انحراف محور زمین: راز پیدایش فصل‌ها
انحراف محور چیست؟
زمین همانند یک فرفره غول‌پیکر در حال چرخش به دور خورشید است. اما این چرخش کاملاً مستقیم و عمود بر مسیر حرکتش نیست. محور زمین، یعنی خط فرضی که از قطب شمال به قطب جنوب می‌گذرد، نسبت به خط عمود بر صفحه‌ی مداری۲ خود حول خورشید، مقداری کج شده است. این کج‌شدگی را انحراف محوری می‌نامند. مقدار این زاویه تقریباً 23.5 درجه است و این عدد به ظاهر کوچک، یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده‌ی شرایط زندگی روی کره‌ی زمین است.
علل پیدایش انحراف محور
دانشمندان بر این باورند که این انحراف، میراثی از دوران تشکیل منظومه‌ی شمسی است. برخوردهای عظیم اجرام آسمانی در میلیاردها سال پیش، به ویژه برخوردی که منجر به تشکیل ماه شد، احتمالاً باعث کج شدن محور چرخش زمین شده است. پس از آن، این زاویه تحت تأثیر گرانش دیگر سیارات، به‌آهستگی و در بازه‌های زمانی بسیار طولانی (ده‌ها هزار سال) بین 22.1 تا 24.5 درجه در نوسان بوده است. این نوسان یکی از عوامل تأثیرگذار بر دوره‌های یخبندان در تاریخ زمین محسوب می‌شود.
تأثیر انحراف محور بر پیدایش فصل‌ها
بسیاری فکر می‌کنند که نزدیک‌تر بودن زمین به خورشید در تابستان، دلیل گرمی آن است. اما این باور نادرست است! عامل اصلی پیدایش فصل‌ها، انحراف محور زمین است. در طول سال، با گردش زمین به دور خورشید، نیمکره‌ای که به سمت خورشید مایل شده است، نور و گرمای بیشتری دریافت می‌کند و در آن نیمکره تابستان حکمفرما می‌شود. در همین زمان، نیمکره‌ی مقابل، زاویه‌ی مایل‌تری نسبت به پرتوهای خورشید دارد و در نتیجه زمستان را تجربه می‌کند.
| رویداد | تاریخ تقریبی | نیمکره شمالی | نیمکره جنوبی |
|---|---|---|---|
| انقلاب تابستانی۳ | 21 ژوئن | تابستان (طولانی‌ترین روز) | زمستان (کوتاه‌ترین روز) |
| انقلاب زمستانی۴ | 22 دسامبر | زمستان (کوتاه‌ترین روز) | تابستان (طولانی‌ترین روز) |
اثر انحراف محور بر طول روز و شب
این انحراف باعث می‌شود در روزهای مختلف سال، مدت زمان تابش نور خورشید به هر نقطه از زمین تغییر کند. در انقلاب تابستانی نیمکره‌ی شمالی، قطب شمال به طور کامل به سمت خورشید است و ساکنان این نیمکره طولانی‌ترین روز سال را تجربه می‌کنند. در مقابل، در روز انقلاب زمستانی، قطب شمال کاملاً از خورشید دور شده و کوتاه‌ترین روز سال پدید می‌آید. در مناطق واقع در مدارهای 66.5 درجه (مدارهای قطبی)، این پدیده به اوج خود میرسد و پدیده‌ی «روز قطبی»۵ (خورشید نیمه‌شب) یا «شب قطبی»۶ رخ می‌دهد.
یک آزمایش ساده برای درک بهتر
برای درک این مفهوم، یک پرتقال را به عنوان زمین و یک چراغ مطالعه را به عنوان خورشید در نظر بگیرید. اگر پرتقال را کاملاً عمودی (بدون انحراف محور) بچرخانید، همه‌ی نقاط آن به یک اندازه در معرض نور قرار می‌گیرند. حالا یک میخ یا خودکار را از وسط پرتقال به صورت کج ($ \approx 23.5^\circ $) عبور دهید (این میخ محور زمین شماست). حالا پرتقال را در حالی که محورش کج است، دور چراغ بچرخانید. خواهید دید که در موقعیت‌های مختلف، نور چراغ به نیمه‌های مختلف پرتقال به شدت و زاویه‌های متفاوتی می‌تابد. این همان راز پیدایش فصل‌هاست!
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. این یک باور نادرست اما بسیار رایج است. در واقع، زمین در نقطه‌ی اوج۷ مداری خود (دورترین فاصله از خورشید) در اوایل تابستان نیمکره‌ی شمالی قرار دارد و در نقطه‌ی حضیض۸ (نزدیک‌ترین فاصله) در اوایل زمستان این نیمکره است. پس عامل اصلی، فاصله نیست، بلکه انحراف محور و در نتیجه زاویه تابش خورشید است.
اگر محور زمین کاملاً عمود بود، هیچ‌یک از فصل‌های کنونی وجود نداشتند. در هر نقطه از زمین، طول روز و شب همیشه برابر (۱۲ ساعت) بود و دما در طول سال تقریباً ثابت می‌ماند. مناطق استوایی گرم‌تر و مناطق قطبی بسیار سردتر از امروز بودند و تنوع زیستی کنونی زمین به شدت کاهش می‌یافت.
خیر، این زاویه در بلندمدت ثابت نیست و تحت تأثیر گرانش دیگر سیارات، بین 22.1 تا 24.5 درجه در چرخه‌ای حدود 41,000 ساله نوسان می‌کند. این نوسان یکی از عوامل مؤثر در دوره‌های یخبندان است.
انحراف محور زمین با زاویه 23.5 درجه، یک ویژگی نجومی ساده اما فوق‌العاده مهم است. این پدیده نه تنها زیبایی تنوع فصل‌ها را برای ما به ارمغان می‌آورد، بلکه با تأثیر بر الگوهای آب و هوایی، طول روز و شب، و میزان دریافت انرژی خورشیدی، بستر مناسبی برای شکل‌گیری حیات در کره‌ی زمین فراهم کرده است. درک این مفهوم کلیدی، درک بهتری از جهان اطرافمان به ما می‌دهد.
پاورقی
۱ انحراف محوری (Axial Tilt): زاویه بین محور چرخش یک سیاره و خط عمود بر صفحه مداری آن حول ستاره‌اش.
۲ صفحه مداری (Orbital Plane): صفحه‌ی فرضی و تخت که مدار یک جرم آسمانی به دور جرم دیگر در آن قرار دارد.
۳ انقلاب تابستانی (Summer Solstice): زمانی که قطب یک نیمکره به حداکثر تمایل خود به سمت خورشید میرسد و طولانی‌ترین روز سال در آن نیمکره رخ می‌دهد.
۴ انقلاب زمستانی (Winter Solstice): زمانی که قطب یک نیمکره به حداکثر تمایل خود از خورشید دور می‌شود و کوتاه‌ترین روز سال در آن نیمکره رخ می‌دهد.
۵ روز قطبی (Polar Day): پدیده‌ای که در آن خورشید برای بیش از ۲۴ ساعت پیاپی در بالای افق قرار دارد.
۶ شب قطبی (Polar Night): پدیده‌ای که در آن خورشید برای بیش از ۲۴ ساعت پیاپی در زیر افق قرار دارد.
۷ نقطه اوج (Aphelion): دورترین نقطه در مدار یک جرم آسمانی به دور خورشید.
۸ نقطه حضیض (Perihelion): نزدیک‌ترین نقطه در مدار یک جرم آسمانی به دور خورشید.