چه زمانی سریع تر به دور خورشید می گردیم

 تابه حال به این سوال فکر کرده اید که ما روزها سریع تر به دور خورشید می گردیم یا شب ها.
 

شاید تعجب کرده باشید و این پرسش به نظرتان مسخره باشد؛ زیرا همیشه وقتی در یک طرف زمین شب است در طرف دیگر روز است. پس این سؤال چه معنی دارد؟

این سوال در ظاهر بی معنی است اما در واقعیت دارای یک جواب منطقی است چراکه ما نپرسیدم که چه زمانی زمین سریع تر تغییر مکان می دهد، بلکه پرسیدم ما ساکنان کره زمین کی سریع تر در میان ستارگان حرکت می کنیم و این بی معنی نیست.

ما و زمین در منظومه شمسی دو حرکت داریم، هم به دور خورشید می گردیم و هم به دور محور زمین و ترکیب این دو حرکت بسته به این که در روز باشد یا در شب نتایج متفاوتی دارد.

با نگاهی به عکس در می یابید که نصف شب سرعت گردش زمین به دور محور خودش با سرعت گردش آن به دور خورشید جمع می شود و در ظهر عکس آن اتفاق می افتد؛ یعنی سرعت گردش زمین به دور محورش از سرعت گردش آن به دور خورشید کم می شود.بنابراین ما در نصف شب سریع تر از ظهر در منظومه شمسی حرکت می کنیم.

از آن جا که منطقه های اطراف استوا در هر ثانیه نیم کیلومتر حرکت می کنند، اختلاف بین سرعت ظهر و شب حدود یک کیلومتر در ثانیه است.

کسانی که هندسه خوانده اند به آسانی می توانند حساب کنند که در شهرهایی که مدار جغرافیایی 60 دجه قرار دارند، این اختلاف دو بار کمتر است و هم چنین برای مدار 35 درجه یعنی در جایی که شهر تهران قرار دارد،این اختلاف هشتصد متر است، یعنی اهالی تهران در نصف شب در هر ثانیه هشتصد متر بیش تر از ظهر در منظومه شمسی حرکت می کنند.



*** معمای گاری

یاکوب ایسید ورویچ پرلمان فیزیک دان روسی مثال جالبی برای درک این موضوع در کتاب خود ( سرگرمی های فیزیک) زده است .

یک تکه کاغذ رنگی را از پهلو به چنبر چرخ گاری (یا به لاستیک رویی چرخ اتومبیل یا دوچرخه) بچسبانید و وقتی گاری (یا دوچرخه) حرکت می کند به کاغذ نگاه کنید پدیده عجیبی خواهید دید.

وقتی کاغذ در قست پایین چرخ متحرک قرار دارد خیلی واضح و خوب دیده می شود اما هنگامی که در قسمت بالای چرخ قرار می گیرد با چنان سرعتی حرکت می کند که شما حتی نمی توانید آن را ببینید.

چنین به نظر می آید که گویا قسمت بالایی چرخ از قسمت پایین آن سریعتر حرکت می کند. اگر پره های بالایی و پایینی چرخ یک گاری در حال حرکت را با هم مقایسه کنیم ، همین پدیده را مشاهده خواهیم کرد.

دیده می شود که پره های بالایی بهم چسبیده و به صورت واحد یکپارچه ای در آمده اند ، در صورتی که پره هایی پایین را جدا از یکدیگر مشاهده می کنیم. باز هم پدیده طوری صورت می گیرد که گویا قسمت بالایی چرخ از قسمت پایین آن سریعتر حرکت می کند.

حقیقت چیست؟

خیلی ساده است. قسمت بالایی چرخ گاری در حال حرکت ، واقعا از قسمت پایین آن سریعتر حرکت می کند. این واقعیت در نگاه اول باور نکردنی به نظر می رسد ، در صورتی که با کمی تفکر می توان صحت آن را دریافت.

هر نقطه چرخ یک گاری در حال حرکت ، در آن واحد دو حرکت انجام می دهد، به دور محور می چرخد و در عین حال یک حرکت رو به جلو نسبت به سطح زمین دارد. این دو حرکت با هم ترکیب می شوند.

فرض کنید چرخ از راست به چپ حرکت می کند. نقطه بالایی چرخ یک حرکت از راست به چپ حول محور خود دارد در حالی که نقطه پایینی از چپ به راست حول محور خود حرکت می کند. پس در نقطه بالایی حرکت دورانی چرخ با حرکت رو به جلو آن جمع می شود ، زیرا هر دو در یک جهت اند. اما در نقطه پایین دو حرکت از هم کم می شوند چون در خلاف جهت یکدیگرند .

به این دلیل است که قسمت های بالایی چرخ از قسمت پایین آن نسبت به یک ناظر ساکن سریعتر حرکت می کند.

**کند حرکت ترین قسمت چرخ

به آسانی می توان فهمید که نقاطی از چرخ که در یک لحظه معین با زمین تماس دارند ، از همه نقاط دیگر آن کند تر حرکت می کنند.

اگر دقیق تر بگوییم ، این نقاط در لحظه تماس با زمین کاملا بی حرکت هستند. چون دو سرعت حرکت رو به جلو و حرکت به دور محور کاملا برابر و خلاف جهت هستند.

البته تمام آنچه گفته شد فقط درباره چرخی که روی زمین می غلتد صادق است نه درباره چرخی که بدون تغییر مکان به دور محور خود می چرخد.

چون در این حالت حرکت انتقالی رو به جلویی وجود ندارد تا با سرعت حرکت به دور محور جمع یا کم شود. در این مورد (چرخش بدون تغییر مکان) تمام نقط سرعت یکسانی دارند.