زمین، خورشید و شب و روز

صبح که بیدار می‌شوی، خورشید از سمت شرق بالا می‌آید؛ نزدیک ظهر بالاترین جای آسمان را می‌گیرد و عصر در سمت غرب پایین می‌رود. اگر یک چوب صاف را در حیاط فرو کنی و هر یک ساعت نوک سایه‌اش را با گچ علامت بزنی، می‌بینی سایه هم می‌چرخد و هم کوتاه و بلند می‌شود. تو تازه یک ساعت آفتابی ساخته‌ای؛ همان ابزاری که آدم‌ها هزاران سال با آن زمان را می‌سنجیدند. اما پرسش اصلی این است: در این نمایش روزانه، چه چیزی واقعاً حرکت می‌کند؛ خورشید یا زمین؟

زمین به دور خودش می‌چرخد

زمین کره‌ای است که پیوسته به دور یک خط خیالی به نام محور چرخش می‌گردد. این محور از قطب شمال به قطب جنوب کشیده شده است. زمین یک دور کامل این چرخش را در حدود ۲۴ ساعت انجام می‌دهد و به آن حرکت وضعی می‌گویند. در هر لحظه نیمی از کرهٔ زمین رو به خورشید است و آنجا روز است؛ نیمهٔ دیگر پشت به خورشید دارد و آنجا شب است. مرز باریک میان این دو نیمه، درست همان جایی است که مردمش در آن لحظه طلوع یا غروب را تماشا می‌کنند.

جهت چرخش زمین از غرب به شرق است. به همین دلیل ما گمان می‌کنیم خورشید از شرق به غرب حرکت می‌کند، در حالی که این ما هستیم که به سمت خورشید می‌چرخیم؛ درست مثل وقتی که در قطار نشسته‌ای و درخت‌های بیرون را در حال عقب‌رفتن می‌بینی. پس شب و روز نتیجهٔ خاموش و روشن شدن خورشید نیست، بلکه نتیجهٔ چرخیدن خانهٔ ماست.

هر ساعت چند درجه می‌چرخیم؟

یک دور کامل ۳۶۰ درجه است و زمین آن را در ۲۴ ساعت می‌پیماید. پس در هر ساعت ۳۶۰ ÷ ۲۴ یعنی ۱۵ درجه می‌چرخد. اگر ریزتر حساب کنیم، هر یک درجه چرخش ۴ دقیقه طول می‌کشد، چون ۶۰ ÷ ۱۵ برابر ۴ است. همین عدد ساده، کلید بیشتر محاسبه‌های این درس است: هر ۱۵ درجه اختلاف در طول جغرافیایی، یک ساعت اختلاف در زمان طلوع و غروب می‌سازد.

در شبیه‌ساز، روز ۸۰ سال نزدیک اعتدال بهاری است. در این روز طول روز و طول شب در تقریباً همه‌جای زمین برابر و هرکدام حدود ۱۲ ساعت است؛ واژهٔ «اعتدال» یعنی همین برابری.

یک مثال عددی حل‌شده

شهر الف در طول جغرافیایی ۴۵ درجهٔ شرقی و شهر ب در طول جغرافیایی ۶۰ درجهٔ شرقی است. اگر در شهر الف خورشید ساعت ۶ و ۲۰ دقیقه طلوع کند، در شهر ب چه ساعتی طلوع می‌کند؟

1. اختلاف طول جغرافیایی را حساب می‌کنیم: ۶۰ − ۴۵ = ۱۵ درجه.
2. می‌دانیم زمین در هر ساعت ۱۵ درجه می‌چرخد.
3. پس اختلاف زمان برابر است با ۱۵ ÷ ۱۵ = ۱ ساعت.
4. شهر ب شرقی‌تر است، پس زودتر رو به خورشید می‌شود و طلوع در آن جلوتر می‌افتد: ۶:۲۰ منهای ۱ ساعت.
5. پاسخ: در شهر ب خورشید ساعت ۵ و ۲۰ دقیقه طلوع می‌کند.

با همین قاعده می‌توانی برعکس هم حساب کنی: اگر زمین ۲۰ دقیقه بچرخد، ۱۵ × (۲۰ ÷ ۶۰) یعنی ۵ درجه چرخیده است.

کاربرد در زندگی: منطقه‌های زمانی

چون هر ۱۵ درجه یک ساعت اختلاف می‌سازد، کرهٔ زمین را به ۲۴ نوار به نام منطقهٔ زمانی تقسیم کرده‌اند تا ساعت شهرهای یک نوار یکسان باشد. به همین دلیل وقتی در تهران ساعت ۱۲ ظهر است، در شهرهای بسیار شرقی‌تر عصر شده و در شهرهای غربی‌تر هنوز صبح است. خلبان‌ها، برنامه‌ریزان پروازها و کسانی که تماس تصویری بین‌المللی دارند هر روز با همین حساب سروکار دارند. حتی بدن ما هم ساعت زیستی دارد که با چرخهٔ نور و تاریکی تنظیم می‌شود؛ به همین خاطر مسافران پروازهای طولانی چند روز خواب‌آشفتگی دارند.