دانلود مقاله جغرافیای ریاضی

درس جغرافیای ریاضی یکی در دروس اصلی رشته جغرافیا می باشد و موضوع آن نیز بررسی شکل هندسی زمین و به ویژه حرکات آن درفضا می باشد، مطالعه وضعیت اجرام آسمانی ازقبیل سیارات، ستارگان، سحابیها و کهکشانها را نیز در بر می گیرد.

با فراگیری این دانش می توان دید وسیعی نسبت به جهان آفرینش از نظر جغرافیا را به دست آورد.

همبستگی جغرافیای ریاضی با دانش نجوم بسیار نزدیک و قابل بحث است و در واقع با کمک علم نجوم می توان دانش جغرافیای را فرا گرفت.

این نکته قابل بررسی است که هدف از دانش جغرافیای ریاضی وارد شدن به جزئیات اجرام سماوی، خواص آنها به ویژه فراگیری نجوم محض نمی باشد، بلکه از ترکیب علم جغرافیا و نجوم می توان حوادث موجود در جهان مثل پدیده های خسوف و کسوف، جذر و مد و غیره را به راحی توجیه کرد.

امروزه بشر با بهره جویی از کاوشهای فضای و انتفاع از کشفیات علمی بسیار، توانسته است گام کوچکی در پهنه اقیانوس بی کران جهان بردارد تا شاید بتواند به بخش مختصری از مجهولات فراوان خویش و موجودات حیرت انگیز جهان آفرینش نایل شود، به همین منظور درصد برآمد با کمک جغرافیا با آسمانها و مواد آن آشنا و به وسیله این آشنایی و علاقه با توجه به اهمیت ویژه ای که برای آن قایل است تا حدی به پیشرفتهای علمی دست یابد.

هنگامی که بشر برای اولین بار آسمان بالای سر خود را مورد نظر قرار داد، دیدرس او فقط به آسمان بالای سرش محدود می شد.

بعدها، او توانست وسایل علمی خاص را اختراع کند و به کمک آنها قادر به جستجو و مطالعه درفضای دورتر شود.

در زمانهای اخیر اتفاقات جدید و هیجان انگیزی رخ داده است.

بشر قادر به مسافرت و جستجو در فضا گشت و به همین علت هم اطلاعات او از جهان اطرافش به ناگهان افزایش یافت.

بشر اولیه متوجه شد که بسیاری از اجرام روشن موجود در آسمان، به آهستگی در میان ستارگان حرکت می‌‌کنند.

پس از طی قرون بسیار، او تشخیص داد که زمین و بعضی از اجرام، در اطراف خورشید گردش می کنند.

این اجرام فضایی متحرک، سیارات نامیده شده اند و همه آنها را همراه با خورشید، منظومه شمسی نامگذاری کرده اند.

اگر چه کشف این سیستم اهمیت زیادی داشت، ولی واقعه با اهمیت تر در قرن هفدهم میلادی رخ داد.

گالیله دانشمند ایتالیایی تلسکوپی را بنا کرد که با کمک آن توانست عظمت و شگفتیهای کیهان را در اطراف سیستم خورشیدی مورد بررسی قرار دهد.

او کهکشان راه شیری را مطالعه کرد و با کشف بزرگ خود نشان داد که این راه، مرکب از میلیاردها ستاره بسیار دور و کمرنگ می باشد.

به کمک تلسکوپهای بسیار قوی و سایر وسایل علمی ( مانند نورسنج، طیف نگار و..) تاکنون بسیاری از اسرار این کهکشان کشف شده است.

با توجه به موارد فوق می توان دریافت که علم نجوم در مسیر تحول خود به کشف بسیاری از قوانین حاکم بر اجرام سماوی نایل آمده است، ولی باید گفت که کار تحقیق و پژوهش در این باره هرگز پایان پذیر نیست، زیرا با پیشرفت تکنولوژی، در هر زمان به اسرار تازه ای از جهان آفرینش دست می یابیم.

به هر صورت، نقش و اهمیت نجوم در زندگی بشر انکار ناپذیر است و موارد کاربرد آن را میتوان در جهت یابی، هوانوردی، دریانوردی و مطالعات جغرافیایی، تهیه نقشه های مختلف جغرافیایی و نقشه برداری از زمین، پیش بینی جذر و مد، طوفان و توفند، توده های هوایی، انواع جبهه ها، اتمسفر و ترکیب آن، فرایند های انتقال انرژی گرمایی، کیفیت پدیده های مربوط به تابش، تهیه تقویمهای مختلف و بررسی نیروی گرانش به کمک محاسبات نجومی، نام برد.

درحال حاضر علم نجوم را به پنج بخش کاملاً مجزا تقسیم می کنند که هر بخش تخصص مخصوص به خود را می طلبد.

این پنج بخش عبارتند از:
1-هیأت و نجوم Astronmy: در این مبحث تنها مسائل مربوط به حرکت و جابجایی اجرام سماوی و اثران ناشی از این حرکات مورد مطالعه قرار می گیرد و بیشترین مباحث درس جغرافیای ریاضی به این قسمت از دانش نجوم مربوط می شود.

2-اختر فیزیک Astrophysics: در این بخش، ساختار، خواص فیزیکی، ترکیب شیمیایی و تحولات درونی ستارگان مورد بحث قرار می گیرد.

در دانش اختر فیزیک درباره حرکات ظاهری و حقیقی ستارگان و تعیین مواضع آنها نیز بحث می شود.

3- طالع بینی Astrology : در این قسمت، به کمک حرکت و مواضع اجرام سماوی، حوادث آسمانی پیشگویی می شود.

البته آن دسته از پیشگویی های که منطبق بر قوانین علمی است ( مانند رخداد خسوف و کسوف) مورد تأیید است و آن پیشگویی های که پایه علمی ندارد و بیشتر جنبه فال گیری دارد، در این بخش مورد مطالعه قرار نمی گیرد.

4- کیهانشناسی Cosmology : این مقوله، قوانین عمومی تکامل طبیعی و مادی جهان و ساختار آن را بررسی می کند.

به عبارت دیگر، جهان هستی را از دید کلی در نظر می گیرد و به مطالعه آن میپردازد.

بررسی وضع کهکشانها، نواختران و به ویژه مسئله انبساط جهان از مباحث این قسمت از دانش نجوم می باشد.

5- کیهان زایی Cosmogong : این بخش از دانش نجوم درباره چگونگی پیدایش و منشأ کیهان بحث می کند.

مسائل مربوط به پیدایش، تحول و تکوین عالم هستی در قلمرو مطالعات کیهان زایی است.

اکنون با توجه به تقسیم بندیهای ذکر شده در این قسمت، ملاحظه می شود که دانش جغرافیای ریاضی ( زمین در فضا) در قسمت اول این تقسیم بندی یعنی در هیأت و نجوم قرار می گیرد.

در این دانش تنها به مسائلی پرداخته می شود که مربوط به حرکات اجرام سماوی ( به خصوص سیاره زمین) و آثار ناشی از این حرکات می باشد.

مثلاً وقتی صحبت از دو رویداد آسمانی خسوف و کسوف می شود، این مطلب مستقیماً به جابه جایی و حرکتهای سه جرم ارتباط و همبستگی بسیار نزدیک جغرافیای ریاضی و نجوم آشکار می گردد.

از این رو نتیجه می گیریم که در س جغرافیای ریاضی قسمتی از دانش هیأت است که خوشبختانه پایه گزاران آن دانشمندان ایرانی مثل ابوریحان بیرونی، عبدالرحمن صوفی، خواجه نصرالدین طوسی و …بوده اند.

اگر چه در عصر حاضر پیشرفتهای سریع و قابل ملاحظه ای در این علم به خاطر توسعه تکنولوژی و ساخت وسایل مدرن رصد اجرام سماوی، صورت گرفته است، ولی به اعتقاد همه دانشمندان غربی تمام کشفیات و پیشرفتهای دانش هیأت جدید بر پایه هیأت قدیم بنا نهاده شده است.

1-2- تعریف کیهان کیهان را می توان ترکیبی از ستارگان، سحابیها، سیارات، ستارگان دنباله دار و اجرام آسمانی دیگر تعریف کرد.

به تصور ما این اجزاء جمع شده اند تا نقش کیهان را رقم بزنند.

سیارات، سیارکها، اقمار، ستارگان دنباله دار، شهابسنگها به دور ستاره منفردی می گردند و ما آن را خورشید می نامیم.

این مجموعه عظیم همه با هم منظومه شمسی را تشکیل می دهند.

خورشید و بیلیونها ستاره دیگر اجتماعی از ستارگان را پدید می آورند که کهشکان خودی یا راه شیری نامیده می شود.

جهان، بسیاری از این کهکشانها یا اجتماعات ستاره ای را شامل می شود.

1-2-1- کهکشان کهکشان عبارت است از تعداد زیادی ستاره و فضای بین ستاره ای ( اغلب گاز و گرد و غبار) که تحت نیروی گرانش متقابل یکدیگر نگه داشته شده اند.ستارگان واقعی یک کهکشان در گستره ای وسیع به تعداد تقریبی صد میلیون تغییر می کند.

به عبارت دیگر، خورشید و همسایگانش به انضمام مقدار زیادی از ماده میان ستاره ای و سحابیها، توسط نیروی گرانش، در یک خوشه بسیار بزرگ موسوم به کهکشان به یکدیگر پیوند خورده اند.

اکثر ستارگان جهان درون چنین خوشه هایی جای گرفته اند.

