حركة المبادرة والترنح للأرض

هذا المجال يشمل أكثر اتساعاً لدراسة حركات الأرض نظراً للبعد الكبير الذي يشغله هذا الحيز.. وسوف نتطرق لما تيسر لنا لبحث هذا:

تعريف حركة الترنح: Nutational motion

حسب علم الملك: هو الاختلاف الدوري (توافقي) في المبادرة أو السبق mension لمحور الأرض، مما يسبب اهتزاز أقطاب الأرض حول موضع متوسط.

وفيزيائيا: هو الاختلاف الدوري للمبادرة المنتظمة لمحور أي جسم يدور مغزلياً، مثل الجيروسكوب gyroscope حول الأفق.

وحسب القاموس العلمي:

هو اختلاف دوري لمحور الأرض مع فترة تناوب كل 18.6 سنة (هذه الفترة هي جزء من الفترة الدورية 26000 سنة)، معظمها ناجمة عن قوى المد والجزر المتسببة معظمها من جاذبية القمر. وهو تذبذب لجزء صغير وسريع نسبياً من تذبذب كبير وصغير فرض على المحور والذي يسمى المبادرة أو السبق procession (وتسمى هذه الحركة المنتظمة مبادرة، وهي تعبير عن حقيقة تحرك الجرمين المحدثين الاضطراب في مستويين مختلفين).

على الرغم من أن هذا الاكتشاف في 1728 من قبل جيمس برادلي عالم الفلك البريطاني (1762-1693)، لم يكن هناك تفسير لحركة الترنح حتى بعـد عقدين من الزمن. وقد سبق اكتشاف الظاهرة التي تسمى " المبادرة " من قبل اراتوستيس عالم الفلك اليوناني، عندما قارن بنفسه حوالي 200 ق.م. سجلات أقدم الخرائط. وإن الذي رآه هو أن الاعتدالات في يومه (حيث مسار الشمس يعبر خط الاستواء السماوي) هي في وضع بين النجوم، وذلك خلال المقارنة من الرسوم البيانية، عما هو قبل 150 سنة حيث أظهرت، بأن هذا يرجع إلى ترنح جيروسكوبي لدوران محور الأرض والذي يأخذ 2600 سنة لإكماله. ففي هذه الحركة يبقى تمايل الارض 2345، ولكن التوجه orientation يبقى دائماً في تغير .

وفي السياق فإن قليلاً من الانحناء أو الحركة الدائرية لكوكب توأم، قد ينجم عنه معدلات نمو غير نظامية لأجزاء مختلفة.

                                         The American Science Dictionary 2005

وحسب (Wiley Book of Astronomy ) للفلك:

اختلاف التذبذب المتناوب للمبادرة هو بالأخرى: هو تذبذب أو ارتجاف على قمة التذبذب الرئيسي لمحور الأرض. والسبب الرئيسي للترنح هي تحرك القمر في مدار ينحى بـ(5) بالنسبة إلى دائرة البروج أو مـار الشمس cliptice. ترنح القمر هذا بحدود ("9 -/+ ) تهابا وايابا مهزهزا أقطاب الأرض لفترة قدرها كل 18.6 سنة (وهي الفترة التي يستغرقها مدار بدلا من الوصف المثال القمر للمجيء إلى موضع النسبي مرة ثانية). النتيجة الصافية هيء السماء وهو كل 25800 سنة أو نحو ذلك، يرجع سبب المبادرة، مبادرة مسار محور الأرض بأن شكله أشبه بمقطع مجعد لكعكة، وهي حركة بطيئة تتمايل فيها الأرض من اليمين إلى اليسار بالنسبة إلى محورها العمودي، وتؤدي هذه الحركة إلى تأرجح (زحزحة) محور دوران الأرض حول نفسها تدريجياً، مما يؤدي إلى تغير موقع كل من قضى الأرض الشمالي والجنوبي، وهما يمثلان نقطتي تقاطع المحور الوهمي لدوران الأرض مع السطح الخارجي لذلك الكوكب، يميل محور مدار الأرض حول الشمس بزاوية 23.5 درجة بالنسبة للعمود الوهمي الواقع على مستوى دوران الأرض حول الشمس والذي يسمى بالمستوى الكسوفي.

إن حركة الترنح للكرة الأرضية تشبه الحركة المخروطية لمحور دوران الأرض بالنسبة للعمود الوهمي الواقع على مستوى دوران الأرض حول الشمس ويتأرجح محور الأرض الماثل بقدر يكفي لرسم دائرة كاملة مرة كل حوالي (بمعدل 26.000) سنة أو (25800 سنة). المحور مخروطين متعاكسين تلتقي قمتاهما في مركز الأرض.

وتقول أغلب المصادر الغربية إن هيبارخوس Hipparchus كان أول من اكتشف ترح وبذلك يرسم الاعتدالين هذا قبل حوالي 2000 عام.

إلا أن الكشوفات الأثرية والدراسات التي جرت على اللوحات الطينية الفلكية البابلية تؤكد بما لا يقبل الشك أن البابليين لاحظوا هذه الظاهرة وسجلوها في سجلاتهم، ويؤثر ترنح الاعتدالين هذا في تحديد موقع الشمس على دائرة البروج إذ يعني ترنح الاعتدالين دوران البروج دورة كاملة كل 25725 سنة، أي أن الدائرة البروجية تحرك برجاً كاملاً كل 2000 عام تقريباً.

