سیارۀ ما، زمین (نهم)
این مبحث دو درس اول مطالعات اجتماعی نهم را در بر می‌گیرد: «زمین، مهد زیبای انسان‌ها» و «حرکات زمین». اول جای زمین را در کیهان پیدا می‌کنیم، بعد یاد می‌گیریم موقعیت هر نقطه روی زمین را چطور دقیق مشخص کنیم، و در پایان می‌بینیم دو حرکت زمین چه چیزهایی مثل شب و روز، اختلاف ساعت و فصلها را می‌سازند.
جایگاه زمین در هستی
منظومهٔ شمسی مجموعه‌ای است از یک ستاره (خورشید) و اجرام آسمانی متعددی که در مدارهایی به دور آن می‌گردند. این منظومه ۸ سیاره دارد و زمین سومین سیاره از خورشید است. عمر تخمینی منظومهٔ شمسی حدود ۴/۵ میلیارد سال است و خورشید هم مرکز منظومه و هم سرچشمهٔ اصلی زندگی روی زمین به شمار می‌رود.
سیاره‌ها به دو گروه تقسیم میشوند:
| نوع | ویژگی | نام‌ها |
|---|---|---|
| سیاره‌های درونی | سطح جامد | تیر، ناهید، زمین، بهرام (مریخ) |
| سیاره‌های بیرونی | از گاز ساخته شده‌اند | برجیس، کیوان، اورانوس، نپتون |
قمر جرم کوچکی است که به دور خودِ سیاره می‌گردد، نه مستقیماً به دور خورشید.
اگر بخواهیم از کوچک به بزرگ برویم: زمین ← منظومهٔ شمسی ← کهکشان راه شیری ← یکی از هزاران کهکشان ← کیهان. کهکشان راه شیری بیش از ۲۰۰ میلیارد ستاره دارد و قطر هستهٔ آن حدود ۱۰٬۰۰۰ سال نوری است. خورشید با سرعت ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه، یک دور کامل به دور مرکز کهکشان را در حدود ۲۵۰ میلیون سال طی میکند. نتیجهٔ کلیدی: زمین با همهٔ شگفتی‌هایش بخش بسیار کوچکی از کیهان بی‌کران است.
موقعیت مکانی: مدار و نصف‌النهار
موقعیت مکانی یعنی جای دقیق قرار گرفتن یک پدیده (شهر، کوه، رود) روی کرهٔ زمین. مساحت کرهٔ زمین ۵۱۰ میلیون کیلومتر مربع است و سطح آن از خشکی‌ها و آب‌ها پوشیده شده. برای مشخص‌کردن دقیق موقعیت، جغرافیدانان خطوط فرضی ابداع کرده‌اند.
مدار: دایره‌های فرضی موازی با استوا. استوا بزرگ‌ترین مدار است، در فاصلهٔ مساوی از دو قطب قرار دارد و درجهٔ آن صفر است (مدار مبدأ). بقیهٔ مدارها از ۰ تا ۹۰ درجهٔ شمالی یا جنوبی درجه‌بندی میشوند و هرچه به قطب نزدیک‌تر شویم دایرهٔ مدار کوچک‌تر میشود. مدارها زمین را به نیمکرهٔ شمالی و جنوبی تقسیم می‌کنند.
نصف‌النهار: نیم‌دایره‌های فرضی از قطب شمال تا قطب جنوب که همه طول مساوی دارند. نصف‌النهار مبدأ از رصدخانهٔ گرینویچ (لندن) می‌گذرد و درجهٔ آن صفر است. نصف‌النهارها از ۰ تا ۱۸۰ درجهٔ شرقی و ۰ تا ۱۸۰ درجهٔ غربی درجه‌بندی میشوند (جمعاً ۳۶۰ درجه) و زمین را به نیمکرهٔ شرقی و غربی تقسیم می‌کنند.
| ویژگی | مدار | نصف‌النهار |
|---|---|---|
| شکل | دایرهٔ کامل | نیم‌دایره |
| طول | متفاوت (بزرگ‌ترین: استوا) | همه مساوی |
| مبدأ | استوا (۰°) | گرینویچ (۰°) |
| تقسیم زمین | شمالی / جنوبی | شرقی / غربی |
مختصات جغرافیایی از تقاطع یک مدار و یک نصف‌النهار به دست می‌آید. عرض جغرافیایی فاصلهٔ یک مکان از استواست (۰ تا ۹۰ درجه، با N یا S) و طول جغرافیایی فاصلهٔ آن از گرینویچ است (۰ تا ۱۸۰ درجه، با E یا W). نقاط روی یک مدار عرض یکسان و نقاط روی یک نصف‌النهار طول یکسان دارند. ایران در نیمکرهٔ شمالی و شرقی قرار دارد.
ناوبری ماهواره‌ای
ابزارهای تعیین موقعیت در طول تاریخ این مسیر را طی کرده‌اند: ستارگان و اسطرلاب ← نقشه‌های اولیه ← قطب‌نما ← ناوبری ماهواره‌ای. ناوبری ماهواره‌ای روشی نوین است که با استفاده از چندین ماهواره و تبادل امواج رادیویی، موقعیت، جهت و مسیر حرکت را مشخص میکند. سیستم‌های مهم: GPS (آمریکا)، گلوناس (روسیه)، بیدو (چین) و در ایران ماهوارهٔ نور که با ماهواره‌بر قاصد در اردیبهشت ۱۳۹۹ به فضا پرتاب شد.
فایده‌ها: تعیین دقیق موقعیت، سرعت، جهت، ارتفاع و مسافت؛ امدادرسانی در حوادث؛ تهیهٔ نقشه‌های زمین‌شناسی؛ کاربرد در کشاورزی، محیط‌زیست و عملیات نظامی. اما یک تهدید جدی هم دارد: وابستگی به سیستم ماهواره‌ای کشور دیگر، چون آن کشور می‌تواند سیستم را کنترل یا مختل کند، اطلاعات غلط بفرستد یا از آن برای جاسوسی استفاده کند. به همین دلیل داشتن سیستم ناوبری مستقل اهمیت دارد.
حرکت وضعی و اختلاف زمان
حرکت وضعی چرخش زمین به دور محور خودش است که هر ۲۴ ساعت یک بار کامل میشود و جهت آن از غرب به شرق است. پیامدها:
- شب و روز: نور خورشید در هر لحظه فقط نیمی از زمین را روشن میکند؛ نیمهٔ روبه‌خورشید روز و نیمهٔ دیگر شب است.
- حرکت ظاهری خورشید: خورشید هر روز از مشرق طلوع و در مغرب غروب میکند، اما این حرکت واقعی نیست؛ خورشید ثابت است و زمین می‌چرخد.
- چون زمین از غرب به شرق می‌چرخد، مردم مناطق شرقی خورشید را زودتر می‌بینند (مثلاً مردم هند زودتر از مردم ایران).
ساعت واقعی (محلی) بر اساس موقعیت خورشید در آسمان تعیین میشود؛ همهٔ نقاط روی یک نصف‌النهار هم‌زمان ظهر دارند. مشکل اینجاست که با این حساب حتی دو شهر مجاور هم ساعت متفاوتی پیدا می‌کنند و برنامهٔ قطارها و ادارات به هم می‌ریزد. برای همین در قرن نوزدهم در یک اجلاس بین‌المللی ساعت رسمی تعریف شد:
زمین ۳۶۰ درجه است و یک دور کامل ۲۴ ساعت طول می‌کشد، پس در هر ساعت ۳۶۰ ÷ ۲۴ = ۱۵ درجه می‌چرخد. بنابراین زمین به ۲۴ منطقهٔ زمانی ۱۵ درجه‌ای تقسیم شد که هر کدام یک ساعت رسمی مشترک دارند. حرکت به سمت شرق یعنی ساعت جلو می‌رود و حرکت به سمت غرب یعنی ساعت عقب می‌رود. ایران با آنکه در بیش از یک منطقهٔ زمانی گسترده شده، از یک ساعت رسمی پیروی میکند؛ برخلاف روسیه، کانادا و آمریکا.
خط بین‌المللی زمان نصف‌النهار ۱۸۰ درجه است. عبور از غرب به شرق یعنی یک روز از تقویم کم می‌کنیم و عبور از شرق به غرب یعنی یک روز اضافه می‌کنیم.
حرکت انتقالی و پیدایش فصلها
حرکت انتقالی گردش زمین به دور خورشید در مداری بیضی با سرعت میانگین ۳۰ کیلومتر بر ثانیه است. مدت واقعی یک دور ۳۶۵ روز و ۶ ساعت است، اما سال رسمی ۳۶۵ روز حساب میشود؛ آن ۶ ساعت در چهار سال جمع میشود (۶ × ۴ = ۲۴ ساعت = یک روز) و به همین دلیل هر ۴ سال یک بار سال کبیسه با ۳۶۶ روز داریم.