منظومه شمسی ما جزء کهکشانی به نام راه شیری است که در شبهای صاف به صورت ابری کشیده و بسیار رقیق دیده می شود.

این کهکشان به شکل عدسی محدب بزرگی است که ضخامت آن 10000 سال نوری و قطرش 100000سال نوری است.

در کهکشان خودی متجاوز از 5میلیون منظومه و 10 میلیون ستاره وجود دارد.

میلیونها منظومه شمسی تابع کهکشان راه شیری با سرعتهای متفاوتی به دور مرکز کهکشان می گردند.

منظومه شمسی ما با مرکز کهکشان حدود 30000سال نوری فاصله دارد که با سرعت 250کیلومتر بر ثانیه در هر 250 میلیون سال یک بار حول محور کهکشان راه شیری می گردد.

جرم کل کهکشان راه شیری 10 مرتبه بیشر از جرم خورشید است ( شکل 1-1) 1-2-2- رده بندی کهکشانها مهمترین کهکشانهای نزدیک به ما عبارت اند از: الف – کهکشان امراه المسلسله ( آندرومدا) این کهکشان که به نام31 M و یا 224 NGC معروف است.

نزدیکترین کهکشان به کهکشان راه شیری بوده و از نظر اندازه و شکل با آن قابل مقایسه است.

فاصله این کهکشان از کهکشان خودی حدود 2 میلیون سال نوری است و به صورت یک قرص مارپیچ متشکل در حدود 100 بیلیون ستاره، گاز و گرد و غبار می باشد.

امراه المسلسمه ( زن زنجیر به پای) تنها کهکشان بزرگی است که با چشم غیر مسلح قابل رؤیت است و درخشندگی آن 100 بیلیون برابر خورشید است.

ب- گروه محلی اخترشناسان تقریباً به 20 کهکشان کوتوله مشهور به « ابرهای ماژولانی» که 3 میلیون سال نوری از ما فاصله دارند، گروه محلی نام داده اند.

در این گروه، کهکشانهای راه شیری، امراالمسلسله و 33M دارای شکل مارپیچ هستند.

ج- ابرهای ماژولانی در ماوراء قلمرو راه شیری، ابرواره های کم نوری مشاهده می شوند.

درگذشته تصور بر این بود که این ابرواره ها به مجموعه کهکشانی راه شیری تعلق دارند؛ ولی با توسعه تکنولوژی فضایی، مشخص شد که آنها مجموعه ای از ستارگانند که فاصله زیادی با ما دارند و از نظر حجم با کهکشان خودی قابل مقایسه میباشند.

تماشایی ترین این کهکشانها، ابرهای ماژولان بزرگ و کوچک می باشند.

این دو کهکشان در نزدیکی قطب جنوب و در صورت فلکی ماهی طلایی و توکان قرار دارند و با چشم غیر مسلح به وضوح قابل رؤیتند و فاصله آنها از ما حدود 150000سال نوری است( شکل 1-2) 1-2-3- ساختار کهکشانها درسال 1224/1845 م لرد راس، منجم ایرلندی با رصد کهکشان 51M برای نخستین بار به ساختار مارپیچی آن پی برد.

پس از آن منجمان دریافتند که 3/1 تمام کهکشانهای رصد شده مارپیچی اند.

بقیه عمدتاً کهکشانهای بیضوی هستند و تعدادی هم کهکشانهای بی نظم.

کهکشانهای مارپیچی و بیضوی، علاوه بر تفلاوت ظاهریشان، تفاوتهای اساسی دیگری با هم دارند، در کهکشانهای بیضوی گاز و غبار یا وجد ندارد و یا بسیار اندک است.

همچنین، این کهکشانها عمدتاً از ستاره های پیر تشکیل شده اند.

از این دو عامل به راحتی میتوان نتیجه گرفت که کهکشانهای بیضوی پیرند و گاز و غبارشان مدتها پیش به صورت ستاره در آمده اند، و شکل 1-2.

ابرهای ماژولانی موادی برای تکوین ستاره های جدید در آنها وجود ندارد.

برعکس در کهکشانهای مارپیچی مقادیر زیادی گاز و غبار وجود دارد.

بررسی کهکشان راه شیری و برخی از کهکشانهای مارپیچی نزدیک نشان می دهد که هنوز در آنها ستاره های جدیدی متولد می شوند.

در کهکشانهای مارپیچی سه بخش اصلی را می توان تشخیص داد.

برآمدگی مرکزی، که مثل یک کهکشان بیضوی کوچک است، صفحه ای مسطح و گرد، که بازوها در آن قرار دارند و قرص یا صفحه کهکشان هم نامیده می شود، و هاله ای تقریباً کروی که کل کهکشان را در برگرفته است.

اندازه برآمدگی مرکزی چند هزار سال نوری است.

این قسمت را عمدتاً ستاره های پیر و کم جرم سرخ آشغال کرده اند.

