مختصات جغرافيايي - تقویم قمری (جلسه 01) نسخه متنی

بسم الله الرحمن الرحيم

مختصات جغرافيايي

از آنجا که در بيشتر موارد مي توانيم کره زمين را مانند يک کره کامل فرض نماييم, براي تعيين موقعيت يک نقطه روي کره زمين, از عرض و طول جغرافيايي استفاده مي کنيم.

دواير فرضي را که از استوا تا قطب روي کره زمين قابل تصورند, مدار مي ناميم. نقاط واقع روي هر مدار داراي عرض جغرافيايي مساوي هستند. بنابراين عرض جغرافيايي از صفر درجه در استوا تا 90 درجه در قطبين تغيير مي کند. در نيمکره شمالي, عرض جغرافيايي شمالي, و در نيمکره جنوبي, جنوبي است. مثلا اگر عرض جغرافيايي نقطه اي روي کره زمين 35 درجه شمالي باشد, يعني روي مدار 35 درجه در نيمکره شمالي قرار گرفته است.

دواير فرضي را که از دو قطب زمين مي گذرند, نصف النهار مي ناميم. با فرض نصف النهاري که از رصدخانه گرينويچ -که در نزديکي شهر لندن است - مي گذرد, به عنوان نصف النهار مبدا, زاويه اي که هر نصف النهار ديگري با اين نصف النهار مي سازد, طول جغرافيايي مي ناميم. همه نقاط واقع بر يک نصف النهار از طول جغرافيايي مساوي برخوردارند. طول جغرافيايي از گرينويچ به طرف شرق, شرقي و به طرف غرب, غربي است. مقدار طول جغرافيايي از صفر براي نصف النهار مبدا تا 180 به طرف شرق, و تا 180 درجه به طرف غرب, در حال تغيير است. هنگاميکه مي گوييم طول يک نقطه 51 درجه شرقي است, يعني در نيمکره شرقي گرينويچ واقع شده و نصف النهاري که از آن نقطه مي گذرد با نصف النهار مبدا زاويه 51 درجه مي سازد.

معمولا عرض و طول جغرافيايي برحسب درجه سپس دقيق و ثانيه بيان مي شوند. هر دقيقه يک شصتم درجه و هر ثانيه يک شصتم دقيقه است. عرض جغرافيايي با حرف لاتين (j) و طول جغرافيايي با (l) مشخص مي شوند.

دستگاه مختصات افقي

همانطور که لازم است براي مشخص نمودن يک نقطه روي کره زمين از عرض و طول جغرافيايي استفاده کنيم, بايد بتوانيم موقعيت هر جرم سماوي را نيز در يک دستگاه مختصات مشخص نماييم. يکي از ساده ترين اين دستگاه ها دستگاه مختصات افقي است.

در اين دستگاه هر جسم با دو مؤلفه سمت و ارتفاع, مشخص مي شود. براي تعريف اين دو مؤلفه بايد فرض کنيم که ما در مرکز يک دايره قرار گرفته ايم و افقي که در اطراف ما گسترده شده است, دايره اي است که از شمال شروع مي شود و از مشرق به جنوب, سپس به غرب گسترش مي يابد. همچنين فضاي بالاي سر ما مانند يک نيم کره است که ما در مرکز آن ايستاده ايم. هر جرم سماوي را که در آسمان فرض کنيم, مشخص کننده نقطه اي از آن نيم کره فرضي است. بالاترين نقطه اين نيم کره را سمت الراس مي ناميم.

زاويه سمت که با (A) نمايش داده مي شود, نشانگر اينست که نقطه مورد نظر چند درجه با شمال فاصله دارد. مقدار زاويه سمت بين 0 تا 360 درجه از طرف شمال به مشرق اندازه گيري مي شود. بنابراين زاويه سمت مشرق, 90 درجه و زاويه سمت جنوب 180 درجه و زاويه سمت مغرب 270 درجه فرض مي شود. زاويه ارتفاع که با (a) نمايش داده مي شود, زاويه اي است که اگر از سمت الراس کماني به طرف نقطه مورد نظر سپس به افق بکشيم, نقطه مورد نظر با افق تشکيل مي دهد. ارتفاع اشيايي که در افق هستند, صفر و ارتفاع سمت الراس 90 درجه است. بنابراين اگر مثلا ماه در سمت 250 درجه و ارتفاع 10 درجه قرار گرفته باشد, در ناحيه جنوب غربي قرار گرفته و براي رؤيت آن بايد, 10 درجه سر خود را بالا ببريم.

اگر در حرکت وضعي زمين که از جهت غرب به شرق, انجام مي شود, قدري تامل نماييم, متوجه مي شويم که تمامي اجرام سماوي از شرق طلوع مي کنند و هنگامي که به نصف النهار ناظر (نصف النهاري که از نقطه اي که ناظر در آن ايستاده است, مي گذرد) مي رسند, حداکثر ارتفاع خود را پيدا مي کنند و مجددا در نيمه دوم مسير خود, رفته رفته ارتفاع خود را از دست داده و در سمت غرب, غروب مي نمايند. از همين رو است که در ظهر شرعي خورشيد حداکثر ارتفاع را دارد و دقيقا در جهت جنوب (براي مثل شهر قم) يا شمال (براي دروبان در آفريقاي جنوبي) روي نصف النهار ناظر قرار مي گيرد.

دستگاه مختصات استوايي

عليرغم سهولت درک دستگاه مختصات افقي, اين دستگاه کاملا به موقعيت ناظر روي کره زمين بستگي دارد. مثلا اگر براي کسي که در شهر قم ايستاده است, ارتفاع خورشيد در اين لحظه 50 درجه باشد, براي کسي که در تهران به خورشيد نگاه کند, اين ارتفاع اندکي بيشتر (51 درجه) يا کمتر(49 درجه) است. بنابراين نمي توان از اين دستگاه براي مشخص نمودن محل ستارگان, بدون در نظر گرفتن موقعيت ناظر, بهره گرفت. براي اين کار از دستگاه هاي ديگر مختصات استفاده مي شود. يکي از اين دستگاه ها دستگاه مختصات استوايي است.

اگر عالم را مانند يک کره بزرگ فرض نماييم که ما در مرکز کره قرار گرفته ايم و ستارگان و سياره ها بر روي سطح کره پراکنده شده اند, بهتر مي توانيم اين دستگاه مختصات را درک کنيم. اينکه ستارگان با فواصل متفاوتي از ما در آسمان قرار گرفته اند, ولي اگر روي سطح کره فرض شوند, همه يک فاصله با ما خواهند داشت, اشکال بجايي نيست, زيرا به خاطر فواصل بسيار دور اجرام سماوي, مي توانيم فاصله همه آنها را بينهايت فيزيکي فرض کنيم.

با تصور اين کره سماوي فرض کنيد مي خواهيم موقعيت يک ستاره را روي کره مشخص کنيم. براي اين کار دقيقا همان کاري را انجام مي دهيم که در مورد مشخص نمودن يک نقطه روي کره زمين توسط عرض و طول جغرافيايي انجام مي داديم. با اين تفاوت که فاصله زاويه اي آن نقطه با استواي سماوي(دايره عظيمه اي که از امتداد استواي زمين روي کره سماوي ايجاد مي شود) را ميل آن نقطه مي ناميم که با حرف لاتين (d) مشخص مي گردد. به جاي نصف النهار گرينويچ در اينجا ابتداي برج حَمَل (نقطه آغاز اعتدال بهاري) را در آسمان به عنوان مبدا قرار مي دهيم. از مبدا به طرف شرق حرکت مي کنيم تا به نقطه مورد نظرمان برسيم, کماني که در اين بين قرار مي گيرد, زاويه بُعد مي ناميم و آن را با (a) نشان مي دهيم.

