چکیده
به علت انحراف محور کره زمین نسبت به عمود صفحه مداری آن، حالتها و شرایط متنوعی ایجاد شده است. یکی از این حالتها، تفاوت سایه شاخصهاست.
آنچه در این مبحث، تعیین کننده است، عرض جغرافیایی و میل آفتاب است.
با توجه به آنکه خورشید در حرکت ظاهری خود دارای حرکتهای مارپیچی است که از مدار اعتدال بهاری بتدریج به سمت مدار انقلاب تابستانی و از آنجا مجددا به سوی اعتدال بازمی گردد و از اعتدال پاییزی به سمت مدار انقلاب زمستانی رفته و مجددا به سوی اعتدال بازگشته و این چرخه را ادامه می دهد، ترکیب دو مؤلفه عرض جغرافیایی و حرکت ظاهری خورشید (میل آفتاب) عامل اساسی در تنوع و تفاوت شاخصهاست. در این مقاله به بیان شاخصها در عرضهای مختلف جغرافیایی پرداخته و به صورت محدود، ویژگی سایه شاخصها به لحاظ جغرافیایی و ظهر شرعی و قبله مورد بررسی قرار گرفته است.
کلید واژه ها: 1- تفاوت شاخصها 2- ظهر طبیعی 3- تعیین قبله.
1 . مقدمه
نوشته ای که در برابر شما قرار دارد با هدف دستیابی و آشنایی سریع و ساده به تفاوت شاخصها در نقاط جغرافیایی گوناگون و جهتهای تشکیل سایه آنهاست که با تکیه بر مبانی و اصول جغرافیا و دانش ستاره شناسی تنظیم گشته است، اینجانب در ارتباط با موضوع مورد بحث به منبعی که کاملا در این زمینه به بررسی مستقل و متمرکز پرداخته باشد، برخورد نکرده ام، گرچه ممکن است به شکل پراکنده و متفرق در کتب و آثار دانشمندان علم هیئت و ستاره شناسی، پیرامون آن، بحثهایی انجام گرفته باشد.
مبحث اقسام شاخصها و سایه ها به شکل کنونی بحث، استنباط و برداشت اینجانب است و از منبعی الهام نگرفته ام،اما در راستای استدلال و مبرهن نمودن موضوع بحث با استفاده از مبانی و اصول دانش جغرافیا و ستاره شناسی نهایت تلاش خویش را به کار گرفته ام.
برای درک و فهم ملموس تر نسبت به مباحث در برخی موارد از نظریه زمین مرکزی نیز استفاده شده است. ضمنا به صورت محدود، ویژگی سایه شاخصها به لحاظ جهات جغرافیایی و تعیین ظهر شرعی و قبله مورد بررسی قرار گرفته است.
2 . اقسام شاخصها
به طور کلی، کاربرد شاخصهای آفتابی در تمدن اسلامی و بیان آن در کتب فقهی (1) به منظور تعیین زوال خورشید یا تشخیص نیمروز و شناخت و تعیین لحظه زمانی نهایت ارتفاع (2) خورشید نسبت به قوسهای نصف النهاری هر منطقه جغرافیایی است.
به علت تفاوت راستای سایه ها در شاخصهای آفتابی، در مناطق جغرافیایی گوناگون با توجه به مدارهای عرض جغرافیایی [ Parallels of Latitude] شاخصها را به چهار دسته می توان تقسیم کرد: (3)
1 - شاخصهای بالاتر از (2327 + )
2 - شاخصهای بالاتر از (2327 - )
3 - شاخصهای میان (0) تا (2327 +)
4 - شاخصهای میان(0) تا (2327 -)
پیش از پرداختن به بیان ویژگی شاخصهای فوق، مطالبی به عنوان راهنمای کلیدی مبحث، ضروری می نماید.