هسته کهکشان در همین قسمت مرکزی قرار دارد.

بررسیهای اخیر تلسکوپ هابل، منجمان را متقاعد کرده است که در هسته بعضی از این کهکشانها ممکن است سیاهچاله ای پرجرم وجود داشته باشد.

هاله کهکشان، دور تا دور قرص کهکشان را فرا گرفته است.

تعداد ستاره هایی که درهاله وجود دارند زیاد نیست، ولی عمدتاً از نوع ستاره های پیر هستند و بیشترشان عضو خوشه های کروی می باشند.

صفحه کهکشان جایی است که بازوهای مارپیچی در آن قرار دارند.

در واقع، عمده ستاره های یک کهکشان در همین صفحه قرار دارد.

پهنای صفحه یک کهکشان نوعی، در حدود 100000سال نوری و ضخامتش در حدود 3000 سال نوری است.

کهکشان راه شیری که به صورت نوار مه آلود در آسمان شب دیده می شود، در واقع منظره صفحه کهکشان ما و بازوهای مارپیچی آن است.

در صفحه کهکشان، علاوه بر بازوها ( که عمدتاً از ستاره تشکیل شده اند)، مقادیر زیادی گاز و غبار وجود دارد.

بیشتر این گاز هیدروژن است که در حدود 5 تا 40 درصد جرم مرئی کهکشان مارپیچی را تشکیل میدهد.

از این گاز و غبار است که ستاره های جدید متولد می شوند.

در واقع، بازوهای کهکشان مارپیچی مانند زایشگاهی هستند که ستاره های نوزاد و جوان در آن به مقدار زیاد دیده می شوند( شکل 1-3) 1-2-4- رده بندی مجدد در سالهای دهه 689/1300 م ، ادوین هابل کهکشانها را از روی شکل ظاهریشان به دو گروه مارپیچی (S) و بیضوی (E) تقسیم کرد.

در کهکشانهای مارپیچی، میزان پیچ خوردگی بازوها، زیر رده هایی تعریف می شوند، کهکشانهای Sa هسته بزرگی دارند و بازوها کاملاً به دور هسته پیچ خورده اند.

Sb بازوهای گشادتری دارد.

علاوه بر اینها رده دیگری از کهکشانهای مارپیچی وجود دارد که از هسته آنها ساختاری میله مانند سربرکشیده است و بازوها از دو سر این میله بیرون آمده اند.

این کهکشانهای مارپیچی میله ای را با نماد SB نشان می دهند و دوباره برای مشخص کردن اندازه برآمدگی میله ها از حروف کوچک c,b, a و … استفاده می کنند.

مثلاً Sba یعنی کهکشانی که هسته میله ای بزرگی دارد که طول میله بیش از 3/1 طول قرص کهکشان است.

در SBb میله کوچکتر است و …( 1-3.

مشخصات کهکشان راه شیری ما در درون یکی از زیباترین اجرام عالم که کهکشان راه شیری است، زندگی می کنیم ستاره های متنوع آن- قرمز، آبی، بزرگ، کوچک، پیر و جوان- در سرتاسر آسمان پخش شده اند.

تمام این ستاره ها متعلق به یک کهکشان غول پیکرند که بزرگتر، درخشانتر و بسیار پرجرمتر از اکثر کهکشانهایی است که در عالم می بینیم.

کهکشان ما آنقدر پرجرم است که ده کهکشان دیگر برگرد آن می گردند، درست مثل قمرهایی که به دور سیاره ای در حال گردشند.

تقریباً همه آنچه با چشم غیر مسلح در آسمان می بینیم از آن کهکشان راه شیری است.

چون ما در درون کهکشان راه شیری زندگی می کنیم، نمی دانیم که کهکشانمان چه شکل و شمایلی دارد.

ما ظاهر کهکشانهای دیگر، مثلاً 51M، را بسیار بهتر از کهکشان خودمان می شناسیم.

همین طور، ساکنان کهکشان 51M، نیز ظاهر کهکشان ما را بهتر از ما می شناسند و خودشان نمی دانند که در چه کهکشان زیبایی زندگی می کنند.

در نتیجه حتی پایه ای ترین حقایق درباره کهکشان خودمان توأم با نایقینی است.

مثلاً،‌ اندازه کهکشانمان را در نظر می گیریم.

نورانی ترین بخش راه شیری شبیه قرص مدوری است که قطرش به حدود 65000 سال نوری می رسد.

اما،‌ همین رقم ممکن است تا 10000سال نوری کم و زیاد باشد.

فاصله خورشید از مرکز کهکشان هم همینطور است.

بهترین برآوردها،‌خورشید را بین 26000 و 28000 سال نوری از مرکز کهکشان قرار می دهد، ولی نایقینی آنقدر زیاد است که عدد واقعی ممکن است بین 21000 تا 32000سال نوری باشد.

قرص کهکشان را کره پهناور پخی از ستاره های پیر احاطه کرده است و آن را هاله کهکشان می نامیم.

کسی نمی داند که هاله به چه بزرگی است.

قطعاً هاله تا فواصل زیادی از قرص کهکشان گسترده شده و حداقل تا 100000 سال نوری از مرکز کهکشان امداد دارد.

حتی ممکن است تا دور دستها، مثلاً تا 300000 سال نوری از مرکز گسترش یافته باشد.

قسمت اعظم جرم کهکشان در هاله آن است، اما نوری از این هاله بر نمی آید.

در کتابهای متعارف تعداد ستاره های کهکشان راه شیری را 100 میلیارد ستاره می نویسند که قطعاً بسیار کم است.

به احتمال، دست کم 200 تا 300 میلیارد ستاره فقط در قرص کهکشان وجود دارد.

این در حالی است که ستاره های هاله را به حساب نیاورده ایم که در مجموع کهکشان ما بیش از یک تریلیون ستاره دارد.

وجه تسمیه راه شیری یا راه کاهشکان از آن است که ظاهر آن مانند نوار سفید کم نوری دیده می شود که در پهنه آسمان کشیده شده است.

راه شیری را در تابستان و زمستان بهتر می توان دید.

اما متأسفانه، راه شیری همانقدر که زیباست، مستور هم هست؛ هیچ سازگاری با آلودگی نوری ندارد و تنها در شبهایی دیده می شود که آسمان صاف، تاریک و بدون مهتاب باشد ستاره های جوان در بازوهای مارپیچی کهکشانها به دنیا می آیند.

برای همین است که بازوهای مارپیچی، به خاطر داشتن تعداد زیادی ستاره پرنور و پرجرم، درخشانتر دیده می شوند.

در بازوها ستاره های کم جرم و کم نور هم فراوانند، ولی ما آنها را نمی بینیم.

در واقع، در نواحی تاریک بین بازوها تقریباً به همان اندازه ستاره وجود دارد که در خود بازوها، اما چون بازوهای مارپیچی صاحب تمام ستاره های جوان و پرنورند، آنچه که در یک کهکشان مارپیچی بارزتر دیده می شود همان بازوهاست.

در واقع، این ساختار مارپیچی کهکشان است که منظره آسمان شب را تعیین می کند.

1-4.

موقعیت خورشید در کهکشان راه شیری خورشید مانند همه ستاره های کهکشان حرکت می کند.

ستاره مرکزی منظومه شمسی به دور مرکز کهکشان در حال گردش است، همانطور که زمین به دور خورشید می گردد.

خورشید در جهت حرکت عقربه های ساعت، در هر 230 میلیون سلا یک بار به دور کهکشان می گردد.

این عدد هم زیاد دقیق نیست چون فاصله خورشید از مرکز کهکشان به دقت معلوم نیست.

سرعت گردش آن را هم دقیق نمی دانیم، با وجود این، قطعاً می توان گفت که خورشید 6/4 میلیارد ساله ما تاکنون 20 بار به دور مرکز کهکشان گشته است.

در هر بار گردش خورشید، فاصله آن از مرکز کهکشان به اندازه 3000 سال نوری تغییر می کند.

اگر فرض کنیم که فاصله خورشید از مرکز کهکشان 27000سال نوری باشد، بیشترین فاصله آن به 30000 سال نوری می رسد که به این نقطه اوج کهکشانی می گویند.

توزیع جرم در منظومه شمسی متفاوت با توزیع جرم در کهکشان است.

این جرم است که شدت گرانش و در نتیجه نحوه حرکت مداری را تعیین می کند.

تقریباً تمام جرم منظومه شمسی در خورشید متمرکز شده است.

در نتیجه، حرکت مداری را تعیین می کند تقریباً تمام جرم منظومه شمسی در خورشید متمرکز شده است.

در نتیجه، حرکت مداری و حرکت رو به بیرون یا رو به درون سیارات با هم برابر است.

علاوه بر این، ستاره های کهکشان در صفحه ای مستدیر حرکت نمی کند، بلکه نسبت به صفحه کهکشان بالا و پایین می روند.

خورشید در اواسط صفحه کهکشان قرار دارد، ولی هر سال در حدود 230 میلیون کیلومتر (به اندازه فاصله خورشید و مریخ) بالاتر می رود.

15 میلیون سال بعد، خورشید 200 تا 250 میلیون سال نوری بالاتر از صفحه کهکشان خواهد بود.

بعد از آن حرکت رو به پایین خورشید شروع خواهد شد.

15 میلیون سال بعدتر، خورشید مجدداً صفحه کهکشان را قطع خواهد کرد و رو به پایین خواهد رفت.

