الانقلاب الشتوي: العلم وراء أقصر يوم في السنة
يبشر الانقلاب الشتوي بالبداية الفلكية لفصل الشتاء ويصادف اليوم بأقل عدد من ساعات النهار في السنة. لكن ما العلم وراء أقصر نهار وأطول ليلة؟
ال شتاء يحدث الانقلاب – ولهذا السبب ، الفصول الأربعة – لأن الأرض مائلة بزاوية تبلغ حوالي 23.5 درجة بالنسبة للشمس. وبدلاً من الدوران على محور مستقيم ، فإن كوكبنا “مائل قليلاً” ، على حد قولها مايكل SF كيرك (يفتح في علامة تبويب جديدة)، عالم الفيزياء الفلكية في قسم علوم الفيزياء الشمسية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند.
يعني هذا الميل أن نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي يتلقى كميات مختلفة من ضوء الشمس ، ويختلف مقدار الضوء الذي يحصل عليه كل نصف من الكرة الأرضية على مدار العام مع تحرك كوكبنا حول الشمس – وهذا هو السبب في أننا نشعر بالفصول. يتلقى جزء كبير من نصف الكرة الشمالي ضوء نهارًا ضئيلًا خلال أشهر الشتاء ، بينما يواجه نصف الكرة الجنوبي العكس – حيث يستمتع بالصيف خلال فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي والشتاء الدائم تمامًا كما ينعم النصف الشمالي من الكرة الأرضية في فصل الصيف.
ولكن على الرغم من أن الانقلاب الشتوي في النصف الشمالي من الكرة الأرضية يحصل على يوم كامل من الاعتراف ، إلا أنه يحدث في لحظة القطب الشمالي عند أقصى درجة ميل قدرها 23.5 درجة بعيدًا عن الشمس. قال كيرك إن هذا الوضع يترك القطب الشمالي بعيدًا عن متناول الشمس ، مما يغرقه في ظلام دامس.
في عام 2022 ، يحدث الانقلاب الشتوي في 4:48 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة (21:48 بالتوقيت العالمي المنسق) في 21 ديسمبر في نصف الكرة الشمالي.
في نصف الكرة الجنوبي ، ستشير هذه اللحظة إلى الانقلاب الصيفي ، أو اليوم الذي يشهد أكبر عدد من ساعات النهار من هذا العام ، حيث يميل القطب الجنوبي نحو الشمس ويكون أكثر تعرضًا للشمس. “ال [northern] يحدث الانقلاب الشتوي عندما يكتنف القطب الشمالي بالكامل في الظلام. القطب الجنوبي مشرق تمامًا – إنه العكس هناك ، إنه الصيف ، “قال كيرك لـ Live Science.
ماذا يحدث للشمس في فصل الشتاء؟
في الانقلاب الشتوي في ديسمبر ، هناك ساعات أقل من ضوء الشمس في أقصى الشمال الذي تذهب إليه في نصف الكرة الشمالي. قد يلاحظ الناس في هذا النصف من الكرة الأرضية أن الشمس ليست عالية في السماء ، حتى في الظهيرة.
في الاعتدال – يومان من السنة عندما يواجه كلا نصفي الكرة الأرضية نفس القدر من ضوء النهار والليل – تظهر الشمس في السماء مباشرة ، عند 90 درجة فوق خط الاستواء عند الظهيرة. ولكن في الانقلاب الشتوي الشمالي ، تظهر شمس الظهيرة مباشرة على خط عرض منخفض: مدار الجدي ، الذي يقع على بعد حوالي 23.5 درجة جنوب خط الاستواء ويمر عبر أستراليا وتشيلي وجنوب البرازيل وشمال جنوب إفريقيا. مدار الجدي هو أقصى خط عرض جنوبي يمكن أن تظهر فيه الشمس مباشرة في الظهيرة ، وفقًا لنظام مراقبة جزر المحيط الهادئ (يفتح في علامة تبويب جديدة)، مشروع مقره جامعة هاواي.
وقال كيرك لأن الشمس تصل إلى ذروتها عند الظهيرة عند خط العرض الجنوبي هذا ، عند خطوط العرض الشمالية العليا ، فإن الشمس “تشرق بالكاد فوق الأفق وتعود للغروب مرة أخرى”.
لماذا يختلف تاريخ الانقلاب الشتوي؟
في كل عام ، يقع الانقلاب الشتوي في نصف الكرة الشمالي في يوم من يومين: 21 ديسمبر أو 22 ديسمبر. في نصف الكرة الجنوبي ، يحدث الانقلاب الشتوي في 20 يونيو أو 21 يونيو.
يختلف التاريخ لأن التقويم الميلادي يحتوي على 365 يومًا ، مع إضافة يوم كبيسة إضافي في فبراير كل أربع سنوات. في الواقع ، يستغرق مدار الأرض حول الشمس 365.25 يومًا ، ذكرت وكالة ناسا (يفتح في علامة تبويب جديدة). بسبب هذا التناقض ، لا يحدث الانقلاب الشتوي دائمًا في نفس اليوم.
مسافة الأرض من الشمس
تصبح بعض أجزاء نصف الكرة الشمالي شديدة البرودة خلال فصل الشتاء ، وقد تعتقد أن الأرض بعيدة عن الشمس في هذا الوقت. قال كيرك “في الواقع ، العكس هو الصحيح”. “في نصف الكرة الشمالي ، يحدث الشتاء عندما نكون أقرب إلى الشمس.”
في المتوسط ، تبعد الأرض حوالي 93 مليون ميل (150 مليون كيلومتر) عن الشمس ، وفقًا لوكالة ناسا (يفتح في علامة تبويب جديدة). ستكون الأرض أقرب إلى الشمس ، أو في الحضيض في 11:17 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة في 4 يناير 2023 ، عندما يكون 91،403،034 ميلًا (147،098،924 كم) من الشمس، حسب التقويم (يفتح في علامة تبويب جديدة).
ستكون الأرض في أبعد نقطة عن الشمس أو عند الأوج في 4:06 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة في 6 يوليو 2023 عندما يكون 94.506.364 ميلاً (152.093.250 كم) بعيدا عن نجمنا.
ما هي مدة الشتاء؟
من الناحية الفلكية ، أو وفقًا للانقلاب الشتوي والاعتدال ، يبدأ الشتاء عند الانقلاب الشتوي وينتهي في الاعتدال الربيعي. لذا ، يستمر الشتاء في نصف الكرة الشمالي من 21 أو 22 ديسمبر حتى 19 أو 20 أو 21 مارس. ولأن الأرض لها مدار بيضاوي أو إهليلجي ، فإن الفصول ليست بنفس الطول ؛ يستمر الشتاء بمتوسط 89 يومًا في نصف الكرة الشمالي ومتوسط 93.6 يومًا في نصف الكرة الجنوبي ، وفقًا لـ timeanddate.com (يفتح في علامة تبويب جديدة).
من ناحية الأرصاد الجوية (بالنظر إلى المناخ) ، في فصل الشتاء في الولايات المتحدة يستمر من 1 ديسمبر حتى 28 فبراير أو 29 ، والتي عادة ما تكون أشهر باردة في معظم أنحاء البلاد ، وفقًا لموقع Weather Underground (يفتح في علامة تبويب جديدة). باستخدام هذا التعريف ، يستمر الشتاء 89 أو 90 يومًا.
ماذا يعني الانقلاب؟
قبل أيام قليلة من الانقلاب الشمسي وبعده ، تبدو رحلة الشمس عبر السماء متشابهة جدًا ، ويبدو أنها تسير في نفس المسار كل يوم – ومن هنا جاء اسم “الانقلاب” الذي يعني “الشمس تقف ثابتة” في اللاتينية ، وفقًا لوكالة ناسا (يفتح في علامة تبويب جديدة). هذا ليس هو الحال حقا. يختلف مسار الشمس قليلاً في هذه الأيام ، ولكن قد يكون من الصعب ملاحظته بدون الأدوات الحديثة.
لماذا لا يكون الانقلاب الشتوي هو أبرد يوم؟
إذا كان هناك القليل من ضوء الشمس في نصف الكرة الشمالي خلال الانقلاب الشتوي ، فلماذا لا يكون أبرد يوم في السنة؟
“الطريقة الأكثر بديهية [to understand it] قال كيرك: “أن الأمر يستغرق وقتًا حتى يبرد كل شيء. تحصل الشمس على إشعاع أقل ، وحرارة أقل على الأرض. يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى تشع الأرض والمحيطات كل هذه الطاقة وتبرد من كل هذا النقص في ضوء الشمس “.
بمجرد أن تبرد الأرض والمحيطات ، قد يستغرق الأمر أسابيع أو شهورًا حتى ترتفع درجة حرارتها مرة أخرى. بعد الانقلاب الشتوي ، تبدأ الأيام في التمدد في نصف الكرة الشمالي. لكن الشمس لا تزال غير مشرقة طالما أنها في الصيف. على سبيل المثال ، تجربة خطوط العرض الوسطى الشمالية حوالي 9 ساعات من ضوء النهار في الأسابيع التي أعقبت الانقلاب الشمسي ، مقارنة بـ 15 ساعة تقريبًا من ضوء الشمس اليومي التي يمرون بها حول الانقلاب الصيفي. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال نصف الكرة الشمالي مائلاً بعيدًا عن الشمس ، مما يجعله باردًا.
ما هو موعد الانقلاب الشتوي؟
| عام | الانقلاب الشتوي في نصف الكرة الشمالي | الانقلاب الشتوي في نصف الكرة الجنوبي |
|---|---|---|
| 2022 | 4:48 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة ، 21 ديسمبر | 21 يونيو |
| 2023 | 10:27 صباحًا بالتوقيت الشرقي 21 ديسمبر | 21 يونيو |
| 2024 | 4:19 صباحًا بالتوقيت الشرقي 21 ديسمبر | 20 يونيو |
احتفالات الانقلاب الشتوي
لقد اعترفت العديد من الثقافات بالانقلاب الشتوي. أشهر موقع في عصور ما قبل التاريخ يرتبط بالانقلاب الشمسي يقع في ستونهنج في إنجلترا. عندما تغرب الشمس في أقصر يوم من أيام السنة ، تتماشى أشعة الشمس مع حجر المذبح المركزي في ستونهنج وحجر الذبح ، ربما كان لها أهمية روحية للناس الذي بنى النصب.
في شبه جزيرة يوكاتان بالمكسيك ، يوجد في مدينة تولوم القديمة المليئة بالحجارة أيضًا هيكل يكرم الانقلاب الشمسي. عندما تشرق الشمس في الشتاء والانقلاب الصيفي ، تتألق أشعتها من خلال ثقب صغير في أعلى أحد المباني الحجرية ، مما يخلق تأثير انفجار نجمي.
قال كيرك: “أعتقد أن هناك علاقة عميقة بين حياتنا كبشر وكمية ضوء النهار والأنماط الموسمية التي نختبرها”.
