به عنوان یک زمینی، به راحتی می توان باور کرد که ایستاده ایم. پس از همه، ما احساس نمی کنیم که با عجله به فضا می رویم. بالاخره ما هستیم.
بنابراین زمین با چه سرعتی به دور خورشید حرکت می کند؟
برخی از اولین ستاره شناسان تاریخ ثبت شده نشان می دهند که ما در یک جهان زمین مرکزی زندگی می کنیم که در آن زمین در مرکز همه چیز قرار دارد. به گفته آنها، خورشید به دور ما می چرخد و باعث طلوع و غروب خورشید می شود - همین امر برای حرکات ماه و سیارات. اما حتی در آن زمان نیز مواردی وجود داشت که دقیقاً با این نظریه ها مطابقت نداشتند. به عنوان مثال، گاهی اوقات یک سیاره قبل از از سرگیری حرکت رو به جلو به آسمان باز می گردد.
اکنون می دانیم که این حرکت عقب و جلو - که به آن حرکت رتروگراد می گویند - زمانی رخ می دهد که زمین به سیاره دیگری در مدارش برسد. به عنوان مثال، مریخ دورتر از خورشید نسبت به زمین می چرخد. بنابراین، در یک نقطه از مدار سیارات مربوطه، زمین به سیاره سرخ می رسد و از آن می گذرد. همانطور که از مریخ عبور می کنیم، دوباره به آسمان حرکت می کند و بعد از عبور ما دوباره به جلو می رود.
متصل: بزرگی زمین چقدر است؟
دلیل دیگری که چرا مردم شروع به درک این موضوع کرده اند که ممکن است ما مرکز جهان نباشیم، از تماشای اختلاف منظر یا تغییر ظاهری در موقعیت ستارگان نسبت به یکدیگر است. برای مثالی ساده از اختلاف منظر، انگشت اشاره خود را جلوی صورت خود به اندازه طول بازو بلند کنید. فقط با چشم چپ خود به آن نگاه کنید، چشم راست خود را ببندید. سپس چشم راست خود را ببندید و به انگشت چپ خود نگاه کنید. موقعیت قابل مشاهده انگشت تغییر می کند. این به این دلیل است که چشم چپ و راست شما از زوایای کمی متفاوت به انگشت شما نگاه می کند.
وقتی به ستارگان نگاه می کنیم همین اتفاق روی زمین می افتد. حدود 365 روز طول می کشد تا به دور خورشید بچرخیم. اگر در تابستان به ستاره ای (که نسبتا نزدیک به خود قرار دارد) نگاه کنیم و در زمستان دوباره به آن نگاه کنیم، موقعیت قابل رویت آن در آسمان تغییر می کند زیرا در نقاط مختلف مدار خود قرار داریم. ما ستاره را از دیدگاه های مختلف می بینیم. با کمی محاسبه ساده و با استفاده از اختلاف منظر می توان فاصله تا این ستاره را نیز درک کرد.
چقدر سریع می چرخیم؟
چرخش زمین ثابت است، اما سرعت بستگی به عرض جغرافیایی شما دارد. به عنوان مثال. به گفته ناسا، محیط (فاصله دور بیشتر زمین) تقریباً 24898 مایل (40070 کیلومتر) است. (به این ناحیه استوا نیز می گویند.) اگر یک روز را 24 ساعت در نظر می گیرید، محیط را بر طول روز تقسیم کنید. این سرعت استوایی حدود 1037 مایل در ساعت (1670 کیلومتر در ساعت) ایجاد می کند.
متصل: چند عکس خیره کننده از زمین را از فضا ببینید
با این حال، در عرض های جغرافیایی دیگر، شما به این سرعت حرکت نخواهید کرد. اگر در وسط کره زمین به سمت عرض جغرافیایی 45 درجه (شمال یا جنوب) حرکت کنیم، سرعت را با استفاده از کسینوس (تابع مثلثاتی) عرض جغرافیایی محاسبه می کنید. اگر نمی دانید چگونه آن را محاسبه کنید، یک ماشین حساب علمی خوب باید تابع کسینوس را در دسترس داشته باشد. کسینوس 45 0.707 است، بنابراین سرعت چرخش در 45 درجه تقریباً 0.707 x 1037 = 733 مایل در ساعت (1180 کیلومتر در ساعت) است. وقتی به سمت شمال یا جنوب می روید این سرعت بیشتر کاهش می یابد. تا زمانی که به قطب شمال یا جنوب برسید، چرخش شما واقعاً بسیار آهسته است - یک روز کامل طول می کشد تا در نقطه ای بچرخید.
آژانس های فضایی دوست دارند از چرخش زمین استفاده کنند. مثلاً اگر افراد را به ایستگاه فضایی بین‌المللی بفرستند، مکان ترجیحی نزدیک خط استوا است. به همین دلیل است که مأموریت های باری به ایستگاه فضایی بین المللی، برای مثال، از فلوریدا پرتاب می شوند. با انجام این کار و پرتاب در مسیری مشابه با چرخش زمین، موشک ها برای کمک به پرواز در فضا، سرعت بیشتری پیدا می کنند.
زمین با چه سرعتی به دور خورشید می چرخد؟
چرخش زمین البته تنها حرکت ما در فضا نیست. طبق گفته کرنل، سرعت مداری ما به دور خورشید حدود 67000 مایل در ساعت (107000 کیلومتر در ساعت) است. ما می توانیم این را با هندسه اولیه محاسبه کنیم.