15 میلیون سال بعد از آن فاصله خورشید از صفحه کهکشان بین 200 تا 250 میلیون سال نوری خواهد بود و ..

بنابراین، دوره این حرکت بالا- پایین در حدود 60 میلیون سال نوری است.

1-5- زمین در فضا زمین در منطقه معینی از فضا و در امتداد مسیری ثابت، بدون اندک توقفی، میلیونها سال است که به دور خود می چرخد و به گرد خورشید می گردد.

در حوزه گرانش زمین،‌ اجسام کوچکتر به طرف مرکز زمین کشیده می شوند و در خارج از حوزه گرانش زمین، مفاهیم بالا و پایین، صعود و سقوط معانی خود را از دست می دهند.

ابتدا انسان به تبعیت از ساده ترین مشاهدات خود تصور می کرد که بر روی جسمی مسطح زندگی می کند.

شناسایی و توصیف زمین با مسافرتهای دریانوردان در قرون قبل از میلاد آغاز شد.

برای اولین بار دریانوردان فنیقی از تنگه جبل الطارق ( ستونهای هرکول) گذشتند و وارد اقیانوس اطلس شدند.

در قرون وسطی، جهانگردان و دریانوردان با ملیتهای مختلف به توصیف زمین، شکل و ابعاد آن پرداختند.

در این دورده مشاهدات ستاره شناسان در شناسایی زمین و اندازه گیری ابعاد آن بسیار مؤثر بود.

کشف دماغه امیدنیک در قرن 12 م از آمریکای جنوبی و اقیانوس آرام، زمینه خوبی برای توصیف شکل زمین به وجود آورد.

امروز به کمک ماهواره ها، پرتولیزر و سایر ابزار نجومی به خوبی و با دقت کافی می توان از شکل و ابعاد و اندازه های زمین مطلع شد.

نخستین عکسبرداریهای فضایی از زمین به وسیله راکتهای حامل دوربینهای نجومی صورت گرفت.

این عکسها هر چند برای نشان دادن شکل و اندازه زمین کافی نبودند، اما انحنای زمین و گسترش جو را به خوبی نشان می دادند.

بعد از سیاره عطارد در منظومه شمسی، سیاره زهره قرار دارد و پس از آن نوبت به زمین ما می رسد که در فاصله حدود 150 میلیون کیلومتر از خورشید مدار خود را می پیماید.

اگر در منظومه شمسی به نزدیکترین همسایه زمین یعنی زهره که در 40 میلیون کیلومتری زمین قرار دارد مسافرت کنیم، کره زمین را چون ستاره بزرگ و درخشانی خواهیم دید و حتی با چشم غیر مسلح کرویت آن را تشخیص خواهیم داد و با دوربینهای نجومی پنج قاره و اقیانوسهای زمین را می توان مشاهده کرد، ولی جزئیات دیگر آن مخفی خواهد ماند.

اگر از سیاره زهره پارا فراتر گذارده و از سیاره مشتری که در حدود 600 میلیون کیلومتری زمین قرار دارد، به کره خاکی خویش نظر اندازیم، زمین ما به صورت ستاره ریزی جلوه گر خواهد شد که حتی قویترین دوربینهای نجومی نیز چیزی جز چند لکه خاکستری از آن نخواهند دید.

اما، از سیاره بعدی یعنی از حل، دیگر زمین را با چشم نمی توان دید، از آن فاصله زمین به قدری نزدیک به خورشید جلوه می کند، که با آن در هم آمیخته و در پرتو انوار تابناک آن، محو و ناپدید می گردد و قویترین دوربینها به زحمت بسیار، آن را به شکل جرقه نورانی رنگ باخته ای، مشاهده خواهند کرد.

اما در آن سوی زحل، زمین ما را که هزاران میلیون انسان را در بر دارد، دیگر کسی نمی شناسد و دوربینهای ساکنان فرضی اورانوس و نپتون هر اندازه قوی باشد، باز قادر به رؤیت آن نیست و هنوز به مرز منظومه شمسی نرسیده زمین ما محو خواهد گردید.

اکنون، اگر به مسافت دورتری در فضا پیش رویم، مثلاً از ستاره شعرای یمانی که یکی از همسایگان نزدیک خورشید است و تنها 9 سال نوری از ما فاصله دارد، به عالم منظومه شمس که پهنه ای به قطر حدود 15000 میلیون کیلومتر از فضای بیکران را اشغل نموده است، نظر اندازیم تمام این دستگاه عظیم، به صورت نقطه در هم فشرده ای جلوه گر می شود ه جز یک ستاره نورانی یعنی خورشید چیز دیگری از آن مشاهده نمی گردد و اثری از زمین و دیگر سیارات آن هرگز نخواهیم یافت.

