سلام الله علیک یا صاحب الزمان

حرکت وضعی چیست؟ (حرکت چرخشی اجرام آسمانی در علم نجوم)

حرکت وضعی (چرخشی) چیست؟

حرکت وضعی چیست: به چرخش شیء آسمانی حول محورش حرکت وضعی یا چرخشی می‌گوییم. زمین نیز حرکت وضعی دارد زیرا حول محور خود می‌چرخد. حرکت وضعی مهم‌ترین علت پیدایش شب و روز روی زمین است. علاوه بر زمین تمام دیگر سیاره‌های منظومه شمسی و خورشید و نیز بسیاری از سیاره‌های فراخورشیدی و کرات و حتی ستاره‌ها حرکت وضعی دارند یعنی به‌دور خود می‌چرخند. در ادامه با جزییات بیشتری توضیح می‌دهیم که حرکت وضعی (چرخشی) چیست. سپس به حرکت وضعی زمین و سایر سیاره‌ها و همچنین خورشید و بعضی دیگر از اجرام آسمانی اشاره خواهیم کرد.

حرکت وضعی (چرخشی) چیست؟

به چرخش اَجرام آسمانی حول محورشان حرکت وضعی (چرخشی) می‌گوییم. زمین و بسیاری دیگر از اجرام آسمانی حول محور مشخصی، به‌دور خود می‌چرخند. زمین نیز محوری دارد که حول آن در چرخش است. البته محور زمین حدود ۲۳.۵ درجه نسبت به راستای عمود، کمی کج است و همین انحراف محوری، مهم‌ترین علت پیدایش فصل‌ها در زمین است.

 

حرکت وضعی زمین چیست؟

چرخش زمین به‌دور خود را حرکت وضعی زمین می‌نامیم. همانطور که گفتیم، زمین حول محور ثابتی به‌دورِ خود در چرخش است. زمین هر ۲۴ ساعت یک‌بار چرخش خود را کامل می‌کند. به هر بار چرخش کامل زمین به‌دور خود، یک شبانه‌روز می‌گوییم که ۲۴ ساعت طول می‌کشد.

می‌دانیم که اولا زمین کروی است و ثانیا محور چرخش زمین حدود ۲۳.۵ درجه (دقیقا ۲۳.۴۴ درجه) انحراف محوری دارد. به همین سبب زاویه و مدت‌زمان تابش خورشید به همه نقاط زمین یکسان نیست. برای مثال، زاویه تابش خورشید به نواحی استوایی تقریبا عمود است اما به نواحی قطبی مایل می‌تابد. به همین علت:

  • نواحی استوایی طی سال گرم‌تر هستند و هرچه به سمت دو قطب زمین پیش می‌رویم، میانگین دما کاهش می‌یابد.
  • مدت شبانه‌روز در نواحی قطبی مثل نواحی استوایی نیست. در نواحی استوایی روزها و شب‌ها تقریبا برابر هستند یعنی طی سال تقریبا ۱۲ ساعت روز و ۱۲ ساعت شب است اما در نواحی قطبی مدت روز و شب بسته به فصل بسیار تغییر می‌کند. مثلا زمانی که در نیم‌کره شمالی تابستان است، در قطب شمال حدود ۲ ماه پیاپی روز است اما همان موقع قطب جنوب حدود ۲ ماه پیاپی را در تاریکی می‌گذراند. و بالعکس وقتی نیمه جنوبی زمین وارد فصل تابستان می‌شود، روز دوماهه در قطب جنوب و شب دوماهه در قطب شمل آغاز می‌شود.

 

زمین پیوسته می‌چرخد و نواحی مختلف آن مرتباً مقابل آفتاب می‌آیند و می‌روند و بدین‌سان روز و شب به وجود می‌آید.


نتایج حرکت وضعی زمین چیست؟

حرکت وضعی زمین، علت اصلی پیدایش شب و روز در سیاره ما است. چون زمین می‌چرخد، همه نواحی آن متناوبا از مقابل خورشید می‌گذرند و چنین به نظر می‌رسد که خورشید هر روز در افق دید ما طلوع و سپس غروب می‌کند. اگر زمین حرکت وضعی نداشت و فقط حرکت انتقالی داشت، تقریبا ۶ ماه از سال روز و ۶ ماه از سال شب می‌بود! بعضی از نتایج حرکت وضعی زمین چنین است:

