فلنفترض أنك وضعت كاميرا في موقع ثابت
والتقطت صورة للسماء
في نفس الوقت كل يوم لسنة كاملة
ووضعت كل الصور فوق بعضها البعض.
كيف ستبدو الشمس في الصورة المدمجة؟
هل تبدو كنقطة ثابتة؟
أو كطريق دائري؟
لن تبدو كأي منهما.
بطريقة غريبة إنها تشكل نمط على شكل 8،
وهذا ما يعرف بمخطط ميل الشمس،
لكن لماذا؟
تخلق حركة الأرض عدة دورات،
أولها الدوران مرة حول مركزها كل 24 ساعة تقريباً
مسببة شروق الشمس و غروبها.
وفي نفس الوقت تقوم بدورة أبطأ بكثير،
فتدور حول الشمس كل 365 يوم تقريباً،
لكن هناك خدعة
مرتبطة بمجال دورانها،
فالأرض لا تدور بينما القطب الشمالي متجه للأعلى،
فلمحورها انحراف ثابت بنسبة 23.4 درجة،
وهذا مايعرف بمحور الأرض المنحرف أو الميل.
قد لا يبدو انحراف بمقدار 23 درجة أمراً مهماً
لكنه السبب الرئيسي في تغير الفصول
لأن المحور يحافظ على انحرافه في نفس الاتجاه
بينما تقوم الأرض بدورتها السنوية.
يبقى النصف الشمالي من الكوكب فترات
طويلة كل سنة منحرفا باتجاه الشمس
بينما يكون النصف الجنوبي منحرفاً بعيداً عنها
و بالعكس
هذا ما نختبره كفصلي الصيف والشتاء
تبدو الشمس أعلى في الصيف في أحد نصفي
الكرة الأرضية فتجعل النهار أطول و أدفأ.
وخلال مرة واحدة كل عام، فإن انحراف الشمس
وهو الزاوية بين خط الاستواء
وموقع الأرض الذي تبدو الشمس فوقه مباشرة
يصل إلى ذروته،
وهذا اليوم يعرف بالانقلاب الصيفي وهو أطول أيام السنة،
وتبدو الشمس فيه في أعلى مستوى في السماء.
إذاً يقدم انحراف الأرض المحوري تفسير
جزئي لتغير موقع الشمس في السماء
وطول مخطط ميل الشمس
يمثل 46.8 درجة كاملة لانحراف الشمس
خلال السنة.
لكن لماذا تبدو بشكل 8 وليس كخط مستقيم؟
يعود ذلك لميزة أخرى لدوران الأرض
وهي انحرافها المداري.
تدور الأرض حول الشمس في مدار بيضاوي،
ويتغير بعدها عن الشمس في عدة نقاط،
وتتغير تبعاً لذلك قوى الجاذبية
وذلك يجعل حركة الأرض تبلغ أقصى سرعة في يناير
عندما تبلغ أقرب نقطة إلى الشمس
الأمر الذي يعرف بالحضيض الشمسي،
ويجعلها بأبطأ سرعة في يوليو عندما تبلغ أبعد نقطة
الأمرالذي يعرف بالأوج الشمسي.
انحراف الأرض يعني أن الزوال الشمسي
أي الوقت الذي تكون فيه الشمس بأعلى موضع في السماء
لا يحدث دائماً بنفس الوقت كل يوم،
فالساعة الشمسية قد تسبق الساعة العادية بستة عشر دقيقة
أو تتأخر عنها بأربعة عشر دقيقة.
حقيقةً يتطابق وقت الساعة مع وقت الشمس أربع مرات فقط سنوياً.
تمثل مسافة تبدل موقع الشمس بالسماء مدى هذا الانحراف.
إذاً كيف عرف الناس الوقت الصحيح قبل سنوات؟
خلال معظم تاريخ البشر
كان اعتماد موقع الشمس قريباً كفاية،
لكن خلال العصر الحديث
أصبح الفرق بين الساعات الشمسية والساعات الميكانيكية مهماً.
معادلة الوقت التي قدمها لنا بطليموس
وحسنتها بعد ذلك جهود جوان كبلر
بدلت ما بين الوقت الشمسي المرئي والوقت الحالي الذي بتنا نعتمد عليه جميعاً.
حتى أن مجسمات الكرة الأرضية طُبع عليها مخطط ميل الشمس
مما يسمح للناس بتحديد الفرق
بين وقت الساعة والوقت الشمسي اعتماداً على اليوم والسنة.
ويعتمد شكل مخطط ميل الشمس على المكان الذي تتواجد فيه.
سيكون منحنياً على شكل زاوية اعتماداً على خط العرض بمكانك،
أو سيكون معكوساً إن كنت في نصف الكرة الجنوبي،
وإن كنت في كوكب مختلف
قد تجد شيئاً مختلفاً كلياً.
معتمداً علي مدار الكوكب وميله المحوري
فقد يبدو مخطط ميل الشمس على شكل دمعة
أو بيضاوي
أو حتى خط مستقيم.