نشاط ١ - كتاب الدراسات الاجتماعية - الصف 9 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال نشاط 1: ما العلاقة بين جهاز تحديد المواقع، وخطوط الطول ودوائر العرض (الإحداثيات)؟

الإجابة: س1: يعتمد جهاز تحديد المواقع (GPS) على خطوط الطول ودوائر العرض لتحديد إحداثيات أي مكان على سطح الأرض بدقة (خط طول + دائرة عرض) ومن ثم تحديد موقعه.

خطوات الحل:

1. | المكون | الوصف | |--------|-------| | **جهاز تحديد المواقع (GPS)** | نظام يستخدم لتحديد الموقع الجغرافي بدقة. | | **خطوط الطول** | أنصاف دوائر وهمية تربط بين القطبين، تُقاس بالدرجات شرقاً أو غرباً خط غرينتش. | | **دوائر العرض** | دوائر وهمية موازية لخط الاستواء، تُقاس بالدرجات شمالاً أو جنوبه. | | **الإحداثيات الجغرافية** | زوج من القيم (خط طول، دائرة عرض) يحدد موقعاً فريداً على سطح الأرض. | | **المطلوب** | توضيح العلاقة بين هذه المكونات وكيف يعتمد GPS عليها. |
2. **المبدأ الأساسي:** يعتمد نظام **تحديد المواقع العالمي (GPS)** على **الإحداثيات الجغرافية** المكونة من **خط الطول** و **دائرة العرض** لتحديد الموقع الدقيق لأي نقطة على سطح الأرض.
3. 1. **تحديد الإطار المرجعي:** تشكل **خطوط الطول** و **دوائر العرض** شبكة إحداثيات عالمية تغطي الكرة الأرضية بأكملها. 2. **تعريف الموقع:** يُعرِّف تقاطع **خط طول** معين (مثل 45° شرقاً) و **دائرة عرض** معينة (مثل 24° شمالاً) موقعاً جغرافياً فريداً لا يتكرر. 3. **عمل الجهاز:** يقوم جهاز استقبال **GPS** بحساب موقعه عن طريق قياس المسافة إلى عدة أقمار صناعية. ثم **يحول** هذا الحساب إلى زوج من القيم الرقمية. 4. **التمثيل النهائي:** تُعرض هذه القيم الرقمية للمستخدم على شكل **إحداثيات** (خط الطول، دائرة العرض)، والتي تمثل موقعه الدقيق على تلك الشبكة الوهمية.
4. > **ملاحظة:** دقة تحديد الموقع تعتمد على عدد الأقمار الصناعية التي يستقبل منها الجهاز الإشارة و جودة حساب المسافات إليها.
5. **الخلاصة:** إذن، العلاقة هي أن **جهاز GPS** يستخدم **خطوط الطول** و **دوائر العرض** كنظام ترميز أو عنوان رقمي؛ حيث يقوم بحساب موقعه ثم يعبر عنه ويظهره للمستخدم على شكل إحداثيات جغرافية (قيمة خط طول + قيمة دائرة عرض).

سؤال 2: ما طريقة عمل جهاز (GPS)؟ ١- قسم الأقمار الصناعية: يتألف هذا القسم من مجموعة من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض. ٢- قسم التحكم: مهمة هذا القسم متابعة عمل الأقمار ومراقبتها مراقبة مستمرة، من أجل أن يكون حساب الإحداثيات حساباً دقيقاً. ٣- قسم المستخدم: أجهزة استقبال (GPS)، وهي في الطائرات، و في السفن، وبعض السيارات وأجهزة الاتصال وغيرها، وقد تكون أجهزة فردية في متناول أي شخص، وتتفاوت دقتها بين جهاز وآخر. ويعمل هذا النظام بأن ترسل الأقمار الصناعية إشارات تلتقطها محطات المتابعة الأرضية؛ لتحديد موقع القمر، ومقدار بعده عن المحطة، ثم تعيد هذه المعلومات للقمر الصناعي الذي يبثها مرة أخرى؛ لتستقبلها أجهزة استقبال مخصصة، يظهر على شاشاتها الموقع الإحداثي لها، والارتفاع عن سطح البحر، وسرعة حركة المستخدم، إضافة إلى وجود سهم يشير إلى جهة المكان المراد الوصول إليه.