2 . 1 . ویژگیهای زمین
الف - استوا [Eduator]
استوا بزرگترین مدار کره زمین است که بر محور آن عمود است و زمین را به دو نیمکره شمالی و جنوبی تقسیم می کند. این دایره، مبنای محاسبه عرض جغرافیایی زمین است; بنابراین بر مدار (0) زمین انطباق دارد. (4)
ب - مدارهای عرض جغرافیایی :[ Parallels of Latitude]
این مدارها، داویر فرضی است که موازی یکدیگر بوده، سطح آنها بر محور زمین عمود است و به موازات دایره استوا از دو سوی آن به سمت شمال و جنوب امتداد می یابد. اندازه مدارها برابر نبوده و از استوا به طرف قطبها از طول آنها کاسته می شود (5) درجه مدارها از(0) تا 90 + (شمالی و جنوبی) متغیر است که مدارهای شمالی را با (+) و مدارهای جنوبی را با (-) نمایش می دهند.
ج - نصف النهارها [Meridians]
هر صفحه ای که بر دو قطب زمین عبور کند، با سطح آن دوایری می سازد که به آن نصف النهار یا نیمروز می گویند و آن را به دو نیم کرده و دو نام برایش در نظر گرفته اند:
ج - 1 - قوس النهار [ Upper Transit of the Meridian ]
به معنای عبور بالائی نصف النهار است و آن هنگامی است که آفتاب در مسیر حرکت ظاهری روزانه اش بر فراز بلندترین نقطه روی نصف النهار محل قرار می گیرد.
ج - 2 - قوس اللیل [ Lower Transit of The Meridian ]
به معنای عبور پایینی نصف النهار است و آن هنگامی است که خورشید در راستای مخالف نصف النهار محل فرض شود.
مبنای محاسبه نصف النهارها، نصف النهار گرینویچ [ Greenwich ] می باشد که از 8 کیلومتری لندن می گذرد و به عنوان نصف النهار مبدا (0) درنظر گرفته می شود و سایر نصف النهارها از دو سمت آن به سوی شرق و غرب امتداد می یابد و زمین را به دو نیمکره شرقی و غربی تقسیم می کند.
اندازه نصف النهارها از (0 تا 180 ب،ج) (شرقی و غربی) می باشد. (6)
د - حرکت چرخشی زمین [ Rotation]
زمین در مدت 24 ساعت، یک بار به دور محور خود و در جهت عکس حرکت عقربه های ساعت از غرب به شرق می چرخد. محور فرضی چرخش زمین با سطح مدار سالیانه اش به دور خورشید عمود نبوده و زاویه ای به اندازه (27و23) می سازد که دارای اثرات مشخصی بر روی زمین است; همانند ایجاد زاویه میل خورشید که در مسیرش به ترتیب در بلندترین (در فصل تابستان) و کوتاهترین (در فصل زمستان) میل خود قرار می گیرد. (7)
ه - حرکت انتقالی زمین [Revolution]
ه - 1 - آفتاب در حرکت ظاهری خود در اواخر اسفند و اوایل فروردین در راستای موازی خط استوا روی دایره استوای و یا به تعبیر دیگر در دایره اعتدال بهاری [ Vernal Equinox ] طلوع و غروب می کند. بنابراین پرتو تابش خورشید به دایره استوا، عمود بوده و دایره روشنایی و تاریکی با یکدیگر مساوی هستند و در نتیجه طول روز و شب یکسان است و چون خط استوا مبدا محاسبه عرضها (در نظام مختصات جغرافیایی) به شمار می رود، بنابراین عرض زمین در امتداد این دایره برابر با صفر است.
ه - 2 - آفتاب بتدریج در طی حرکت مداری خود از سمت الراس خط استوا (استوای سماوی) به سوی نیمکره شمالی مایل می شود و در برجهای فروردین، اردیبهشت و خرداد از برابر هر یک از مدارهای عرض (حداکثر تا مدار (2327) عبور کرده و در اواخر خرداد به انتهای پهنای منطقه مداری خود (نقطه اوج خورشید و انقلاب تابستانی [Summer Solstice] می رسد که در این وضعیت در سمت الراس مدار (27 و23+) عرض شمالی زمین قرار می گیرد (روی مدار راس السرطان (Tropic of cancer . (8)
ه -3 - خورشید سپس در برجهای تیر، مرداد و شهریور، همچنان در نیمکره شمالی از اوج خود بازمی گردد و مدارهای عرض شمالی را با کاهش تدریجی از (27 و23+) به سوی عرض (0) می پیماید و در اواخر شهریور و اوایل مهر دوباره به راستای برابر استوا (در استوای سماوی) می رسد که خصوصیات این وضعیت (یعنی اعتدال پاییزی (Autumnal Equinox همانند اعتدال بهاری است.
