محاسبه ي زمان طلوع وغروب خورشيد
اگر
به آسمان بنگريم تصور ميكنيم كه خورشيد به همراه ساير اجرام سماوي بر سطح
بزرگ كره ي آسمان چسبيده اند. براي بررسي زمان طلوع وغروب خورشيد لازم است
كه بتوان موقعيت خورشيد را در آسمان تعيين كرد. براي اين كار سيستم هاي
مختصاتي وجود دارد . يكي از اين سيستم ها، سيستم مختصات استوايي است. براي
تشريح اين سيستم ابتدا بايد مطالبي را در مورد كره ي زمين مرور كنيم.
1)حركت وضعي كره ي زمين:
زمين هر23 ساعت و 56 دقيقه و 3 ثانيه و 1 صدم ثانيه چرخشي كامل به
دورمحورخود مي كند. اگر ستاره ي خاصي را در يك شب در نظر بگيريد دقيقا همين
مدت لازم است تا ستاره در شب بعد در همان موقعيت قرار گيرد.اين مدت زمان
را « زمان نجومي»مي نامند.
اما اگر همين عمل را براي خورشيد در نظر گيريد اين زمان 24 ساعت طول خواهد كشيد.
دليل
آن نيز حركت زمين به دور خورشيد است كه در اين صورت زمين اندكي بيشتر به
زمان نياز دارد تا منطقه اي از زمين كه در مقابل خورشيد است، طي يك گردش
كامل دوباره رودر روي خورشيد قرار گيرد.منجمان اين زمان 24 ساعته را يك
شبانه روز يا به طور دقيقتر «روز خورشيدي» مي نامند. لازم به ذكر است كه
اگر به كره ي زمين از بالا بنگريم جهت گردش آن به دور محور خود خلاف عقربه
هاي ساعت است همچنين زمين داراي تمايل محوري 5/23 درجه اي مي
باشد.
2)استواي زمين:
كمربند فرضي كه زمين را به دو نيم كره ي مساوي تقسيم مي كند كمربند استوا
ناميده مي شود. نيم كره ي بالايي كه قطب شمال در آن قرار دارد نيم كره ي
شمالي و نيم كره ي پاييني كه قطب جنوب در آن قراردارد نيم كره جنوبي نام
دارد. به بيان ديگر خط استوا دايره اي ا ست كه فاصله ي هر نقطه از آن تا
قطبين 90 درجه است و اين دايره منحصر به فردمي باشد.
3)عرض جغرافيايي:
بر روي كره ي زمين دايره هاي فرضي موازي با استواي زمين قرار دارند كه هر چه به سمت قطب ها پيش رويم محيط آنها كاهش مي يابد، به
طوري كه در قطب ها به يك نقطه تبديل مي شوند اين دواير به «عرض جغرافيايي»
معروف هستند. تمام نقاطي كه بر روي يكي از اين دواير قرار دارند از نظر
عرض جغرافيايي كاملا يكسان هستند.
در
تعريفي دقيق تر عرض جغرافيايي يك منطقه را اندازه ي كماني تعريف مي كنند
كه بين استواي زمين و مدار دايره اي گذرنده از آن منطقه قرار دارد. به
عنوان مثال عرض جغرافيايي شهر رشت اندازه ي زاويه ي كماني است كه بين استوا
و مدار گذرنده از شهر رشت قرار دارد ومقدار آن 37 درجه و 16 دقيقه (27/37
درجه) است.
4)طول جغرافيايي:
در كره ي زمين دايره هايي نيز از دو قطب زمين مي گذرند كه هر كدام از
دايره ها را « نصف النهار» مي نامند. نقاطي از زمين كه بر روي يك نصف
النهار قرار دارند نيمروزشان (اذان ظهرشان) در يك زمان خواهد بود. امروزه
نصف النهار مبدا نصف النهاري است كه از نزديكي شهر لندن ،از رصد خانه ي
سلطنتي گرينويچ عبور مي كند و به آن نصف النهار گرينويچ گويند. فاصله ي
زاويه اي نصف النهار هر منطقه تا نصف النهار مبدا را« طول جغرافيايي»
نامند. به عنوان مثال طول جغرافيايي شهر رشت فاصله ي زاويه اي نصف النهار
گرينويچ از نصف النهارگذرنده از شهر رشت مي باشد كه مقدار آن 49 درجه و36
دقيقه (59/49 درجه) است.
5)كره ي سماوي:
هما نطور كه ذكر شد اگر در هنگام شب صافي به آسمان بنگريد مي پنداريد كه
گويي ماه، سيارات و تمامي ستارگان بر سطح كره ي آسمان چسبيده اند. ما اين
كره ي را كره ي سماوي مي نا ميم .اگر خط مستقيمي كه از وسط كره ي زمين مي
گذرد ومتصل كننده ي قطب شمال وجنوب زمين است را ادامه دهيم به آن محور
عالم گويند به همين صورت در كره ي سماوي نيز قطب شمالي خواهيم داشت كه
دقيقا در بالاي قطب شمال زمين قرار دارد وبه آن «قطب شمال سماوي» گويند.
ودر آن سوي محور عالم نيز«قطب جنوب سماوي» قرار دارد. مدار استوا ي زمين
نيز بر روي كره ي سماوي تصويري دارد كه آن را «استواي سماوي » مي نامند.
