راهنما · ۱۲ مهر ۱۴۰۵
زمین، آسمان و زمان: تقویم و فصلها
چرخش زمین، گردش آن به دور خورشید و کج بودن محورش چگونه روز، سال، فصل، تقویم و ساعت را می‌سازند؛ از ساعت آفتابی تا چرخههای هزارسالهٔ اقلیم.
## زمان از کجا می‌آید؟
زمان در زندگی روزمره از سه حرکت ساده می‌آید: چرخش زمین به دور خودش، گردش ماه به دور زمین و گردش زمین به دور خورشید. روز، ماه و سال، همان سه واحد کهن‌اند که هر تقویم با ترکیب آنها ساخته شده است. دشواری کار از اینجا می‌آید که این سه حرکت با عددی درست بر هم بخش‌پذیر نیستند.
## روز چگونه ساخته میشود؟
یک روز از چرخش زمین به دور محورش می‌آید که روزانه یک بار تمام میشود. با این حال دو نوع روز داریم: روز خورشیدی، که فاصلهٔ دو ظهر پیاپی است و حدود ۲۴ ساعت طول می‌کشد، و روز ستارهای، که چرخش کامل نسبت به ستاره‌های دور است و حدود ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه است. این چهار دقیقه اختلاف از آن‌جاست که زمین همزمان در مدارش جلو می‌رود.
زمان نجومی همین مقیاس ستارهای است. رصدخانه‌ها از آن استفاده میکنند تا بدانند کدام ستاره‌ها در هر لحظه از نیمروز عبور میکنند. در گذشته، ابزار ساده‌تری هم بود: ساعت آفتابی که با سایهٔ میله‌ای ثابت، زمان محلی را نشان می‌داد.
## ظهر در همه‌جا یکی نیست؛ پس ساعت چه میشود؟
اگر ساعت هر شهر با ظهر خورشیدی خودش تنظیم شود، دو شهر شرقی و غربی ساعت متفاوتی خواهند داشت. برای رفع آشفتگی، جهان به منطقه‌های زمانی تقسیم شد تا هر ناحیه ساعت یکسانی داشته باشد. از میان آنها، تفاوت یک منطقه با زمان جهانی را معمولاً با ساعت و گاه با نیم‌ساعت نشان می‌دهند.
بعضی کشورها در تابستان ساعت را جلو می‌برند تا از نور روز بیشتر استفاده شود؛ این کار را ساعت تابستانی می‌نامند. این قرارداد اجتماعی است و ربطی به حرکت واقعی زمین ندارد.
## طلوع و غروب چه چیزی را نشان می‌دهند؟
زمان طلوع و غروب خورشید به عرض جغرافیایی، روز سال و ارتفاع محل بستگی دارد. در تابستان، خورشید بالاتر می‌آید و مدت بیشتری بالای افق می‌ماند. پیش از طلوع و پس از غروب نیز آسمان لحظاتی روشن است که به آن گرگ‌ومیش می‌گویند و در رصد آسمان اهمیت دارد.
## سال چگونه تعریف میشود و چرا تقویم‌ها به هم نمی‌خورند؟
سال خورشیدی، یعنی بازگشت فصلها، حدود ۳۶۵٫۲۴۲۲ روز است و عدد صحیحی نیست. اگر تقویم فقط ۳۶۵ روز داشت، فصلها کم‌کم از جای خود می‌لغزیدند. راه‌حل، افزودن یک روز در بعضی سال‌هاست؛ همان سال کبیسه. تقویم میلادی که در سال ۱۵۸۲ جانشین تقویم ژولیانی شد، قاعده‌ای ساده دارد: سال‌های بخش‌پذیر بر ۴ کبیسه‌اند، مگر سال‌های سده‌ای که بر ۴۰۰ بخش‌پذیر نیستند.
تقویم رسمی ایران، گاه‌شماری هجری خورشیدی، آغاز سال را به لحظهٔ اعتدال بهاری گره می‌زند و به همین دلیل با فصلها بسیار هماهنگ است. در مقابل، تقویم قمری بر گردش ماه استوار است: هر ماه حدود ۲۹٫۵ روز و سال حدود ۳۵۴ روز دارد، پس مناسبت‌های آن هر سال حدود ۱۰ تا ۱۱ روز زودتر از تقویم خورشیدی می‌رسند.
## چرا فصلها داریم؟
فصلها به دلیل انحراف محوری زمین رخ می‌دهند، نه فاصله‌اش تا خورشید. محور زمین حدود ۲۳٫۴ درجه نسبت به صفحهٔ مدار کج است. هر نیمکره‌ای که به خورشید مایل‌تر باشد، نور مستقیم‌تر و روزهای بلندتری می‌گیرد و گرم‌تر میشود. چهار نقطهٔ مهم سال انقلاب تابستانی و زمستانی و اعتدال بهاری و پاییزی‌اند و فصلها را از هم جدا میکنند.
شگفت اینکه زمین در اوایل ژانویه، یعنی در زمستان نیمکرهٔ شمالی، به خورشید نزدیکتر است. این نقطه را حضیض و دورترین نقطه، در اوایل ژوئیه، را اوج می‌گویند؛ دربارهٔ آن در حضیض و اوج زمین بیشتر می‌خوانید. فاصله از حدود ۱۴۷ تا ۱۵۲ میلیون کیلومتر عوض میشود. این تغییر کم است و اثرش از اثر کجی محور کوچک‌تر است. مسیر زمین همان گردش زمین به دور خورشید است که تقریباً دایره‌ای ولی اندکی بیضی است، و صفحهٔ آن را دایرةالبروج می‌نامند.
## بخش دراز مدت: وقتی محور زمین هم می‌رقصد
محور زمین ثابت نیست و مانند فرفره‌ای کند می‌چرخد. این حرکت، تقدیم اعتدالین، حدود ۲۶ هزار سال طول می‌کشد و باعث میشود قطب شمال آسمان به‌تدریج به سمت ستاره‌های دیگر برود. اثرش این است که نقطهٔ اعتدال بهاری هم در میان صورت‌های فلکی جابهجا میشود.
در مقیاس ده‌ها و صدها هزار سال، سه تغییر دیگر هم رخ می‌دهد: شکل مدار زمین، میزان کجی محور و جهت محور تغییر میکنند. ترکیب این سه تغییر، چرخههای میلانکوویچ را می‌سازد که از عوامل اصلی آغاز و پایان دورههای یخبندان در گذشتهٔ زمین است. دورهٔ این چرخه‌ها تقریباً ۲۱ هزار، ۴۱ هزار و ۱۰۰ هزار سال است.
## زمان در عمل: ابزارها و قراردادها
زمان‌سنجی هیچ‌گاه فقط محاسبه نبوده و همیشه به ابزار و توافق نیاز داشته است. مردم باستان با سایهٔ میله، آب و شن ساعت می‌ساختند و تقویم‌ها را بر پایهٔ رصد طلوع ستاره‌ها و فازهای ماه تنظیم می‌کردند. امروز ساعت‌های اتمی زمان را با دقتی بسیار بیشتر از چرخش زمین نگه می‌دارند؛ چرخش زمین کمی نامنظم است و از ۱۹۷۲ تا ۲۰۱۶ بیست‌وهفت بار یک «ثانیهٔ کبیسه» اضافه شد تا ساعت‌ها با آسمان هماهنگ بمانند؛ در سال ۲۰۲۲ کنفرانس عمومی اوزان و مقیاس‌ها تصمیم گرفت این کار تا حدود سال ۲۰۳۵ متوقف شود.
پس ساعت و تقویم، ترکیبی از ریاضیات، نجوم و قرارداد اجتماعی‌اند. وقتی می‌دانید طول سال، روز ستارهای و کجی محور از کجا آمده‌اند، حتی ظاهراً ساده‌ترین چیزها مثل «چرا امروز زودتر غروب میکند؟» پاسخی روشن پیدا میکنند و رصد آسمان معنای عمیق‌تری می‌گیرد.
## پرسش‌های رایج
### چرا هر چهار سال یک سال کبیسه داریم؟
چون سال خورشیدی حدود یکچهارم روز بیشتر از ۳۶۵ روز است. افزودن یک روز هر چهار سال این اختلاف را جبران میکند تا فصلها در تقویم جابهجا نشوند.
### آیا فصلها به نزدیکی زمین به خورشید بستگی دارند؟
نه. فصلها نتیجهٔ کج بودن محور زمین هستند. در واقع زمین در زمستان نیمکرهٔ شمالی کمی به خورشید نزدیکتر است.
### تفاوت روز خورشیدی و روز ستارهای چیست؟
روز خورشیدی حدود ۲۴ ساعت و روز ستارهای حدود ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه است. تفاوت به دلیل حرکت زمین در مدارش به دور خورشید ایجاد میشود.
### چرا مناسبت‌های قمری هر سال زودتر می‌آیند؟
سال قمری حدود ۳۵۴ روز است و از سال خورشیدی حدود ۱۱ روز کوتاه‌تر است. پس هر مناسبت قمری هر سال حدود ۱۰ تا ۱۱ روز زودتر از سال پیش رخ می‌دهد.
### چرخههای میلانکوویچ چه هستند؟
چرخههای میلانکوویچ تغییرات آهستهٔ مدار و محور زمیناند که میزان نور خورشید در عرضهای مختلف را عوض میکنند. دانشمندان آنها را از عوامل مهم تناوب دورههای یخبندان میدانند.