کره زمین به خاطر حرکت وضعی اش نمی تواند یک کره کامل باشد، اسحاق نیوتون در قرن هیجدهم، سرعت چرخش ساعتی حدود 1600کیلومتر در استواء زمین را دال بر تأثیر نیروی گریز از مرکز در نواحی استوایی دانسته معتقد بود، که نواحی استوایی زمین تحت تأثیرز این نیرو اندکی برآمده و در مقابل، دو قطب آن اندکی فرورفتگی دارند.

با مشاهداتی که روی دو سیاره مشتری و زحل به عمل آمد و همچنین با عملیات صحرایی قرن هیجدهم، نظریه نیوتون مورد تأیید قرار گرفت و معلوم شد، قطر استوای زمین حدود 41 کیلومتر بیشتر از قطر قطبی آن است.

عملیات ژئوفیزیکی سالهای اخیر و پرتاب ماهواره های فضایی، علاوه بر تأیید مراتب بالا، روشن ساخت که برآمدگی نواحی استوایی، دقیقاً مشابه نبوده و زمین تقریباً گلابی شکل است.

بدین ترتیب که قسمتهای شمال استوای زمین کمی فرو رفته و برعکس قسمتهای جنوبی آن به همان میزان، یعنی اندکی برآمدگی دارد.

چنانچه از زمین خیلی دور شویم، کره رنگینی در برابر چشم خواهیم داشت که رنگهای آن دائماً در حال دگرگونی است.

آن قسمت از زمین که بر اثر تابش نور خورشید روشن شده است، کلاً آبی کم رنگ و در خلال آن خشکیها به رنگ قهوه ای مایل به قرمز و اقیانوسها به رنگ سبز مایل به آبی به چشم می خورد.

سیارات و سایر اعضای منظومه شمسی 5-1.

مقدمه ستاره شناسان نخستین، توجهشان را به پنج «ستاره» مخصوص جلب کرده بودند که آرام آرام در میان صورتهای فلکی حرکت می کردند.

این « ستارگان» به عنوان « ستاره های سرگردان» یا سیارات شناخته شدند.

سیارات با نور پیوسته ای می تابند، اما ستارگان واقعی اغلب چشمک می زنند سیارات به هیچ وجه شبیه ستارگان نیستند، خورشید ما نمونه یک ستاره است.

خورشید از خود گرما و نور می تاباند، اما سیارات فقط بر اثر نوری که از خورشید منعکس می کنند، می درخشند.

بیشتر ستارگان بسیار بزرگتر از سیارات هستند.

خورشید ما هزار بار از سیاره غول پیکر مشتری بزرگتر است.

ستارگان چشمک زن خورشیدهای دیگری هستند که از هر سیاره ای به ما دورترند.

همه‌ سیاراتی که در آسمان شب قابل رویت اند، اعضای خانواده خورشید یا منظومه شمسی می باشند.

پنج سیاره ای را که بدون تلسکوپ می توان دید عبارت از : عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل.

عطارد از همه به خورشید نزدیکتر است.

بهترین موقع دیدن سیاره نورانی زهره سپیده دم یا هنگام غروب است و به این سبب اغلب آن را « ستاره صبح» یا « ستاره غروب» می نامند.

مریخ را رنگش « سیاره سرخ» نامیده اند.

دو سیاره غول پیکر مشتری و زحل را اغلب با تابش نور زرد رنگ پیوسته ای می توان دید.

مریخ، مشتری و زحل نسبت به زمین در فاصله دورتری از خورشید واقع شده اند.

پس از اختراع تلسکوپ ستاره شناسان سه سیاره دورتر را کشف کردند.

اورانوس در سال 1160/1781 م، نپتون در 1225/1846 م.

وپلوتو در 1282/1903م.

کشف شد.

هر 9 سیاره در مدارهایی به گرد خورشید سفر می کنند و همگی یک جهت را می پیمایند.

سیارات نزدیکتر به خورشید زمان کمتری را برای این گردش صرف می کنند.

نزدیکترین سیاره به خورشید یعنی عطارد تنها در 88 روز مسیر خود را می پیماید.

گردش زمین به دور خورشید یک سال و گردش مشتری 12 سال به طول می انجامد.

« یون های کپلر» به مطالعه و بررسی در حرکت سیارات پرداخت.

او در سال 1609م کشف کرد که مدارهای سیارات دوایری هستند که اندکی کشیده شده اند و بضی نامیده می شوند.

یک بیضی دارای دو نقطه کانونی است.

برای هر مدار سیاره ای، خورشید در یکی از کانونها واقع می شود و این امر بدین معناست که فاصله سیارات از خورشید ضمن حرکت در مدارشان مقدار کمی تغییر می کند.

کپلر به چگونگی حرکت سیارات پی برد( به فصل هفتم مراجعه شود) اما اسحاق نیوتون بود که تشخیص داد نیروی گرانی، سیارات را در مدارشان نگه می دارد.

گرانی زمین (ثقل یا جاذبه) باعث سقوط اشیاء به زمین می شود.

