زمین | سرعت | کهکشان
اطلاعاتی شگفت انگیز درباره سرعت حرکت زمین در کهکشان و منظومه شمسی
زمین به دور خودش میچرخد و در تمام کهکشان در حال حرکت است در این پست با بسیاری از اطلاعات حیرت اور زمین و سرعت حرکتش اشنا میشوید
کره زمین در حال حرکت در منظومه شمسی، کهکشان راه شیری، خوشه کهکشانی محلی و به طور کلی در کل کیهان است. در ادامه به اطلاعات شگفت‌انگیزی در رابطه با سرعت حرکت زمین می‌پردازیم.
زمین به دور خودش و به دور خورشید میچرخد و در کهکشان راه شیری نیز حرکت می‌کند. علاوه بر این، با اینکه ما حرکت زمین را احساس نمی‌کنیم، اما این سیاره نسبت به هر جسمی در این دنیا در حال حرکت است. زمین یک جرم آسمانی ثابت در منظومه شمسی، در کهکشان و به طور کلی در دنیا نیست.
سرعت حرکت زمین در مقایسه با سایر اجرام آسمانی
با هر مقیاسی که به سیاره‌مان نگاه کنیم، اطلاعات زیادی درباره حرکت زمین وسرعت حرکتش در جهان هستی وجود دارد. ما می‌توانیم بخشی از این اطلاعات را بدست آوریم و حتی بعضی از آنها را اندازه گیری و تفسیر کنیم. ممکن است این سوال برایتان پیش بیاید که سرعت حرکت زمین چقدر است؛ اما باید در ابتدا مشخص کنید که می‌خواهید سرعت حرکت زمین را نسبت به چه چیزی بدانید.
بعد از سال‌ها پیشرفت در علم اخترشناسی، دانشمندان بالاخره توانسته‌اند سرعت حرکت زمین را نسبت به همه مقیاس‌های کیهانی اندازه گیری کنند.
اهمیتی ندارد که از چه زاویه‌ای به این موضوع نگاه می‌کنید، کره زمین همواره در حال حرکت است. سیاره ما به طور مداوم حول محور خودش میچرخد و تقریبا در یک روز یک حرکت چرخشی ۳۶۰ درجه را تکمیل می‌کند. همچنین همانطور که زمین در حال چرخش به دور خود است، به دور خورشید نیز میچرخد و در هر سال یک سفر یک میلیارد کیلومتری را به انجام می‌رساند.
علاوه بر این، کل منظومه شمسی اعم از خورشید، سیاره‌ها، ماه و همه آنچه در آن است در کهکشان راه شیری در حال حرکت هستند و از زمانی که حتی انسان وجود نداشته است، در مرکز کهکشانی در حال چرخش بوده‌اند. در آخر هم، کهکشان راه شیری در خوشه کهکشانی محلی که خود نیز در حال حرکت در فضای بین کهکشانی است، حرکت می‌کند.
بسته به اینکه حرکت زمین را نسبت به چه چیزی اندازه می‌گیریم، می‌توانیم سرعت حرکت زمین را در تمام نظام هستی به دست آوریم. اگرچه تشخیص حرکت زمین از طریق آزمایش‌هایی که اینجا یعنی روی خودش انجام دهیم بسیار دشوار است، اما یک چشم انداز کلی به نظام هستی ما را قادر می‌سازد که سرعت و نحوه حرکت زمین را نسبت به هر مقیاسی به طور دقیق بفهمیم.
در این مقاله، نحوه حرکت کیهانی زمین نسبت به هر مولفه به صورت جداگانه و به صورت کلی و مرکب بررسی می‌شود.
سرعت حرکت زمین به دور خودش چقدر است؟
این سوال هرچند که ساده به نظر می‌رسد اما بسته به اینکه شما کجای کره زمین ایستاده‌اید متفاوت است. کره زمین یک جسم صلب است، به این معنی که اجرام زمین در طول زمان نسبت به یکدیگر وضعیت ثابتی دارند و تغییر نمی‌کنند. هنگامی که زمین حول محور خودش میچرخد، درواقع تمام نقاط زمین در کمتر از ۲۴ ساعت یک دور کامل زده‌اند. اگر بخواهیم دقیق باشیم این زمان ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه و ۴.۰۹ ثانیه است.
