عرض جغرافیایی صفر درجه، خط استوا


عرض جغرافیایی 45 درجه


عرض جغرافیایی 90 درجه، قطب شمال

منبع تصاویر:WIKIMEDIA COMMONS

ظهر حقیقی یا نیم روز، زمانی است که خورشید در بیشترین ارتفاع محلی خود ظاهر می‌شود. اما این بیشترین ارتفاع مورد بحث به دو پارامتر موقعیت رصد کننده(عرض جغرافیایی) و تاریخ رصد بستگی دارد.

ما روی زمین که یک جسم کروی است، زندگی می‌کنیم. بنابراین بیشترین ارتفاع محلی خورشید به عرض جغرافیایی که در آن ساکن هستیم، بستگی دارد.

فرض کنیم سه دوست، یکی ساکن در استوا (عرض جغرافیایی صفر درجه)، دومی ساکن در عرض جغرافیایی ۴۵ درجه و سومی ساکن قطب حقیقی شمال (عرض جغرافیایی ۹۰ درجه) باشند. همچنین فرض می‌کنیم که هر سه بر روی یک طول جغرافیایی زندگی می‌کنند.

در هنگام ظهر محلی و در اولین روز از بهار، دوست ساکن بر خط فرضی استوا می‌تواند  خورشید را درست در بالای سر خود مشاهده کند. این در شرایطی است که به دلیل انحنای کره زمین، دوست دوم که در عرض حغرافیایی ۴۵ درجه زندگی می‌کند، خورشید را در ارتفاع ۴۵ درجه و در سمت جنوب می‌بیند. در همان زمان دوست سوم که در قطب شمال ساکن است، خورشید را درست در لبه افق و روبروی خود می‌یابد، درست مثل اینکه خورشید قصد دارد تازه طلوع کند. (تصاویر روبرو)

اما با گذشت روزها، این سه دوست مشاهده خواهند کرد که ارتفاع خورشید در آسمان نیز تغییر می‌کند. این تغییر ارتفاع به کجی محور زمین و چرخش آن به دور خورشید وابسته است.

محور زمین نسبت به امتداد صفحه استوای خورشید، که زمین روی آن به دور این تک ستاره منظومه شمسی می‌چرخد، ۲۳/۵ (بیست و سه و نیم) درجه کج است. اما خصوصیت اصلی این محور کج این است که نسبت به دستگاه اینرسی، همواره در یک جهت قرار دارد. بنابراین با چرخش زمین به دور خورشید، زاویه تابش نور به عرضهای جغرافیایی مختلف زمین دائماً تغییر می‌کند. همین موضوع است که باعث می‌شود ما در زمین چهار فصل مختلف داشته باشیم.

هر چه از ابتدای بهار دور شویم و به تابستان نزدیک گردیم، دوست ساکن بر خط استوا شاهد خواهد بود که خورشید در ظهر محلی، به سمت شمال متمایل شده و از ارتفاع آن کاسته می‌شود. این کاهش ارتفاع تا ابتدای تابستان به ۶۶/۵ درجه شمالی که معادل ۹۰ منهای ۲۳/۵ درجه است، خواهد رسید. حتماً این عدد آخری را به یاد دارید، بلی میزان کجی محور زمین معادل ۲۳/۵ درجه است.

از طرف دیگر دوست ساکن در مدار ۴۵ درجه شمالی، خورشید را هر روز ظهر بالاتر و بالاتر می‌بیند تا جایی‌که خورشید در یک ظهر داغ در ابتدای تابستان به ازتفاعی معادل ۹۰ منهای عرض جغرافیایی محل (۴۵ درجه) به اضافه عدد معروف ۲۳/۵ درجه برسد (حاصل عبارت خواهد بود از ۶۸/۵ درجه). برای دوست ساکن در قطب شمال نیز همین رویداد تکرار می‌شود با این تفاوت که چون عرض جغرافیایی او 90 است، بیشترین ارتفاع خورشید به 23/5  (بیست و سه و نیم) درجه خواهد رسید. این موقعیت مکانی زمین نسبت به خورشید را انقلاب تابستانی برای نیم کره شمالی زمین می‌گویند.

همین شرایط برای ابتدای زمستان (انقلاب زمستانی) نیز مشاهده می‌شود با این تفاوت که در خط استوا، کاهش ارتفاع خورشید جنوبی خواهد بود و در سایر عرضهای جغرافیایی شمالی، از ارتفاع خورشید تا حداکثر ۲۳/۵  (بیست و سه و نیم) درجه کاسته خواهد شد. در این حالت، نیم‌کره جنوبی زمین به سمت خورشید تمایل داشته و ساکنین آن تابستانی داغ را در شرایطی تجربه می‌کنند که هم سیاره‌ای‌هایشان در نیم‌کره شمالی احتمالاً مشغول پارو کردن برف هستند.

