ، بنفس المعنى الذي يبدو أن الشمس تدور فيه. يؤدي هذا إلى إبطاء الدوران الظاهري للشمس ، وتكون فترة دورانها الحقيقية مقارنة بالنجوم البعيدة أقصر بحوالي يومين مما قمت بقياسه.

يجب أن تكون قد لاحظت أيضًا أن البقع تتغير من يوم لآخر. انظر في الصور الموجودة في قاعدة البيانات ، وشاهد هذه التغييرات اليومية.

10. ما هي المواقع الأطول والأقصر عمراً التي وجدتها في مجموعة الصور الموجودة بالملف؟


أخيرًا ، نود أن نعرف عدد المواقع الموجودة. يصعب التأكد من ذلك لأن كل شخص يحسب بشكل مختلف. ومع ذلك ، فإن التغييرات الخشنة في الأرقام الموضعية واضحة حتى مع وجود اختلافات بين المراقبين. في عام 1848 قدم عالم الفلك السويسري يوهان رودولف وولف طريقة تعوض إلى حد ما تأثيرات التلسكوبات وتقنيات المراقبة المختلفة لإعطاء رقم يقيس النشاط الشمسي بشكل جيد.

اختر إحدى الصور من المجموعة على الإنترنت من عام 1998 ، وصورة حديثة للشمس. احسب عدد المواقع الفردية التي يمكنك تحديدها واستدعاء هذا الرقم "S".

احسب أيضًا عدد مجموعات النقاط ، واسمي ذلك "G". اضرب عدد المجموعات في 10 ، وأضف عدد النقاط

11. كم عدد البقع الشمسية في عام 1998 واليوم؟ كيف يمكن لمجموعات البقع؟ ما هي أرقام الذئب آنذاك والآن؟

يتم الاحتفاظ بسجل يومي لعدد الذئب من خلال قياس متوسط ​​القياسات من العديد من المراصد المتعاونة. يوضح الرسم البياني للمتوسطات الشهرية منذ القرن الثامن عشر هذا النمط الرائع:



وفقًا لهذا العدد ، نحن حاليًا في حد أدنى من النشاط الشمسي في الدورة 24 والتي يجب أن تنتهي قريبًا. هذا هو أقل عدد للبقع الشمسية وأقل نشاط على الشمس لجميع أولئك الذين تمت ملاحظتهم سابقًا.

قارن أرقامك بالرسم البياني. جاء أكبر عدد يومي تم تسجيله في ديسمبر من عام 1957 عند 355 ، ولكن خلال فترات الحد الأدنى من النشاط ، قد لا ترى أي نقاط على الإطلاق.

من الواضح أن هناك نمطًا هنا. احسب عدد الدورات في عدد البقع الشمسية من 1750 إلى الوقت الحاضر ، واقسم عدد السنوات (2010-1750) على عدد الدورات.

12. ما هي المدة التقريبية لدورة البقع الشمسية؟

في عام 2011 ، كانت الشمس قد بدأت للتو في التعافي من الحد الأدنى من البقع الشمسية الطويلة بشكل غير عادي وبدأت الدورة التالية. نحن في الحد الأدنى الآن.


مختبر علم الفلك الأولي الهجين / في الحرم الجامعي (108)

قبل أن نبدأ ، هناك تحذير تحذيري ضروري بشأن الشمس:

صحيح أنه ليس من الآمن النظر مباشرة إلى الشمس دون حماية عينيك بشكل صحيح. ما لم تكن الشمس محجوبة تمامًا ، فإن طاقة ضوء الشمس المركزة بواسطة عدسة عينك يمكن أن تحرق شبكية العين بشكل دائم. نحن عادة محميون من خلال رد الفعل الوامض ، ولكن في بعض الحالات قد يحدق شخص ما مباشرة في الشمس مع نتائج ضارة للغاية. في كلمة واحدة - لا تفعل!