الإجابة: ١- قسم الأقمار الصناعية: يتألف هذا القسم من مجموعة من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض. ٢- قسم التحكم: مهمة هذا القسم متابعة عمل الأقمار ومراقبتها مراقبة مستمرة، من أجل أن يكون حساب الإحداثيات حساباً دقيقاً. ٣- قسم المستخدم: أجهزة استقبال (GPS)، وهي في الطائرات، و في السفن، وبعض السيارات وأجهزة الاتصال وغيرها، وقد تكون أجهزة فردية في متناول أي شخص، وتتفاوت دقتها بين جهاز وآخر. ويعمل هذا النظام بأن ترسل الأقمار الصناعية إشارات تلتقطها محطات المتابعة الأرضية؛ لتحديد موقع القمر، ومقدار بعده عن المحطة، ثم تعيد هذه المعلومات للقمر الصناعي الذي يبثها مرة أخرى؛ لتستقبلها أجهزة استقبال مخصصة، يظهر على شاشاتها الموقع الإحداثي لها، والارتفاع عن سطح البحر، وسرعة حركة المستخدم، إضافة إلى وجود سهم يشير إلى جهة المكان المراد الوصول إليه.

خطوات الحل:

1. | القسم | المكونات الرئيسية | الوظيفة الأساسية | |--------|-------------------|------------------| | **الأقمار الصناعية** | مجموعة من الأقمار تدور حول الأرض. | بث إشارات زمنية دقيقة تحتوي على معلومات عن موقع القمر ووقت الإرسال. | | **التحكم (المحطات الأرضية)** | محطات المتابعة والمراقبة المنتشرة على الأرض. | تتبع الأقمار، وتحديد مواقعها المدارية بدقة، وإرسال التحديثات لها. | | **المستخدم (أجهزة الاستقبال)** | أجهزة GPS (في السيارات، السفن، الهواتف... إلخ). | استقبال الإشارات من الأقمار، وحساب الموقع الجغرافي للمستخدم وعرض المعلومات. | | **المطلوب** | شرح طريقة عمل النظام المتكامل بدءاً من الأقمار وانتهاءً بعرض المعلومات للمستخدم. |
2. **مبدأ العمل:** يعمل نظام **GPS** على مبدأ **تثليث الموقع (Triangulation)**، حيث يحسب جهاز الاستقبال موقعه عن طريق قياس **المسافة** بينه وبين ثلاثة أقمار صناعية على الأقل، وذلك بضرب **فرق الوقت** بين استقبال الإشارة ووقت إرسالها (المضمن في الإشارة) في **سرعة الضوء** ($سرعة الضوء \approx 3 \times 10^8 \, m/s$).
3. 1. **بث الإشارات:** تبث **الأقمار الصناعية** إشارات راديوية تحمل معلومات دقيقة عن **هويتها** و **موقعها** في الفضاء و **اللحظة الزمنية** التي أرسلت فيها الإشارة. 2. **التتبع والتحكم:** تقوم **محطات التحكم الأرضية** بتتبع هذه الأقمار باستمرار، وتحديث بياناتها المدارية بدقة شديدة، وإرسال هذه البيانات المصححة إلى الأقمار نفسها لتبثها في إشاراتها. 3. **استقبال الإشارات:** يلتقط **جهاز الاستقبال (GPS)** الإشارات القادمة من عدة أقمار صناعية في نفس الوقت (عادة 4 أقمار أو أكثر للحصول على دقة أفضل). 4. **حساب المسافات:** يحسب الجهاز **المسافة** إلى كل قمر صناعي باستخدام المعادلة: $المسافة = سرعة الضوء \times (وقت الاستقبال - وقت الإرسال)$. 5. **تحديد الموقع (التثليث):** باستخدام المسافات المحسوبة إلى ثلاثة أقمار على الأقل، يقوم الجهاز بحل معادلات هندسية لتحديد نقطة تقاطع المجالات (التي مركزها كل قمر ونصف قطرها المسافة إليه)، وهي **موقع المستخدم الدقيق**. 6. **معالجة وعرض البيانات:** بعد تحديد الموقع (الإحداثيات: خط الطول، دائرة العرض)، يقوم المعالج داخل الجهاز بحساب معلومات إضافية مثل: * **الارتفاع** عن سطح البحر. * **السرعة** من خلال تتبع تغير الموقع مع الزمن. * **الاتجاه** (السهم) نحو الوجهة المطلوبة بمقارنة الموقع الحالي بالموقع الهدف.
4. > **تنبيه:** تعتمد دقة الموقع على عوامل مثل عدد الأقمار المرئية للجهاز، وجودة إشاراتها، وتصميم جهاز الاستقبال نفسه.
5. **الخلاصة:** يعمل نظام **GPS** بشكل تتابعي: تَبُثُّ **الأقمار** إشارات → تُرَاقَب وتُصَحَّح بواسطة **محطات التحكم** → يستقبلها **جهاز المستخدم** → **يحسب** المسافات ويحدد موقعه → ثم **يعرض** النتيجة النهائية (الإحداثيات، السرعة، الاتجاه) على الشاشة للمستخدم.