دلیل اینکه ما برای یک روز ۲۴ ساعت را در نظر گرفتیم این است که حرکت سیاره‌ای ما به دور خورشید موقعیت ما را در فضا نسبت به روز قبلی تغییر می‌دهد. این حرکت اضافی به این معنی است که سیاره ما باید کمی بیشتر از ۳۶۰ درجه بچرخد تا بتواند از یک غروب به غروب دیگر یا از یک طلوع به طلوع دیگر برسد.
اغلب اینطور گفته می‌شود که شعاع زمین ۶۳۷۱ کیلومتر است، اما این عدد دقیق نیست. در حقیقت، ما نه تنها با مواردی همچون کوه‌ها، دره‌ها و اقیانوس‌ها طرف هستیم، بلکه سیاره ما در استوا برآمده می‌شود و در قطب تا حدودی حالت فشرده دارد.
آتش‌فشان خفته چیمبورازو با فاصله ۶۳۸۴.۴ کیلومتر دورترین نقطه از مرکز است. این در حالی است که فاصله سطح دریا در قطب شمال با مرکز زمین ۶۳۵۶ کیلومتر می‌باشد.
با این حال، کل کره زمین در بازه زمانی کمتر از ۲۴ ساعت یک چرخش ۳۶۰ درجه‌ای انجام می‌دهد. به این معنی که اگر فردی در بیشترین فاصله از مرکز زمین در استوا با عرض جغرافیایی صفر درجه بایستد در هر ساعت ۱۶۷۶ کیلومتر حرکت می‌کند. اما هرچه عرض جغرافیایی بیشتر شود، بخاطر چرخش زمین حرکت فرد نیز آهسته‌تر می‌شود.
در حالی که شخصی
در عرض جغرافیایی ۴۵ درجه با سرعت ۱۱۸۳ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند، شخص دیگر در قطب شمال یا جنوب اصلا هیچ حرکتی ندارد. آنها در حالی که یک دور کامل می‌زنند ولی همیشه در قطب جغرافیایی زمین باقی می‌مانند.
در رابطه با اینکه زمین حول محور خودش میچرخد، حقایق حیرت‌آوری وجود دارد که به تعدادی از آنها در اینجا اشاره می‌کنیم.
- شتاب ناشی از گرانش زمین در عرض جغرافیایی بیشتر، کمی قوی‌تر است. چرا که نزدیک‌تر بودن به مرکز زمین به شتاب قوی‌تری را به دنبال دارد. در مجموع، شتاب شما در قطب حدود ۰.۵ درصد بیشتر از استوا است.
- حرکت سریع‌تر زمین در خط استوا به این معنی است که هرچه به عرض جغرافیایی صفر درجه نزدیک‌تر می‌شویم، پرتاب یک شی به فضا انرژی کمتری می‌گیرد. به همین دلیل پرتاب موشک‌های زمینی به طور انحصاری در مناطق استوایی انجام می‌شود.
- این حقیقت که زمین تحت تاثیر جزر و مد ماه و خورشید قرار دارد، به این معنی است که این سیاره در طول زمان یک اثر ترمزی خفیف را تجربه می‌کند. با گذشت هر سال، هر روز ۱۴ نانوثانیه طولانی‌تر از سال قبل می‌شود. در واقع ۴ میلیارد سال قبل یعنی در اوایل عمر منظومه شمسی، سیاره ما سه تا چهار برابر سریع‌تر از الان می‌چرخید و این بدین معنی است که هر روز از ۶ تا ۸ ساعت تشکیل می‌شد نه ۲۴ ساعت.
سرعت حرکت زمین به دور خورشید چقدر است؟
چرخش زمین در سریع‌ترین نقطه روی سطح خود سرعتی برابر با ۱۶۷۶ کیلومتر در ساعت یعنی چیزی حدود ۰.۴۷ کیلومتر در ثانیه دارد. این سرعت در مقایسه با سرعتی که زمین به دور خورشید میچرخد، بسیار ناچیز است. در فاصله تقریبی ۱۵۰ میلیون کیلومتری ما از خورشید، جرم خورشید تعیین می‌کند که یک سیاره یا ماهواره با چه سرعتی باید حرکت کند تا در یک مدار دایره‌ای پایدار بماند.