اما در دو موقعیت، هر دو نیم‌کره به یک میزان از نعمت پرتوهای گرما بخش خورشید بهره‌مند می‌گردند. این دو موقعیت را اعتدال‌های بهاری و پاییزی گویند. برای کسی که ساکن محدوده استوای زمین است چنین به نظر می‌آید که با نزدیک شدن به اعتدال بهاری، از تمایل جنوبی خورشید کاسته می‌شود تا جاییکه در لحظه گذر زمین از موقعیت اعتدال بهاری، ارتفاع خورشید در ظهر هنگام برای او به ۹۰ درجه و درست بالای سرش خواهید رسید. مجدداً با گذر روزها و دور شدن از اعتدال بهاری، خورشید متمایل‌تر می‌تابد اما این‌بار تمایل خورشید شمالی خواهد بود.

از نظر برخی از قدما که تصور می‌کردند زمین مرکز عالم است و همه اجرام سماوی دیگر به دور آن می‌چرخند، این تغییر تمایل تابش، مثل گذر خورشید از نیم‌کره جنوبی آسمان به نیم‌کره شمالی آن به نظر می‌رسید.

زمین در انقلاب تابستانی (برای نیم‌کره شمالی)
 

زمین در تعادل (بهاری و یا پاییزی)
 

زمین در انقلاب زمستانی (برای نیم‌کره شمالی)

با این حساب سال نو هنگامه عبور رد ظاهری خورشید بر کره سماوی از فراز خط استوا آغاز می‌شود. پس اگر مایل هستید، اولین کسی باشید که خورشید بعدازظهر سال نو را ملاحظه می‌کند باید به جایی روی خط استوای زمین سفر کنید که لحظه تحویل سال نو به زمان محلی در آنجا دقیقاً ساعت ۱۲ ظهر باشد.

اما به شما بگوییم که این مکان روی استوای زمین ثابت نیست و هر سال با سال قبل از خود تفاوت دارد. این موضوع بدان دلیل است که طول سال خورشیدی حدوداً معادل ۳۶۵ روز و ۶ ساعت است. بنابراین هر سال باید تقریباً ۶ ساعت دیرتر تحویل سال نو را جشن بگیریم. و به همین دلیل هر ۴ سال یکبار باید یک روز به طول روزها اضافه کنیم که سال کبیسه نامیده می‌شود.

بعد از اسلام، در ایران تقویم منظمی وجود نداشت. درمحافل سیاسی و علمی جهان اسلام كه ایران نیز بخشی از آن به حساب می‌آمد، تقویم هجری قمری به كار می‌رفت، اما در بین عامه مردم ایران تقویم كهن باستانی (تقویم یزدگردی) معمول بود . اما در حساب‌های كبیسه این تقویم سهل‌انگاری زیادی می‌شد، تاجاییكه در عهد ملكشاه سلجوقی، نوروز به اواسط شهریور ماه رسیده بود! این مسائل مشكلات عدیده‌ای را در حساب‌های مالی و خراجی یك سال ایجاد نموده بود.

دستگاه مختصات جغرافیایی

این دستگاه از یك دایره بزرگ اصلی كه آن را استوا می‌نامند و تعدادی دایره بزرگ فرعی كه عمود بر استوا بوده و آنها را دوایر روز نامگذاری كرده‌اند تشكیل شده است. دوایر روز از دو قطب شمال و جنوب حقیقی زمین می‌گذرند و در محل تلاقی با خط استوا بر آن عمود هستند. به نیم‌دایره‌ای كه از قطب شمال تا قطب جنوب كشیده شود، نیمروزان یا نصف‌النهار می‌گویند. جغرافی‌دانها زمین را با ۲۴ نیمروزان اصلی تقسیم بندی کرده اند كه فاصله بین آنها ۱۵ درجه است.

به خط استوا و دوایری كه به موازات آن رسم می‌شوند، مدار می‌گویند. مدارها بر دوایر روز عمود هستند و مركز تمام آنها روی محور چرخش زمین قرار دارد. زاویه بین شعاع حامل هر نقطه (شعاعی كه نقطه‌ای از سطح را به مركز كره زمین وصل می‌كند) با صفحه استوا را عرض جغرافیایی آن نقطه می‌نامند كه در حقیقت زاویه بین مدار مكان مورد نظر و مدار استوا است. عرض جغرافیایی می‌تواند مقداری از ۹۰+ درجه تا ۹۰- درجه داشته باشد. مقدار ۹۰+ درجه برای قطب شمال، مقدار صفر برای نقاط واقع بر مدار استوا و مقدار 90- درجه برای قطب جنوب در نظر گرفته می‌شود.

درجه بندی زمین بر اساس طول و عرض جغرافیایی صورت می‌گیرد

مختصه دوم كه طول جغرافیایی است، زاویه بین نیمروزان محلی و نیمروزان مبدأ -نصف‌النهار مبدأ- است. این زاویه در جهت شرق اندازه‌گیری می‌شود و محدوده آن بین صفر تا ۳۶۰ درجه است. البته در بعضی مراجع، محدوده طول جغرافیایی بین صفر تا ۱۸۰ درجه غربی و شرقی تقسیم‌بندی شده است.