در این مقاله به دنبال پاسخ سوالاتی هستیم که مرتبط با فاصله خورشید تا زمین هستند؛ از جمله کمترین و بیشترین فاصله خورشید تا زمین و زمان رسیدن نور خورشید به زمین. برای این منظور ابتدا واحد نجومی را تعریف می‌کنیم، سپس در پاسخ به سوالات برمی‌آییم؛ با ما تا انتهای مطلب همراه باشید.
واحد نجومی چیست؟
زمین در مداری تقریبا بیضی شکل به دور خورشید می‌چرخد. بنابراین فاصله زمین تا خورشید در طول سال تغییر می‌کند. با این حال، میانگین فاصله این سیاره تا خورشید حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر (۹۳ میلیون مایل) است. دانشمندان این فاصله را یک واحد نجومی (AU سرواژه Astronomical Unit) می‌نامند.
از آن جایی که کیهان بسیار عظیم است، محققان از واحدهای نجومی برای نمایش فاصله اجرام آسمانی از یکدیگر استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، مشتری در حدود ۵ واحد نجومی از خورشید فاصله دارد. برای مشاهده فاصله سیارات تا خورشید کلیک کنید.
کمترین و بیشترین فاصله زمین تا خورشید
اما کمترین و بیشترین فاصله زمین تا خورشید در زمستان و تابستان چقدر است؟ در اواسط دی (۱۳ یا ۱۴ دی) هر سال، کمترین فاصله زمین تا خورشید را شاهد هستیم. ستاره‌شناسان این نقطه را حضیض می‌نامند و در این زمان زمین حدود ۱۴۷/۱ میلیون کیلومتر (۹۱/۴ میلیون مایل) از خورشید فاصله دارد.
پس از حضیض، کره خاکی تدریجا از خورشید فاصله گرفته و در اوسط تیر (۱۳ تا ۱۶ تیر) بیشترین فاصله زمین از خورشید اتفاق می‌افتد که به آن اوج مداری می‌گویند. در این لحظه، سیاره زمین تقریبا ۱۵۲/۱ میلیون کیلومتر (۹۴/۵ میلیون مایل) از ستاره منظومه شمسی فاصله دارد.
به خاطر داشته باشید فاصله زمین از خورشید تعیین‌کننده وقوع فصل‌هایی نیست که ما تجربه می‌کنیم؛ بلکه علت ایجاد فصل‌ها در زمین انحراف محور زمین به اندازه ۲۳/۵ درجه است. به همین دلیل زمانی که در نیمکره جنوبی زمین شاهد تابستان هستیم، در نیمکره شمالی زمستان آغاز می‌شود.
نخستین محاسبات فاصله زمین تا خورشید
اولین فرد شناخته‌شده‌ای که فاصله زمین از خورشید را اندازه‌گیری کرد، آریستارخوس ساموسی (Aristarchus of Samos)، ستاره‌شناس یونانی، بود. آریستارخوس حدود ۳۱۰ تا ۲۳۰ سال قبل از میلاد می‌زیست و ریاضیات را در نجوم به كار برد. سال نوری چیست و چگونه محاسبه می‌شود؟ این مطلب کاربردی را نیز حتما بخوانید.
او از فازهای ماه برای محاسبه اندازه و فواصل خورشید و ماه از زمین استفاده کرد و متوجه شد كه انحنای سایه زمین، وقتی از ماه می‌گذرد، باید ابعاد نسبی زمین و ماه را نشان دهد. وی پس از محاسبه فاصله زمین و ماه و تشكیل مثلث قائم‌الزاویه فرضی، هنگامی كه ماه در تربیع اول بود، فاصله زمین با خورشید را تعیین كرد. با محاسبات او فاصله خورشید تا زمین بیست برابر دورتر از فاصله ماه تا زمین بود.
هرچند ارقام به دست آمده درست نبود، ولی آریستاخورس نتیجه گرفت كه خورشید باید حداقل هفت برابر بزرگ‌تر از زمین باشد. وی با غیرمنطقی بودن گردش خورشید بزرگ به دور زمین كوچک، می‌پنداشت زمین باید به دور خورشید بگردد.
اگرچه نظریات آریستارخوس نادقیق بود، اما درک ساده‌ای از اندازه‌ها و فواصل سه جسم ارائه کرد که به او نشان می‌داد زمین به دور خورشید می چرخد. چون در دوران او به نظریه زمین مرکزی اعتقاد داشتند، نظر وی پذیرفته نشد. او امروزه به عنوان كوپرنیک (Kopernik) عهد باستان شناخته می‌شود.
در سال ۱۶۵۳، کریستین هویگنس (Christiaan Huygens)، فیزیکدان هلندی، فاصله زمین تا خورشید را محاسبه نمود. او برای یافتن زوایای مثلث زهره، زمین، خورشید از فازهای زهره استفاده کرد. فازهای زهره، تغییرات نوری است که مشابه فازهای ماه در سطح سیاره دیده می‌شود.
هویگنس با تخمین اندازه زهره، توانست فاصله زهره تا زمین را تعیین کند. او با دانستن این فاصله، توسط زوایای ساخته‌شده توسط مثلث زمین، زهره، خورشید، موفق شد فاصله خورشید با زمین را محاسبه نماید. با این حال، از آن جایی که روش هویگنز تا حدی مبتنی بر حدس و گمان بود از سوی محافل علمی چندان مورد پذیرش واقع نشد.
در سال ۱۶۷۲، جووانی کاسینی (Giovanni Cassini)، دانشمند ایتالیایی، از روش اختلاف منظر (Parallax) یا اختلاف زاویه‌ای برای یافتن فاصله زمین تا مریخ استفاده و سپس به کمک معادلات و قوانین کپلر (Kepler)، فاصله زمین تا خورشید را تعیین کرد. محاسبه او نشان می‌داد زمین ۱۴۹/۶ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد. محاسبات جدید این فاصله را حدود ۹ میلیون کیلومتر بیشتر (با حدود ۷ درصد اشتباه) تعیین کرده است. از آنجایی که روش‌های او علمی‌تر بود، محاسباتش مورد پذیرش واقع شد.
نور خورشید چقدر طول میکشد تا به زمین برسد؟
این یک سوال عجیب به نظر می‌رسد، اما به آن فکر کنید. نور خورشید با سرعت نور حرکت می‌کند و فوتون‌های ساطع‌شده از سطح آن برای رسیدن به چشم ما باید در خلا فضا حرکت کنند.
پاسخ کوتاه این است که نور خورشید به طور متوسط ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه طول میکشد تا به زمین برسد. اگر خورشید به طور ناگهانی از کیهان ناپدید شد (نترسید، این اتفاق واقعا رخ نمی‌دهد!) کمی بیشتر از ۸ دقیقه طول میکشد تا متوجه شوید همه جا را تاریکی فرا گرفته و زمان پوشیدن ژاکتتان فرا رسیده است! برای خواندن مطلب فاصله عطارد تا خورشید کلیک کنید.
برویم به سراغ ریاضیات! ما در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری به دور خورشید می‌چرخیم و نور با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. با تقسیم فاصله بر سرعت، عدد ۵۰۰ ثانیه یا ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه را که مدت زمان رسیدن نور خورشید به زمین است، به دست خواهید آورد.
لازم است به یاد داشته باشید زمین یک مدار بیضوی به دور خورشید را طی می‌کند که از ۱۴۷ میلیون تا ۱۵۲ میلیون کیلومتر متغیر است. در نزدیک‌ترین نقطه، تنها ۴۹۰ ثانیه و سپس در دورترین نقطه، ۵۰۷ ثانیه طول میکشد تا نور خورشید به زمین برسد.
سفر نور در درون خورشید
اگر به سفری که نور باید در خورشید انجام دهد فکر می‌کنید، داستان نور جالب‌تر می‌شود. احتمالا می‌دانید فوتون‌ها از واکنش هم‌جوشی درون هسته خورشید ایجاد می‌شوند. ابتدا به صورت تشعشعات گاما (Gamma) تولید و سپس بارها در ناحیه تابشی خورشید ساطع و جذب می‌شوند و قبل از اینکه سرانجام به سطح برسند، در داخل ستاره پرجرم جابجا می‌گردند.
جالب است بدانید فوتون‌هایی که به کره چشم شما برخورد می‌کنند در واقع ده‌ها هزار سال پیش ایجاد شده‌اند و مدت زیادی طول کشیده تا توسط خورشید ساطع شوند.
هنگامی که فوتون‌ها از سطح فرار کردند، تنها ۸ دقیقه طول میکشد تا فاصله بسیار زیاد بین زمین و خورشید را پیموده و به ما برسند.
همان‌طور که به فضا نگاه می‌کنید، در واقع در زمان سفر کرده و به گذشته می‌نگرید. نوری که از صفحه گوشی به چشم شما می‌رسد مربوط به چند نانوثانیه قبل است. نور منعکس‌شده از سطح ماه تنها یک ثانیه طول میکشد تا به زمین برسد.
خورشید اندکی بیش از ۸ دقیقه نوری با ما فاصله دارد. بنابراین وقتی نور نزدیک‌ترین ستاره، آلفا قنطورس (Alpha Centauri)، بیش از ۴ سال طول بکشد تا به ما برسد، ما در حقیقت ۴ سال قبل آن ستاره را می‌بینیم.
این را نیز بخوانید: سفید‌چاله چیست و چه تفاوتی با سیاه‌چاله دارد؟
کهکشان‌هایی هستند که در فاصله میلیون‌ها سال نوری از ما وجود دارند؛ پس نوری که ما می‌بینیم میلیون‌ها سال پیش از سطح ستاره‌های آن خارج شده است. به عنوان مثال، کهکشان M109 در فاصله ۸۳/۵ میلیون سال نوری از ما قرار دارد. اگر موجودات فرازمینی در آن کهکشان‌ها ساکن باشند و با تلسکوپ‌های قدرتمند بتوانند زمین را ببینند، احتمالا اکنون به عصر دایناسورها می‌نگرند!
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، پیشنهاد می‌کنیم مقاله جامع علم نجوم و راهنمای رصد آسمان را نیز بخوانید.
واقعا درود بر علم و تکنولوژی و هزاران بار لعنت بر جهل و خرافات. کیهان بی نهایت بزرگه و از درک آدمی خارج.
مطلب جالبی بود