نویسنده: سید عیسی مسترحمی
سیر تطور مباحث علمی حرکت زمین:
یکی از ویژگی های مهم اجرام آسمانی که در علم نجوم از آن بحث می شود، حرکت آنهاست. چنانکه از راه های متعددی به اثبات رسیده است هر یک از اجرام چند نوع حرکت متفاوت و البته منظم دارند که منشأ پیدایش آثار گوناگونی در خود و یا دیگر اجسام فضایی می شود.زمین نیز از این قانون مستثنا نیست و حرکت های زیادی برای آن شمرده شده است که برخی نویسندگان و صاحب نظران تا سیزده حرکت برای آن برشمرده اند.
البته، از دو قرن بعد از میلاد تا قرن پانزدهم میلادی، نظریه ای که بر سرتاسر علم نجوم حکم می راند زمین را ساکن و مرکز عالم می پنداشت و قایل بود که دیگر اجرام فضایی بر گرد زمین در گردشند. (1) این نظریه به «منظومه بطلمیوسی» شهرت دارد و نام خویش را از بنیانگذار این فرضیه وام دار است.
جهان بطلمیوسی را می توان چنین خلاصه کرد:
«زمین در مرکز عالم قرار دارد و ساکن است، کره سماوی، یکی از اقطار خود دوران دارد و عموم ستارگان ثابت اند. خورشید حول زمین، مداری دایره ای را می پیماید که بر کره سماوی [دایره البروج] قرار دارد و برخلاف حرکت دورانی کره سماوی، حرکت می کند. حرکت سیارات، نتیجه دو حرکت مستدیر و متشابه است و به این صورت که یک دایره ران، به طور یکنواخت روی دایره دیگری، به نام فلک حامل دور می زند؛ که زمین کمی دورتر از مرکز آن واقع است و خورشید مستقیماً به دور خورشید می گردد». (2)
اگر چه این نظریه، طی 17 قرن متوالی مقبول بسیاری از منجمان و دانشمندان بود و محاسبات نجومی طبق آن انجام می شد، (3) ولی برخی اخترشناسان و صاحب نظران این علم به غیر واقعی بودن آن پی برده و قایل به حرکت زمین بودند.
از جمله آن دانشمندان می توان به هیپارخوس (161ق. م) اشاره کرد که علاوه بر اعتقاد به حرکت وضعی زمین، به کمک رصدهای متوالی ستارگان به حرکت تقدیمی زمین پی برد.
حتی پیش از بطلمیوس نیز دانشمندانی همچون: ارسطرخس ساموسی و فیثاغورث حکیم، از حرکت زمین سخن می گفتند. (4)
در اسلام نیز دانشمندانی چون: ابوسلیمان سجستانی و ابوسعید سجزی، از ریاضی دانان نیمه دوم قرن چهارم، معتقد به حرکت زمین بوده اند. ابن سینا در طبیعیات شفا می نویسد: «قولی است که زمین، متحرک به حرکت دایره شکل است و طلوع و غرب خورشید، ماه و کواکب به خاطر قرار گرفتن زمین است در محاذات آنها» (5) محقق طوسی [خواجه نصیرالدین] نیز در تذکره (6) به همین نکته اشاره می کند.
نلینّو، با اشاره به اقوال مزبور می نویسد: «در میان اروپاییان، تعلیم حرکت وضعی زمین تا بعد از سال 1543 میلادی که کوپرنیک آن را به صورت فرضیه ای که رجحان دارد در کتاب «ادوار فلک» خود آورد، انتشار پیدا نکرد». (7)
هر چند بنابرآنچه در تاریخ علم نجوم مشهور است، کپرنیک، اولین کسی بود که فرضیه ی زمین مرکزی را رد کرد و از حرکت زمین به دور خورشید سخن گفت، ولی بسیاری از متون تاریخی، کتابهای دانشمندان مسلمان را به عنوان منابع اصلی این نظریه معرفی می کنند.