لحسن الحظ ، هناك صور وبيانات للشمس متاحة على الإنترنت ، حتى في "الوقت الحقيقي". ستكون قادرًا على إكمال هذه التجربة في الداخل على الكمبيوتر مع استثناء واحد بسيط - قياس حجم الشمس. لهذا الجزء ، ستحتاج إلى بضع دقائق بالخارج عندما لا تكون هناك غيوم تحجب الشمس. سنبدأ بهذا الجزء الآن ، ولكن إذا كان الوقت ليلًا أو غائمًا فتخطى هذا وعد إليه لاحقًا.


الطريقة الأكثر أمانًا لمراقبة الشمس ، والتي تسمح للجميع برؤية الصورة ، هي عرضها على الشاشة. يمكننا القيام بذلك بسهولة تامة نظرًا لأن الشمس شديدة السطوع حيث يوجد أكثر من ضوء كافٍ لجعل الصورة المكبرة مرئية بسهولة. إنه الجسم الفلكي الوحيد الذي تعمل من أجله هذه التقنية. حتى القمر معتم جدًا بحيث لا يمكن رؤيته بهذه الطريقة.

سنستخدم فقط عارض الثقب البسيط في البداية. لهذا تحتاج إلى قطعتين صلبتين من الورق الأبيض أو الورق المقوى ومسطرة. تعمل بطاقة الملفات 3 × 5 بشكل جيد ، أو أن ورق الطابعة جيد أيضًا. اصنع ثقبًا صغيرًا في وسط إحدى القطع. (من الناحية المترية ، 1 مم مثالي. أي 1/25 من البوصة. ستعمل فتحة بحجم 1/16 بوصة.)


اذهب الآن إلى الخارج. أمسك الورقة مع الفتحة بداخلها حتى يسقط ظلها بشكل مباشر على الورقة الأخرى. افصل الأوراق بطول ذراع (حوالي متر واحد أو 40 بوصة) وسترى بقعة دائرية من الضوء على الورقة السفلية في منتصف ظل الورقة العلوية. هذه البقعة هي في الواقع صورة غامضة للشمس.

1. قياس قطر الصورة (مم). فقط لاحظ أن هناك 25 ملم في البوصة. سنتيمتر واحد أصغر بقليل من نصف بوصة.

أثناء تواجدك فيه ، انظر إلى الصورة بعناية شديدة. قد تلاحظ أنه يحتوي على بقعة أو اثنتين. إذا كان هناك أي بقع شمسية كبيرة جدًا ، فإنها تكون مرئية في بعض الأحيان باستخدام جهاز الإسقاط ذي الثقب هذا.

2. صِف الصورة ولاحظ إذا رأيت أي نقاط.


لديك معلومات كافية الآن لحساب الحجم الزاوي للشمس المرئي من الأرض. إذا كانت R هي المسافة التي عرضتها على الصورة ، و S هي قطر الشمس في الصورة ، و حوالي 3.14 ، فإن الحجم الزاوي للشمس بالدرجات هو


يتحول العامل العددي من راديان إلى درجات. يجب قياس S و R بنفس الوحدات. بالنسبة لهذا القياس ، R = 1000 مم (1 م) وقمت بقياس S.

هنا مثال. افترض أنك قمت بقياس قطر الشمس على البطاقة ليكون 20 مم. (إنها ليست بهذا الحجم ، لكن دعونا نجري العمليات الحسابية لنرى كيف يعمل ذلك.) مع ذلك ، أ = 57.3 × 20/1000 = 1.1 درجة.

استخدم القياس الخاص بك لقطر صورة الشمس على البطاقة وقم بإجراء هذا الحساب.

3. ماذا تجد للحجم الزاوي للشمس بالدرجات؟

تبعد الشمس حوالي 150.000.000 كيلومتر عن الأرض ، ونراها كروية صغيرة في السماء تبدو بنفس حجم القمر تقريبًا. إنها تلك المسافة الكبيرة التي تجعلها تبدو صغيرة جدًا ، في حين أنها في الواقع تبلغ حوالي 100 ضعف حجم الأرض.

