Reading Time: 4 minutes

خلال فصل الشتاء؛ تظل الشمس منخفضة جداً في السماء بسبب اتجاه محور الأرض في السماء، فهي تنحني للخلف بعيداً عن الشمس.

1. متى يحين الانقلاب الشمسي بالضبط؟

يحدث الانقلاب الشمسي دائماً عندما تكون الشمس فوق مدار الجدي تماماً يوم 21 ديسمبر/ كانون الأول في كل سنة، وفي سنة 2020، حدث الانقلاب الساعة 5:02 صباحاً حسب التوقيت الشرقي في الولايات المتّحدة. اعتماداً على اللحظة الزمنية المميزة التي يقع فيها هذا الحدث، قد ينقسم الانقلاب الشمسي إلى يومين منفصلين في عدة مناطق زمنية عبر النصف الشمالي من الكرة الأرضيّة. لكن في 2020، لم يحدث ذلك.

2. ما هو الانقلاب الشمسي في المقام الأول؟

إنه اللحظة المحددة التي يشير فيها القطب الشمالي لكوكب الأرض بشكل مباشر بعيداً عن الشمس. يشير محور الأرض -وهو المستقيم المتخيَّل الذي تدور حوله الأرض- دائماً إلى منطقة ثابتة قريبة جداً من نجم القطب (نجم الشمال)، بينما تدور الأرض حول الشمس، ويميل محورها أحياناً باتّجاه الشمس، وأحياناً أخرى بعيداً عن الشمس، وأغلب الأحيان باتّجاهات وسطية بين الاثنين. يحدث الانقلاب الصيفي عندما يشير محور الأرض باتّجاه الشمس، بينما يحدث الانقلاب الشتوي عندما يشير المحور بعيداً عنها.

الانقلاب الشمسي, الأرض

اتجاهات الأرض في الفضاء مقارنة بأشعة الشمس التي تحدد الفصول. كيتي بيك/ بوبيولار ساينس

3. ما الذي ينتج عن الانقلاب الشمسي على الأرض؟

تقضي بعض المناطق على سطح الكوكب وقتاً أكثر في الظلام من الوقت الذي تقضيه في النور عندما يميل محور الأرض بعيداً عن الشمس، وعندما يميل المحور باتّجاه الشمس -كما هو النصف الجنوبي من الأرض حالياً- تقضي بعض المناطق على السطح وقتاً في النور أكثر من الوقت في الظلام، ويصل هذا الأثر إلى حدّه الأقصى عند حدوث الانقلاب. عندما يميل محور الأرض بعيداً عن الشمس، ستمر بقعة على سطح الأرض بنقطة غروب الشمس قبل السادسة مساءً.

الانقلاب الشمسي, الأرض

إذا مال المحور باتّجاه الشمس، ستغرب الشمس بعد السادسة مساءً. كيتي بيك/ بوبيولار ساينس

4. هل تُفسّر الأيام الأقصر برودة الشتاء؟ ربما لأن هناك ساعات أقل من التعرض للشمس؟

جزئياً، نعم، لكن السبب الأساسي يتعلّق بزاوية أشعة الشمس الساقطة على الأرض. خلال الشتاء، تكون الشمس منخفضة في السماء طوال النهار، ولهذا فإن أشعّتها أقل حدّة، إذ أنها تضرب سطح الأرض بزاوية أكثر ميولاً مقارنة بالصيف؛ هذا يعني أن نفس الكمية من ضوء الشمس تُوزّع على مساحة أكبر. إنّ انخفاض حدّة ضوء الشمس يعني انخفاض الحرارة، وهذا يجعل الطقس أبرد.

الانقلاب الشمسي, الشتاء

خلال الشتاء، تُوزَّع نفس كمية الضوء على مساحة أكبر. هذا يعني أننا نتعرّض لحرارة أقل من الشمس، وهذا يجعل الشتاء بارداً. كيتي بيك / بوبيولار ساينس

5. إذا كانت هذه أطول ليلة في السنة، فإن الشمس ستغرب في وقت متأخر في اليوم التالي، أليس كذلك؟

تقنياً، نعم، إذا لم نعاين البيانات بدقة أكثر، فإن أطول ليلة في السنة تكون عندما تَغرب الشمس في أنسب وقت أبكر، وتُشرق في أنسب وقت متأخر، لكن الأمر أدق من ذلك. إنّ مدار الأرض حول الشمس ليس دائرياً تماماً، لذا فلا يقع أبكر غروب وأكثر شروق تأخيراً خلال الانقلاب الشمسي، وسنفسّر ذلك بعد حين.

أولاً، ومن ناحية عملية، تغرب الشمس في أبكر وقت ممكن قبل الانقلاب الشتوي بأسابيع قليلة (ويتغيّر هذا التوقيت تبعاً للموقع)، ويكون الغروب متأخراً قليلاً قبل هذا الوقت، لكن ينطبق العكس على  توقيت شروق الشمس: لن تشرق الشمس في أكثر وقت متأخر ممكن إلا بعد أسابيع من الانقلاب الشتوي، في أوائل شهر يناير/ كانون الثاني الجاري.

إذا رغبت بأن ترى قائمة كاملة بتواقيت شروق وغروب الشمس في موقعك، فإن حاسبة المرصد البحري الأميركي هي الأداة التي يستخدمها الفلكيون لفعل ذلك. أدخِل خط العرض والطول وستحصل على تواقيت الشروق والغروب لكامل السنة، ويمكنك أن تعرف متى وقع أبكر غروب في النصف الأول من شهر ديسمبر/ كانون الأول الماضي.

حينما تفهم أن أثر تغيّر الجهة التي يشير محور الأرض لها حقيقي، ينبغي علينا أن نتعمّق في السبب. يكمن هذا الأخير في أن مدار الأرض حول الشمس له شكلٍ قطع ناقص، أي بيضاويّ وليس دائري، وحتى نفهم هذا تماماً، فيجب أن نعرف ميكانيكا الأجسام السماوية، لكن يمكن أن يساعدك الشكل الذي يدعى بـ «أنالمة» (أو رقصة الشمس) في تخيّل ذلك، وهو شكل حرف 8 الذي يظهر في السماء إذا التقطت صورة للشمس يومياً في نفس الوقت لسنة كاملة. إليكم بعرض مصوّر يببيّن نفس الرقعة من السماء يومياً لسنة كاملة:

إذا كان مدار الأرض دائرة مثالية، فإن الشمس ستتحرّك ذهاباً وإياباً بخط مستقيم في السماء، لكن الأرض تُسرع قليلاً أثناء دورانها في مدارها الإهليليجي خلال شهر يناير/ كانون الثاني عندما تكون في أقرب نقطة من الشمس، وتُبطئ قليلاً في يوليو/ تموز عندما تكون في أبعد نقطة عن الشمس. تتسبب هذه الاختلافات في السرعة في ظهور شكل الرقم 8 في السماء.

يتعلق الأنالمة بتواقيت الغروب والشروق. تكون الشمس منحرفة للغرب أكثر مقارنة بلو كان لها مدار دائري خلال الانقلاب الشمسي، ولهذا فهي تغرب في وقت أبكر بقليل، وبعد الانقلاب الشمسي ببضعة أسابيع، تصبح الشمس في الجهة المقابلة من شكل الرقم 8، وتغرب في وقت متأخر أكثر بقليل مقارنة بلو كانت مدارها دائرياً.

هذا يعني أنه عند الانقلاب الشمسي، يقع كل من الغروب والشروق في وقت أبكر بدقائق مقاربة بلو كان للأرض مداراً دائرياً، وفي أوائل شهر يناير/ كانون الثاني، يقعان في وقت أبكر بدقائق. عندما نأخذ الأثرين بعين الاعتبار -الانقلاب الشمسي والأنالمة- نستنتج أن تواقيت الغروب تكون أبكر ما يمكن قبل الانقلاب الشمسي بأسابيع قليلة، وتواقيت الشروق في أكثر وقت متأخر ممكن بعد الانقلاب بأسابيع قليلة.

ألست سعيداً بمعرفة هذا؟

يمكنكم الاطلاع على النسخة الإنجليزية من المقال من «بوبيولار ساينس» من هنا، علماً أن المقال المنشور باللغتين محمي بحقوق الملكية الدولية. إن نسخ نص المقال بدون إذن مسبق يُعرض صاحبه للملاحقة القانونية دولياً.

الوسوم: الشمس