شكل كوكب الأرض

شكل (1) مقارنة بين حجم الكواكب الداخلية (من اليسار إلى اليمين) عطارد والزهرة والأرض والمريخ.

إن شكل كوكب الأرض قريب جدا من الشكل الكروي المفلطح، فهي جسم كروي مفلطح عند القطبين، ومنبعج عند خط الاستواء. وينتج هذا الانبعاج عن دوران كوكب الأرض، كما أنه يتسبب في ان قطر الأرض عند خط الاستواء يكون أكبر من قطرها عند القطبين بحوالي 43 كيلو متر هذا ويكون متوسط قطر الجسم الكروي المرجعي حوالي 12.742 كيلو متر، الذي يعادل تقريبا 40.000 TT/Km؛ حيث إن المتر كان يساوي في الأصل 10.000.000/1 من المسافة الواقعة بداية من خط الاستواء وحتى القطب الشمالي عبر مدينة باريس في فرنسا.

والجدير بالذكر أن الطبوغرافيا المحلية تختلف عن هذا الشكل الكروي المثالي، على الرغم من أن هذه الاختلافات بسيطة على النطاق الكوني:

فالأرض لها معدل تفاوت حوالي جزء من 584، أو 0.17٪ من الجسم الكروي المرجعي، وهي نسبة أقل من 0.22% من نسبة التفاوت المسموح بتواجده بين كرات البلياردو. هذا وتتمثل أكبر معدلات تفاوت أو انحراف محلية في السطح الصخري لكوكب الأرض قمة إيفرست (التي يصل ارتفاعها إلى 8.848 متر فوق مستوى البحر)، وكذلك في منخفض مريانا ترينش (الذي يصل انخفاضه إلى 10.911 متر تحت سطح البحر).وبسبب انبعاج الكرة الأرضية. عند خط الاستواء، فإن جبل شيمبورازو الذي يقع في الإكوادور يعتبر أبعد جزء عن مركز الأرض.

الأحجام:

لقد قاس " إيراتوستينس Eratosthenenes  "محيط الأرض بحوالي 250 سنة ق.م وتستند الطريقة الحديثة لتعيين أبعاد الأرض أساساً على نفس القواعد التي استوعبت من ایراتوستينس. ومشكلة إيجاد محيط الأرض يكافئ تعيين الزاوية في مركز الأرض بين أنصاف أقطار موضعين ذات انفصال خطي على طول سطحيهما.

لقد استعمل هذا العالم إرصادات اتجاه الشمس عند ظهر اليوم الأول للصيف، كي يجد الزاوية على مركز الأرض بين الإسكندرية وأسوان. وقد عرفت بأنها تبعد 5000 مقياس بعدي Safia (هو قضيب مدرج يستخدم مع أداة مساحية لقياس الأبعاد)، نحتاج لحسابات نوعين من الأرصاد:

الأول: وجوب قياس البعد بين محطتين (نقطتين) بواسطة المسح أو التثليث.

الثاني: بأرصاد سماوية أشبه إلى التي عملت من قبل إيراتو للشمس.

يجب أن يقاس الانفصال الراوي (في مركز الأرض)، ولموقعين. افرض بأنك عينت الأرض، منفصلتين ببعد مقداره (1) ميل على سطحها. وزاوية مقدارها (α) درجة في مركزها، وإن البعد (d) إلى محيط. هو (C) ، كما هو للزاوية (α) إلى 360. فإن المحيط:

α C = d× 360 /

فبالمطابقة لوحدة الطول على سطح الكرة الأرضية فإن كل 1 هو (αd/). في عام 1671 وفي باريس، أوجد العالم الفلكي الفرنسي جيان بيكار 1682-1620 Jean ( Picard، أن الطول المضبوط لـ كل ضمن قليل من الياردات، وقد لوحظ بأن الأرض ليست كروية تماماً وبالتالي فإن الطول المضبوط لـ ^"1 هو يختلف وبطء الأرض. فعند خط الاستواء فإن "1 م حوالي 60 ميلاً بحرياً (الميل البحري يعرف بأنه 1/60 من العرض على الأرض، والذي هو ^'1) يعادل الميل البحري 1،1516 ميل قانوني، ! . لذا فإن محيط الأرض عند خط الاستواء هو :

          1.1516 × 60 × 360 أو يساوي: 24900 ميل قانوني (ميل إنكليزي).

إن قطر الكرة الأرضية هو محيطها مقسوماً على النسبة الثابتة π، قطر الأرض الاستوائي هو: 7927 ميل أو 12757 كيلومتر. كما أن قطر القمر هو 3476 كيلومتر (2164 ميل) أو 0.273 مرة من الذي هو للأرض

الكثافات:

يعطى حجم الكرة بالعلاقة التالية 4π R3 ، حيث إن R نصف قطر الكرة. وبما أن أنصاف أقطار كل من الأرض والقمر معروف. لذلك يمكن حساب كتلتهما. إن حجم الأرض هو:Cm³ 10²⁷ ×1.08. وإن معدل كثافة الأرض هي النسبة بين كتلتها إلى حجمها وهي gm/Cm³ 5.54 = (5.98×027/gm 1.08×1027 Cm³)

كثافة الأرض = 5.54 gm/Cm³

ان كثافة الأرض تفوق كثافة الماء المقطر بحوالي 5.54 مرة. وكثافة القمر اقل من كثافة الأرض. ومقدارها = 3.34 gm/Cm³.

مدار ودوران كوكب الأرض:

شكل (2) الميل المحوري للأرض وعلاقته بمحور الدوران ومستوى المدار

تقدر مدة دوران الأرض حول محورها بالنسبة للشمس - أي اليوم الشمسي المتوسط - بحوالي 86.400 ثانية من الوقت الشمسي المتوسط. والجدير بالذكر أن كل ثانية من هذه الثواني تعتبر أطول من مدة الثانية الموجودة في النظام الدولي للوحدات SI بقليل؛ لأن اليوم الشمسي الآن أطول بقليل من اليوم الشمسي خلال القرن التاسع عشر، وذلك بسبب تسارع حركة المد والجزر.

إن فترة دوران الأرض حول محورها وفقا للنجوم الثابتة، والتي أطلقت عليها هيئة:

International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS)

اسم متوسط اليوم النجمي 098903691.86164seconds 23 h 56 m 4.0989 03691s .

تقدر بحوالي 098903691.86164 ثانية من التوقيت الشمسي المتوسط (UTI) أو

                                                                    23h 56m 4.098903691s.

أما بالنسبة لفترة دوران الأرض حول نفسها وفقا للاعتدال الربيعي المتوسط والمتقدم، والتي يسميها البعض خطأ اليوم النجمي أو الفلكي، فإنها تقدر بحوالي 86164 09053083288 ثانية من الوقت الشمسي المتوسط (4.090530832888 UTI) (23h 56m ) وبذلك فإن اليوم الفلكي أقصر من اليوم النجمي بحوالي 8.4 ميللي ثانية.

هذا ويمكن الحصول على طول اليوم الشمسي المتوسط بمقياس SI من ERS) )عن الفترات الممتدة بين تلك الأعوام 1623- 2005 و1962- 2005 وبصرف النظر عن الشهب التي تحدث داخل نطاق الغلاف الجوي والأقمار التابعة التي تدور في مدارات منخفضة، فإن الحركات الرئيسية الظاهرة للأجرام السماوية الموجودة في سماء كوكب الأرض تحدث ناحية العرب بمعدل h = 15^'/min /15^o. والجدير بالذكر أن هذه الت تعادل القطر الحقيقي الشمس أو القمر والذي يتم حسابه كل دقيقتين، حيث إن الحجم الظاهر الشمس والقمر يكون متساويا تقريبا.