ما هو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)؟

• أ) نظام اتصالات يستخدم للتواصل بين السفن والطائرات فقط.
• ب) نظام مترابط يساعد على تحديد أي مكان على سطح الأرض بدقة عالية، وفق خطوط الطول ودوائر العرض.
• ج) برنامج خرائط إلكتروني يعمل على الهواتف الذكية.
• د) شبكة من المحطات الأرضية لرصد الأحوال الجوية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: نظام مترابط يساعد على تحديد أي مكان على سطح الأرض بدقة عالية، وفق خطوط الطول ودوائر العرض.

الشرح: 1. نظام GPS هو نظام تقني متكامل. 2. وظيفته الأساسية هي تحديد المواقع الجغرافية. 3. يعتمد في تحديده على نظام الإحداثيات الجغرافية (خطوط الطول ودوائر العرض). 4. يتميز بدقة تحديد عالية.

تلميح: فكر في نظام يستخدم الشبكة الجغرافية لتحديد المواقع.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما هي المكونات الرئيسية الثلاثة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)؟

• أ) الهوائي، المعالج، الشاشة.
• ب) الأقمار الصناعية، محطات البث، شبكة الإنترنت.
• ج) قسم الأقمار الصناعية، قسم التحكم، قسم المستخدم.
• د) القمر الصناعي الرئيسي، الأقمار المساعدة، مركز التحكم.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: قسم الأقمار الصناعية، قسم التحكم، قسم المستخدم.

الشرح: 1. يتكون نظام GPS من ثلاثة أقسام رئيسية تعمل معاً. 2. قسم الأقمار الصناعية: مجموعة من الأقمار تدور حول الأرض. 3. قسم التحكم: محطات أرضية لمتابعة ومراقبة الأقمار. 4. قسم المستخدم: أجهزة الاستقبال التي يحملها المستخدمون.

تلميح: يتكون النظام من جزء في الفضاء، وجزء على الأرض يراقبه، وجزء يحمل المستخدم.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هي مهمة قسم التحكم في نظام GPS؟

• أ) تصنيع وإطلاق الأقمار الصناعية الجديدة.
• ب) تطوير برامج أجهزة الاستقبال للمستخدمين.
• ج) متابعة عمل الأقمار ومراقبتها مستمرة، من أجل أن يكون حساب الإحداثيات حساباً دقيقاً.
• د) تحديث الخرائط الرقمية على أجهزة المستخدمين.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: متابعة عمل الأقمار ومراقبتها مستمرة، من أجل أن يكون حساب الإحداثيات حساباً دقيقاً.

الشرح: 1. قسم التحكم هو الجزء الأرضي من نظام GPS. 2. وظيفته الأساسية هي المراقبة المستمرة للأقمار الصناعية. 3. الهدف من هذه المتابعة هو التأكد من دقة بيانات موقع وتوقيت كل قمر. 4. هذه الدقة ضرورية لحساب إحداثيات المستخدم بدقة عالية.

تلميح: هذا القسم مسؤول عن ضمان دقة المعلومات التي تبثها الأقمار.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط