قطبهای جغرافیایی: دو نقطه ثابت در جهان متحرک زمین
محور چرخش: خط نامرئی ثبات زمین
زمین ما مانند یک فرفره عظیم الجثه، دائماً در حال چرخش به دور یک خط فرضی است که آن را محور مینامیم. این خط، تصویری و نامرئی است، اما نقش آن در تعریف روز و شب، فصول و حتی مکانیابی در کره زمین کاملاً حیاتی است. به دو نقطهای که این محور از سطح زمین خارج میشود، قطب شمال جغرافیایی و قطب جنوب جغرافیایی گفته میشود. این نقاط، تنها مکانهایی روی زمین هستند که هیچ جهتی به جز جنوب (در قطب شمال) یا شمال (در قطب جنوب) ندارند. به عبارت دیگر، اگر دقیقاً روی قطب شمال جغرافیایی بایستید، هر گامی که بردارید شما را به سمت جنوب خواهد برد.
برای درک بهتر، یک کره جغرافیایی معمولی را در نظر بگیرید. محور فلزی که کره را در دست گرفتهاید و به دور آن میچرخد، دقیقاً نشاندهنده محور چرخش زمین است. جایی که این محور فلزی در بالا به کره متصل میشود، قطب شمال و نقطه اتصال پایینی، قطب جنوب است. این قطبها برخلاف تصور عموم، یک مکان فیزیکی ثابت روی زمین هستند، هرچند پوسته زمین (و یخهای روی آن) به دلیل پدیدههایی مانند زمینساخت ورقهای با سرعتی بسیار کم در حال حرکت هستند، اما این حرکت تأثیری بر موقعیت مکانی قطبها در شبکه مختصات ندارد.
قطب جغرافیایی در برابر قطب مغناطیسی: دو جهان متفاوت
یکی از رایجترین اشتباهات، یکی دانستن قطب شمال جغرافیایی با قطبی است که عقربه قطبنما به آن اشاره میکند. عقربه قطبنما به سمت قطب شمال مغناطیسی جذب میشود که مکانی کاملاً متفاوت و متغیر است . قطب مغناطیسی جایی است که خطوط میدان مغناطیسی زمین به صورت عمودی به داخل زمین فرو میروند و این مکان تحت تأثیر جریانهای عظیم آهن مذاب در هسته بیرونی زمین، دائماً در حال جابجایی است .
برای روشن شدن این تفاوت، به این مثال توجه کنید: فرض کنید زمین یک هدیه بزرگ است که با یک روبان زیبا (میدان مغناطیسی) بستهبندی شده است. قطب جغرافیایی، مرکز دقیق بالای جعبه است (محور چرخش). اما قطب مغناطیسی، جایی است که گره روبان قرار دارد؛ این گره میتواند کمی این طرف و آن طرف جعبه حرکت کند، بدون اینکه به مرکز جعبه ربطی داشته باشد. پژوهشگران دریافتهاند که قطب شمال مغناطیسی در سالهای اخیر با سرعتی معادل 50 تا 60 کیلومتر در سال، از شمال کانادا به سمت سیبری در روسیه در حال حرکت است .
| ویژگی | قطب جغرافیایی | قطب مغناطیسی |
|---|---|---|
| مبنای تعریف | محور چرخش زمین | میدان مغناطیسی زمین (اثر دینامو) |
| ثبات موقعیت | تقریباً ثابت | دائماً در حال حرکت |
| کاربرد اصلی | تعیین طول و عرض جغرافیایی، مناطق زمانی، ناوبری ماهوارهای | هدایت قطبنما، مطالعه ساختار درونی زمین، ایجاد شفق قطبی |
| نمونه جابجایی | تغییر بسیار ناچیز به دلیل جابجایی قارهها (چند سانتیمتر در سال) | سرعت حرکت قطب شمال مغناطیسی به ~55 کیلومتر در سال رسیده است |
قطب شمال: اقیانوسی از یخ بر فراز جهان
قطب شمال جغرافیایی در میانه اقیانوس منجمد شمالی قرار دارد و دائماً با یخهای دریایی در حال حرکت پوشیده شده است . این نقطه شمالیترین نقطه کره زمین با عرض جغرافیایی ۹۰ درجه شمالی است. جالب است بدانید که در این نقطه، خورشید فقط یک بار در سال طلوع و یک بار در سال غروب میکند! حدود شش ماه از سال (از اعتدال بهاری در حدود اول فروردین تا اعتدال پاییزی در حدود اول مهر) خورشید در آسمان میچرخد و روزی ششماهه را ایجاد میکند و شش ماه باقیمانده در تاریکی مطلق شبهای قطبی فرو میرود.
برخلاف تصور رایج که قطب شمال را خشکی میپندارند، این منطقه عملاً اقیانوسی یخزده است. به همین دلیل، هیچ نقطه ثابت و خشکی برای کارگذاشتن یک تندیس یا پرچم در قطب شمال جغرافیایی وجود ندارد. هر اندازهگیری باید بر اساس میانگین موقعیت یخها انجام شود. از نظر زیستی، گرچه این منطقه خشن است، اما گونههای جانوری منحصربهفردی مانند خرس قطبی، روباه قطبی و انواع فوکها در حاشیههای آن زندگی میکنند .
قطب جنوب: قارهای یخزده در انتهای دنیا
در نقطه مقابل، قطب جنوب جغرافیایی در قلب قاره جنوبگان (Antarctica) قرار دارد . این نقطه در خشکی واقع شده و با لایه عظیمی از یخ به ضخامت حدود ۲۷۰۰ متر پوشیده شده است. ارتفاع این منطقه از سطح دریا به حدود ۲۸۰۰ متر میرسد که آن را به یکی از مرتفعترین نقاط قاره تبدیل کرده است. شرایط آب و هوایی در قطب جنوب بسیار سختتر از شمال است و دمای آن به زیر ۸۰- درجه سانتیگراد نیز میرسد و آن را به سردترین نقطه زمین تبدیل کرده است .
قطب جنوب تنها قارهای است که ساکنان بومی انسانی ندارد و فعالیتهای آن منحصر به تحقیقات علمی است . اولین کسانی که موفق به فتح قطب جنوب شدند، گروهی نروژی به رهبری روئال آمونسن در دسامبر ۱۹۱۱ میلادی بودند . برخلاف قطب شمال، در اینجا یک ایستگاه تحقیقاتی دائمی به نام ایستگاه آمونسن-اسکات وجود دارد که دانشمندان در آن به مطالعه یخها، جو و نجوم میپردازند. جالب است که بدانید پنگوئنها که نماد مناطق سردسیر هستند، در قطب شمال زندگی نمیکنند و منحصراً در نیمکره جنوبی و از جمله قطب جنوب یافت میشوند .
$p = 50.29'' \times T$
که در آن $p$ مقدار تقدیم بر حسب ثانیه قوسی و $T$ تعداد سالهای پس از یک مبدأ ثابت است.
کاربرد عملی: از ناوبری قدیم تا GPS جدید
دانستن موقعیت دقیق قطبهای جغرافیایی، پایه و اساس تمام سیستمهای مکانیابی مدرن است. شبکههای طول و عرض جغرافیایی بر اساس این دو نقطه تعریف میشوند. برای مثال، هر نقطه روی زمین با زاویهای که نسبت به خط استوا (که خود عمود بر محور قطبی است) و نصفالنهار گرینویچ دارد، توصیف میشود.
در گذشته، دریانوردان برای یافتن مسیر خود در اقیانوسهای بیکران، از موقعیت ستاره قطبی برای تخمین عرض جغرافیایی استفاده میکردند. ارتفاع ستاره قطبی از افق، تقریباً برابر با عرض جغرافیایی محل در نیمکره شمالی است. این یعنی یک ملوان میتوانست با اندازهگیری زاویه ستاره قطبی، متوجه شود که چقدر تا قطب شمال جغرافیایی فاصله دارد. امروزه نیز سیستم موقعیتیاب جهانی (GPS) برای محاسبه مختصات دقیق یک نقطه، به شدت به مدلهای ریاضی مبتنی بر محور چرخش ثابت زمین وابسته است.
چالشهای مفهومی
❓ اگر قطبهای جغرافیایی ثابت هستند، چرا گاهی میگویند قطب شمال در حال حرکت است؟
این سردرگمی به دلیل اشتباه گرفتن دو مفهوم "قطب جغرافیایی" و "قطب مغناطیسی" ایجاد میشود. قطب شمال جغرافیایی ثابت است، اما قطب شمال مغناطیسی که قطبنما به آن اشاره میکند، تحت تأثیر جریانهای هسته زمین به طور مداوم جابجا میشود . رسانهها معمولاً وقتی از حرکت قطب صحبت میکنند، منظورشان قطب مغناطیسی است.
❓ آیا امکان دارد روزی قطب شمال جغرافیایی آب شود؟
قطب شمال جغرافیایی یک مکان است، نه یک شیء. یخهای روی اقیانوس منجمد شمالی در قطب شمال ممکن است در اثر گرمایش زمین آب شوند، اما خود "نقطه" قطب شمال همچنان در همان مختصات جغرافیایی باقی خواهد ماند. این نقطه تنها در صورتی جابجا میشود که محور چرخش زمین تغییر کند، که آن هم فرآیندی بسیار بسیار کند و در مقیاس زمینشناسی است.
❓ چرا برای قطبنوردی به قطب جنوب سختتر از قطب شمال است؟
سختی سفر به قطب جنوب به دو دلیل اصلی است: اولاً، قطب جنوب روی یک قاره مرتفع و پوشیده از یخ ضخیم قرار دارد (ارتفاع بالا باعث سردی بیشتر و کمبود اکسیژن میشود)، در حالی که قطب شمال در سطح اقیانوس است. ثانیاً، قطب جنوب از مراکز جمعیتی دورتر است و دسترسی به آن نیازمند عبور از طوفانیترین اقیانوسهای جهان، یعنی اقیانوس جنوبی است .
پاورقی
1 قطب جغرافیایی (Geographic Pole): نقطهای که محور چرخش زمین در آن سطح سیاره را قطع میکند. این نقطه ثابت و مبنای سیستم مختصات جغرافیایی است.
2 قطب مغناطیسی (Magnetic Pole): نقطهای روی سطح زمین که میدان مغناطیسی در آن کاملاً عمودی است. عقربه قطبنما به سمت این قطبها اشاره میکند و موقعیت آنها دائماً در حال تغییر است .
3 اثر دینامو (Dynamo Effect): فرآیندی که در آن چرخش همرفتی آهن مایع در هسته بیرونی زمین، میدان مغناطیسی سیاره را ایجاد و حفظ میکند .
4 زمینساخت ورقهای (Plate Tectonics): نظریهای علمی که حرکت صفحات بزرگ و صلب پوسته زمین را بر روی گوشته سیال زیرین توضیح میدهد.