تعيين موقعيت خورشيد و ساير اجرام سماوي نيازمند سيستم مختصاتي است يكي
از آنها« سيستم مختصات استوايي» نام دارد.اين سيستم بر مبناي دو پارامتر
ميل وبعد تعريف مي شود.
6)ميل:
همانطور كه در زمين مدار هاي فرضي موازي بااستوا در نظر مي گيريم در كره ي
سماوي نيز مدار هايي موازي بااستواي سماوي تعريف مي شود.كه به آنها
مدارهاي ميل گويند. قطب شمال سماوي داراي ميل 90 درجه ي شمالي وقطب جنوب
سماوي نيز داراي ميل 90 درجه ي جنوبي است. مبدا آن هم استواي سماوي مي
باشد. بنابر اين ميل يك جسم سماوي برابر با فاصله ي زاويه اي بين مدار
دايره اي واستواي سماوي است. ميل خورشيد بر خلاف ساير ستارگان در طول سال
تغيير مي كند و ميزان تغييرات آن بين صفر تا 5/23 درجه است.اين تغييرات به
خاطر حركت انتقالي زمين مي باشد.
7)بعد:
بنا به آنچه كه در قسمت 4ذكر شد دواير فرضي از دو قطب مي گذرند كه مبين
طول جغرافيايي هستند. به همين شكل در كره ي سماوي نيز مدار هايي وجود دارد
كه قطب شمال وجنوب سماوي را به هم متصل مي گردانندكه به آنها « نصف النهار
هاي سماوي» ونيز« زواياي ساعتي» گويند. ا ندازه ي كره ي سماوي 360 درجه
است و با استفاده از نصف النهارهاي سماوي آن ر ابه 24 قسمت مساوي تقسيم مي
كنيم. كه اندازه ي هر قسمت 15 درجه است وبيانگر 1 ساعت مي باشدو كل 360
درجه مجموعا گوياي ساعت24 است. بعد خورشيد وساير ستارگان را با ساعت و
دقيقه بيان مي كنند همانطور كه براي طول جغرافيايي يك مبدا در نظر گرفته مي
شود، در كره ي سماوي نيز مبدا بعد، دايره ي ساعتي است كه از اعتدال بهاري
مي گذرد. نقطه ي اعتدال بهاري يكي از دو نقطه ي برخورد استواي سماوي با
دايره البروج است. در تعريفي دقيق فاصله ي بين اعتدال بهاري تا نصف النهار
سماوي يك مكان را بعد آن مكان گويند. حداكثر مقدار بعد 24 ساعت است واضح
است كه بعد 24ساعت همان بعد صفر مي باشد.
8)دايره البروج:
به مسير حركت ظاهري خورشيد به دور زمين در زمينه آسمان دايره البروج مي
گويند. البته همانطور كه مي دانيد اين حركت ، ظاهري است و دليل آن چرخش
زمين به دور خورشيد است كه باعث مي شود زمينه ي آسمان نسبت به خورشيد تغيير
كند.
9)زايه ي ساعتي:
زاويه ي بين نصف النهار محلي ونصف النهاري كه خورشيد بر روي آن قرار دارد را زاويه ساعتي گويند.
10)زمان خورشيدي:
زاويه ي ساعتي خورشيد نسبت به نصف النهار ناظر را « زمان خورشيد حقيقي
» يا «زمان خورشيد ظاهري » گويند. زاويه ي ساعتي خورشيد در هنگام ظهرصفر
است در حالي كه ساعت خورشيد حقيقي 12 مي باشد. بنا بر اين بين زاويه ي
ساعتي خورشيد و ساعت خورشيد حقيقي 12 ساعت اختلاف وجود دارد اما آنچه كه
ساعت ها به ما نشان مي دهند زمان ديگري است. به اين زمان « ساعت خورشيد
ميانگين» گويند. بايد دانست كه مسير گردش زمين به دور خورشيد بيضي شكل است
بنابر اين طبق قانون كپلر زمين در هنگام نزديك شدن به خورشيد با سرعت
بيشتر و در هنگام فاصله ي اوج از آن با سرعت كمتري مدار خود را طي مي كند.
از اين رو سرعت مداري زمين متفاوت است. از طرفي اين صفحه ي مداري با صفحه ي
استواي سماوي زاويه ي 45/23 درجه مي سازد در نتيجه طول شبانه روز حقيقي
درطي سال مختلف مي باشد. براي رفع اين مشكل مي توان تجسم نمود كه زمين در
مداري دايره اي و با سرعت مداري يكنواخت به دور خورشيد مي گردد. پس
خورشيد با سرعتي ثابت در كره ي سماوي حركت خواهد كرد كه به آن خورشيد متوسط
گويند. اختلاف ميان زمان خورشيد متوسط وحقيقي را «تعديل زمان» مي نامند و
از لحاظ مقداري بين 16+ تا 16- دقيقه تغيير مي كند.
11)انكسار جو:
جو زمين بسيار متغير است. ميزان دما، فشار، ذرات معلق در جو و نيز درصد
رطوبت در جو هر منطقه با منطقه اي ديگر متفاوت است. از سوي ديگر اين موارد
در هر منطقه نيز پيوسته در حال تغييرند. اين تغييرات سبب مي شوند كه در
مقياس زماني بزرگ، مثلا طي يك سال، زمان اوقات شرعي متفاوت گردند.
منبع : ماه نو - www.newmoon.ir
نویسنده :
يوسف شعبانی