زمین و آسمان بخش های اساسی دنیای طبیعی ما هستند. این درس این مفاهیم را از منظر علم نجوم و زمین بررسی می کند و نحوه تعامل و تأثیر آنها بر یکدیگر را توضیح می دهد. در حالی که ممکن است به نظر برسد که زمین و آسمان حوزه‌های جداگانه‌ای هستند، اما به طرق مختلفی به هم مرتبط هستند که بر محیط، آب و هوا و زندگی روی زمین تأثیر می‌گذارد.
سیاره ما، زمین، یکی از هشت سیاره منظومه شمسی است که هر 365.25 روز یک بار به دور خورشید می چرخد. محور زمین نسبت به مدارش به دور خورشید زاویه ای حدود 23.5 درجه دارد. این شیب مسئول تغییر فصول در حین گردش زمین به دور خورشید است. نیمکره‌ای که به سمت خورشید متمایل است، دمای گرم‌تر و روزهای طولانی‌تری را تجربه می‌کند که فصل تابستان را مشخص می‌کند، در حالی که نیمکره مقابل زمستان را تجربه می‌کند.
جو زمین لایه ای از گازها است که سیاره را احاطه کرده است و از آن در برابر تشعشعات مضر خورشید محافظت می کند و به تنظیم دما کمک می کند. جو عمدتاً از نیتروژن (78٪) و اکسیژن (21٪) و مقادیر کمی از گازهای دیگر مانند آرگون و دی اکسید کربن تشکیل شده است. اتمسفر به چندین لایه از پایین ترین به بالاترین تقسیم می شود: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوسفر. هر لایه ویژگی ها و عملکردهای خاص خود را دارد، مانند لایه اوزون در استراتوسفر که تابش فرابنفش خورشید را جذب و پراکنده می کند.
آسمان جو زمین است که از سطح سیاره دیده می شود. وقتی به بالا نگاه می کنیم، در طول روز به دلیل پراکندگی نور خورشید توسط جو، آسمان آبی را می بینیم. این پراکندگی برای طول موج‌های کوتاه‌تر نور (آبی) مؤثرتر از طول موج‌های بلندتر (قرمز) است. در طلوع و غروب خورشید، نور باید از اتمسفر بیشتری از زمین عبور کند، در نتیجه بیشتر نور آبی پراکنده می شود و آسمان قرمز یا نارنجی به نظر می رسد.
در شب، زمانی که قسمتی از زمین که روی آن قرار دارید، از خورشید دور است، می توانید ستارگان، سیارات و ماه را ببینید. ستارگان خورشیدهای عظیم و دوردستی هستند که نور ساطع می کنند، در حالی که سیاراتی مانند زهره و مریخ به زمین نزدیکتر هستند و با بازتاب نور خورشید می درخشند. الگوهایی که به نظر می‌رسد ستاره‌ها در آسمان شکل می‌گیرند، به عنوان صورت فلکی شناخته می‌شوند که در طول تاریخ بشر برای مسیریابی و داستان‌گویی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
ماه، تنها ماهواره طبیعی زمین، بر اساس موقعیت خود نسبت به زمین و خورشید، مراحل مختلفی را طی می کند. این فازها عبارتند از ماه نو، زمانی که بین زمین و خورشید قرار دارد. ماه کامل، زمانی که زمین بین ماه و خورشید است. و ربع اول و آخر، زمانی که نیمی از ماه را روشن می بینیم. چرخه فازها هر 29.5 روز تکرار می شود.
همانطور که زمین به دور خورشید می چرخد، صورت های فلکی قابل مشاهده در آسمان شب تغییر می کنند. این به این دلیل است که سمت شبانه زمین در زمان های مختلف سال رو به قسمت های مختلف فضا است. علاوه بر این، موقعیت خورشید در آسمان در طول سال تغییر می کند و در انقلاب تابستانی به بالاترین نقطه خود و در انقلاب زمستانی به پایین ترین نقطه خود می رسد.
خسوف زمانی رخ می دهد که زمین، ماه و خورشید در یک راستا قرار گیرند. در طی یک خورشید گرفتگی، ماه از بین زمین و خورشید عبور می کند و بر روی زمین سایه می اندازد و به طور موقت نور خورشید را در برخی مناطق مسدود می کند. هنگام ماه گرفتگی، زمین بین خورشید و ماه قرار می گیرد و سایه زمین بر روی ماه می افتد. خورشید گرفتگی فقط در طول ماه نو رخ می دهد، در حالی که ماه گرفتگی در ماه کامل رخ می دهد.
آلودگی نوری ناشی از نور مصنوعی بیش از حد می تواند دید ستارگان را در آسمان شب به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این امر به ویژه در مناطق شهری قابل توجه است، جایی که تمرکز نور مصنوعی رصد همه ستارگان و سیارات را دشوار می کند.
زمین و آسمان از نزدیک در هم تنیده شده‌اند و به ما دریچه‌ای به سوی جهان گسترده‌تر و جایگاه ما در آن ارائه می‌دهند. از درک اصول جو زمین و حرکت آن در فضا گرفته تا رصد ستارگان، سیارات و ماه در آسمان، همیشه چیز جدیدی برای کشف وجود دارد. اگرچه آلودگی نوری رصد آسمان شب را چالش برانگیزتر کرده است، اما هنوز مکان ها و زمان های زیادی وجود دارد که شگفتی های کیهان با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است و زیبایی و پیچیدگی دنیایی را که در آن زندگی می کنیم به ما یادآوری می کند.