وهنا لا بد من الإشارة إلى أن تحديد موقع نقطة الاعتدال الربيعي في برج الحمل، إن هو إلا أمر اصطلاحي تم تحديده على وقت البابليين قبل أكثر من ألفي سنة، أما الآن فإن الشمس تطلع وقت الاعتدال الربيعي في برج الحوت وستتحول إلى برج الدلو في حدود عام 2700م.

شكل (1): الشمس حول مدارها مع الشمس النتائج المترتبة على المبادرة.

ينجرف نجم الشمال القطبي، وهو اليوم (نجم الشمال) من باب المصادقة، وسيكون نجم النسر الواقع فيجا Vega هو نجم الشمال لبعض من الوقت في المستقبل البعيد.

هنالك فرق بين السنة النجمية أو الفلكية Sidereal Year والسنة الاستوائية Tropical year (من الشمس)، بسبب حصول تغيرات طفيفة خلال عام واحد على موقف الاعتدال السبب الفعلي للمبادرة هو عزم دوران الأرض، والذي يتسبب معظمه من قبل الشمس، والسحب الجاذبي للقمر على الانتفاخات bulges الاستوائية للأرض، فإذا لم تكن الأرض تدور، فإن الشمس والقمر سوف يسحبان الأرض، بحيث تكون الانتفاخات قد تسطحت في مستوى مدار الأرض والشمس.

للكواكب أيضاً بعض تأثير الجاذبية، ولكنها ضئيلة بالمقارنة بالنسبة للشمس والقمر. ومع ذلك، وبسبب سلوك الكواكب فإنها تسبب لمدار الأرض حول الشمس كي يبادر مع فترة 71000 سنة. كما أنها السبب في التذبذب في إهليجية ellipticity مدار الأرض. ويؤخذ بعين الاعتبار ربط مبادرة مدار 26000 سنة لمحور دوران الأرض، ومبادرة مدار 71000 سنة فإنها تسبب تذبذب 41000 سنة في تغطية محور الأرض، بزيادة أو نقصان مقداره لمتوسط معدل القيمة 23.3. ـ هذا الرقم غير مستقر على الإطلاق ـ فهو يعتمد على المواقف المشتركة لجميع الكواكب عبر الزمن.

وصل الميل حده الأقصى وقدره 2.245 نحو 9500 سنة مضت، ثم احدث الانخفاض منذ ذلك الحين، الميل الآن يقرب من متوسط قيمته، ولكن معدل التغير في الميل يقرب من الحد الأقصى. وبصورة أخرى فإن: ميلان الأرض المحوري يتراوح ما بين 21.5 و 24.5 خلال فترة انتقالية 41000 سنة (تناقصت إلى 24.049 في 3300 ق.م. ثم ارتفعت إلى 23.443 عام 1973، وإلى 23.439 عام 2000).

النتيجة الأكثر إثارة للذهول من هذا هو أن المناطق الاستوائية (في المناطق المدارية من السرطان والجدي، حيث تضرب أشعة الشمس عمودياً أقصى الشمال أو الجنوب) تتجه نحو خط الاستواء، وبنسبة 14 متر في السنة. على سبيل المثال: موقع النصب التذكاري الذي أقيم عام 1908 في موقع بحديقة بتايوان، فهو يبعد عن موقعه الفعلي الآن بأكثر من واحد كم جنوباً. والدوائر القطبية كلاهما بدورها تتحرك باتجاه القطبين. وتكسب المناطق المعتدلة إضافة 1.550 كم مربع من الأراضي كل سنة!. وبهذا يكون للأرض حركات دورانية أو دورية عديدة وقد تصل إلى(12) حركة

شكل (2): المصادر الرئيسية للترنح، هي قوة الجاذبية المنية من المد والجزر تكل من الشمس والقمر، والتي تغير موضعها باستمرار بالنسبة لبعضها البعض، وبالتالي تسبب في ترنح محور الأرض يمثل أكبر جزء المركبة الترنح فترة قدرها 18.6 سنة (18.6 سنة هي جزء من الفترة المدارية 26000. سنة)، وهي نفسها لمبادرة العقد المدارية للقمر، ويمثل حركة المبادرة بفترة 26000 سنة.

يطلق على حركة الأرض في مدارها حول الشمس مصطلح الحركة الانتقالية .revolution وتعرف الفترة الزمنية اللازمة كي تتم الأرض دورة كاملة حول الشمس بالسنة، وتقاس هذه الفترة الزمنية بعدة طرق:

1- الفترة الزمنية اللازمة لدوران الأرض حول الشمس بدءاً من نقطة على مدارها والعودة إليها، وذلك بمساعدة أحد النجوم الثابتة في السماء. وتسمى هذه الفترة بالسنة النجمية Sidereal Year وهي ثابتة الطول.

2- طول الفترة بين اعتدال ربيعي والاعتدال الربيعي التالي له، أي بين وقت زوال 21 مارس ووقت زوال 21 مارس التالي له، وتسمى هذه الفترة بالسنة المدارية Topical year وطولها حوالي 365.2422 يوماً أي 365 يوماً و5 ساعات و48 دقيقة و45.68 ثانية أي 365 وربع يوماً تقريباً.