يمكنك حساب حجم الشمس باستخدام نفس الصيغة للعثور على S عندما تعرف A و R


عندما يكون S و R وفي نفس الوحدات و A بالدرجات. خذ "A" من إجابتك على السؤال 3 ، و R على أنها المسافة إلى الشمس 150.000.000 كم.

4. ما هو القطر S للشمس بالكيلومترات والذي يعطيها الحجم الزاوي الذي قمت بقياسه؟


قم بزيارة صفحة موقع مرصد مور حول الشمس والتوهجات الشمسية:


سنستخدم هذه الصفحة كمورد لمواقع أخرى ، أو يمكنك استخدام محرك بحث مثل Google للعثور على العديد من الموارد بنفسك.

قم بالتمرير لأسفل صفحة المرصد للوصول إلى "Live Solar Images" وابحث عن صورة تظهر الشمس في الضوء الأبيض.

صور وبيانات حديثة للطاقة الشمسية

صور GONG من شبكة عالمية ويتم تحديثها كل 10 دقائق. غالبًا ما يكون مرصد Big Bear الشمسي جيدًا من كاليفورنيا إذا كان واضحًا لأنه سيكون لديه صور في الضوء المنبعث من ذرات الهيدروجين في كروموسفير الشمس.

لا تصاب بخيبة أمل إذا كانت الشمس تبدو لطيفة. نشهد حدًا أدنى من النشاط الشمسي في عام 2020. انتقل إلى صفحات GONG ويمكنك العثور على صور لسنوات في الماضي ، وبمجرد أن ترى الأماكن ، يمكنك مشاهدة الشمس وهي تدور يومًا بعد يوم. اعتبارًا من يوم الأحد ، 6 سبتمبر 2020 ، تظل الشمس خالية في الغالب من البقع.

انقر فوق الصورة أو هذا الرابط إلى موقع NSO GONG الذي يحتوي على بيانات من العديد من التلسكوبات الشمسية.

اختر موقعًا يحتوي على صور حديثة ، وانقر فوق السهم الأيمن الأزرق أسفل المعاينة ، وستحصل على صفحة تسمح لك باختيار التواريخ في أرشيفهم. تستخدم جميع هذه المراصد نفس المعدات وهي موجودة في جميع أنحاء العالم بحيث يجب أن يقدم عدد قليل منها على الأقل في أي لحظة مناظر حديثة جدًا.

5. هل هناك بقع على الشمس اليوم؟ إذا كان الأمر كذلك ، فاحسب عدد الأشياء التي تراها ووصفها. إذا لم يكن كذلك ، فانتقل إلى الماضي حتى ترى بعضًا. لاحظ في إجابتك تاريخ ووقت الصورة التي تستخدمها ، ومصدر الصورة.


يمكن أن تتغير البقع الشمسية بسرعة ، وحتى في غضون ساعات قليلة قد تظهر بقع جديدة. تدوم البقع الكبيرة لفترة كافية بحيث يمكن رؤيتها يومًا بعد يوم.


إذا كنت ستعود إلى نفس الموقع غدًا وتنظر إلى صورة جديدة للشمس ، فقد تلاحظ أنه ليس فقط تغير مظهر البقع ، ولكن يبدو أنها انتقلت على الصورة. تدور الشمس حول محورها ويتم نقل البقع بنفس الإحساس بالاتجاه الذي تدور حوله الأرض حول الشمس. نظرًا لأن الشمس تدور في دورة كاملة في وقت أقل بكثير مما تستغرقه الأرض لإكمال المدار ، يبدو لنا أن البقع تنجرف من الشرق إلى الغرب عبر وجه الشمس.

لنبحث عن الدوران في بعض الصور الجيدة جدًا من Mees التي التقطت في عام 1998 عندما كانت الشمس نشطة للغاية. هذا واحد منهم من 3 أغسطس 1998.

الآخرون موجودون على خادمنا حيث يمكنك إلقاء نظرة عليهم يومًا بعد يوم.

