بحث حول كوكب الأرض

الأرض إحدى كواكب المجموعة الشمسية التي حول الشمس من الغرب إلى الشرق، ومن أهم مميزاتها:

1. أنها ذات سطح مكور، وليس مستويا، ومن الأدلة على ذلك:

أ- حدوث الليل والنهار، حيث لا يمكن أن يكون النهار على جميع سطح الكرة الأرضية في آن واحد، وكذلك الليل، بينما لو كانت مستوية لعم النهار أو اليل على جميع سطحها في آن واحد.

ب- عند رؤية السفينة مثلا في عرض البحر فإن أول ما يظهر منها الجزء العلوي من ساريتها، أما بقية أجزائها فتكون مخفية بسبب تقوس السطح.

ج- صور الأقمار الصناعية التي تبين شكل الأرض شبه الكروي.

2- بعدها المناسب عن الشمس، أي حوالي 150 مليون كيلو متر، مما جعلها معتدلة الحرارة، وبذلك يستغرق وصول أشعة الشمس إلى الأرض حوالي 8 دقائق و30 ثانية.

3- محاطة بغلاف غازي، وغلاف مائي، ما جعلها الكوكب الوحيد الذي توجد عليه الحياة من بين أفراد المجموعة الشمسية.

4- تنوع تضاريس سطحها وتنوع مناخها، ما أدى إلى تنوع الكائنات الحية النباتية والحيوانية على سطحها.

أبعاد الأرض:

تبلغ مساحة سطح الأرض (ماء ويابسة) 510 مليون كم². وتختلف أبعاد الكرة الأرضية في منطقة خط الاستواء عنها في منطقة القطبين، إذ يبلغ قطرها الاستوائي 12756 كم، بينما يبلغ قطرها القطبي 12713 كم، مما أعطاها الشكل البيضاوي (إهليلجي)، ويعود السبب في ذلك أن الأرض عندما كانت ملتهبة بعد انفصالها عن الشمس دارت حول نفسها، حيث كانت سرعة الدوران وقوة الطرد المركزية كبيرة؛ ما أدى إلى انبعاجها عند خط الاستواء، على العكس من ذلك عند القطبين، حيث سرعة الدوران وقوة الطرد المركزية أقل، ما أدى إلى حدوث الفلطحة فيهما. انظر الشكل رقم (1) الذي يبين أبعاد الأرض.

مدار الأرض:

تدور الأرض حول الشمس في مدار بيضاوي الشكل، لذا يتغير بعدها عن الشمس أثناء الدوران، حيث تكون في أقرب نقطة عن الشمس على بعد (147.5) مليون كلم، وتسمى نقطة الحضيض وذلك في (3 كانون ثاني) بعد وقت الانقلاب الشتوي (22 كانون الأول) بقليل في النصف الشمالي من الكرة الأرضية.

أما أبعد ما تكون فيه الأرض عن الشمس فهو على بعد 152.5 مليون كم، وتسمى نقطة “الأوج”، وذلك في(4 تموز/ يوليوز)، بعد وقت الانقلاب الصيفي (21 حزيران/ديسمبر) بقليل في النصف الشمالي من الكرة الأرضية. انظر الشكل رقم (2).

وقد أدى الشكل البيضاوي لمدار الأرض أدى إلى اختلاف عدد أيام الفصول الأربعة، فمثلا يظهر في النصف الشمالي من الكرة الأرضية تكون عدد أيام الفصول على النحو الذي يبينه الجدول الآتي:

الجدول رقم 1: عدد أيام الفصول في النصف الشمالي من الكرة الأرضية

الفصل	عدد الأيام	عدد الساعات
الربيع	93	2
الصيف	93	16
الخريف	89	10
الشتاء	89	2
المجموع	364	30
وعند تحويل الثلاثين ساعة إلى أيام، فإنها تساوي يوما واحدا و6ساعات، وبهذا يكون مجموع أيام السنة 365 يوما و6 ساعات.

يتضح من الجدول أن عدد أيام فصلي الربيع والصيف تزيد عن عدد أيام فصلي الخريف والشتاء ب 8 أيام و6 ساعات، وهذا الفرق يعود إلى أن مدار الأرض حول الشمس يتسع كثيرا في مرحلة “الأوج”، مما جعل الأرض تحتاج لهذه الفترة الزمنية (8 أيام و6 ساعات) لقطع هذه المسافة.

