“جواب و برنده مسابقه علمی 3 شیرین: “ساعت کبیسه

leapHour2.jpg 

جواب و برنده مسابقه علمی 3 شیرین: ساعت کبیسه

8 اسفند 1386

مسابقه علمی 3 شیرین: ساعت کبیسه

در انتظار مسابقه شماره 4 شیرین که تا چند روز دیگر اعلام میشود وجایزه بسیار خوبی (دوربین دیجیتال!) دارد، باشید. اگر شما نیز تمایل دارید مسابقه ای را در سایت شیرین برگزار کنید، پیشنهاد خود را به Shirin.info@gmail.com  بفرستید.

در زیر پس از عنوان کردن سؤال مسابقه علمی شماره 3 شیرین و پاسخ آن، نام افرادی که جواب های صحیح خود را ارسال کرده اند را به همراه برنده این مسابقه به اطلاعات میرسانیم.

سؤال مسابقه

در گاه شماری خورشیدی به مدت زمانی که طول می کشد تا زمین مدارش را به دور خورشید به پیماید، سال گفته می شود. این بازه تقریبا برابر است با 365 روز و 6 ساعت. این اختلاف شش ساعته بین «سال تقویمی» و «سال نجومی» باعث می شود که به تدریج تقویم تطبیق خود را با فصول سال از دست بدهد. برای جلوگیری از این امر هر چهار سال یک بار که این اختلاف به یک روز می رسد، در تقویم، سال را 366 روز حساب می کنند و به آن سال، «کبیسه» می گویند.

از آن جا که این اختلاف دقایقی کمتر از 6 ساعت است، با داشتن یک سال کبیسه بعد از هر چهار سال نیز هم چنان بعد از مدتی تقویم تطابق خود را با فصول سال از دست خواهد داد. از این رو قواعد دیگری نیز برای تعیین سال کبیسه در نظر گرفته می شود. برای مثال در تقویم گرگوری چنان چه سالی که قرار است کبیسه باشد بر 100 قابل قسمت ولی بر 400 قابل قسمت نباشد، آن سال را کبیسه در نظر نمی گیرند. دقیق ترین الگوریتم برای محاسبه سال های کبیسه جهت تطبیق با فصول را تقویم کنونی ایران، با خطایی به اندازه یک روز در هر 3.8 میلیون سال دارد.

حال می دانیم مدت زمانی که طول می کشد تا زمین یک چرخ کامل به دور خود بزند در حدود 23 ساعت و 56 دقیقه است. پس چرا با این که یک شبانه-روز را 24 ساعت کامل در نظر می گیریم، نیازی به ساعت کبیسه نداریم تا شبانه-روز تطبیق خود را با گردش زمین از دست ندهد؟ به عبارت دیگر چرا این  اختلاف  بین زمان در نظر گرفته شده برای شبانه-روز با مدت زمانی که به واقع طول می کشد تا زمین به دور خودش به چرخد باعث نمی شود تا بعد از مدتی مثلا خورشید در ساعت دوازده نیمه شب در آسمان باشد؟

توجه داشته باشید که تغییر ساعت برای استفاده از روشنایی خورشید، در روز اول فروردین با باز گرداندن آن به حال عادی در اول مهر خنثی شده و این مسئله ربطی به این موضوع ندارد.

پاسخ مسابقه

برخلاف آن چه که عموما پنداشته می شود، تعریف اصطلاح «شبانه روز» بدان گونه که آن را به کار می بریم نیست. برای شبانه روز دو تعریف وجود دارد:

شبانه روز نجومی: مدت زمانی که طول می کشد تا زمین یک دور کامل به دور خود بزند. این زمان را با سنجش زمانی که طول می کشد تا یک ستاره دور دست (که با تقریب خوبی ثابت است) یک دور حرکت ظاهری خود را گرد زمین کامل کند، به دست می آورند. این زمان حدودا برابر با 23 ساعت و 56 دقیقه است.

شبانه روز خورشیدی: مدت زمانی که طول می کشد تا خورشید یک دور حرکت ظاهری خود را به گرد زمین انجام دهد. این زمان به طور متوسط برابر با 24 ساعت است.

