1- دوائر العرض
دوائر العرض هي دوائر وهمية متوازية عددها 180 دائرة : منها 90 شمال خط الاستواء و 90 جنوب خط الاستواء. ويمثل خط الاستواء الدرجة الصفر (0)، بين الدائرة والأخرى درجة واحدة أو ما يعادل 111 كم على سطح الأرض.
نشأ هذا النظام الإحداثي بشقيه خطوط الطول ودوائر العرض على يد الإغريق قبل حوالي 2201 سنة مضت عندما دعت الحاجة إلى وجود نظام دقيق يمكن من خلاله تحديد المواقع على سطح الأرض ، لينتقل الوصف من النطاق النسبي غير الدقيق إلى نظام كمّي تحكمه الأرقام ، ويستند إلى أساس علمي صحيح ودقيق.
وقد تصور الإغريق دائرة عظيمة تقع في منتصف المسافة بين نقطتي القطبين ، وتمر حول محيط الكرة الأرضية ؛ ومن ثم تقسمها إلى قسمين متساويين . بهذا كانت تسمية خط الاستواء لهذه الدائرة الوسطية. ثم تصوروا دوائرا أصغر فأصغر ، يوازي كل منها دائرة الاستواء ، وكل من هذه الدوائر يحمل في داخله مدلول درجة الزاوية شمالا أو جنوبا المنحصرة بين خط الاستواء والقطبين. ولعلاقة هذه الدوائر مع خط الاستواء اطلق عليها المتوازيات أو خطوط العرض.
دوائر العرض الاساسية
تدور الأرض حول محورها ، وتدو في نفس الوقت حول الشمس . وبسبب ميل محور دوران الأرض الذاتي بالنسبة إلى مستوى دوران الأرض حول الشمس، فإن محور دوران الأرض الذاتي يتخذ إتجاها لا يتغير في الفضاء ؛ وهو مائل عليه بزاوية 5و23 °. بهذا ينشأ الربيع والخريف على الأرض ، كما ينشأ أيضا الصيف والشتاء. تكون أشعة الشمس عمودية على دائرة عرض 5و23 ° شمالا في الصيف ، وترتفع درجة حرارة الشمال . في نفس الوقت تكون أشعة الشمس غير عمودية مع دائرة عرض 5و23 جنوبا ، فيكون شتاءا في جنوب الكرة الأرضية .
تكون أشعة الشمس خلال فصل الصيف في الشمال عمودية على دائرة خط 5و23 °، وبعد ثلاثة أشهر تصبح أشعة الشمس عمودية على خط الاستواء ، فيكون الخريف . ثم بعد ثلاثة أشهر ثانية تتعامد أشعة الشمس على دائرة عرض 5و23 في الجنوب ، ثم تعود بعد بعد ثلاثة أشهر ثالثة فتكون عمودية على خط الأستواء . وبعد ثلاثة أشهر رابعة تعود أشعدة الشمس عمودية على دائرة عرض 5و23 °ثانيا ، وهكذا . هكذا يحل الصيف على نصف الكرة الارضية الشمالي ، فيكون شتاءا في نصف الكرة الأرضية الجنوبية .
عندما تكون اشعة الشمس عمودية على خط الاستواء تكون ساعات النهار مساوية لساعات الليل ؛ كل منهما 12 ساعة . لهذا يسمى هذا الوقت وقت الاعتدال . وهو يحدث مرتين كل سنة ، في الربيع وفي الخريف.
وعندما تكون أشعة الشمس عمودية على دائرة عرض 5و23 °في الشمال يطول النهار ويقصر الليل (في الصيف). وعندما تكون أشعة الشمس عمودية على 5و23 ° في الجنوب يكون الليل طويلا والنهار قصيرا (شتاء) .
من هنا أصبحت دائرة عرض 5و23 ° في الشمال مميزة ، وتسمى مدار السرطان ، كما أصبحت دائرة عرض 5و23 ° في الجنوب أيضا مميزة ، وتسمى مدار الجدي.
دوائر العرض المميزة على سطح الكرة الأرضية وتبعاتها:
دائرة الاستواء (خط الاستواء) صفر°
وهي الدائرة التي تقسم الأرض إلى جزئين متساويين وهى تمثل درجة العرض الصفر ، وتكون أشعة الشمس عمودية عليها مما يجعلها المنطقة الأشد حرارة على الكرة الأرضية . وتتعامد أشعة الشمس عليها في فصلي الربيع والخريف
مدار السرطان 23.5° شمالاً
هي دائرة العرض التي تتعامد عليها الشمس حينما هناك فصل الصيف في نصف الكرة الشمالى والشتاء في الجنوبى .
مدار الجدي 23.5 جنوبا هي دائرة العرض المناظرة لمدار السرطان في الجنوب وهى الدائرة التي تتعامد عليها أشعة الشمس حينما هناك فصل الصيف في نصف الكرة الجنوبى ، والشتاء في الشمال
الدائرة القطبية الشمالية 66.5 شمالا
هي دائرة العرض التي يوجد فيها يوم في الصيف لا تغيب فيه الشمس (ستة أشهر نهار) . كل الدوائر العرضية فوقه تكون نهارا طوال 6 أشهر، والعكس في الجنوب 6 أشهر ليل.
الدائرة القطبية الجنوبية 66.5جنوبا
هي دائرة العرض التي يوجد فيها يوم لا تغيب فيه الشمس 6 أشهر (صيف في الجنوب ، شتاءا في الشمال).
القطب الشمالى 90 شمالا
هي أبعد دائرة عرض بالنسبة لمنتصف الكرة الأرضية (خط الاستواء) من ناحية الشمال وهى المنطقة التي لا تصل إليها الشمس أبدا لأنها تبعد عن خط الاستواء
القطب الجنوبى 90 جنوبا
هي أبعد دائرة عرض بالنسبة لمنتصف الكرة الأرضية (خط الاستواء) من ناحية الجنوب وهى المنطقة التي لا تصل إليها الشمس أبدا لأنها تبعد عن خط الاستواء
2- خطوط الطول
خطوط الطول عبارة عن أنصاف دوائر وهمية تحيط بالكرة الأرضية توصل بين القطب الشمالي والقطب الجنوبي، ويبلغ عددها 360 خط طول ؛ كل خط طول يتميز بدرجة (زاوية) ، ويبدأ العد من الخط الصفري المار بغرينيتش. الخط غرينيتش هو خط الظول 0 وهو يمر بمدينة غرينيتش في بريطانيا . بين كل خطين متتاليين 1°. وبالتحرك شرقا يأتي خط الطول 1° ثم خط الطول 2 ° وهو الحدود الشرقية لـ المملكة المتحدة ، كما نجد باريس على خط طول 2° (درجة) و 21' (دقيقة (زاوية)) ، وهكذا نجد الإسكندرية على خط طول 30° شرقا . بالمثل عند التحرك في اتجاه الغرب من غرينتش يعد خط الطول 1° ولكن غربا ، ثم 2 ° غربا ، وهكذا.
تفيد في تحديد فروق التوقيت بين المدن، أيضا تسهل دراسة الكرة الأرضية.قياس خطوط الطول مهم على حد سواء لرسم الخرائط والمحيطات وللملاحة أيضا. معظم المستكشفين عانوا على مر التاريخ من مشكلة تحديد خطوط الطول. حيث استغرق العثور على وسيلة لتحديد خطوط الطول عدة قرون.
في 1612م اقترح غاليليو غاليلي أن بالمعرفة الدقيقة لمدارات أقمار المشتري يمكن استخدام مواقعها كساعة عالمية ، وأن هذا سيساعد على إمكانية تحديد خطوط الطول على الارض بدقة. ولكن الأسلوب الذي وضعه غاليليو لم يكن عمليا للملاحين على متن السفن البحرية.
وفي عام 1714م أصدرت الحكومة البريطانية "قانون خط الطول"، حيث عرضت مكافآت مالية كبيرة للشخص الأول الذي يستطيع وضع طريقة عملية لتحديد خطوط الطول من داخل السفن البحرية، لحل مشاكل البحارة في تحديد مواقعهم في البحار.
بمقارنة موقع كل من القمر والمريخ مع مواقعها المتوقعة، كان فسبوتشي قادرة تحديد خطوط الطول.ولكن هذا الأسلوب واجه عدة قيود :
أولاً: أنه يتطلب حدوث حدث فلكي معين (اصطفاف القمر والمريخ على نفس السوية بالنسبة للأرض)، وهذا يتطلب المراقبة المستمرة لاستباق هذا الحدث عن طريق وضع تقويم فلكي.
ثانيا: يجب معرفة الوقت بشكل دقيق، حيث كان من الصعب التأكد من أراض أجنبية.
وأخيراً، هذه الطريقة تتطلب منصة قياس مستقرة، مما يجعل هذه التقنية عديمة الفائدة على متن سفينة بحرية تهتز.
اخترع الإنكليزي جون هاريسون، (الكرونومتر البحري)، وهي أداة رئيسية لحل مشكلة الدقة في تحديد خطوط الطول في البحر، وبهذه الطريقة زادت إمكانية البحارة في قطع مسافات طويلة في البحار على الرغم من أن جون هريسون حصل على المكافأة التي وضعتها الحكومة البريطانية لاختراعه (الكرونومتر البحري) سنة 1773، إلا أن الكرونومتر ظل مكلفا للغاية وأسلوب المسافة القمرية ظل هو الأسلوب المستخدم لعدة عقود.
وأخيراً، تم تنسيق عمل الكرونومترات البحرية وإشارات التلغراف اللاسلكي، الأمر الذي وضع حلا نهائيا لمشكلة تعيين خطوط الطول في القرن العشرين.
الخواص
باستخدام خطوط الطول، استطاع العلماء حساب الزمن في مدينة معينة بمعرفة زمن مدينة أخرى، وكذلك خط طولها وذلك باستخدام الخواص التالية لخطوط الطول استطاعوا حساب:
المدن التي على خط طول واحد لها نفس التوقيت تقريبا، فمثلا الساعة في مدينة القاهرة 5:00 ص وهي على خط طول 30° شرقا (شرق جرينتش) فإن الساعة ستكون في الخرطوم 5:00 ص، ويرجع ذلك أن خط الطول الذي يمر بالقاهرة هو نفس خط الطول الذي يمر بالخرطوم.
عند دوران الأرض حول نفسها فإنها تأخذ 4 دقائق بين كل خط طول والآخر أي أن فرق الزمن بين كل خط طول والآخر 4 دقائق، وكذلك أيضا فإنها تشرق على 15 خط طول في الساعة.
الأرض تدور من الغرب إلى الشرق حول نفسها. ويعني ذلك أن المدن التي تقع شرق خط جرينتش تشرق عليها الشمس قبل التي تقع غربه
خط جرينتش
هو خط طول يقع في منتصف الكرة الأرضية بالضبط وتساوي درجته صفر . ويقع على يمينه 180 خط طول وعلى يساره 180 خط طول، وتسمى خطوط الطول التي على يمينه خط طول شرقا K والخطوط التي على يساره خط طول غربا. وقد سُمي جرينتش نسبة إلى قرية جرينتش الواقعة جنوبي شرق مدينة لندن في بريطانيا ؛ وقد اختصوا تلك القرية بالذات ليسموا بها خط الطول رقم صفر.
دوائر العرض هي دوائر وهمية متوازية عددها 180 دائرة : منها 90 شمال خط الاستواء و 90 جنوب خط الاستواء. ويمثل خط الاستواء الدرجة الصفر (0)، بين الدائرة والأخرى درجة واحدة أو ما يعادل 111 كم على سطح الأرض.
نشأ هذا النظام الإحداثي بشقيه خطوط الطول ودوائر العرض على يد الإغريق قبل حوالي 2201 سنة مضت عندما دعت الحاجة إلى وجود نظام دقيق يمكن من خلاله تحديد المواقع على سطح الأرض ، لينتقل الوصف من النطاق النسبي غير الدقيق إلى نظام كمّي تحكمه الأرقام ، ويستند إلى أساس علمي صحيح ودقيق.
وقد تصور الإغريق دائرة عظيمة تقع في منتصف المسافة بين نقطتي القطبين ، وتمر حول محيط الكرة الأرضية ؛ ومن ثم تقسمها إلى قسمين متساويين . بهذا كانت تسمية خط الاستواء لهذه الدائرة الوسطية. ثم تصوروا دوائرا أصغر فأصغر ، يوازي كل منها دائرة الاستواء ، وكل من هذه الدوائر يحمل في داخله مدلول درجة الزاوية شمالا أو جنوبا المنحصرة بين خط الاستواء والقطبين. ولعلاقة هذه الدوائر مع خط الاستواء اطلق عليها المتوازيات أو خطوط العرض.
دوائر العرض الاساسية
تدور الأرض حول محورها ، وتدو في نفس الوقت حول الشمس . وبسبب ميل محور دوران الأرض الذاتي بالنسبة إلى مستوى دوران الأرض حول الشمس، فإن محور دوران الأرض الذاتي يتخذ إتجاها لا يتغير في الفضاء ؛ وهو مائل عليه بزاوية 5و23 °. بهذا ينشأ الربيع والخريف على الأرض ، كما ينشأ أيضا الصيف والشتاء. تكون أشعة الشمس عمودية على دائرة عرض 5و23 ° شمالا في الصيف ، وترتفع درجة حرارة الشمال . في نفس الوقت تكون أشعة الشمس غير عمودية مع دائرة عرض 5و23 جنوبا ، فيكون شتاءا في جنوب الكرة الأرضية .
تكون أشعة الشمس خلال فصل الصيف في الشمال عمودية على دائرة خط 5و23 °، وبعد ثلاثة أشهر تصبح أشعة الشمس عمودية على خط الاستواء ، فيكون الخريف . ثم بعد ثلاثة أشهر ثانية تتعامد أشعة الشمس على دائرة عرض 5و23 في الجنوب ، ثم تعود بعد بعد ثلاثة أشهر ثالثة فتكون عمودية على خط الأستواء . وبعد ثلاثة أشهر رابعة تعود أشعدة الشمس عمودية على دائرة عرض 5و23 °ثانيا ، وهكذا . هكذا يحل الصيف على نصف الكرة الارضية الشمالي ، فيكون شتاءا في نصف الكرة الأرضية الجنوبية .
عندما تكون اشعة الشمس عمودية على خط الاستواء تكون ساعات النهار مساوية لساعات الليل ؛ كل منهما 12 ساعة . لهذا يسمى هذا الوقت وقت الاعتدال . وهو يحدث مرتين كل سنة ، في الربيع وفي الخريف.
وعندما تكون أشعة الشمس عمودية على دائرة عرض 5و23 °في الشمال يطول النهار ويقصر الليل (في الصيف). وعندما تكون أشعة الشمس عمودية على 5و23 ° في الجنوب يكون الليل طويلا والنهار قصيرا (شتاء) .
من هنا أصبحت دائرة عرض 5و23 ° في الشمال مميزة ، وتسمى مدار السرطان ، كما أصبحت دائرة عرض 5و23 ° في الجنوب أيضا مميزة ، وتسمى مدار الجدي.
دوائر العرض المميزة على سطح الكرة الأرضية وتبعاتها:
دائرة الاستواء (خط الاستواء) صفر°
وهي الدائرة التي تقسم الأرض إلى جزئين متساويين وهى تمثل درجة العرض الصفر ، وتكون أشعة الشمس عمودية عليها مما يجعلها المنطقة الأشد حرارة على الكرة الأرضية . وتتعامد أشعة الشمس عليها في فصلي الربيع والخريف
مدار السرطان 23.5° شمالاً
هي دائرة العرض التي تتعامد عليها الشمس حينما هناك فصل الصيف في نصف الكرة الشمالى والشتاء في الجنوبى .
مدار الجدي 23.5 جنوبا هي دائرة العرض المناظرة لمدار السرطان في الجنوب وهى الدائرة التي تتعامد عليها أشعة الشمس حينما هناك فصل الصيف في نصف الكرة الجنوبى ، والشتاء في الشمال
الدائرة القطبية الشمالية 66.5 شمالا
هي دائرة العرض التي يوجد فيها يوم في الصيف لا تغيب فيه الشمس (ستة أشهر نهار) . كل الدوائر العرضية فوقه تكون نهارا طوال 6 أشهر، والعكس في الجنوب 6 أشهر ليل.
الدائرة القطبية الجنوبية 66.5جنوبا
هي دائرة العرض التي يوجد فيها يوم لا تغيب فيه الشمس 6 أشهر (صيف في الجنوب ، شتاءا في الشمال).
القطب الشمالى 90 شمالا
هي أبعد دائرة عرض بالنسبة لمنتصف الكرة الأرضية (خط الاستواء) من ناحية الشمال وهى المنطقة التي لا تصل إليها الشمس أبدا لأنها تبعد عن خط الاستواء
القطب الجنوبى 90 جنوبا
هي أبعد دائرة عرض بالنسبة لمنتصف الكرة الأرضية (خط الاستواء) من ناحية الجنوب وهى المنطقة التي لا تصل إليها الشمس أبدا لأنها تبعد عن خط الاستواء
2- خطوط الطول
خطوط الطول عبارة عن أنصاف دوائر وهمية تحيط بالكرة الأرضية توصل بين القطب الشمالي والقطب الجنوبي، ويبلغ عددها 360 خط طول ؛ كل خط طول يتميز بدرجة (زاوية) ، ويبدأ العد من الخط الصفري المار بغرينيتش. الخط غرينيتش هو خط الظول 0 وهو يمر بمدينة غرينيتش في بريطانيا . بين كل خطين متتاليين 1°. وبالتحرك شرقا يأتي خط الطول 1° ثم خط الطول 2 ° وهو الحدود الشرقية لـ المملكة المتحدة ، كما نجد باريس على خط طول 2° (درجة) و 21' (دقيقة (زاوية)) ، وهكذا نجد الإسكندرية على خط طول 30° شرقا . بالمثل عند التحرك في اتجاه الغرب من غرينتش يعد خط الطول 1° ولكن غربا ، ثم 2 ° غربا ، وهكذا.
تفيد في تحديد فروق التوقيت بين المدن، أيضا تسهل دراسة الكرة الأرضية.قياس خطوط الطول مهم على حد سواء لرسم الخرائط والمحيطات وللملاحة أيضا. معظم المستكشفين عانوا على مر التاريخ من مشكلة تحديد خطوط الطول. حيث استغرق العثور على وسيلة لتحديد خطوط الطول عدة قرون.
في 1612م اقترح غاليليو غاليلي أن بالمعرفة الدقيقة لمدارات أقمار المشتري يمكن استخدام مواقعها كساعة عالمية ، وأن هذا سيساعد على إمكانية تحديد خطوط الطول على الارض بدقة. ولكن الأسلوب الذي وضعه غاليليو لم يكن عمليا للملاحين على متن السفن البحرية.
وفي عام 1714م أصدرت الحكومة البريطانية "قانون خط الطول"، حيث عرضت مكافآت مالية كبيرة للشخص الأول الذي يستطيع وضع طريقة عملية لتحديد خطوط الطول من داخل السفن البحرية، لحل مشاكل البحارة في تحديد مواقعهم في البحار.
بمقارنة موقع كل من القمر والمريخ مع مواقعها المتوقعة، كان فسبوتشي قادرة تحديد خطوط الطول.ولكن هذا الأسلوب واجه عدة قيود :
أولاً: أنه يتطلب حدوث حدث فلكي معين (اصطفاف القمر والمريخ على نفس السوية بالنسبة للأرض)، وهذا يتطلب المراقبة المستمرة لاستباق هذا الحدث عن طريق وضع تقويم فلكي.
ثانيا: يجب معرفة الوقت بشكل دقيق، حيث كان من الصعب التأكد من أراض أجنبية.
وأخيراً، هذه الطريقة تتطلب منصة قياس مستقرة، مما يجعل هذه التقنية عديمة الفائدة على متن سفينة بحرية تهتز.
اخترع الإنكليزي جون هاريسون، (الكرونومتر البحري)، وهي أداة رئيسية لحل مشكلة الدقة في تحديد خطوط الطول في البحر، وبهذه الطريقة زادت إمكانية البحارة في قطع مسافات طويلة في البحار على الرغم من أن جون هريسون حصل على المكافأة التي وضعتها الحكومة البريطانية لاختراعه (الكرونومتر البحري) سنة 1773، إلا أن الكرونومتر ظل مكلفا للغاية وأسلوب المسافة القمرية ظل هو الأسلوب المستخدم لعدة عقود.
وأخيراً، تم تنسيق عمل الكرونومترات البحرية وإشارات التلغراف اللاسلكي، الأمر الذي وضع حلا نهائيا لمشكلة تعيين خطوط الطول في القرن العشرين.
الخواص
باستخدام خطوط الطول، استطاع العلماء حساب الزمن في مدينة معينة بمعرفة زمن مدينة أخرى، وكذلك خط طولها وذلك باستخدام الخواص التالية لخطوط الطول استطاعوا حساب:
المدن التي على خط طول واحد لها نفس التوقيت تقريبا، فمثلا الساعة في مدينة القاهرة 5:00 ص وهي على خط طول 30° شرقا (شرق جرينتش) فإن الساعة ستكون في الخرطوم 5:00 ص، ويرجع ذلك أن خط الطول الذي يمر بالقاهرة هو نفس خط الطول الذي يمر بالخرطوم.
عند دوران الأرض حول نفسها فإنها تأخذ 4 دقائق بين كل خط طول والآخر أي أن فرق الزمن بين كل خط طول والآخر 4 دقائق، وكذلك أيضا فإنها تشرق على 15 خط طول في الساعة.الأرض تدور من الغرب إلى الشرق حول نفسها. ويعني ذلك أن المدن التي تقع شرق خط جرينتش تشرق عليها الشمس قبل التي تقع غربه
خط جرينتش
هو خط طول يقع في منتصف الكرة الأرضية بالضبط وتساوي درجته صفر . ويقع على يمينه 180 خط طول وعلى يساره 180 خط طول، وتسمى خطوط الطول التي على يمينه خط طول شرقا K والخطوط التي على يساره خط طول غربا. وقد سُمي جرينتش نسبة إلى قرية جرينتش الواقعة جنوبي شرق مدينة لندن في بريطانيا ؛ وقد اختصوا تلك القرية بالذات ليسموا بها خط الطول رقم صفر.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق