Динамикаи гардиш ва гардиши сайёраҳо
Гардиш ва гардиш ду ҳаракати асосӣ мебошанд, ки "ритм"-и сайёраро ташаккул медиҳанд. Гардиш чарх задани сайёра дар меҳвари худ аст, дар ҳоле ки гардиш ҳаракати сайёра дар атрофи ситораи мизбони худ аст - дар Системаи Офтоб, ин ситора Офтоб аст. Ин ду ҳаракат метавонанд содда ба назар расанд, аммо динамикаи онҳо физикаи бойро дар бар мегирад: ҷозиба, импулси кунҷӣ, моменти моменти об, таъсири мутақобилаи мадд ва таъсири шакли ғайрикурсии сайёра. Аз ин падидаҳои гуногуни муҳим, ба монанди ивазшавии рӯз ва шаб, фаслҳо, фарқиятҳо дар дарозии рӯз ва ҳатто устувории дарозмуддати иқлим ба вуҷуд меоянд.
1. Гардиш: Мошини вақти ҳаррӯзаи сайёра
Гардиши гардиш давомнокии рӯзи сайёраро муайян мекунад. Замин тақрибан 23 соату 56 дақиқа вақт мегирад, ки нисбат ба ситораҳои дур як маротиба чарх занад (рӯзи ситоравӣ), аммо нисбат ба Офтоб тақрибан 24 соат вақт мегирад (рӯзи офтобӣ), зеро Замин низ дар атрофи Офтоб чарх мезанад. Сайёраҳои дигар давраҳои гардиши гуногун доранд. Муштарӣ хеле зуд — тақрибан 10 соат — чарх мезанад, дар ҳоле ки Зӯҳра хеле суст, тақрибан 243 рӯзи Замин, ҳатто дар самти муқобил (ретроградӣ), чарх мезанад.
Дар физика, гардиш бо импулси кунҷӣ алоқаманд аст. Вақте ки сайёра аз диски газ ва чанг (диски протопланетарӣ) ба вуҷуд меояд, бархӯрдҳо ва афзоиши масса майл ба спини ибтидоӣ доранд. Азбаски импулси кунҷӣ одатан нигоҳ дошта мешавад, сайёраҳо гардиши худро нигоҳ медоранд, агар ба онҳо қувваҳои назарраси беруна таъсир нарасонанд. Аммо, гардиш комилан "собит" нест; он метавонад аз сабаби таъсири мутақобилаи ҷозиба бо дигар ҷирмҳои осмонӣ, бахусус қувваҳои мадд, оҳиста тағйир ёбад.
Гардиши меҳвар инчунин ба шакли сайёра таъсир мерасонад. Сайёраҳои зудгарданда майл ба ҳамворшавӣ доранд: дар экватор варам мекунанд ва дар қутбҳо каме ҳамвор мешаванд. Муштарӣ ва Зуҳал ин таъсирро ба таври возеҳ нишон медиҳанд. Ин ҳамворшавӣ на танҳо шакл аст; он ба майдони ҷозибаи сайёра таъсир мерасонад ва метавонад ба динамикаи мадори моҳвораҳои он таъсир расонад.
Илова бар ин, гардиш тавассути қувваи Кориолис ба атмосфера ва уқёнусҳо таъсири динамикӣ мерасонад. Дар Замин, ин қувва шамолҳо ва ҷараёнҳои уқёнусро бозмедорад, шакли гардиши ҷаҳониро ташаккул медиҳад, ба ташаккули сиклонҳо ва антисиклонҳо мусоидат мекунад ва ба тақсимоти гармӣ таъсир мерасонад. Дар сайёраҳои зудгарданда тӯфонҳо метавонанд хеле калонтар ва пойдортар бошанд, ба монанди Доғи Сурхи Бузург дар Муштарӣ.
2. Инқилоб: Сафари солона ва геометрияи мадор
Гардишҳои сайёраҳо "сол" ва сохтори фаслҳоро идора мекунанд. Мувофиқи қонунҳои Кеплер, мадори сайёраҳо одатан эллипсҳо мебошанд, ки Офтоб дар як фокус қарор дорад. Суръати сайёраҳо низ тағйирёбанда аст: онҳо дар наздикии перигелий (нуқтаи наздиктарин ба Офтоб) тезтар ва дар афелий (нуқтаи дуртарин) сусттар ҳаракат мекунанд. Ин принсип натиҷаи нигоҳдории импулси кунҷӣ ва энергияи мадорӣ мебошад.
Давраи гардиш аз масофаи миёна аз ситора вобаста аст: ҳар қадар сайёра дуртар бошад, соли он ҳамон қадар дарозтар аст. Инро Қонуни сеюми Кеплер ҷамъбаст мекунад: квадрати давраи гардиш ба куби меҳвари нимкалонтарини мадор мутаносиб аст. Аз ин рӯ, Меркурий барои анҷом додани як гардиш танҳо 88 рӯзи Заминӣ вақт мегирад, дар ҳоле ки Нептун тақрибан 165 соли Заминӣ вақт мегирад.
Аммо инқилоб танҳо дар бораи "гардиш" нест; он инчунин резонансҳои мадориро дар бар мегирад. Баъзе сайёраҳо ва моҳвораҳо метавонанд дар таносуби мушаххас ва устувори давраҳои мадори банд бошанд. Мисоли машҳур резонанси 3:2 байни Плутон ва Нептун аст, ки ба пешгирии бархӯрди онҳо кӯмак мекунад, ҳатто агар масирҳои мадори онҳо дар проексия буриш кунанд.
3. Майл ва фаслҳои меҳварӣ
Фаслҳо асосан аз майли меҳвари гардиши Замин (майл) нисбат ба сатҳи мадор таъсир мегиранд. Замин тақрибан 23,5° майл дорад, аз ин рӯ, ҳангоми гардиши худ, нимкураи ба сӯи Офтоб майлдошта тобистонро аз сар мегузаронад, дар ҳоле ки нимкураи дигар зимистонро аз сар мегузаронад. Агар майли меҳвар ба 0° наздик бошад, фаслҳо хеле заиф хоҳанд буд. Баръакс, агар майл шадид бошад, фаслҳо метавонанд хеле шадид бошанд.
Уран як мисоли ҷолиб аст: майли меҳварии он тақрибан 98° аст, гӯё он дар атрофи Офтоб "чарх мезанад". Дар натиҷа, як қутб метавонад даҳсолаҳо ба Офтоб рӯ ба рӯ шавад ва намунаҳои равшании мавсимиро, ки аз Замин хеле фарқ мекунанд, ба вуҷуд меорад. Ин динамика барои ҳарорати атмосфера, ташаккули абрҳо ва рафтори шамоли ҷаҳонӣ таъсири калон мерасонад.
Илова бар майли меҳварӣ, эксцентриситети мадор (то чӣ андоза эллиптикӣ будани мадор) низ метавонад фаслҳоро тағйир диҳад. Миррих нисбат ба Замин эксцентриситети бештар дорад, аз ин рӯ масофаи он аз Офтоб дар тӯли сол ба таври назаррас тағйир меёбад. Ин боис мешавад, ки фаслҳои Миррих аз ҷиҳати шиддат байни нимкураҳои шимолӣ ва ҷанубӣ фарқ кунанд.
4. Таъсири мутақобилаи мадд ва эволютсияи гардишӣ
Яке аз омилҳои муҳимтарине, ки гардишро бо мурури замон тағйир медиҳад, қувваҳои мадд мебошанд. Вақте ки сайёра ба як ҷисми дигари азим — ба монанди Моҳ ё ситора — наздик аст, қувваи ҷозиба ҳамаи қисмҳои сайёраро баробар намекашад. Ин фарқияти ҷозиба як ғалтаки маддӣ ба вуҷуд меорад. Агар ин ғалтаки маддӣ бо хати пайвасткунандаи ду ҷисм комилан мувофиқат накунад (масалан, аз сабаби гардиш), моменти гардиш ба вуҷуд меояд, ки метавонад гардишро суст ё суръат бахшад.
Дар Замин, таъсири мутақобилаи мадд бо Моҳ гардиши Заминро оҳиста-оҳиста суст мекунад (рӯзро дароз мекунад) ва ҳамзамон Моҳро чанд сантиметр дар як сол тела медиҳад. Дар миқёси геологӣ, рӯзҳои Замин дар гузашта кӯтоҳтар буданд. Раванди монанд метавонад боиси баста шудани объекти маддӣ гардад, ки дар он давраи гардиш ба давраи гардиш баробар аст, то як тараф ҳамеша ба объекти маддӣ рӯ ба рӯ шавад. Моҳ ба таври маддӣ ба Замин баста шудааст; фикр мекунанд, ки бисёре аз сайёраҳои экзопланетаҳо дар наздикии ситораҳои худ низ ба таври маддӣ баста шудаанд, ки ин барои иқлим оқибатҳои ҷиддӣ дорад (як тараф ҳамеша рӯзона, тарафи дигар шаб).
Уторид як мисоли ҷолибро пешниҳод мекунад: он дар резонанси 3:2 спин-мадор ҷойгир аст. Ин маънои онро дорад, ки Уторид барои ҳар ду мадори атрофи Офтоб се маротиба чарх мезанад. Ин ҳолати устувор аз ҳисоби омезиши эксцентриситети мадор ва моменти мадди Офтоб ба вуҷуд меояд.
5. Прецессия, нутатсия ва «ларзиш»-и меҳварӣ
Меҳвари гардиши сайёра на ҳамеша ба як нуқта дар осмон ишора мекунад. Он метавонад прецессияро аз сар гузаронад, ки ин як ҳаракати суст ва ларзон ба монанди болои чархзананда аст. Дар Замин, прецессия бо давраи тақрибан 26.000 сол рух медиҳад, ки асосан аз ҷониби кашиши ҷозибаи Офтоб ва Моҳ дар меҳвари Замин таъсир мерасонад. Аз сабаби прецессия, "ситораи қутбӣ" бо мурури замон тағйир меёбад: он айни замон Қутбӣ аст, аммо ҳазорҳо сол пеш фарқ мекард.
Илова бар прецессия, нутатсия низ вуҷуд дорад, ки як ларзиши ночиз дар ҳаракати прецессия аст, ки аз тағирёбии мадори Моҳ ва дигар омилҳо таъсир мегирад. Прецессия ва нутатсия ҳангоми якҷоя бо тағирёбии эксцентриситет ва майли меҳварӣ ба тағирёбии дарозмуддати иқлим мусоидат мекунанд - ки аксар вақт дар заминаи давраҳои Миланкович баррасӣ мешаванд.
6. Таъсир ба обу ҳаво, иқлим ва шароити зист
Динамикаи гардиш ва гардиш на танҳо барои астрономия, балки барои мутобиқати сайёраҳо низ муҳим аст. Дарозии рӯз ба контрасти ҳарорати рӯз ва шаб таъсир мерасонад. Гардиши хеле суст метавонад боиси гарм шудани рӯзона ва хунук шудани шабона гардад, агар атмосфера ба қадри кофӣ ғафс набошад, ки гармиро гардиш кунад. Майл ба тағйирёбии мавсимӣ таъсир мерасонад; майл ба таври шадид метавонад устувории экосистемаро зери суол барад. Эксентриситетҳои баланд метавонанд боиси он шаванд, ки сайёраҳо дар тӯли сол фарқиятҳои калонро дар гармӣ эҳсос кунанд.
Дар Замин, омезиши гардиши нисбатан босуръат, атмосфераи фаъол ва уқёнусҳо ва майли мӯътадили меҳвар иқлими нисбатан устувореро ба вуҷуд меорад, ки барои ҳаёти мураккаб мусоид аст. Аммо, ин устуворӣ кафолат дода намешавад; он натиҷаи мувозинати динамикии хеле дарозмуддат аст.
Хулоса
Гардиши сайёраҳо ва гардиши онҳо ду ҳаракати оддӣ мебошанд, ки оқибатҳои мураккабро ба бор меоранд. Гардиш рӯзро шакл медиҳад, ба шакли сайёра таъсир мерасонад, гардиши атмосфераро назорат мекунад ва бо қувваҳои мадд ҳамкорӣ мекунад. Инқилоб сол, геометрияи мадор, резонанс ва намунаҳои қабули энергияро аз ситора муайян мекунад. Майл ба меҳвар, эксцентриситети мадор, қулфшавии мадд ва прецессия нишон медиҳанд, ки "соатҳои" сайёраҳо доимо тағйир ва таҳаввул меёбанд. Бо дарки ин динамикаҳо, мо на танҳо мефаҳмем, ки чӣ гуна сайёраҳо ҳаракат мекунанд, балки чаро онҳо фаслҳо, обу ҳаво ва ҳатто қобилияти дастгирии ҳаётро доранд.