با توجه به این که زمان سنجی ما با استفاده از تعریف «شبانه روز خورشیدی» انجام می شود نیازی به داشتن ساعت کبیسه برای از دست ندادن تطابق زمان با موقع شبانه روز، نداریم. علت اختلاف «شبانه روز نجومی» با «شبانه روز خورشیدی» در این است که زمین در حالی که به دور خود می گردد در مدارش به دور خورشید نیز حرکت می کند. این تغییر مکان زمین نسبت به خورشید باعث می شود تا زمانی که طول می کشد تا خورشید به جای قبلیش در آسمان (از دید ناظر زمینی) بازگردد بیشتر از زمانی باشد که طول می کشد تا زمین به دور خودش بگردد.

البته طول شبانه روز خورشیدی نیز ثابت نیست و به دو دلیل تغییر می کند:

1- مدار زمین به دور خورشید بیضویست و بنا بر قانون کپلر هنگامی که به خورشید نزدیکتر است سریعتر حرکت می کند و به عکس.

2- محور چرخش زمین به دور خودش بر صفحه مداری اش عمود نیست در نتیجه حرکت ظاهری خورشید در انقلابین تندتر و در اعتدالین کندتر از زمان متوسط آن است.

از آن جا که این کاهش و افزایش ها به صورت دوره ای در هر سال تکرار می شوند اثر یکدیگر را خنثی کرده، نیاز به ساعت کبیسه را از بین می برند.

همچنین مدت زمان چرخش زمین به دور خود ثابت نیست و عواملی غیر قابل پیش بینی، همانند تغییرات در مرکز زمین، باعث کند شدن سرعت چرخشش می شوند. برای همین در زمان سنجی امروزه که با استفاده از ساعت های اتمی صورت می پذیرد، پدیده ای به نام «ثانیه کبیسه» معرفی می شود که بر اساس مشاهدات و معمولا سالی یک بار به ساعت جهانی افزوده می شود.

برای به دست آوردن جزئیات بیشتر  می توانید به مداخل زیر در ویکی پدیای انگلیسی مراجعه نمایید.

Day, Leap second, Earth’s rotation, Sidereal day, Solar time

برنده مسابقه

شرکت کنندگان در این مسابقه از شهرها و کشورهای مختلفی بوده اند. نام افرادی که پاسخ درستی را در مهلت مقرر ارسال کرده بودند، از این قرارند (به ترتیب حروف الفباء):

حمیدرضا اکبری (شیراز)

حمیده بهرامی (تهران)

مینا جعفرپور (فسا)

نیلوفر جعفرپور(تهران)

زمان زنگیان

هادی سلیمانی (آمل)

فاطمه طاهریان (تهران)

عاطفه علیزاده

علیرضا  فیروزی (تهران)

مصطفی  قاسم پور (ساری)

آناهیتا مقامی (ام-آی-تی، آمریکا)     

روح الله هادیان (نهاوند)

از میان این افراد، آقای هادی سلیمانی از شهرستان آمل به عنوان برنده عنوان انتخاب شدند که جایزشان در راه است وعین پاسخ کاملشان را نیز میتوانید در پیوند زیر ببینید:

اصل پاسخ آقای هادی سلیمانی از آمل به مسابقه علمی 3 شیرین

اطلاعات بیشتر:

مسابقه علمی 4 شیرین

تولید اعداد شانسی برای انتخاب علمی برنده ای به قید قرعه (Random.Org)

Year (Wikipedia)

Leap Year (Wikipedia)

Iranian Calendar (Wikipedia)

Calendar Converter (Fourmilab)

تقویم جلالی (فاطمه طاهریان، رادکام)

2 Responses to ““جواب و برنده مسابقه علمی 3 شیرین: “ساعت کبیسه”

  1. Shirin Science Center Weblog وبلاگ_موسسه_علمی_شیرین » Blog Archive » “مسابقه علمی 4 شیرین: “لحظه تحویل سال چیست؟ Says:

    […] جواب و برنده مسابقه علمی 3 شیرین: “ساعت کبیسه“ […]

  2. Shirin Science Center Weblog وبلاگ_موسسه_علمی_شیرین » Blog Archive » “جواب و برنده مسابقه علمی-فرهنگی شماره 4 شیرین: “لحظه تحویل سال چیست؟ Says:

    […] جواب و برنده مسابقه علمی 3 شیرین: “ساعت کبیسه” (جایزه: MP3  پلیر Sansa) […]

Leave a Reply

You must be logged in to post a comment.