ابتدا باید بفهمیم زمین چقدر مسافت را طی می کند. زمین حدود 365 روز به دور خورشید می چرخد. مدار یک بیضی است، اما برای آسانتر کردن ریاضیات، فرض کنید که یک دایره است. بنابراین مدار زمین به اندازه محیط یک دایره است. فاصله زمین تا خورشید - که یک واحد نجومی نامیده می شود - بر اساس اعلام اتحادیه بین المللی ستاره شناسان، 92955807 مایل (149597870 کیلومتر) است. این شعاع (r). محیط دایره برابر با 2 x π x است r. بنابراین، زمین در یک سال حدود 584 میلیون مایل (940 میلیون کیلومتر) را طی می کند.
از آنجایی که سرعت برابر با مسافت طی شده برای زمان مورد نیاز است، سرعت زمین با تقسیم 584 میلیون مایل (940 میلیون کیلومتر) بر 365.25 روز و تقسیم نتیجه بر 24 ساعت برای بدست آوردن مایل در ساعت یا کیلومتر در ساعت محاسبه می شود. . بنابراین، زمین حدود 1.6 میلیون مایل (2.6 میلیون کیلومتر) در روز یا 66627 مایل در ساعت (107226 کیلومتر در ساعت) سفر می کند.
متصل: سرعت نور چقدر است؟
خورشید و کهکشان چگونه حرکت می کنند؟
خورشید مدار خاص خود را در کهکشان راه شیری دارد. خورشید حدود 25000 سال نوری از مرکز کهکشان فاصله دارد و کهکشان راه شیری حداقل 100000 سال نوری قطر دارد. طبق گفته دانشگاه استنفورد، ما در نیمه راه از مرکز هستیم. به نظر می رسد خورشید و منظومه شمسی با سرعت 200 کیلومتر در ثانیه یا با سرعت متوسط 448000 مایل در ساعت (720000 کیلومتر در ساعت) حرکت می کنند. حتی با این سرعت سریع منظومه شمسی، حدود 230 میلیون سال طول می کشد تا به دور کهکشان راه شیری بچرخد.
کهکشان راه شیری نیز نسبت به دیگر کهکشان ها در فضا حرکت می کند. در حدود 4 میلیارد سال، کهکشان راه شیری با نزدیکترین همسایه خود، کهکشان آندرومدا برخورد خواهد کرد. این دو با سرعت 70 مایل در ثانیه (112 کیلومتر در ثانیه) به سمت یکدیگر می شتابند.
بنابراین، همه چیز در جهان در حرکت است.
اگر چرخش زمین متوقف شود چه اتفاقی می افتد؟
هیچ راهی وجود ندارد که در حال حاضر به فضا پرتاب شوید زیرا گرانش زمین در مقایسه با حرکت چرخشی آن بسیار قوی است. (این آخرین حرکت شتاب گریز از مرکز نامیده می شود.) در قوی ترین نقطه خود در استوا، شتاب گریز از مرکز تنها حدود 0.3 درصد با گرانش مقابله می کند. به عبارت دیگر، شما حتی متوجه آن نمی شوید، اگرچه وزن شما در استوا کمی کمتر از قطب ها خواهد بود.
ناسا می گوید احتمال توقف چرخش زمین در چند میلیارد سال آینده «عملاً صفر» است. اما از نظر تئوری، اگر زمین به طور ناگهانی از حرکت بازایستد، تأثیر وحشتناکی خواهد داشت. اتمسفر همچنان با سرعت اولیه چرخش زمین حرکت خواهد کرد. ناسا افزود که این بدان معناست که همه چیز از روی زمین، از جمله مردم، ساختمان ها و حتی درختان، خاک سطحی و صخره ها از بین خواهد رفت.
اگر این روند تدریجی تر بود چه؟ ناسا گفت که این یک سناریوی محتمل تر برای میلیاردها سال است، زیرا خورشید و ماه چرخش زمین را می کشند. این به افراد، حیوانات و گیاهان زمان کافی می دهد تا به تغییر عادت کنند. طبق قوانین فیزیک، کندترین چیزی که زمین می تواند سرعت خود را کاهش دهد، یک چرخش در هر 365 روز است. این وضعیت "همگام خورشیدی" نامیده می شود و یک طرف سیاره ما را مجبور می کند همیشه رو به خورشید باشد و طرف دیگر را دائماً به سمت خود برگرداند. برای مقایسه: ماه زمین در حال حاضر در چرخش همزمان زمین است، جایی که یک طرف ماه همیشه رو به ما و طرف دیگر مقابل ما است.
اما اجازه دهید برای لحظه ای به سناریوی بدون چرخش برگردیم: ناسا گفت اگر زمین به طور کامل از چرخش خود باز می ماند، اثرات عجیب دیگری نیز وجود خواهد داشت. از یک طرف، میدان مغناطیسی احتمالاً ناپدید می شود زیرا تصور می شود که بخشی از آن توسط چرخش ایجاد می شود. ما درخشندگی رنگ خود را از دست خواهیم داد و کمربندهای تشعشعی ون آلن در اطراف زمین نیز احتمالا ناپدید می شوند. آنگاه زمین در برابر خشم خورشید برهنه خواهد شد. هر بار که او یک پرتاب جرم تاجی (ذرات باردار) را به زمین می فرستاد، به سطح زمین برخورد می کرد و همه چیز را با تشعشع غوطه ور می کرد. ناسا گفت: «این یک خطر بیولوژیکی قابل توجه است.
منابع اضافی و خواندن
کتابشناسی - فهرست کتب
New Scientist، "زمین با چه سرعتی می چرخد؟" https://www.newscientist.com/question/fast-earth-spin/
ناسا JPL، "وقتی ساکن نشسته اید چقدر سریع حرکت می کنید؟" 2007 https://nightsky.jpl.nasa.gov/docs/HowFast.pdf
این مقاله در 5 آگوست 2021 توسط نویسنده ارشد Space.com Chelsea Gohd به روز شده است. این مقاله توسط Doris Elin Urutia، مشارکت کننده Space.com به روز شد.