برگزاری جشن نوروز را می توان نشانه نبوغ ایرانیان در امر ستاره شناسی و نجوم و گاهشماری دانست چرا که ایرانیان با اطلاع کامل از تغییرات به وجود آمده در مسیر حرکت ظاهری خورشید در آسمان و تاثیر این مسئله در تغییر آب و هوا و همچنین زندگی روزمره طی سال جشن هایی را بر پا می کردند.

گاهشماری جلالی (تقویم مورد استفاده ما) هماهنگ با سال اعتدالی است که توسط جمعی از ریاضی دانان* کشورمان که در رأس آنان حکیم عمر خیام قرار داشت در سال 458 هجری شمسی در دورهٔ جلال‌الدین ملکشاه سلجوقی با فرمان خواجه نظام‌الملک تدوین شده است و اکنون این گاهشمار را دقیق‌ترین گاهشماری جهان می دانند.

در تقویم ایران عید نوروز دقیقا” مصادف یا اعتدال بهاری است یعنی زمانی است که زمین یک دور کامل را به دور خورشید گردش کرده و در ادامه دور جدیدی را شروع خواهد کرد. اعتدال بهاری در گاهشماری (تقویم) ایران به وقت رسمی کشور در اول فروردین ساعت 00:00 (ساعت صفر)، و اعتدال پاییزی در ساعت 09:37 به وقوع می پیوندد (جدول 1).

در شکل 1 موقعیت زمین نسبت به خورشید در مدار انتقالی سالانه در ابتدای فصول چهار گانه مشخص شده است که آغاز فصول بهار و پاییز منطبق بر اعتدال بهاری و پاییزی و آغاز فصول تابستان و زمستان منطبق بر انقلاب تابستانی و زمستانی می باشد.

اعتدالین و انقلابین چگونه واقع می شوند و چه نتایجی دارند؟

برای بیان چگونگی وقوع انقلابین و اعتدالین از نظر نجومی، لازم است سه تعریف زیر را با هم مرور کنیم:

الف) کره سماوی (Celestial Sphere):

اگر از مرکز زمین یک کره رسم کنیم به شعاع بی نهایت که شعاع این کره همه ستاره ها و کهکشان ها را در بر بگیرد به این کره کره ی سماوی ( کره آسمان) گفته می شود. بنابراین ناظری که شب هنگام به آسمان نگاه می کند، خود را در مرکز نیمکره عظیمی می بیند که تمام اجسام سماوی بر روی آن نیمکره قرارگرفته اند (شکل 2).

ب) استوای سماوی (Celestial Equator):

اگر شعاع صفحه استوای زمین را تا بی نهایت ادامه دهیم کره سماوی را در دایره‌ای قطع خواهد کرد که استوای سماوی (یا استوای آسمان) نامیده می شود. به عبارتی دیگر فصل مشترک صفحه استوای زمین با کره سماوی، استوای سماوی نامیده می شود (شکل 2).

ج) دایرةالبروج (Ecliptic):

صفحه ای است که مدار گردش زمین به دور خورشید در آن قرار دارد، به عبارت دیگر مسیر سالانه حرکت ظاهری خورشید در میان ستارگان را دایرةالبروج گویند. دایرةالبروج نسبت به سطح استوای زمین (و استوای سماوی) زاویه ای به اندازه ʺ21ʹ27˚23± را نشان می دهد. از دید ناظر زمینی خورشید در کرۀ سماوی در حال طی کردن این مسیر است و تغییر ارتفاع ظاهری خورشید نیز در تابستان و زمستان به زاویه بین دایرةالبروج و صفحه استوا مربوط می شود. (شکل 2).