اگر گرانی خورشید دائماً سیارات را به سوی خود نمی کشید، آنها از خورشید جدا می شدند و در اعماق فضا به پرواز در می آمدند.

خانواده خورشید، جدا ازسیارات اعضای دیگری نیز دارد.

بین مریخ و مشتری انبوهی از هزاران « سیارک( شبه سیاره)» یا سیارات کوچک قرار گرفته اند.

ستارگان دنباله دار با دمهای بلند و روان خود از دورترین قسمتهای منظومه شمسی به ما نزدیک می شوند.

در فضای بین سیارات علاوه بر غبار، سنگها یا شهابسنگها ( سنگهای آسمانی) نیز پخش و پراکنده شده اند.

این سنگهای فضایی در صورت برخورد با جو زمین کاملاً می سوزند و خطر سیری از شهاب یا « شهاب ثاقب» به وجود می آورند.

بسیاری از سیارات دارای اقماری در مدار خد بوده و تا حدودی شبیه منظومه های شمسی کوچکتر می باشند.

مشتری حداقل سیزده قمر دارد که چهار تای آن را می توان با تلسکوپ کوچکی دید.

نیروی گرانی اقمار را در مدار خود به گرد سیاراتشان حفظ می کند درست همانگونه که این خاصیت، انسجام تمامی خانواده خورشید را به یکدیگر حفظ می کند.

5-2- ویژگیهای عمومی منظومه شمسی منظومه شمس از یک ستاره به نام خورشید،‌9 سیاره، 34 ماه، سیارکها و تعداد زیادی ستارگان دنباله دار تشکیل شده است.

خورشید 100 بار سنگین تر از بزرگترین سیاره ( مشتری) و 700 بار سنگین تر از بقیه منظومه شمسی به اضافه سیاره مشتری می باشد.

این حقیقت که جاذبه خورشید سیارات را در مدارشان نگه می دارد تا دیر باز در تاریخ ستاره شناسی تأیید نشده بود.

تا زمان گالیله، عقیده بر این بود که یکی از اشکال حرکت ایده آل در طبیعت به صورت دایره است که نیازی به نیرویی برای ادامه حرت تا بینهایت را ندارد.

احتمالاً موافقت گالیله با این نظر غلط مانع از کشف قانون گرای توسط او گردید، اگر چه او تا مرز این کشف به عنوان نتیجه ای از حرکات اجرام بر روی زمین پیش رفت.

نیوتون اولین کسی بود که این ایده قدیمی و بدون مفهوم را به دور ریخت و آنها را با بیان آشکاری از طبیعت حرک جایگزین کرد.

نیوتون در جلد سوم کتاب « اصول» شکلی را ارائه کرد که توسط آن حرکت مداری ماه را تشریح کرد.

شکل (5-1) کوهی را نشان می دهد که بر قله آن توپی کار گذاشته شده است که لوله آن به طور افقی قرار دارد.

هنگامی که توپ شلیک شود، تحت نیروی محرک فشار اعمال شده توسط گازهای داغ لوله، گلوله به سمت جلو حرکت می کند.

همزمان، این گلوله مجبور است که در اثر جاذبه گرانی به سمت پایین یعنی به سمت زمین کشیده شود.

ترکیب حرکات به سمت جلو و پایین یک مسیر منحنی به وجود می آورد که با رسیدن پرتابه به زمین پایان می یابد.

اگر بار انفجارات افزایش یابد، سرعت به سمت جلو زیاد می گردد و توپ قبل از آنکه در اثر گرانی به زمین برسد فاصله بیشتری را طی می کند.

به این ترتیب، می توان تصور کرد که یک توپ می تواند از چنان قدرتی ساخته شده باشد که گلوله آن دور زمین را بدون برخرود با آن طی کند.

مسیر منحنی پرتابه در یک مدار دایروی به دور زمین نتیجه حرکت به سمت جلو توسط شلیک توپ و انحراف به سمت پایین به وسیله گرانی می باشد.

گلوله توپ مشابه یک قمر مصنوعی خواهد بود.

نیوتون این تجربه تصوری را برای توضیح حرکت ماده به دور زمین ابداع کرد.

همچنین نیوتون بیانی برای حرکت سیاره یا هر شی، دیگری به دور خورشید نیز ارائه داد.

اگر اندازه حرکتهای حامل شیء که آن را به دور مدارش به سمت جلو حمل می کند موجود نباشد، در اثر گرانی اش به دخل سقوط خواهد کرد.

حال فرض می کنیم که شیء دارای اندازه حرکت کوچکی به سمت جلو باشد، لذا در یک مسیر منحنی به سمت خورشید سقوط می کند.

و در فاصله نزدیکی به دور آن پیچ خورده و مجدداً در یک مدار بیضی به سمت خارج حرکت می کند.