علت اصلی فصلها تمایل محور زمین است: محور قطب‌ها با مدار گردش انتقالی ۲۳ درجه و ۲۷ دقیقه زاویه دارد و عمود نیست. نتیجه: زاویهٔ تابش آفتاب در طول سال تغییر میکند، طول شب و روز نامساوی میشود و چهار فصل پدید می‌آید.
| زمان | رویداد | طول روز | نیمکرهٔ شمالی | نیمکرهٔ جنوبی |
|---|---|---|---|---|
| اول تیر | انقلاب تابستانی | بیشترین | تابستان | زمستان |
| اول مهر | اعتدال پاییزی | برابر با شب | پاییز | بهار |
| اول دی | انقلاب زمستانی | کمترین | زمستان | تابستان |
| اول فروردین | اعتدال بهاری | برابر با شب | بهار | پاییز |
در انقلاب تابستانی خورشید بر مدار رأس‌السرطان (۲۳°۲۷' شمالی) عمود میتابد و در انقلاب زمستانی بر مدار رأس‌الجدی (۲۳°۲۷' جنوبی). اعتدالین دو لحظه‌ای است که طول روز و شب برابر میشود. نزدیک استوا طول روز و شب همواره تقریباً برابر است، پس فصلها در آنجا تقریباً محسوس نیستند.
اشتباه‌های رایج
- «مدار» در این درس به معنای خط فرضی موازی استواست، نه مسیر گردش سیاره‌ها به دور خورشید.
- عرض جغرافیایی بین ۰ تا ۹۰ درجه است، اما طول جغرافیایی بین ۰ تا ۱۸۰ درجه.
- همهٔ نصف‌النهارها طول مساوی دارند؛ فقط اندازهٔ مدارهاست که تفاوت میکند.
- حرکت وضعی فقط شب و روز می‌سازد؛ فصلها نتیجهٔ حرکت انتقالی به‌همراه تمایل محور است.
- فصلها در دو نیمکره برعکس یکدیگرند؛ وقتی ایران تابستان دارد، آرژانتین زمستان است.
نمونه سؤال
سؤال ۱: شهر تهران تقریباً در مختصات ۳۵/۷ درجهٔ شمالی و ۵۱/۴ درجهٔ شرقی و شهر توکیو تقریباً در مختصات ۳۵/۷ درجهٔ شمالی و ۱۳۹/۷ درجهٔ شرقی قرار دارد. کدام گزینه دربارهٔ این دو شهر درست است؟
۱) چون طول جغرافیایی متفاوتی دارند، روی مدارهای متفاوتی قرار دارند و فصلهای متفاوتی را تجربه می‌کنند.
۲) چون عرض جغرافیایی یکسانی دارند، روی یک مدار مشترک‌اند و فصلهای مشابهی دارند؛ اما چون روی نصف‌النهارهای متفاوتی‌اند، ساعت محلی‌شان متفاوت است.
۳) چون هر دو در نیمکرهٔ شرقی‌اند، حتماً ساعت محلی یکسانی دارند.
۴) چون هر دو در قارهٔ آسیا هستند، مختصات جغرافیایی مشابهی دارند.
پاسخ تشریحی: عرض جغرافیایی هر دو شهر یکسان است (۳۵/۷ درجهٔ شمالی)، پس هر دو روی یک مدار مشترک قرار دارند و فصل‌هایشان مشابه است. اما طول جغرافیایی‌شان فرق دارد (۵۱/۴ در برابر ۱۳۹/۷ درجهٔ شرقی)، پس روی نصف‌النهارهای متفاوتی قرار دارند و ساعت محلی‌شان یکی نیست؛ توکیو در شرق تهران است و زودتر به ظهر می‌رسد. گزینه‌های ۱، ۳ و ۴ نادرستند، چون تعیین‌کنندهٔ مدار و فصل عرض جغرافیایی است نه طول، و هم‌قاره‌بودن هیچ ربطی به یکسانی مختصات ندارد. پس گزینهٔ ۲ درست است.
سؤال ۲: با توجه به اینکه خورشید هر دور کامل به دور مرکز کهکشان راه شیری را در حدود ۲۵۰ میلیون سال طی میکند، از زمان پیدایش زمین (حدود ۴/۵ میلیارد سال پیش) تا امروز، منظومهٔ شمسی تقریباً چند بار کامل به دور کهکشان چرخیده است؟
۱) حدود ۴ بار
۲) حدود ۱۸ بار
۳) حدود ۲۵۰ بار
۴) حدود ۴۵۰۰ بار
پاسخ تشریحی: تعداد دورها = عمر زمین ÷ مدت یک دور کامل. یعنی ۴٬۵۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰ ÷ ۲۵۰٬۰۰۰٬۰۰۰ = ۱۸. پس زمین از زمان پیدایش خود تاکنون حدود ۱۸ بار به‌طور کامل به دور کهکشان راه شیری چرخیده است. گزینهٔ ۲ درست است.