في هذه الصور يوجد "الشمال" في السماء في الأعلى ، و "الغرب" على اليمين ، و "الشرق على اليسار ، و" الجنوب "في الأسفل. تستند اتجاهات السماء إلى اتجاهات البوصلة للمراقب. وهذا يعني" الغرب "سيكون الجانب الأيمن من الشمس إذا رأينا صورة لها في سماء منتصف النهار.

ابحث أولاً عن حركة مجموعات رئيسية من البقع عبر الشمس.

6. التعرف على إحساس دوران الشمس في هذه الصور.


اختر بقعة تعبر مركز الشمس في هذا التسلسل. مع الحرص على عدم خدش شاشة الكمبيوتر ، استخدم مسطرة وقم بتوجيهها بحيث تتحرك هذه البقعة يومًا بعد يوم على طول الخط.

7. ما المسافة بالسنتيمترات التي تتحرك بها البقعة على كل صورة كل يوم؟ متوسط ​​هذه القيم. سنسمي ذلك "X" في الاتجاهات أدناه.

8. ما هو قطر صورة الشمس على شاشتك؟ سوف نسمي ذلك "D".

محيط الشمس على هذا المقياس هو ببساطة


حيث π = 3.14 و D هو قطر الشمس. لا يهم أن يتم قياس "D" على شاشة الكمبيوتر بدلاً من الشمس الحقيقية حيث يتم تصغير جميع القياسات بنفس العامل.

إذا ظهر أن بقعة ما تتحرك X كل يوم في المتوسط ​​، فسوف يستغرق الأمر C / X يومًا حتى تتحرك على طول محيط الشمس. هذه فقط فترة دوران الشمس الظاهرة:


نظرًا لأنك قمت بقياس D و X ، يمكنك الآن حساب المدة التي تستغرقها الشمس للدوران حول محورها.

9. ما هي فترة دوران الشمس الظاهرة بالأيام؟

هناك مشكلتان في هذه التقنية. يتم تقصير الصورة مسبقًا خاصةً عندما تكون البقع بالقرب من الحافة. هذا هو السبب في أننا طلبنا منك اختيار البقع بالقرب من مركز القرص. أيضًا ، تدور الأرض حول الشمس ، بنفس المعنى الذي يبدو أن الشمس تدور فيه. يؤدي هذا إلى إبطاء الدوران الظاهري للشمس ، وتكون فترة دورانها الحقيقية مقارنة بالنجوم البعيدة أقصر بحوالي يومين مما قمت بقياسه.

يجب أن تكون قد لاحظت أيضًا أن البقع تتغير من يوم لآخر. ابحث في الصور الموجودة في قاعدة البيانات ، وشاهد هذه التغييرات اليومية.

10. ما هي المواقع الأطول والأقصر عمراً التي وجدتها في مجموعة الصور الموجودة بالملف؟


أخيرًا ، نود أن نعرف عدد المواقع الموجودة. يصعب التأكد من ذلك لأن كل شخص يحسب بشكل مختلف. ومع ذلك ، فإن التغييرات الخشنة في الأرقام الموضعية واضحة حتى مع وجود اختلافات بين المراقبين. في عام 1848 قدم عالم الفلك السويسري يوهان رودولف وولف طريقة تعوض إلى حد ما تأثيرات التلسكوبات وتقنيات المراقبة المختلفة لإعطاء رقم يقيس النشاط الشمسي بشكل جيد.

اختر إحدى الصور من المجموعة على الإنترنت من عام 1998 ، وصورة حديثة للشمس. احسب عدد المواقع الفردية التي يمكنك تحديدها واستدعاء هذا الرقم "S".

احسب أيضًا عدد مجموعات النقاط ، واسمي ذلك "G". اضرب عدد المجموعات في 10 ، وأضف عدد النقاط

11. كم عدد البقع الشمسية في عام 1998 واليوم؟ كيف يمكن لمجموعات البقع؟ ما هي أرقام الذئب آنذاك والآن؟

يتم الاحتفاظ بسجل يومي لعدد الذئب من خلال قياس متوسط ​​القياسات من العديد من المراصد المتعاونة. يوضح الرسم البياني للمتوسطات الشهرية منذ القرن الثامن عشر هذا النمط الرائع:



وفقًا لهذا العدد ، نحن حاليًا في الحد الأدنى من النشاط الشمسي في الدورة 24 والتي يجب أن تنتهي قريبًا. هذا هو أقل عدد للبقع الشمسية وأقل نشاط على الشمس لجميع أولئك الذين تمت ملاحظتهم سابقًا.