سرعت واقعی زمین در طول سال با حرکت از نزدیک‌ترین نقطه به خورشید(حضیض) تا دورترین نقطه به آن (اوج) تفاوت دارد. این سرعت به طور متوسط اندکی پایین‌تر از ۳۰ کیلومتر در ثانیه است. زمین در سریع‌ترین حالت خود با سرعت ۳۰.۲۹ کیلومتر بر ثانیه و در کندترین حالت با سرعت ۲۹.۲۹ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. اختلاف بین این دو چیزی حدود ۳ درصد است.
البته سیارات داخلی منظومه شمسی با سرعت بیشتری به دور خورشید می‌چرخند. به طور مثال، عطارد با سرعت ۴۷ کیلومتر بر ساعت از همه سریع‌تر است و هر چه از خورشید دورتر می‌شویم، این سرعت کمتر می‌شود تا جایی که سرعت نپتون تنها ۵.۴ کیلومتر بر ساعت می‌شود.
اما همانطور که سرعت حرکت زمین به دور خورشید خیلی فراتر از سرعت حرکت زمین به دور خودش است، حرکات کیهانی دیگری نیز وجود دارند که حرکت زمین به دور خورشید در مقابل آنها ناچیز است.
سرعت منظومه شمسی در کهکشان راه شیری چقدر است؟
اگر جرم خورشید بیشتر از حالت فعلی آن بود، به دلیل ماهیت جاذبه، سیارات باید با سرعت می‌چرخیدند تا موقعیت فعلی خود را حفظ کنند. کهکشان راه شیری خود دارای صدها میلیارد ستاره است و حتی با اینکه سیاره ما از مرکز کهکشان فاصله قابل توجهی دارد (۲۷۰۰۰ سال نوری)، خورشید و سایر ستارگان مجاور به مدارهای بیضی اطراف کهکشان کشیده شده‌اند.
از آنجایی که یک حرکت کامل به دور کهکشان راه شیری زمان بسیاری زیادی یعنی حدود ۲۲۰ تا ۲۵۰ میلیون سال طول می‌کشد، آخرین باری که ما در این موقعیت نسبت به کهکشان راه شیری قرار گرفتیم، اولین دایناسورها تازه پدید آمده بودند. تخمین زده می‌شود که سرعت حرکت خورشید به دور کهکشان راه شیری حدود ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه باشد، یعنی هفت برابر بیشتر از سرعت حرکت زمین به دور خورشید.
البته در مورد این عدد چیزی حدود ۲۰ کیلومتر بر ثانیه عدم قطعیت وجود دارد. خطای ما در تعیین سرعت حرکت زمین در کهکشان راه شیری حدود ۱۰ درصد است. مقدار ۲۰ کیلومتر بر ثانیه نیز تقریبا برابر با سرعتی است که ستارگان مجاور نسبت به ما حرکت می‌کنند.
از میان تمام حرکاتی که زمین در نظام هستی دارد، حرکت زمین در کهکشان راه شیری یکی مواردی است که نمی‌توانیم با قطعیت درمورد آن نظر دهیم.
همچنین حرکت سیارات به دور خورشید با حرکت خورشید و منظومه شمسی در کهکشان کاملا همسو نیست. منظومه شمسی تقریبا در بخش صفحه‌ای کهکشان راه شیری حرکت می‌کند. قطر این صفحه بیشتر از ۱۰۰ میلیون سال نوری و ضخامت آن تقریبا دو هزار سال نوری است. این در حالیست که حرکت سیارات به دور خورشید نسبت به حرکت منظومه شمسی در کهکشان در این صفحه یک زاویه ۶۰ درجه دارد.
در نتیجه، سرعت حرکت زمین در کهکشان راه شیری می‌تواند از ۲۰۸ کیلومتر بر ثانیه تا ۲۳۷ کیلومتر بر ثانیه متغیر باشد. میزان سرعت بستگی به جهت حرکت زمین دارد، یعنی اینکه آیا در همان جهتی حرکتی می‌کند که منظومه شمسی در کهکشان در حال حرکت است و یا در خلاف جهت آن. این جهت در طول سال تغییر می‌کند.
البته منظومه شمسی بدون شک در یک مدار بیضی به
منظومه شمسی در کهکشان در حال حرکت است و یا در خلاف جهت آن. این جهت در طول سال تغییر می‌کند.
البته منظومه شمسی بدون شک در یک مدار بیضی به دور مرکز کهکشان راه شیری میچرخد، اما دقیقا نمی‌دانیم که این مدار چه مقدار خارج از مرکز است. به عبارتی نمی‌دانیم که نزدیک‌ترین وضعیت با دورترین وضعیت از مرکز کهکشانی چقد اختلاف دارد.
این اختلاف احتمالا کمتر از ده درصد باشد؛ اما نمی‌توان این حقیقت را انکار کرد که نزدیک شدن به ستاره‌های دیگر که به صورت اتفاقی هر چند میلیون سال رخ می‌دهد، همواره پارامترهای مداری ما را در کهکشان تغییر می‌دهد. در چنین موقعیت‌های آشفته‌ای که درمورد هیچ چیز نمی‌توان به قطعیت نظر داد یک ضرب المثل قدیمی دانمارکی صدق می‌کند: پیش‌بینی کردن به خصوص در مورد آینده کاری بس دشوار است.
سرعت کهکشان راه شیری در خوشه کهکشانی محلی چقدر است؟
قدرت نیروی گرانش بین دو جسم سنگین تعیین می‌کند که آن دو تحت تاثیر متقابل خود با چه سرعتی به سمت یکدیگر شتاب بگیرند و این شتاب در طول زمان منجر به حرکت سریع آن دو جسم در فضا می‌شود.
زمانی که زمین حول محور خود و همزمان به دور خورشید میچرخد و تمام منظومه شمسی در کهکشان راه شیری می‌چرخند، یک حرکت کیهانی بزرگتر نیز در جریان است. حرکتی که در همین کهکشان و در میان خوشه کهکشانی محلی رخ می‌دهد. در این خوشه، کهکشان راه شیری دومین کهکشان بزرگ از حدود ۶۰ کهکشانی است که همگی به یکدیگر متصل هستند.
بزرگ‌ترین و سنگین‌ترین کهکشان در خوشه کهکشانی محلی، کهکشان آندرومدا است که حدود ۲.۵ میلیون سال نوری از کهکشان راه شیری فاصله داردو جرم آن تقریبا دو برابر کهکشان ما است.
آندرومدا به قدری از ما دور است که نمی‌توانیم چگونگی
تغییر موقعیت آن را در طول زمان (حداقل با مقیاس‌های زمانی انسان) اندازه بگیریم، اما می‌توانیم سرعت آن را در امتداد دید خود به دست آوریم. بر اساس حرکت امواج کیهانی به سمت رنگ آبی در خط طیف نوری، نتیجه می‌گیریم آندرومدا با سرعت ۳۰۱ کیلومتر بر ثانیه به سمت خورشید حرکت می‌کند.
هنگامی که جهت و سرعت حرکت خورشید در کهکشان راه شیری را در نظر می‌گیریم، می‌توانیم تعیین کنیم که کهکشان راه شیری و آندرومدا با سرعت ۱۰۹ کیلومتر بر ثانیه به سمت یکدیگر در حال حرکت هستند. در واقع ما در یک مسیر برخورد هستیم که در نهایت ۴ میلیارد سال بعد منجر به ادغام کهکشان‌ها می‌شود.
سرعت خوشه کهکشانی محلی در فضای بین کهکشانی چقدر است؟
در نهایت، بزرگ‌ترین مقیاسی که سرعت حرکت زمین را می‌ٰتوانیم با آن بسنجیم، زمانی است که مجموعه کاملی از گروه‌های کهکشانی، خوشه‌ها، ابرخوشه‌ها و حتی ساختارهای بزرگتر در کل نظام هستی را در نظر می‌گیریم.
اجرام عظیم اطراف ما در کیهان همگی ما را به سمت خود می‌کشند. در حالی که مناطق کم تراکم‌تر، با نیرویی بسیار کمتر از میانگین نیروی کیهانی ما را به سمت خود می‌کشند و همین امر موجب می‌شود که حالت دافعه پیدا کنند. مناطق کم تراکم همان مناطقی هستند که زمانی ماده در اختیار خود را به مناطق متراکم‌تر اطراف واگذار کرده‌اند.
بیشتر نیروی جاذبه اطراف خوشه کهکشانی محلی به لطف ابرخوشه سنبله تامین می‌شود که نسبت به سایر حرکات کهکشانی، ما را با سرعت تقریبی ۳۰۰ کیلومتر بر ثانیه به سمت خود می‌کشد.