زاويه ميل با درجه بين 0 و 90 درجه مشخص مي شود و براي شمال استواي سماوي به طرف قطب شمال سماوي مثبت و در جهت قطب جنوب سماوي منفي است. ولي زاويه بُعد که بين 0 تا 360 درجه در حال تغيير است, با ساعت و دقيقه و ثانيه نمايش داده مي شود. کل 360 درجه در 24 ساعت نمايش داده مي شود که هر ساعت مبين 15 درجه قوسي است. مثلا وقتي گفته مي شود که شعراي يماني پر نور ترين ستاره آسمان با قدر 6/1 واقع در صورت فلکي کلب اکبر, در مختصات (? 17- = d و 6 ساعت و 40 دقيقه = a ) قرار گرفته است, يعني اين ستاره 17 درجه پايين تر از استواي سماوي است و در موقعيت 100 درجه از اعتدال بهاري به سمت مشرق قرار گرفته است. موقعيت اين ستاره صرف در اين دستگاه مختصات, صرف نظر از موقعيت ناظر, ثابت است.

دستگاه مختصات دايره البروجي

چنانچه مي دانيد محور زمين که به دور آن حرکت وضعي انجام مي دهد, روي مدار زمين به دور خورشيد, بصورت عمودي قرار نگرفته است. اين محور زاويه اي حدود 23 درجه و 27 دقيقه با حالت عمودي خود مي سازد. همين زاويه باعث مي شود که فصل هاي مختلف, پديد بيايد. بنابراين ما به عنوان ناظر زميني چنين مي پنداريم که خورشيد به جاي اين که همواره به صورت عمودي به طرف ما بتابد, با زاويه ميلي بين 23 درجه و 27 دقيقه جنوبي و 23 درجه و 27 دقيقه شمالي در آسمان تغيير مکان مي دهد (23:27+< d < 23:27-). از ديد ناظر زميني خورشيد در طي مسير خود بين ستارگان, مداري را طي مي کند که با استواي سماوي زاويه مزبور را تشکيل مي دهد (23:27e = ). به مدار حرکت خورشيد در آسمان دايره البروج گفته مي شود. در آسمان دوازده صورت فلکي مشخص کننده دايره البروج هستند که در حقيقت خورشيد در يک سال شمسي از ميان هريک از اين صور فلکي عبور مي کند. اين صور فلکي که ابداع اسامي آنها به بيش از 2000 سال قبل مي رسد, هرکدام مشخص کننده يک برج(يا به تعبير امروزي ماه) از سال شمسي هستند. مثلا هنگامي که خورشيد به صورت فلکي حمل وارد مي شود, ما در برج حمل که معادل فروردين ماه است, وارد مي شويم و وقتي وارد عقرب مي شود, ما در آبان ماه قرار گرفته ايم. در ادامه به توضيح بيشتري در مورد دايره البروج خواهيم پرداخت, ذکر اين مقدمه در اينجا به خاطر کمک به درک دستگاه مختصات دايره البروجي است.

تفاوت اين دستگاه با دستگاه استوايي آن است که به جاي ملاک قرار دادن استواي سماوي در کره سماوي, دايره البروج را مبدا قرار مي دهيم.

در اين دستگاه از دو مشخصه عرض که با حرف لاتين (b) نمايش داده مي شود و طول که با (l) نمايش داده مي شود, استفاده مي کنيم. عرض هر نقطه مبين فاصله زاويه اين آن از دايره البروج است و بين 0 و 90 درجه شمالي (مثبت) و جنوبي (منفي) در حال تغيير است. طول هر نقطه نيز فاصله زاويه اي از اعتدال بهاري است, ولي در اينجا بجاي امتداد استواي سماوي از امتداد دايره البروج استفاده مي کنيم. مقدار طول بين 0 تا 360 درجه از شرق به طرف غرب اندازه گيري مي شود.

چنانچه در تعريف اين دستگاه گذشت, عرض خورشيد در اين دستگاه همواره صفر است (0 = b) و طول آن متناظر با يک سال شمسي از صفر تا 360 درجه تغيير مي کند. اول بهار طول دايره البروجي خورشيد, صفر است, در اول تابستان 90 درجه و در ابتداي پاييز, 180 درجه و در شروع زمستان 270 درجه مي باشد.

اجزاي منظومه شمسي شامل سيارات و اقمار آنها نيز با اختلاف کمي در دايره البروج حرکت مي کنند. مثلا ماه با عرض دايره البروجي حداکثر 5 درجه شمالي يا جنوبي رصد مي شود (5+ < b <5-). بنابراين اين دستگاه مختصات براي مطالعه اجزاي منظومه شمسي, دستگاه خوبي است.