حركة الأرض حول الشمس
تدور الأرض في مدارها حول الشمس بالتزامن مع دورانها حول محورها ، كما تحتاج إلى 365 يوماً، و5 ساعات، و59 دقيقة، و16 ثانية لإتمام دورة كاملة حول الشمس، أيّ ما يُعادل 365.242199 يوماً شمسياً؛ وذلك السبب في إضافة يوم إلى شهر شباط كلّ 4 سنوات في السنة الكبيسة.
خصائص حركة الأرض حول الشمس
توصلت بحوث علماء الفلك في العقود السابقة إلى أنّ مدار الأرض حول الشمس له عدةّ خصائص تُميّزه عن غيره من المدارات، وتُساعد دراستها على فهم آلية قياس الوقت المتبعة، وعليه توضَّح هذه الخصائص كالآتي:
الخصائص المدارية
تدور الأرض حول الشمس بسرعة 108,000 كم في الساعة، ممّا يعني أنّها تقطع 940 مليون كم تقريباً في الدورة الواحدة، ويُذكر أنّ المسافة بين الأرض والشمس تختلف من يوم إلى آخر؛ لأنّ المسافة بينهما تتغيّر وفقاً لموقع الأرض على المدار.
تكون الأرض أقرب ما يُمكن للشمس عندما تمرّ بالحضيض الشمسي (بالإنجليزية: Perihelion)، ويحدث ذلك في اليوم الثالث من شهر كانون الثاني من كلّ عام، بحيث تكون المسافة بينهما تُساوي 147,098,098 كم، كما تكون الأرض أبعد ما يُمكن عن الشمس عندما تمرّ بالأوج الشمسي (بالإنجليزية: Aphelion)، ويحدث ذلك في اليوم الرابع من شهر تموز من كلّ عام، بحيث تكون المسافة بينهما تُساوي 152,097,701 كم، ومن الجدير بالذكر أنّ متوسط المسافة بين الأرض والشمس يُساوي 149.6 مليون كم، ويُمكن قياس هذه المسافات أيضاً بوحدة الفرسخ الفلكي (AU).
المدار الإهليجي
يتميّز مدار كوكب الأرض بشكل أقرب للبيضاوي فهو ليس بشكل دائرة مثالية؛ حيث يُطلق عليه اسم المدار الإهليجي (بالإنجليزية: Elliptical Orbit) ، وشُرح شكل المدار لأول مرّة في كتاب الفلك الجديد (Astronomia Nova) لعالم الرياضيات والفلك الألماني يوهانس كيبلر.
اعتمد العلماء على عامل الانحراف المركزي للتعبير عن شكل المدار؛ حيث يُعبَّر عن الانحراف المركزي بمقياس يبدأ بالرقم صفر وينتهي بالرقم واحد؛ فكلّما اقترب عامل الانحراف المركزي من الصفر كان شكل مدار الكوكب أقرب للدائرة، وكلّما كان الرقم أقرب لواحد كان شكل المدار أقرب للشكل الإهليجي، ويُذكر أنّ الانحراف المركزي لمدار كوكب الأرض يساوي أقل من 0.02؛ وذلك يُفسّر سبب كون فرق المسافة بين مرور الأرض بالحضيض الشمسي والأوج الشمسي لا تتجاوز 5 مليون كم.
التغير الفصلي
يميل أحد نصفي الكرة الأرضية أثناء دورانها نحو الشمس ويميل الآخر بعيداً عن الشمس؛ وذلك لأنّ محور الكرة الأرضية مائل بمقدار 23.5°، كما أنّ تغير الفصول لا يعتمد على بُعد الأرض عن الشمس بل يعتمد على ميلان محورها بعيداً أو قريباً من الشمس.
يُصاحب الجزء من الكرة الأرضية الذي يكون مائلاً باتجاه الشمس درجات حرارة مرتفعة نتيجة سقوط أشعة الشمس بشكل مباشر عليه، ويبدأ عندها في هذا الجزء فصل الصيف، ومع أنّ أشعة الشمس تستمرّ بالسقوط على الجزء الآخر أيّ الجانب المائل بعيداً عن الشمس في هذه الحالة إلّا أنّها لا تكون ساقطةً بشكل عامودي ومباشر عليه، فتنخفض درجات الحرارة على هذا الجانب ويبدأ فيه فصل الشتاء الذي يُصاحبه ساعات نهار أقل.
يتعذّر حصول جميع أجزاء نصف الكرة الأرضية على نفس المقدار من الدفء والضوء عند ميلانه نحو الشمس أو بعيداً عنها؛ لأنّ القطر يكون أكبر ما يُمكن عند خط الاستواء وأقل ما يُمكن عند الأقطاب، فهو يقل تدريجياً نحو الأعلى والأسفل؛ وعليه فإنّ المناطق القريبة من خط الاستواء تحصل على أكبر نسبة من الإشعاع الشمسي المباشر في كلا الحالتين مقارنةً بالأجزاء الأخرى من الأرض، وعليه تنخفض درجات الحرارة تدريجياً بالاتجاه نحو القطبين الجنوبي والشمالي اللذين يُعتبران الأبرد على سطح الأرض.
يتسبّب اختلاف درجات الحرارة بسبب اختلاف بُعد أجزاء الكرة الأرضية عن خط الاستواء بتكوين جزء من الرياح؛ فالهواء الساخن الخفيف المحيط بخط الاستواء يرتفع نحو الأقطاب، والهواء البارد الثقيل الموجود في الأقطاب ينخفض نحو خط الاستواء، بحيث يؤدّي ذلك إلى بقاء الرياح في حركة دائمة وبالتالي تغيّر المناخ بشكل مستمر.
سبب دوران الأرض حول الشمس
تُؤثّر مجموعة من القوى الموجودة في النظام الشمسي في دوران الأرض حول الشمس، وتُبقي هذه القوى الأرض حبيسةً لمدار متوقع حول الشمس، وتتمثّل هذه القوى بقوتين رئيسيتين وهما كالآتي:
جاذبية الشمس
تدور الكواكب حول الشمس بفعل جاذبية الشمس التي تُبقي الأجرام في مداراتها تماماً كما تُبقي الجاذبية الأرضية القمر في مداره، حيث يزداد تأثير جاذبية الأجسام بزيادة كتلتها، وبما أنّ الشمس هي إحدى أكبر النجوم القزمة الصفراء في الكون وأثقل جسم في النظام الشمسي؛ حيث تُساوي كتلتها 1.98892×10 كغم، أيّ أنّها أكبر ب 333,000 مرّة من كتلة الأرض، وب 1000 مرّة من كتلة المشتري، وهذا ما يجعلها تملك قوة جذب أعلى من أيّ جسم في النظام الشمسي ممّا يؤدّي إلى دوران الأرض حولها
سرعة الأرض
تتحرّك الأرض بسرعة يكون اتجاهها عاموديّاً على قوة جاذبية الشمس، حيث اكتسبت الأرض هذه السرعة كنتيجة للحركة الدورانية التي مرّت بها عند تشكيل النظام الشمسي البدائي، وبما أنّ قوى الاحتكاك تُساوي صفر في الفضاء لأنّه فراغ فقط لا توجد قوة تجعل هذه السرعة تتباطأ تدريجياً وتختفي، وتكون جاذبية الشمس قويةً كفايةً لتستمرّ بجذب الأرض نحوها لكن غير كافية للتغلّب على سرعة الأرض ، ممّا يجعل الأرض في حالة مستمرّة من الزخم الزاوي الذي يمنع جاذبية الشمس من سحب الأرض نحوها وتدميرها.