با توجه به شکل 2 و عدم انطباق دایره البروج و مدار گردش زمین با استوای سماوی در طی سال چهار نقطه اصلی دایرةالبروج را که انقلابین (انقلاب زمستانی و انقلاب تابستانی) و اعتدالین ( اعتدال بهاری و اعتدال پاییزی) نام گذاری شده اند و نتایج هر یک از آنها در سطح زمین به اختصار توضیح داده شده است:

1- انقلاب زمسنانی (winter solstices):

هنگامی که خورشید در تغییر ارتفاع ظاهری از نقطه اعتدال پاییزی عبور می کند طی 90 روز حدود یک چهارم مسیر خود را به سوی نیمکره جنوبی طی می کند و در آخرین روز از آذر ماه در جنوبی ترین نقطه دایره البروج قرار می گیرد. در این زمان در نیمکره شمالی انقلاب زمستانی (چله زمستان) است که شب یلدا گفته می شود. در اول دی ماه از دید ناظر زمینی در نیمکره شمالی خورشید از جنوب شرق (˚113.5) طلوع و در جنوب غرب (˚246.5) غروب می کند و در طی روز قوسی معادل ˚133 درجه را با کم ترین ارتفاع در مسیر روزانه طی می کند در این روز هنگام ظهر خورشید بر مدار رأس الجدی (˚23.5 جنوبی) عمود می تابد که نتیجه آن کاهش زاویه میل تابش خورشید در نیمکره شمالی است. بنابراین اثر اقلیمی کاهش طول روز و کاهش ارتفاع ظاهری خورشید که منجر به کاهش زاویه تابش شده عامل ایجاد فصل سرما در نیم کره شمالی است.

با توجه به موارد فوق نتایج انقلاب زمستانی در نیمکره شمالی عبارتند از:

• خورشید هنگام ظهر با زاویه میل ˚23.5- نسبت به استوا بر مدار رأس الجدی عمود می تابد.
• طولانی ترین شب (شب یلدا) و کوتاهترین روز سال به وقوع می پیوندد.
• خورشید از جنوب شرقی طلوع و در جنوب غربی غروب می کند.
• قطب شمال در تاریکی شش ماه قرار دارد درحالی که دایره روشنای قطب جنوب را کامل در بر می گیرد.
• نیمکره جنوبی تابش و در نتیجه انرژی بیشتری را نسبت به نیمکره شمالی دریافت می کند.
• فاصله زمین تا خورشید نزدیک *به حداقل فاصله سالانه می باشد.
• سرعت حرکت انتقالی زمین نزدیک* به حد اکثر سرعت سالانه است.

* در انقلاب تابستانی فاصله زمین تا خورشید به حد اکثر و سرعت آن در حرکت انتقالی به حد اقل می رسد.

2- انقلاب تابستانی (Summer solstices):

خورشید در حرکت ظاهری روز اول فروردین از نقطه اعتدال بهاری عبور می کند و برای پیمودن یک چهارم اول مسیر خود طی 93 روز به سوی نیمکره شمالی متمایل می شود و هنگامی که در شمالی ترین نقطه دایره البروج قرار می گیرد انقلاب تابستانی (چله تابستان) به وقوع می پیوندد که مطابق با اول تیر ماه است در این روز خورشید از شمال شرق (˚66.5) طلوع و در شمال غرب (˚293.5) غروب می کند و از دید ناظر زمینی در نیمکره شمالی قوسی معادل ˚227 درجه را در روز طی می کند. خورشید در هنگام ظهر بر مدار رأس السرطان (˚23.5 شمالی) عمود می تابد و در عرض های جغرافیایی بالاتر نیمکره شمالی نیز هنگام ظهر شاهد بیشترین ارتفاع خورشید در طی سال می باشند بنابر این در انقلاب تابستانی هم طول روز و هم افزایش زاویه تابش که از اعتدال بهاری آغاز شده و به اوج رسیده اند اثر اقلیمی ایجاد فصل گرما در نیم کره شمالی را به همرا دارند.

نتایج انقلاب تابستانی در نیمکره شمالی عبارتند از:

• خورشید هنگام ظهر با زاویه میل ˚23.5+ نسبت به استوا بر مدار رأس السرطان عمود می تابد.
• طولانی ترین روز (چله تابستان) و کوتاهترین شب سال به وقوع می پیوندد.
• خورشید از شمال شرقی طلوع و در شمال غربی غروب می کند.
• قطب شمال در دایره روشنای روز شش ماه قرار دارد در حالی که درقطب جنوب تاریکی شش ماه حکم فرماست.
• نیمکره شمالی تابش و در نتیجه انرژی بیشتری را نسبت به نیمکره جنوبی دریافت می کند.
• فاصله زمین تا خورشید به حد اکثر فاصله سالانه می رسد.
• سرعت حرکت انتقالی زمین به حد اقل سرعت سالانه می رسد.

3- اعتدالین (Equinoxes):

همانگونه که در شکل 2 دیده می شود دو دایرۀ استوای سماوی و دایرةالبروج در دو نقطه با هم تلاقی می کنند. یکی نقطۀ اعتدال بهاری (Vernal Equinox) است که منطبق با روز اول فروردین (21 مارس) در هر سال است و دیگری نقطه اعتدال پاییزی(Autumnal Equinox) است که منطبق با روز اول مهر ماه (23 سپتامبر) است. اعتدال بهاری در واقع، موضعی از استوای سماوی است که خورشید پس از انقلاب زمستانی ضمن حرکت ظاهری به سوی شمال (انقلاب تابستانی) از آن عبور می کند. و اعتدال پاییزی زمانی است که خورشید بعد از انقلاب تابستانی ضمن حرکت ظاهری به سوی جنوب از استوای سماوی می گذرد. در اعتدالین خورشید دقیقاً از شرق طلوع و در غرب غروب می کند و قوسی معادل ˚180 را در روز طی می کند، هنگام ظهر بر مدار استوا عمود می تابد و مدت شب و روز با هم برابر می شود.

در نتیجه در اعتدالین به ویزه اعتدال بهاری که روز آغاز سال شمسی است عدالت های نجومی زیر برقرارند :

• خورشید در ظهر دقیقا” در میانه آسمان است، عمود بر مدار استوا می تابد و زاویه میل آن صفر است.
• طول شب و روز برابر می شود.
• خورشید دقیقا” از شرق طلوع و در غرب غروب می کند.
• دایره روشنای از دو قطب زمین عبور می کند.
• هر دو نیکره زمین تابش و در نتیجه انرژی برابری را دریافت می کنند.
• فاصله زمین تا خورشید برابر با متوسط فاصله سالانه است.
• سرعت حرکت انتقالی زمین برابر با میانگین سرعت سالانه می باشد.

حرکت زمین و زاویه انحراف محور آن نسبت به صفحه مداری به گونه ای است که می توان موقعیت خورشید را نسبت به زمین به صورت شکل 3 تصور کرد.

البته قابل ذکر است که نقاط اعتدالین دائمی نیستند و به آهستگی بر روی دایره البروج حرکت می کنند و یک دور کامل را در 25800 سال می پیماید که این مسئله نتیجه حرکت تقدیمی زمین است که از دیگر نتایج آن تغییر موقعیت محور گذرنده از قطبین زمین نسبت به ستاره های دور دست می باشد.

بنابر این نقطه اعتدال بهاری به تدریج به سمت غرب بر روی دایره البروج حرکت می کنند و میزان این حرکت حدودا” 50 ثانیه قوس در هر سال و یا 30 درجه در هر 2160 سال است که برابر با یک برج یا یک صورت فلکی است . در حال حاضر موقعیت اعتدال بهاری در صورت فلکی ماهی (حوت) قرار دارد و ستاره قطبی نیز ستاره (جدی) از صورت فلکی خرس کوچک است .

منبع مورد استفاده:

- عدالتی، تقی و حسن فرخی، 1374، اصول و مبانی جغرافیای ریاضی (زمین در فضا)، مشهد،انتشارات آستان قدس رضوی.

- http://www.cloob.com تاریخ مراجعه 3/1/1395

- http://geophysics.blogsky.com تاریخ مراجعه 3/1/1395

* سایر ریاضی دانانی که همراه با حکیم عمر خیام در تنظیم گاهشماری جلالی نقش داشتند عبارتند از: ابوحاتم مظفر اسفزاری، ابوالعباس لوکری، محمد بن احمد معموری، میمون بن نجیب واسطی، ابن کوشک بیهقی مباهی و در رأس آنان ابوالفتح عبدالرحمان منصور خازنی که در ۳ رمضان ۴۷۱ هجری قمری تدوین گاهشماری را به پیایان رساندند.