حركات الأرض ونتائجها:

قال تعالى (وَهُوَ الَّذِي خَلَقَ اللَّيْلَ وَالنَّهَارَ وَالشَّمْسَ وَالْقَمَرَ ۖ كُلٌّ فِي فَلَكٍ يَسْبَحُونَ). (سورة الأنبياء: 33)

الأرض كوكب متحرك، ولا نشعر بحركته لأننا نشكل جزءا متصلا به، ويمكن أن نلاحظ حركة الأرض من الفضاء الخارجي بعد الخروج من نطاق جاذبيتها. ولكوكب الأرض حركتان هما:

أولاً: حركة الأرض حول محورها: 

تدور الأرض حول محورها أمام الشمس من الغرب إلى الشرق بعكس عقارب الساعة، وتتم دورتها كل 24 ساعة، وينتج عن هذه الحركة: 

1.  تعاقب الليل والنهار، حيث إن الجزء المقابل للشمس يكون نهاراً، بينما الجزء الآخر يكون ليلاً. انظر الشكل رقم (3)

2. “انحراف الرياح والتيارات البحرية والأجسام المقذوفة في الجو نحو يمين اتجاهاتها في نصف الكرة الشمالي، بينما تنحرف نحو يسار اتجاهها في نصف الكرة الجنوبي (حسب قانون فرل). انظر الشكل رقم (4).

ويعود السبب في حدوث هذه الظاهرة إلى اختلاف سرعة دوران الأرض حول محورها من منطقة لأخرى، حيث تزداد سرعة دوران أي نقطة عند خط الاستواء، وتقل سرعتها بالاتجاه نحو القطبين. فمثلا هبوب الرياح من منطقة خط الاستواء سريعة الدوران باتجاه القطبين بطيئة الدوران مما يجعل الرياح تسبق وصول النقطة الحقيقية لها. أما الرياح التي تهب من منطقة القطبين باتجاه خط الاستواء فإنها تتأخر في الوصول لنقطتها الحقيقية، وتؤخذ هذه الظاهرة بعين الاعتبار في الأمور العسكرية عند إطلاق الصواريخ والقذائف نحو أهدافها.

3. اختلاف التوقيت من مكان لآخر على سطح الأرض تبعاً لموقعه بالنسبة لخطوط الطول. حيث يمكن تحويل خطوط الطول إلى زمن على النحو الآتي:

• بما أن الأرض تقطع 360 خط طول أثناء دورانها حول محورها كل 24 ساعة.
• هذا يعني أن عدد خطوط الطول التي تقطعها في الساعة = 360 / 24 = 15 خط طول / ساعة.
• وهذا يعني أن الزمن الفاصل بين كل خط طول وآخر يعادل 4 دقائق أي 60 دقيقة / 15 خط طول = 4 دقائق.

مبادئ حساب مسائل التوقيت:

1. معرفة عدد خطوط الطول بين المكانين: فإذا كان موقع المكانين شرقي خط غرينتش أو غربيه، نطرح لنجد عدد الخطوط بين المكانين. أما إذا كان أحد المكانين يقع إلى الشرق من خط غرينتش والآخر يقع إلى الغرب، فإننا نجمع عدد خطوط الطول.

2. تحويل الفرق في خطوط الطول بين المكانين إلى زمن.

3. “تحديد موقع المكان المراد معرفة الزمن فيه بالنسبة للمكان المعروف وزمنه، فإذا كان المكان المراد معرفة زمنه يقع إلى الشرق من المكان المعروف وزمنه يُضاف (+) ناتج تحويل خطوط الطول إلى الزمن بالدقائق. 

أما إذا كان المكان المراد معرفة الزمن فيه يقع إلى الغرب من المكان المعروف وزمنه، فإننا في هذه الحالة نطرح (-) ناتج تحويل خطوط الطول بالدقائق مع المكان المعروف وزمنه.” 

أمثلة على معرفة الزمن: 

مثال رقم 1: كيف نجد الزمن في مكان يقع إلى الشرق من خط غرينتش؟

إذا كانت الساعة 9 صباحًا في مدينة لندن الواقعة على خط غرينتش، فكم تكون الساعة في مدينة الإسكندرية الواقعة على خط طول 30 شرقًا؟

خطوات الحل:

• أ- معرفة الفرق في خطوط الطول بين مدينة لندن ومدينة الإسكندرية 0-30 = 30 خط طول. 
•  ب- تحويل خطوط الطول مدينة لندن ومدينة الإسكندرية إلى دقائق، حيث إن كل خط طول= 4 دقائق 30 × 4 = 120 دقيقة، وتساوي ساعتين. 
•   جـ- نحدد موقع الإسكندرية بالنسبة لمدينة لندن، فالإسكندرية تقع إلى الشرق من خط غرينتش، لذا فإن الساعة في الإسكندرية تكون 2+9 = 11 صباحًا.

مثال رقم 2: كيف نجد الزمن في مكان يقع إلى الغرب من خط غرينتش؟

إذا كانت الساعة 12 ظهرًا على طول غرينتش، فكم تكون في مدينة ميناؤوس البرازيلية الواقعة على خط طول 60 غربًا؟

خطوات الحل:

• أ- فرق خطوط الطول=60-0 = 60 خط طول.
• ب- نحول فرق خطوط الطول بين المكانين إلى دقائق= 60 × 4 = 240 دقيقة أ 4 ساعات.
• ج- نطرح ناتج تحويل خطوط الطول إلى دقائق، وبما أن مدينة ميناؤوس تقع إلى الغرب من خط غرينتش، فإن الساعة فيها تكون 12-4= 8 صباحًا.