قارن أرقامك بالرسم البياني. جاء أكبر عدد يومي تم تسجيله في ديسمبر من عام 1957 عند 355 ، ولكن خلال فترات الحد الأدنى من النشاط ، قد لا ترى أي نقاط على الإطلاق.

من الواضح أن هناك نمطًا هنا. احسب عدد الدورات في عدد البقع الشمسية من 1750 إلى الوقت الحاضر ، واقسم عدد السنوات (2010-1750) على عدد الدورات.

12. ما هي المدة التقريبية لدورة البقع الشمسية؟

في عام 2011 ، كانت الشمس قد بدأت للتو في التعافي من الحد الأدنى من البقع الشمسية الطويلة بشكل غير عادي وبدأت الدورة التالية. نحن في الحد الأدنى الآن.


إخلاء المسؤولية: يتم الاحتفاظ بالمواد التالية على الإنترنت لأغراض الأرشفة.

القانون

القطع الناقص الذي يرسمه كوكب حول الشمس له شكل متماثل ، ولكن اقتراح غير متماثل.

فكر في حجر مرمي لأعلى. مع ارتفاعها تفقد سرعتها. ثم للحظة ، في الجزء العلوي من المسار ، يتحرك ببطء شديد. وأخيرًا ينخفض ​​، ويتجمع السرعة مرة أخرى. من نواحٍ عديدة ، يتحرك كوكب حول الشمس ، أو قمر صناعي حول الأرض ، بهذه الطريقة أيضًا ، على الرغم من اختلاف المعادلات.

يكون هذا أكثر وضوحًا إذا كان المدار ممدودًا ، أي إذا كان الانحراف فيه كبيرًا. عندما يرتفع الكوكب أو القمر الصناعي في مداره ، فإنه يتباطأ ، ثم عندما يعود ، يتسارع مرة أخرى. يتحرك بشكل أسرع أثناء الاقتراب الأقرب ، عند نقطة تسمى المدار الحضيض لكوكب ("هيليوس" هي الشمس) و الحضيض لقمر صناعي للأرض ("جي" من "جيو" ، تدل على الأرض).

بعد دراسة الملاحظات الفعلية ، خاصةً للمريخ ، اقترح كبلر الوصفة التالية للتنبؤ بالتسارع والتباطؤ.دع خطًا ("متجه نصف القطر") يُرسم من مركز الشمس إلى الكوكب (أو من مركز الأرض إلى القمر الصناعي). ينص قانون كبلر على ما يلي:

& # 34 متجه نصف القطر يكتسح مساحات متساوية في أوقات متساوية & # 34

توضيح قانون كبلر الثاني:
تأخذ شرائح AB و CD
أوقات متساوية لتغطية.

على سبيل المثال ، دع الرسم على اليمين يمثل مدار قمر أرضي ، ودع AB و CD هما أجزاء المدار التي تغطيها في 3 ساعات بالقرب من الأوج وبالقرب من الحضيض ، على التوالي. إذا كان O هو مركز الأرض ، فإن المناطق المظللة OAB و OCD متساوية. ما يعنيه ذلك ، من الواضح ، هو أن القرص المضغوط أطول بكثير من AB ، لأنه بالقرب من نقطة الحضيض ، يتحرك القمر الصناعي أسرع بكثير ويغطي مسافة أكبر بكثير في 3 ساعات.

طاقة

    [القسم التالي اختياري ويعالج بشكل أساسي حركات الأقمار الصناعية حول الأرض. حركات الكواكب في مجال الجاذبية للشمس ، أو الأقمار الصناعية بالقرب من كوكب آخر ، تتبع قوانين مماثلة.]

يمكن تعريف الطاقة بشكل فضفاض على أنها أي شيء يمكن أن يجعل الآلة تتحرك. عادة ما يتم تشغيل أجهزتنا بواسطة طاقة الكهرباء أو الضوء الحراري هو شكل آخر من أشكال الطاقة ، يتم تحويلها إلى كهرباء بواسطة الخلايا الشمسية التي تشغل معظم الأقمار الصناعية.

يمكن أن توفر الجاذبية أيضًا الطاقة. تدور عجلات ساعات الجد بواسطة أوزان تنزل تدريجيًا إلى أسفل الساعة ، وعند هذه النقطة يجب إعادة تدويرها مرة أخرى ، وإلا ستتوقف الساعة. توماس جيفرسون ، في منزله بالقرب من شارلوتسفيل ، فيرجينيا ، كان لديه ساعة كانت أوزانها (معلقة على جانب الغرفة) عبارة عن قذائف مدفعية معلقة على حبل ، ولإعطاء الساعة مدى 7 أيام ، تم قطع ثقب في الأرض السماح للكرات بالنزول إلى الطابق السفلي.

عندما يرتفع وزن (أو قذيفة مدفع) مقابل قوة الجاذبية ، فإنه يكتسب القدره الطاقة - الطاقة بحكم موقعها ، بما يتناسب مع الارتفاع الذي تم رفعها إليه. إذا تم إسقاط الوزن ، فإنه يفقد الطول والطاقة الكامنة ، لكنه يكتسب السرعة و حركية الطاقة والطاقة بسبب سرعة الحركة. حركية يمكن تحويل الطاقة مرة أخرى إلى القدره الطاقة ، كما يحدث للأفعوانية بعد أن تمر من قاع منحدر وترتفع مرة أخرى.

يحدث تغيير مماثل عندما يتم رمي الحجر لأعلى مع بعض السرعة. إذا كانت كتلته m (سيتم تحديد الكتلة في قسم لاحق في الوقت الحالي ، فليكن خواصًا للحجر تتناسب مع وزنه) ، فيمكن إثبات أن طاقته الحركية

مع ارتفاع الحجر ، تتناقص الطاقة الحركية ، بينما تنمو الطاقة الكامنة. أعطيت من قبل

حيث H هو الارتفاع بالأمتار و ز هو ثابت يقيس قوة الجاذبية: إذا م بالكيلوغرام ، ح بالأمتار و v بالمتر في الثانية (سرعة المشي المكتوبة متر / ثانية حوالي 1 متر / ثانية) ، ز حوالي 9.81.

مجموع الاثنين هو إجمالي الطاقة E 1 وبقانون أساسي للميكانيكا يبقى ثابتًا:

E 1 = 1/2 mv 2 + h m g = ثابت (1)

عندما يرتفع الحجر ، يصبح الجزء الحركي من طاقته أصغر وأصغر ، ويصبح صفرًا عندما يصل إلى أعلى نقطة له ، حيث للحظة وجيزة v = 0. في رحلة الهبوط ، تحدث التغييرات العكسية. (يعود قسم لاحق من "مراقب النجوم" إلى هذه الصيغة ويجعلها أكثر أهمية.)

E 2 = 1/2 mv 2 & # 8211 k · m / r = ثابت (2)

(2) هو تعريف أوسع ، يتم الاحتفاظ به لجميع المسافات من الأرض ، بينما (1) يثبت فقط بالقرب من سطح الأرض. تدخل العلامة السلبية لأنه كلما ارتفع الحجر أعلى ، يجب أن تزداد طاقته الكامنة. يتناقص العامل (1 / r) مع نمو عدد الصفوف ، ولكن (& # 8211 1 / r) يزداد ، لذا فإن إضافة علامة ناقص تؤكد أنه بالنسبة لأي تعريف ، تزداد الطاقة الكامنة مع زيادة المسافة من مركز الجذب. تُقاس الطاقة بنفس الطريقة في كلتا الصيغتين ، ولكن بالنسبة لـ E 1 ، يتم الوصول إلى الطاقة الكامنة الصفرية على مستوى الأرض ، بينما يحدث هذا في E 2 على مسافة غير محدودة.