  • حرکت وضعی زمین مهم‌ترین علت پیدایش شب و روز در سیاره ما است.
  • چرخش زمین سبب می‌شود تا چند ساعت از شبانه‌روز هوا روشن و چند ساعت بعدی هوا تاریک باشد و انسان‌ها متناسب با همین تغییرات زندگی‌ سالمی داشته باشند.
  • حرکت وضعی زمین سبب می‌شود تا دما و رطوبت طی شبانه‌روز تغییر کند. با طلوع خورشید هوا گرم‌تر و با غروب آن هوا خنک‌تر می‌شود. همین تغییرات دمایی در تداوم زندگی روی زمین تاثیر حیاتی دارد.
  • چرخش زمین، در اقیانوس‌ها جریان‌های آبی عظیمی پدید می‌آورد که در شکل‌گیری پدیده‌های طبیعی مثل حرکت آب در رودها و دریاها و حتی در پیدایش باد و جریان‌های بادی موثر است.
  • حرکت وضعی زمین به حرکت هوا در جو زمین کمک می‌کند و بر نجوه وزش بادها تاثیر می‌نهد.
  • چرخش زمین بر جزر و مد دریاها نیز تاثیر دارد.
شب و روز چگونه به وجود می‌آید؟

چرخش یا همان حرکت وضعی زمین، مهمترین علت پیدایش شب و روز در سیاره ما است. ضمنا زمین حدود ۲۳.۴۴ درجه انحراف محوری دارد. لذا بخشی از سال (مانند این تصویر) قطب شمال آن رو به خورشید می‌نهد و با ورود به تابستان، بمدت تقریبا دو ماه زیر نور خورشید می‌ماند و روزهای قطبی دوماهه را سپری می‌کند. در همان حال، قطب جنوب به سبب دور ماندن از پرتوهای خورشید، به زمستان قدم میگذارد و شب های طولانی دوماهه در آنجا آغاز می‌شود.


سرعت حرکت وضعی زمین

سرعت چرخش زمین به‌دور خود روی خط استوا ۱۶۷۴ کیلومتر بر ساعت است اما طبیعتا هرچه به قطب جنوب یا به  قطب شمال نزدیک‌تر شویم از سرعت وضعی زمین کاسته می‌شود! شاید عجیب به نظر برسد اما تعجب نکنید. ابتدا اجازه دهید ببینیم که سرعت یعنی چه: به مقدار جابه‌جایی در واحد زمان سرعت می‌گوییم. خب، می‌دانیم که زمین کروی است؛ پس وقتی روی یکی از دو نقطه قطبی زمین بایستیم، فقط همراه زمین دور خودمان می‌چرخیم و محل حضور ما در فضا تغییر نمی‌کند. در واقع روی نقطه دقیق قطبی، ما اصلا حرکتی نداریم که تازه سرعتی هم داشته باشیم، لذا سرعت ما صفر است.

اما اگر از نقطه قطبی زمین فاصله بگیریم، مختصات مکانی ما در فضا جابه‌جا می‌شود و آنگاه حرکت و سرعت خواهیم داشت. هرچه به استوا نزدیک‌تر شویم مقدار جابه‌جایی هر نقطه از زمین در واحد زمان بیشتر می‌شود و می‌گوییم سرعت حرکت زمین روی نواحی استوایی افزایش می‌یابد. (اگر مایلید علتش را بدانید مقاله «چرا سرعت چرخش زمین در استوا بیشتر از قطب شمال و جنوب است؟» را بخوانید.)

 

علت حرکت وضعی: چرا زمین می‌چرخد؟

علت چرخش زمین و سایر اجرام آسمانی را باید در اولین مراحل پیدایش آن‌ها جستجو کرد. یافته‌ها و نظریه‌های فعلی دانشمندان می‌گوید، زادگاه منظومه شمسی ابتدا ابری مملو از مولکول‌های هیدروژن و غبارهای فضایی (یعنی در واقع نوعی سحابی) بود. گویا حدود ۴.۵۴ میلیارد سال قبل در مجاورت ابر مولکولی، موج‌ضربه‌ی عظیمی بر این ابر مولکولی وارد شده است. احتمالا موج‌ضربه از سمت ستاره‌ای بوده که مراحل پایانی حیاتش را سپری می‌کرده و با انفجار عظیمی موسوم به ابرنواختر فروشکسته است. موج‌ضربه، بخشی از گازهای سردِ سحابی را رو به درون هل داد و متراکم کرد و نهایتاً بخشی از سحابی در اثر تداوم و شدت تراکم و جاذبه‌ی متقابل، در خود فروشکست یا اصطلاحا رمبید یعنی در خود فروشکست و انفجاری رخ داد که در اثر آن چندین ستاره‌ و از جمله خورشید متولد شد.

سحابی یا همان ابر حاوی گاز و غبار در اثر رمبش شروع به چرخیدن کرد تا طبق قوانین طبیعی فیزیک، تکانه‌ی زاویه‌ای (اصطلاحا ممنتوم) خود را حفظ کند.