– مثال رقم 3: كيف نجد الزمن في مكان ما بالنسبة لمكان آخر، ويقع الاثنان إلى الشرق من خط غرينتش؟

إذا كانت الساعة 11 صباحًا في مدينة بغداد الواقعة على خط طول 45 شرقًا، فكم تكون الساعة في مدينة في مدينة طوكيو الواقعة على خط طول 140 شرقًا؟

خطوات الحل:

• أ- فرق خطوط الطول=140-45 = 95 خط طول.
• ب- تحويل فرق خطوط الطول إلى دقائق= 95 × 4 = 380 دقيقة= 6 ساعات و20 دقيقة.
• ج- الساعة في مدينة طوكيو شرق بغداد=11+6.20= 17.20 (الخامسة وعشرون دقيقة مساءاً).

مثال رقم 4: كيف نجد الزمن في مكان يقع شرقي غرينتش بالنسبة لمكان آخر يقع إلى الغرب منه.

إذا كانت الساعة 19 (أي السابعة مساءاً) في مدينة القدس الواقعة على خط طول 35 شرقا تقريبا. فكم تكون الساعة في مدينة نيوأورليانز في الولايات المتحدة الواقعة على خط طول 90 غربا.

خطوات الحل:

• أ- فرق خطوط الطول=35+90 = 125 خط طول.
• ب- تحويل فرق خطوط الطول إلى زمن= 125 × 4 = 500 دقيقة= 8 ساعات و20 دقيقة.
• ج- الساعة في مدينة نيوأورليانز=19-8.20= 10.40 صباحاً.

ثانياً: حركة الأرض حول الشمس:

تدور الأرض حول الشمس من الغرب إلى الشرق في مدار بيضاوي، حيث تتم دورة كاملة خلال 365 يوم، وبسرعة تبلغ حوالي 30 كم/ث، وتبقى الأرض محافظة موقعها في مدارها بالنسبة للشمس بسبب تعارض قوتين هما:

1. قوة جاذبية الشمس للأرض.
2. قوة الطرد المركزية للأرض، حيث تدفع هذه القوة الأرض بعيداً عن الشمس، وبهذا تحافظ الأرض على موقعها في فلكها.

وينتج عن هذه الحركة الفصول الأربعة التي علل العلماء حدوثها للأسباب الآتية:

• 1. دوران الأرض حول الشمس؛ مما يؤدي إلى يغير موقعها بالنسبة للشمس.
• 2. ميلان محور الأرض بزاوية ثابتة مقدارها 23.5 درجة عن المحور القطبي العمودي؛ مما يؤدي إلى تكون الفصول الأربعة، وذلك على النحو الآتي: انظر الشكل رقم (5)، الذي يبين ميلان محور الأرض.

1. فصل الصيف (الانقلاب الصيفي):

يبدأ فصل الصيف في نصف الكرة الشمالي يوم 21 يونيو (حزيران) من كل عام، ويكون محور الأرض مائلاً باتجاه الشمس من جهة القطب الشمالي، مما يجعل أشعتها أكثر عموديةً على مدار السرطان في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، حيث ترتفع درجة الحرارة ويطول النهار، إذ يصل طوله في القطب الشمالي إلى ستة أشهر. في الوقت نفسه يبدأ فصل الشتاء في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية. انظر الشكل رقم (6)

2. فصل الخريف (الاعتدال الخريفي):

يبدأ فصل الخريف في نصف الكرة الشمالي يوم 23 سبتمبر (أيلول) من كل عام، حيث تكون الشمس عمودية في هذا اليوم على خط الاستواء، وفيه يتساوى الليل والنهار في جميع أنحاء العالم، بينما يبدأ فصل الربيع في نصف الكرة الجنوبي.

3. فصل الشتاء (الانقلاب الشتوي):

يبدأ فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي يوم 22 ديسمبر (كانون الأول) من كل عام، حيث تكون الأرض في أقرب نقطة لها من الشمس، ويكون ميل محو الأرض بشكل معاكس للشمس من جهة القطب الشمالي، مما يجعل أشعتها مائلة على النصف الشمالي، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة، ويطول الليل ليصل إلى ستة أشهر في القطب الشمالي. ويكون الوقت نفسه في الصيف في نصف الكرة الجنوبي الذي يميل باتجاه الشمس، فتصبح أشعتها عمودية على مدار الجدي.

4. فصل الربيع (الاعتدال الربيعي):

يبدأ فصل الربيع في نصف الكرة الشمالي يوم 21 مارس (آذار) من كل عام، حيث تكون أشعة الشمس العمودية على خط الاستواء، ويتساوى الليل والنهار في كل أنجاء العالم، بينما يبدأ فصل الخريف في نصف الكرة الجنوبي.