در آن سوی آسمان یعنی روبروی مرکز ابرخوشه سنبله، یک فضای بسیار کم تراکم وجود دارد. در حالی که به نواحی پرجرم و متراکم خوشه گفته می‌شود، به نواحی کم تراکم ناحیه پوچ می‌گویند. ناحیه پوچ با سرعت تقریبی ۳۰۰ کیلومتر بر ثانیه به طور قابل توجهی ما را دفع می‌کند
یک خوشه بزرگ و پرچگال در یک سمت و یک فضای خالی و پوچ در سمت دیگر، نیروی جاذبه و دافعه هردو در یک جهت قرار می‌گیرند و منجر به سرعت خالص ۶۰۰ کیلومتر بر ثانیه برای خوشه کهکشانی محلی می‌شود.
سرعت زمین در نهایت چقدر است؟
همه حرکاتی که تا الان بررسی کردیم به طور خلاصه شامل چرخش زمین حول محور خود، چرخش زمین دور خورشید، حرکت خورشید در کهکشان، حرکت کهکشان راه شیری به سمت آندرومدا و جذب خوشه کهکشانی محلی به مناطق پرتراکم و دفع آنها توسط مناطق کم تراکم مجاور می‌شود. وقتی همه این حرکات را در نظر می‌گیریم، می‌توانیم سرعت حرکت زمین را در هر لحظه در کل نظام هستی به دست آوریم.
در مجموع، سرعت کلی حرکت زمین در فضا به حدود ۳۶۸ کیلومتر بر ثانیه می‌رسد و در یک جهت مشخص به سمت صورت فلکی شیر حرکت می‌کند. در طول یک سال، این سرعت می‌تواند حدود ۳۰ کیلومتر بر ثانیه متغیر باشد که عمدتا به دلیل حرکت در حال تغییر زمین به دور خورشید است.
این تغییر با اندازه‌گیری تابش زمینه کیهانی تایید شده است و ترجیحا در جهت حرکت ما گرمتر (یعنی به سمت صورت فلکی شیر) و در خلاف جهت حرکت ما سردتر می‌شود (یعنی برخلاف صورت فلکی دلو).
با نادیده گرفتن تغییرات حرکت سالانه، مشخص می‌شود که خورشید نسبت به تابش زمینه کیهانی با سرعت ۳۶۸ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. البته ممکن است این عدد تا ۲ کیلومتر بر ثانیه خطا داشته باشد.
اگر مجموعه کاملی از اندازه‌گیری‌هایی را که در اینجا آورده‌ایم در نظر بگیریم، می‌توانیم سرعت حرکت خوشه کهکشانی محلی را با توجه به ساختار بزرگتر نظام هستی محاسبه کنیم. سرعت حرکت آن حدود ۶۲۷ کیلومتر بر ثانیه است که در جهت صورت فلکی قنطورس حرکت می‌کند و حدود ۲۲ کیلومتر بر ثانیه خطا دارد. این خطا به خاطر عدم قطعیت در تعیین حرکت خورشید به دور مرکز کهکشانی است. این مولفه سخت‌ترین عامل برای اندازه‌گیری در این میان به حساب می‌آید.
اگر می‌خواهید بدانید که زمین با چه سرعتی در کیهان حرکت می‌کند باید سوال خود را اینگونه مطرح کنید: سرعت آن نسبت به چه چیزی؟ آیا سوال شما فقط در مورد چرخش زمین است؟ آیا سرعت حرکت زمین نسبت به خورشید، کهکشان راه شیری، خوشه کهکشان محلی مورد چرخش زمین است؟ آیا سرعت حرکت زمین نسبت به خورشید، کهکشان راه شیری، خوشه کهکشان محلی و یا کل نظام هستی را می‌خواهید بدانید؟ و یا نسبت به تابش زمینه کیهانی که بازمانده انفجار بزرگ (بیگ بنگ) است؟
در سرتاسر کیهان، هیچ چیزی ایستا، ثابت و منزوی نیست. امروز ما می‌دانیم که حرکت ما در جهان در هر مقیاسی چگونه است. در آینده، زمانی که نقشه دقیق‌تر و بهتری از کهکشان خود داشته باشیم، شاید بتوانیم حرکت آینده خود را در سرتاسر کیهان با دقت بسیار بالایی اندازه بگیریم. دقتی که در حال حاضر حتی قابل تصور نیست.