بخشی از گازها و غبارهای باقی‌مانده و چرخان که به آن‌ها اصطلاحا «قرص‌های پیش‌سیاره‌ای» می‌گویند، همچنان حول ستاره‌ها باقی ماندند. وقتی هم‌جوشی هسته‌ای در مرکز خورشید آغاز شد، ناگهان مثل کوره‌‌ی بزرگی زبانه کشید و موج ناشی از آن، مواد اطراف خورشید را به فواصل دورتر هل داد که با متراکم شدن تدریجی بخشی از آن مواد، طی میلیون‌ها سال سیاره‌ها پدید آمدند. پس، چرخش خورشید و سیاره‌های منظومه شمسی ناشی از همان موج‌ضربه‌ی اولیه به سحابی محل تولد آن‌هاست که در واقع توده‌هایی از گاز و غبار بود.

 

چرا ما چرخش زمین را حس نمی‌کنیم؟

ما حرکت وضعی و حرکت انتقالی زمین را حس نمی‌کنیم زیرا ما نیز همراه زمین و با همان سرعت ثابتی که زمین در چرخش و گردش است، در چرخش و گردشیم. اگر سرعت حرکت زمین کم و زیاد می‌شد، ما متوجه حرکتش می‌شدیم، اما وقتی سرعت ثابت و یکنواخت است، چیزی حس نمی‌کنیم. نظیر همین پدیده را هنگام مسافرت با خودرو یا هواپیما نیز می‌توان تجربه کرد. مثلا وقتی سوار هواپیما هستید و هواپیما با سرعت ثابت یا شتاب یکنواختی در حال پرواز است، شما حرکتش را حس نمی‌کنید، زیرا اولاً شما و همه دیگر مسافران و حتی وسایل موجود، همگی همراه هواپیما و با همان سرعت در حال حرکت هستید و ثانیاً سرعت هواپیما ثابت است. اگر شتاب هواپیما کاهش یا افزایش پیدا کند، آنگاه شما بی‌اختیار به جلو یا عقب خم می‌شوید و حرکت هواپیما را حس می‌کنید.

 

تفاوت حرکت انتقالی و حرکت وضعی چیست؟

در حرکت وضعی، شیء آسمانی دور خودش می‌چرخد اما در حرکت انتقالی، شیء آسمانی در مداری مشخص حول شیء آسمانی دیگری که معمولا گرانش بسیار قدرتمندتری دارد می‌گردد. یعنی به‌طور خلاصه چنین است:

  • حرکت وضعی: چرخش یک شیء حول محور خودش
  • حرکت انتقالی: گردش یک شیء حول شیء‌ دیگر

زمین نیز حرکت انتقالی دارد. منظور از حرکت انتقالی زمین، همان گردش زمین حول خورشید است. خورشید گرانش و جاذبه‌ی بسیار قدرتمندتری دارد و لذا زمین و تمام سیاره‌ها و سیارک‌ها و اجرام ریز و درشت دیگر را به گردش حول خود وامی‌دارد.

تقریبا همه‌ی اجرام آسمانی شامل ستاره‌ها، سیاره‌ها و سیارک‌ها و همچنین شهاب‌ها و نیز دنباله‌دارها حرکت انتقالی (گردشی) دارند یعنی حول شیء دیگری که معمولا ستاره است در گردش هستند. برای اطلاعات بیشتر در این‌باره می‌توانید مقاله‌ی «اثر و تفاوت حرکت وضعی و حرکت انتقالی زمین» را مطالعه کنید.


حرکت وضعی خورشید: آیا خورشید دور خود می‌چرخد؟

بله خورشید نیز حرکت وضعی دارد و دور خود می‌چرخد. اما حرکت وضعی خورشید بسیار آهسته‌تر از حرکت وضعی زمین است. هر بار چرخش خورشید حول محورش ۲۷ روز طول می‌کشد. ضمنا محور خورشید نسبت به محور گردش زمین حدود ۷.۲۵ درجه انحراف دارد و لذا ما ساکنان زمین، زمستان‌ها بیشتر قطب شمال خورشید و هنگام بهار بیشتر قطب جنوب آن را می‌بینیم. دانشمندان نخستین بار هنگام رصد لکه‌های خورشیدی متوجه چرخش خورشید شدند. آن‌ها وقتی دیدند که محل لکه‌ها روی خورشید تغییر می‌کند، متوجه شدند که در واقع خورشید در حال چرخش است و به همین سبب جای لکه‌ها از دید آن‌ها تغییر می‌کند. ضمنا جالب است بدانیم که هسته خورشید سریع‌تر از لایه فوقانی یا اصطلاحا سطح آن در حال چرخش است. هسته خورشید تقریبا هر هفته یک‌بار می‌چرخد.

عکسی از خورشید و لکه‌های آن: دانشمندان نخستین بار با توجه به جابه‌جا شدن محل لکه‌های خورشیدی دریافتند که خورشید نیز حرکت وضعی دارد، یعنی حول محور خود می‌چرخد.

عکسی از خورشید و لکه‌های آن: دانشمندان نخستین بار با توجه به جابه‌جا شدن محل لکه‌های خورشیدی دریافتند که خورشید نیز حرکت وضعی دارد، یعنی حول محور خود می‌چرخد.


جدول سرعت حرکت وضعی (چرخش) سیاره‌ها و خورشید و بعضی از دیگر اجرام منظومه شمسی

جرم آسمانی سرعت حرکت وضعی (کیلومتر بر ساعت)
خورشید

۷۲۰,۰۰۰

عطارد (تیر)

۱۰/۸۹۲

زهره (ناهید)

۶,۵۲

زمین

۱۶۷۰

مریخ

۸۷۰

مشتری

۴۵,۵۸۳

زحل

۳۶,۸۲۱

اورانوس

۲۴,۶۰۷

نپتون

۹۷۱۹

پلوتون (سیاره کوتوله)

۴۷/۱۸

ماه (قمر زمین)

۳۶۸۳

آیو (قمر مشتری)

۲۷۱

توضیح: همانطور که در جدول می‌بینیم، سرعت چرخش بعضی از آن‌ها در مقایسه با زمین بسیار بیشتر و بعضی دیگر بسیار کمتر است. هرچه سیاره سریع‌تر حول محورش بچرخد، شبانه‌روزش کوتاه‌تر و هرچه آهسته‌تر بچرخد شبانه‌روزش طولانی‌تر خواهد بود.

برای مثال، سرعت حرکت وضعی عطارد کمتر از ۱۱ کیلومتر در ساعت است در حالیکه زمین با سرعت ۱۶۷۰ کیلومتر در ساعت حول محور خود می‌چرخد. پس بدیهی است که هر شبانه‌روز در عطارد بسیار طولانی‌تر از شبانه‌روز زمینی است. در واقع، فاصله هر طلوع خورشید با طلوع بعد در عطارد ۱۷۶ روز زمینی طول می‌کشد. جالب است که سال‌های عطارد از روزهایش کوتاه‌تر است، چون عطارد با سرعت زیادی حول خورشید در گردش است!

اکنون برای مثال، سرعت حرکت وضعی مشتری را در نظر بگیرید که حدود ۴۵۵۸۳ کیلومتر در ساعت یعنی بسیار بیشتر از سرعت حرکت وضعی زمین است. طبیعتاً هر شبانه‌روز در مشتری بسیار سریع‌تر از شبانه‌روز زمین سپری می‌شود. فاصله هر روز مشتری با روز بعد تنها ۱۰ ساعت است.


آیا همه سیاره‌های فراخورشیدی می‌چرخند؟

خیر، همه سیاره‌های فراخورشیدی حرکت وضعی ندارند، یعنی به‌دور خود نمی‌چرخند. به سیاره‌هایی که خارج از منظومه شمسی هستند و حول ستاره‌هایی غیر از خورشید در حال گردشند، سیاره فراخورشیدی می‌گوییم. اگر سیاره حرکت وضعی نداشته باشد، هر یک از دو نیمه شرقی و غربی آن تقریبا نیمی از سال پیوسته رو به خورشید و نیم دیگر سال پیوسته پشت به خورشید خواهدبود.

اما در منظومه ما یعنی منظومه شمسی، همه سیاره‌ها حرکت چرخشی یا وضعی دارند. البته همانطور که جدول فوق دیدیم، سرعت چرخش بعضی از آن‌ها در مقایسه با زمین بسیار بیشتر و بعضی دیگر بسیار کمتر است. هرچه سیاره سریع‌تر حول محورش بچرخد، شبانه‌روزش کوتاه‌تر و هرچه آهسته‌تر بچرخد شبانه‌روزش طولانی‌تر خواهد بود.


جمع‌بندی

در مقاله حاضر، توضیح دادیم که حرکت وضعی یا چرخشی چیست. گفتیم که حرکت وضعی همان حرکت چرخشی است. یعنی به چرخش جرم آسمانی حول محورش حرکت وضعی می‌گوییم. زمین و همه دیگر سیاره‌های منظومه شمسی حرکت وضعی دارند. حرکت وضعی علت اصلی پیدایش شب‌وروز روی زمین و دیگر سیاره‌ها است. هرچه سرعت حرکت وضعی بیشتر باشد، مدت شبانه‌روز کوتاه‌تر می‌شود و بالعکس. ضمنا گفتیم که حرکت وضعی زمین در تداوم حیات روی سیاره نقش مهمی دارد. برای مثال، حرکت وضعی یکی از مهم‌ترین علل شکل‌گیری جریان‌های آبی عظیم در اقیانوس‌ها و همچنین از عوامل مهم پیدایش جریان‌های بادی عمده در جو سیاره ما است.