در گزارشات تاریخی آمده است: «دانشمندان روم شرقی بعضی از آثار دانشمندان اسلامی را در دوره ایلخانی به زبان یونانی ترجمه کردند. ثمره نظریه سیاره ای مکتب مراغه به کویر نیکوس، کپرنیک و منجمان اروپایی متأخرتر رسید که از آن برای ساختن تصویر خورشید مرکزی جهان که پس از قرن شانزدهم میلادی در اروپا غلبه پیدا کرد، کمک جستند، در صورتی که مسلمانان که کاملاً از امکان منظومه خورشید مرکزی آگاه بودند به منظومه زمین مرکزی دل خوش ماندند؛ چنانچه «بیرونی» به صراحت بیان کرده است که به این نتیجه رسیدند که تصمیم گرفتن درباره ی این امر بیش از آنکه به علم نجوم وابسته باشد به مابعد الطبیعه و علم کلان بستگی دارد». (8)
ولی نخستین کسی که با براهین آشکار، ثابت کرد که تصور حرکت زمین با قوانین فیزیکی متناقض نیست، منجم و فیلسوف ایتالیایی «گالیله» (1642م) است. پس از او، و بعد از آن که نیوتن (1727م) قوانین جاذبه عمومی را کشف کرد، دیگر در اروپا کسی قایل به سکون زمین و دوران فلک برگرد آن نماند.
حرکات زمین:
بسیاری از تغییرات و دگرگونی هایی که ما در طبیعت اطرافمان حس می کنیم ناشی از حرکت های گوناگون و منظم زمین است. شب، روز، کوتاه و بلند شدن آن دو، تغییر فصول و... پدیده هایی هستند که از حرکات زمین ناشی می شوند و اگر این حرکت ها متوقف شود زندگی، حیات برروی زمین به مخاطره خواهد افتاد.تاکنون حرکت های زیادی برای زمین کشف شده و دلایل متعددی برای اثبات آن اقامه گردیده است و اندازه و مقدار آن حرکات به دقت مورد محاسبه قرار گرفته است.
از جمله این حرکات می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. حرکت انتقالی زمین (Revolution):
یکی از حرکات مهم زمین، حرکت به دور خورشید است. زمین در طی یک دوره زمانی که سال نامیده می شود، یک دور کامل به دور خورشید می گردد. مدار زمین در این گردش، بیضی نزدیک به دایره است زیرا خروج از مرکز آن خیلی کم تر از یک می باشد و خورشید در یکی از کانون های آن قرار دارد. (9)این مدار را دایره البروج می گویند و نواری به عرض 8 درجه در هر سوی آن فرض می شود که به آن منطقه البروج گفته می شود. (10)
حرکت انتقالی زمین در جهت عکس عقربه های ساعت و در مدت 365 شبانه روز و پنج ساعت و 48 دقیقه و 51 ثانیه انجام می گیرد. یک سال برابر 365 و یک چهارم روز خورشیدی خواهد بود. در نتیجه در هر 4 سال، با داشتن یک سال کبیسه که برابر با 366 روز است این یک روز جبران می شود.
زمین با سرعت سی کیلومتر در ثانیه در مدت یک سال شمسی 937 میلیون کیلومتر به دور خورشید می پیماید، فاصله متوسط زمین تا خورشید 106 × 149/6 کیلومتر، و فاصله حضیض خورشیدی ((pcrihclion) 106× 147 کیلومتر و فاصله اوج خورشیدی (Aphclion) 106× 152 کیلومتر می باشد. فاصله ی متوسط زمین تا خورشید به عنوان یک واحد ستاره شناسی است و به نام واحد نجومی (AU) معروف است.
اختلاف منظر ستاره ای (Parallax)، ابیراهی ستارگان، قانون گرایش و اثر دوپلری از دلایلی هستند که هر کدام، وجود حرکت مداری زمین را اثبات می کنند. (11) حرکت انتقالی زمین نتایج مهمی را به دنبال دارد که مهم ترین آن عبارتند از:
1. اختلاف مدت طول شب و روز؛ 2. ایجاد مناطق آب و هوایی و 3. ایجاد فصول.
2. حرکت وضعی (Rotation):
زمین به دور محورش در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد، (12) یک دور چرخش کامل کره زمین که عبارت است از فاصله زمانی میان دو عبور متوالی یک نصف النهار از مقابل یک ستاره معین است، برابر 23 ساعت و 56 دقیقه و 4/09 ثانیه است که به آن یک روز نجومی می گویند. سرعت چرخش زمین در روی خط استوا در حدود 1670 کیلومتر در ساعت و در قطبین برابر صفر است. (13)محور چرخش زمین، نسبت به مدار حرکت زمین به دور خورشید زاویه 66درجه و 33 دقیقه تشکیل داده است و همین انحراف محور، باعث کوتاهی و بلندی شبانه روز و همچنین پیدایش فصول مختلف سال می باشد.
توالی شب و روز، پخ بودن کره زمین و بیشتر بودن نیروی گریز از مرکز در استوا، از آثار حرکت وضعی زمین است.