يتضمن الثابت k نصف قطر R للأرض (حيث أن g مُعرَّفة عند r = R) ويمكن إظهار ذلك
ك = ز R 2 (3)

لنفترض أن القمر الصناعي قد حصل على "سرعة إفلات الأرض" الخامس كبيرة بما يكفي ليس فقط للدوران حول الأرض ولكن للهروب منها تمامًا. ثم بعيدًا عن الأرض ، حيث k m / r قريب من الصفر ، سيتم أيضًا استنفاد طاقته الحركية ، أي ، الخامس = 0. منذ الطاقة ه يتم حفظه طوال الحركة ، وهذا يشير إلى أنه بالنسبة للمسبار الفضائي الذي بالكاد يفلت من جاذبية الأرض ، ه= 0. من ذاك

مع ز = 9.81 و ر = 6371000 متر في الاكتشافات الخامس ليكون حوالي 11200 م / ثانية.

يعني الشذوذ

(اختياري) ذكر في وقت سابق أن عنصرًا مداريًا ثالثًا ضروري لوضع العلامات أين يقع القمر الصناعي في مداره. منذ معادلة القطع الناقص المداري

كل قيمة للزاوية & # 966 (& # 966 بخط اليد) ، تسمى "شذوذ حقيقي، "موقعًا على طول المدار. يمكن من حيث المبدأ استخدام الشذوذ الحقيقي كعنصر مداري ثالث.

لسوء الحظ ، تختلف سرعة القمر الصناعي بشكل غير متساو حول مداره ، فهو يكبر بالقرب من الحضيض وينخفض ​​مرة أخرى بالقرب من الأوج. يصف قانون كبلر الثاني هذا الاختلاف ويجب أن يؤدي إلى صيغة تعطي & # 966 في أي وقت ر ، باستثناء أنه لا توجد صيغة أنيقة لمناطق مثل تلك الموضحة باللونين الأزرق والأحمر في الصورة العلوية.

إن أبسط طريقة للتعبير عن صعود وهبوط & # 966 هي استخدام زاويتين مساعدتين ، والتي مثل & # 966 تزيد بمقدار 360 درجة في كل مدار ،شذوذ غريب الأطوار" ه (الحرف هنا لا علاقة له بالطاقة) والمتوسط ​​الشذوذ M ، مع صيغة [غير معطاة هنا] تربط & # 966 و ه ، وأخرى تربط ه و م . الطريقة م يتم تعريفه يؤكد أنه ينمو بمعدل ثابت مع مرور الوقت ر التقدم:

حيث م (0) هي قيمة م متي ر = 0 و ن ثابت (مرتبط بالثابت الظاهر في قانون كبلر الثالث). يعتبر متوسط ​​الشذوذ العنصر المداري الثالث.

إذا رغب المرء في توقع موقع قمر صناعي في مداره في وقت ما ر، بافتراض أن الحركة الإهليلجية لقوانين كبلر دقيقة بدرجة كافية (إهمال سحب القمر ، احتكاك الغلاف الجوي العلوي وما إلى ذلك) ، فإن الخطوة الأولى هي اشتقاق م في ذلك الوقت باستخدام (5). ثم ه مشتق من م ، وأخيرًا & # 966 من ه ، المهام التي تتعامل معها أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية بسهولة تامة (على الرغم من أن هذه الحسابات كانت تتم على الورق في وقت ما ، ولكن ليس بالسرعة أو السهولة تقريبًا). صيغة ص ثم يعطي موقع القمر الصناعي في مداره كل ما يتطلبه الحساب هو العناصر أ , ه و M (0) ، الشذوذ المتوسط ​​عند ر = 0 .

أسئلة من المستخدمين: لماذا لا يتم تقسيم النظام الشمسي حسب الكثافة؟
أدناه: رسم لمدار المريخ ، من كتابات كبلر