نحو أقصر يوم في السنة

يعتبر يوم 21 ديسمبر "أول أيام الشتاء" لأن في هذا اليوم يكون ارتفاع الشمس فوق الأفق وقت الظهيرة هو الأدنى خلال العام، لكن لماذا هذا الأمر وهل يؤثر على حياتنا؟

يعتبر يوم 21 ديسمبر "اليوم الأول من الشتاء"يعني أن في هذا اليوم يكون ارتفاع الشمس فوق الأفق وقت الظهيرة هو الأدنى خلال العام، لكن لماذا هذا الأمر وهل يؤثر على حياتنا؟

لفهم ذلك، ما عليك سوى إلقاء نظرة سريعة على الكرة الأرضية الأقرب إليك وستكون قادرًا على إثبات أن المحور الذي تدور عليه الأرض يميل بزاوية تبلغ حوالي 23.5 درجة من العمودي على الطاولة. هذه الزاوية موجودة أيضًا في الواقع، ولكن بدلاً من الطاولة التي تقف عليها الكرة الأرضية، فإن المستوى الذي نقارن الميل به هو "مستوى السوط"، وهو نوع من الطاولة الخيالية التي تتحرك عليها الكواكب. في سماء الأرض سنرى الشمس والقمر والكواكب الأخرى على مستوى ملكا ("العلامات" هي الأبراج التي نراها على مستوى ملكا).

على الرغم من أنهم يعلمون في المدرسة أن الشمس تشرق من الشرق، إلا أن هذا ليس صحيحًا تمامًا، ففي المواسم المختلفة تشرق الشمس مع تغيرات طفيفة في الزاوية من الشرق إلى الشمال أو الجنوب. والآن تخيل حالتين مختلفتين، إحداهما تصل فيها الشمس إلى ارتفاع كبير فوق الأفق، ولهذا الغرض تشرق في نقطة شمالية نسبياً لأن المسار الذي تسير فيه الشمس* في سماء النهار طويل ومدة النهار أيضاً طويلة، وهذا الوضع يحدث في فصل الصيف. وفي الشتاء يكون ارتفاع الشمس فوق الأفق أقل، وتكون نقطة شروقها في الجنوب أكثر، ويكون الوقت الذي تقضيه فوق الأفق أقصر بكثير. من المسلم به أنه في بعض الأحيان تتم إضافة ثانية إلى هذه السنة أو تلك بسبب التفاعل بين الأرض والقمر، ولكن بشكل عام - معدل دوران الأرض حول محورها لا يتغير تقريبًا.

الآن تخيل يومًا شتويًا حقيقيًا، عندما تصل إلى المنزل، تذهب فورًا إلى الموقد لتدفئة راحة يدك قليلاً. كيف ستضع يديك؟ اقلبهم بشكل عمودي على الفرن! بهذه الطريقة، ستشعر بأقصى قدر من حرارة الفرن وسينتشر الهدوء اللطيف في جميع أنحاء جسمك. وهذا الوضع مشابه لفصل الصيف، فعندما تكون الشمس مرتفعة في السماء، تتركز أشعتها في منطقة صغيرة نسبيا.

وفي الشتاء تكون الشمس منخفضة وقريبة من الأفق، ثم تنتشر نفس كمية ضوء الشمس على مساحة أكبر، ونكون أقل دفئا. بالطبع هناك عوامل أخرى تغير درجة الحرارة التي نشعر بها، لكن ارتفاع الشمس عن الأفق هو الأكثر أهمية. ولهذا السبب، عندما يكون لدينا شتاء في نصف الكرة الشمالي، وصيف في نصف الكرة الجنوبي، والعكس صحيح.

في العالم القديم عرفوا بتغير مكان شروق الشمس وارتباطه بالفصول، ولعل أشهر مكان هو الموقع ستونهنج في انجلترا. في ستونهنج، يتم ترتيب الحجارة الضخمة في دوائر بحيث إذا وقفت في وسط الدائرة ونظرت نحو "مربى" عملاق معين، يمكنك رؤية الشمس تشرق من خلالها في ذلك اليوم المميز. في هذا الرسم التوضيحي من القرن الثامن عشر، يمكنك رؤية شروق الشمس في أماكن مختلفة قليلاً في يومين متتاليين، بمساعدة الحجارة في المكان الذي عرف بناؤه متى ستتغير الفصول وربما أيضًا متى يحتفلون بأعيادهم. وفي أماكن أخرى من العالم توجد دوائر حجرية، رغم أنها أقل إثارة للإعجاب، ربما كانت تستخدم لأغراض مماثلة، لكننا لا نعرف ذلك على وجه اليقين. من الممكن أن يكون الموقع المسمى رجم الهيري (عجلة الشبح) الموجود في مرتفعات الجولان بمثابة تقويم ضخم، لكننا لسنا متأكدين.

منذ آلاف السنين لم نكن بحاجة إلى أحجار عملاقة للتنبؤ بالمواسم، فنحن نقوم بتحديث التقويم على مستوى الثواني هنا وهناك ومنذ ستينيات القرن العشرين تسمح الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس للمتنبئين بالنظر إلينا والتنبؤ بموعد هطول الأمطار وموعد العواصف الرملية. تغطية السماء. في هذه الصورة المأخوذة من أقمار يومتسات الصناعية، من الممكن التمييز ليس فقط بين الأنظمة السحابية على سطح الأرض أو ترتيب الدول على سطح الكرة الأرضية.

وإذا نظرنا بشكل أعمق قليلاً، يمكننا أن نلاحظ أن النصفين الشمالي والجنوبي من الأرض غير مضاءين بشكل متساوٍ. نصف الكرة الجنوبي (السفلي) أكثر إشراقًا، والقطب الجنوبي بأكمله مضاء! يجب على المسافرين إلى القطب الجنوبي في المستقبل القريب الاستعداد مسبقًا ليوم طويل جدًا سيستمر لعدة أشهر! في هذا الوقت في القطب الشمالي لا تشرق الشمس على الإطلاق. وفي الصورة يمكنك أيضًا ملاحظة أن الأرض مضاءة "من الأسفل"، والشمس لا تتحرك لأعلى أو لأسفل خلال العام، ولكن ألق نظرة ثانية على الكرة الأرضية وستلاحظ على الفور - عندما تدور الأرض حول الشمس حيث يشير محوره أحياناً إلى النصف الشمالي من الكرة الأرضية باتجاه الشمس وأحياناً إلى النصف الجنوبي.

قبل العصر الزراعي لم تكن هناك حاجة حقيقية لمعرفة الفصول، فيما بعد جاء الفهم أنه من خلال حركة الشمس في السماء يمكننا التنبؤ بالمواسم واليوم، ننظر إلى أرضنا ونعرف ما إذا كان الأمر يستحق أخذها مظلة أو قميص قصير. ربما لا نكون قادرين حتى الآن على جعل المطر يهطل في أي مكان ومتى نريده، ولا نستخدم سوى قطرة صغيرة من ضوء الشمس التي تصل إلى الأرض لتوليد الكهرباء، ولكن انظر إلى أي طريق طويل قطعه الجنس البشري.

* بالطبع الشمس لا تتحرك حول الأرض بل الأرض هي التي تدور حول محورها.

أمير بارنيت هو ناشط في مركز إيلان رامون للشباب الباحثين عن الفيزياء