چرخش زمین را می توان با دلایل فراوانی اثبات کرد؛ شکل زمین، چرخش دیگر سیارات، تجربه فوکو (Foucult) و اثر کوریولیس (Corolis) از جمله دلایل حرکت وضعی زمین شمرده شده اند. (14)
محور چرخش زمین در هر 25800 سال تحت تأثیر نیروی گرانش ماه و خورشید دایره ای کامل را در فضا به وجود می آورد. هم اکنون محور زمین، در راستای ستاره آلفای دب اصغر (شمال) قرار دارد ولی در 5000 سال قبل در جهت ستاره ثعبان بوده است.
ابرخس در قرن دوم قبل از میلاد، پدیده های ناشی از حرکت تقدیمی را تا حدودی توضیح داد، ولی تقریباً دوهزار سال بعد نیوتن به صورت علمی، عمل و آثار آن را بیان کرد. (15)
این حرکت، در جهت حرکت عقربه های ساعت است و باعث تغییر موضع اعتدالین در روی کره سماوی می شود. (16)
4. رقص محوری (Nutation):
به علت عدم انطباق مدار ماه بر صفحه دایره البروج، نیروهای گرانشی ماه و خورشید دائماً تغییر می کنند و در نتیجه در حرکت محور زمین (حرکت تقدیمی) تزلزلی پدید می آید و مدار تقدیمی محور، به صورت منحنی کنگره داری در می آید که به آن رقص محوری زمین می گویند. رقص ناشی از تأثیر ماه دامنه اش 9/12 ثانیه قوص و دوره اش حدود 18/6 سال و رقص ناشی از تأثیر خورشید حدود 1/2 ثانیه و دوره اش یک سال است. (17)5. سایر حرکات زمین:
ستارگان در میان کهکشان های خود به طور گسترده ای حرکت می کنند، هر ستاره در فضا، مانند اتمی در ذرات یک گاز در حرارت بالا، جابجا می شود. در این لحظه، خورشید به سمت ستاره نسر قرار دارد و سرعت آن 19/2 کیلومتر در ثانیه است.خورشید و سایر ستارگان به دور مرکز کهکشان خودی می گردند. در این حالت حرکت، منظومه شمسی و از جمله زمین، فاصله 1018×1/6 کیلومتر از مرکز کهکشان خودی را با سرعت 320 کیلومتر در ثانیه و در مدت 250میلیون سال طی می کند.
کل کهکشان راه شیری نیز نسبت به کهکشان های دیگر در حالت حرکت است و با سرعت 288 کیلومتر در ثانیه به کهکشان امراه المسلسله نزدیک می شود. خلاصه آنکه حرکت زمین بسیار پیچیده است.
زمین حرکات دیگری نیز دارد که ما هنوز قادر به شناخت آنها نشده ایم و لذا نمی توانیم ادعا کنیم که تمام حرکات زمین را می شناسیم. (18)
پی نوشت ها :
1. نجوم به زبان ساده، ج 1، ص 3 و زمین سیاره شماره 3، ص 68.
2. تاریخ جغرافیا، ص 35.
3. دایره المعارف دانشمندان علم وصنعت، ص 107.
4. هیئت و نجوم اسلامی، ج 1، ص 77.
5. طبیعیات شفا، ج 1، ص 129.
6. تذکره النصیریه، ص 7.
7. تاریخ نجوم اسلامی، ص 313.
8. سیر تحول علوم نجومی در جهان اسلام، ص 26 و مدخلی بر آموزه های جهان شناختی اسلام، ص 135.
9. اصول و مبانی جغرافیایی ریاضی، ص 301.
10. نجوم به زبان ساده، ص 217.
11. اصول و مبانی جغرافیای ریاضی، ص 307 و درس هایی از ستاره شناسی، ص 100.
12. نجوم به زبان ساده، ص 215.
13. فرهنگ بزرگ گیتاشناسی (جغرافیایی) ص 132.
14. اصول و مبانی جغرافیای ریاضی، ص 274 و درس هایی از ستاره شناسی، ص 99.
15. اصول و مبانی جغرافیای ریاضی، ص 332.
16. نجوم به زبان ساده، ص 219 و سرگذشت زمین، ص 16.
17. فرهنگ بزرگ گیتاشناسی (جغرافی) ص 180 و ستاره شناس آماتور نوین، ص 146.
18. اصول و مبانی جغرافیای ریاضی، ص 336 و زمین در فضا، ص 67.