بنابراین خورشید در مسیر بازگشت خود نیز دوباره از سمت الراس تمامی عرضهای (27و23+) تا (0) عبور می کند.
ه - 4 - این بار خورشید به سوی نیمکره جنوبی مایل می شود و در برجهای مهر، آبان و آذر مدارهای عرض را از مبدا (0) تا مرز (27و23-) می پیماید (و این نقطه حضیض خورشید و یا انقلاب زمستانی [Winter solstice] است) (9) که انتهای دیگر پهنای منطقه مداری خورشید است (و در موقعیت مدار راس الجدی [Caricorn Tropic of ] قرار گرفته است).
ه - 5 - سپس خورشید در برجهای دی، بهمن و اسفند همچنان در نیمکره جنوبی از حضیض خود دوباره به سمت اعتدال بهاری بازمی گردد بنابراین، با کاهش تدریجی از سمت الراس تمامی عرضهای (27و23-) به سوی (0) عبور کرده و در اواخر اسفند به وضعیت اعتدال بهاری می رسد.
3 . ویژگی شاخصها
اکنون به بیان ویژگی شاخصها می پردازیم.
3 . 1 . شاخصهای بالاتر از عرض (27و23+) دارای ویژگیهای زیر است:
الف - همواره هنگام ظهر در تمامی فصول که خورشید در بالاترین ارتفاع خود یعنی در امتداد نصف النهار هر یک از نقاط جغرافیایی قرار می گیرد سایه شاخصها به کمترین طول خود می رسد، ولی هیچگاه سایه از بین نمی رود (و در عرضهای بیش از (67+) در روز انقلاب تابستانی هنگام ظهر، سایه شاخص کم نمی شود).
ب - هنگام ظهر، راس سایه همیشه به سوی شمال خواهد بود، بنابراین، جهت خلاف سایه در راستای جنوب می باشد.
ج - تمامی نقاط واقع در مناطق فوق، نسبت به راستای سایه شاخص در هنگام ظهر (راستای شمال و جنوب) دارای زاویه انحراف قبله است (10) مگر نقاطی که روی مدار طول (54و39) شرقی و (6و140) غربی قرار گرفته باشند که موقعیت طول جغرافیایی شهر مکه مکرمه است.
بنابراین، کلیه نقاط و شهرهایی که با شهر مکه بر روی یک نصف النهار قرار گرفته است. یعنی طول جغرافیایی آنها یکسان است، دارای انحراف قبله نیست.
بنابراین، ساکنان بر روی این نصف النهار از مدار عرض (30و21+) به بالا اگر در جهت خلاف سایه شاخص (هنگام زوال) یعنی پشت به شمال بایستند، دقیقا رو به جهت قبله خواهند بود.
د - جهت قبله همیشه به سوی جنوب و در خلاف جهت سایه شاخص در هنگام زوال می باشد. (11)
3 . 2 . شاخصهای بالاتر از عرض (27و23-) دارای ویژگیهای زیر است:
الف - در این مناطق نیز ویژگیهای بند (3 - 1) دقیقا هنگام ظهر وجود دارد، با این تفاوت که راس سایه شاخص، هنگام ظهر همیشه به سمت جنوب می باشد، بنابراین، جهت خلاف سایه به طرف شمال خواهد بود.
ب - نقاط واقع بر مدار طول (54و39) شرقی در نیمکره جنوبی نیز فاقد زاویه انحراف قبله است.
بنابراین، کلیه کسانی که روی این نصف النهار از مدار عرض (30و21+) به سمت جنوب قرار گرفته اند، اگر در جهت خلاف سایه شاخص در هنگام زوال یعنی پشت به جنوب بایستند، رو به سمت قبله خواهند بود.
ج - جهت قبله همیشه به سوی شمال و در خلاف جهت سایه شاخص (هنگام زوال) می باشد. (12)
3 .3 . شاخصهای میان (0) تا عرض (27و23+) دارای ویژگیهای زیر است:
الف - هنگامی که خورشید در طی حرکت مداری خود به سوی نیمکره شمالی مایل می شود و به اصطلاح در طی حرکت رفت و برگشتی خورشید (13) در نیمکره شمالی در برجهای شش ماهه اول سال، شاخصهای این مناطق دارای سه گونه سایه است:
الف - 1 - هنگامی که خورشید در سمت الراس هر یک از مدارهای عرض قرار می گیرد، شاخصها در آن روز هنگام زوال فاقد سایه می باشد که این حادثه برای هر یک از مدارهای عرض از مبدا (0) تا مدار (27و23+) دو بار در سال اتفاق می افتد و یا به عبارت دیگر، خورشید در امتداد سمت الراس آنها قرار می گیرد.
الف - 2 - شاخصهای بالاتر (14) از مدار عرض هر محل هنگام زوال در موقعیت (الف - 1) دارای سایه شمالی خواهد بود.
الف -3 - شاخصهای پایین تر از مدار عرض هر محل هنگام زوال در حالت (الف - 1) دارای سایه جنوبی خواهد بود.
3 . 4 . شاخصهای میان (0) تا عرض (27و23-) داری ویژگیهای زیر است:
الف - هنگامی که خورشید در طی حرکت مداری خود به سوی نیمکره جنوبی مایل می شود و به تعبیر دیگر در طی حرکت رفت و برگشتی خود در نیمکره جنوبی در برجهای شش ماهه دوم سال، شاخصهای این مناطق دارای سه گونه سایه است:
الف - 1 - هنگامی که خورشید در سمت الراس هر یک از مدارهای عرض از(0) تا (27و23-) قرار گیرد، همان شرایط مشابه در محور الف بند (3 -3) برقرار خواهد بود.
الف - 2 - شاخصهای بالاتر از مدار عرض هر محل هنگام زوال در موقعیت (الف - 1) دارای سایه جنوبی خواهد بود.
الف -3 - شاخصهای پایین تر از عرض هر محل هنگام ظهر در حالت (الف - 1)دارای سایه شمالی خواهد بود.
4 . نتیجه
گفتیم به علت انحراف محور کره زمین نسبت به عمود صفحه مداری آن، حالتها و شرایط متنوعی ایجاد شده است. یکی از این حالتها، تفاوت سایه شاخصهاست.
آنچه در این مبحث تعیین کننده است، عبارت است از:
الف - عرض جغرافیایی ب - میل آفتاب
الف - عرض جغرافیایی
عرضهای جغرافیایی به چهار دسته قابل تقسیم است:
1 و 2 - عرضهای بالاتر از (27 و23 +)
3 و 4 - عرضهای مبدا (0) تا (27 و23 +)
ب - میل آفتاب
با توجه به آنکه خورشید در حرکت ظاهری خود دارای حرکتهای مارپیچی است که از مدار اعتدال بهاری بتدریج به سمت مدار انقلاب تابستانی و از آنجا دوباره به سوی اعتدال بازمی گردد و از اعتدال پاییزی نیز به سمت مدار انقلاب زمستانی می رود و دوباره به سوی اعتدال بازمی گردد و این چرخه را همواره ادامه می دهد که در نتیجه از ترکیب دو مؤلفه عرض جغرافیایی و حرکت ظاهری خورشید (میل آفتاب) نتایجی در چارچوب زیر حاصل می شود که عامل اساسی در تنوع و تفاوت شاخصها به شمار می رود:
1 - کلیه شاخصها در عرضهای بالاتر از (27 و23 +) همواره دارای سایه است.
2 - کلیه شاخصها در عرضهای (0) تا (27 و23 +) نیز در بیشتر روزها دارای سایه است.
3 - کلیه شاخصها در تمامی درجات عرض مبدا (0) تا (27 و23 +) دو روز با فاصله زمانی از یکدیگر (15) در طی سال فاقد سایه است; (دقیقا هنگام زوال) که این علامت در مناطق مزبور به معنای وقوع زوال و فرارسیدن ظهر شرعی است.
4 - تمامی نقاطی که دارای سایه است، ظهر شرعی آن لحظه ای است که سایه شاخص به حداقل طول خود می رسد.
5 - هنگامی که خورشید در مسیر رفت و برگشت خود در نیمکره شمالی، دو بار بر فراز مدار عرض (30 و 21+) می رسد، برای تمامی نقاط واقع در دایره روشنایی، دو روز در سال، زمینه جهتیابی دقیق قبله فراهم می شود زیرا عرض جغرافیایی مکه مکرمه برابر است با (30 و 21+) و هنگامی که خورشید از نقطه اعتدال بهاری به سوی انقلاب تابستانی حرکت می کند و بار دیگر زمانی که از نقطه انقلاب تابستانی به سوی اعتدال پاییزی بازمی گردد، میل خورشید با عرض جغرافیایی مکه مکرمه برابر می شود. لذا در این دو روز (هفتم خرداد و بیست و پنجم تیرماه (16) ) خلاف جهت سایه شاخص در تمامی نقاط واقع در دایره روشنایی، جهت دقیق قبله را نشان می دهد و شاخصهای قائم در خود شهر مکه در این دو روز، فاقد سایه است.
منابع و پی نوشت ها:
1 . شهید ثانی زین الدین الجبعی العاملی، کتاب الصلوة، ج 1، بحث وقت، انتشارات علمیة اسلامیة
2 . که در اصطلاح دانش ستاره شناسی، آن را عبور بالایی نصف النهار [ Meriian Uer Transit of The] گویند.
3 . دکتر عباس آریان پور کاشانی، فرهنگ کامل انگلیسی - فارسی، ج چهارم، حروف R ،، انتشارات امیرکبیر،1369.
4 . دکتر تقی علائی، اصول و مبانی جغرافیای ریاضی، انتشارات آستان قدس رضوی، 1374، صفحات 155 به بعد.
5 . ر ک. همان، ص 117.
6 . معیار محاسبه قوس های کروی، درجه و زاویه است که از درجه بندی و توزیع محیط دایره به دست می آید که هر دایره به 360 و هر درجه به 60 دقیقه و هر دقیقه به 60 ثانیه تقسیم شده است.
7 .دکتر غلامحسین مصاحب، دایرة المعارف فارسی، انتشارات فرانکلین،1356، ج دوم، مقاله فصل.
8 . دکتر عباس آریان پور کاشانی، دایرة المعارف فارسی، ج پنجم، حروف ,S.T.W انتشارات امیرکبیر،1369.
9 . دکتر عباس آریان پور کاشانی، دایرة المعارف فارسی، ج پنجم، حروف ,S.T.W انتشارات امیرکبیر،1369.
10 . زاویه انحراف قبله عبارت است از زاویه ای که نصف النهار یک محل با خط واصل بین محل و مکه می سازد.
11. البته در غیر مدار طولی فوق و با درنظر گرفتن زاویه انحراف قبله و محاسبه آن نسبت به راستای سایه شاخص در هنگام زوال.
12 . البته با درنظر گرفتن زاویه انحراف قبله نسبت به سایه شاخص.
13 . در بند (ه) توضیح داده شده.
14 . منظور از واژه (بالاتر) یعنی شمارش درجات عرض به سمت قطبها و منظور از (پایین تر) یعنی شمارش به سمت مبدا.
15 . البته غیر از مدار عرض (27 و23 + ) که روزهای بدون سایه آنها، همزمان است.
16 . دکتر تقی علایی، اصول و مبانی جغرافیایی ریاضی، انتشارات آستان قدس رضوی، 1374، ص 253.