القمر: الوصف والخصائص والحقائق المثيرة للاهتمام. الأرض والقمر: الدوران والمراحل أهمية القمر في حياة الأرض

تدور الأرض والقمر بشكل مستمر حول محوريهما وحول الشمس. القمر يدور أيضًا حول كوكبنا. في هذا الصدد ، يمكننا أن نلاحظ في السماء العديد من الظواهر المرتبطة بالأجرام السماوية.

أقرب جسم فضائي

القمر هو القمر الصناعي الطبيعي للأرض. نراها كرة مضيئة في السماء ، على الرغم من أنها في حد ذاتها لا تشع الضوء ، بل تعكسه فقط. مصدر الضوء هو الشمس ، التي يضيء إشعاعها سطح القمر.

في كل مرة يمكنك أن ترى قمرًا مختلفًا في السماء ، بمراحل مختلفة. هذه نتيجة مباشرة لدوران القمر حول الأرض والذي بدوره يدور حول الشمس.

استكشاف القمر

ظل العديد من العلماء وعلماء الفلك يراقبون القمر لقرون عديدة ، لكن دراسة القمر الصناعي للأرض بدأت في عام 1959 بطريقة "حية" حقًا ، إذا جاز التعبير. ثم وصلت المحطة الأوتوماتيكية بين الكواكب السوفيتية "Luna-2" إلى هذا الجسم السماوي. في ذلك الوقت ، لم يكن هذا الجهاز قادرًا على التحرك على سطح القمر ، ولكن يمكنه فقط تسجيل بعض البيانات بمساعدة الأجهزة. كانت النتيجة قياسًا مباشرًا للرياح الشمسية ، وهي تيار من الجسيمات المتأينة المنبثقة من الشمس. ثم تم تسليم راية كروية تحمل شعار الاتحاد السوفيتي إلى القمر.

مركبة الفضاء لونا 3 ، التي تم إطلاقها بعد ذلك بقليل ، التقطت من الفضاء الصورة الأولى للجانب البعيد من القمر ، وهو غير مرئي من الأرض. بعد بضع سنوات ، في عام 1966 ، هبطت محطة آلية أخرى تسمى "Luna-9" على القمر الصناعي للأرض. كانت قادرة على القيام بهبوط سلس ونقل telepanoramas إلى الأرض. لأول مرة ، شاهد أبناء الأرض برنامجًا تلفزيونيًا من القمر مباشرةً. قبل إطلاق هذه المحطة ، كانت هناك عدة محاولات فاشلة لـ "هبوط ناعم على سطح القمر". بمساعدة الدراسات التي أجريت مع هذا الجهاز ، تم تأكيد نظرية النيازك والخبث حول الهيكل الخارجي للقمر الصناعي للأرض.

تم تنفيذ الرحلة من الأرض إلى القمر من قبل الأمريكيين. أول من سار على سطح القمر كان أرمسترونج وألدرين. وقع هذا الحدث في عام 1969. رغب العلماء السوفييت في استكشاف الجرم السماوي فقط بمساعدة الأتمتة ، واستخدموا المركبات الفضائية القمرية.

خصائص القمر

متوسط ​​المسافة بين القمر والأرض هو 384000 كيلومتر. عندما يكون القمر الصناعي هو الأقرب إلى كوكبنا ، فإن هذه النقطة تسمى نقطة الحضيض ، والمسافة 363 ألف كيلومتر. وعندما يكون هناك مسافة قصوى بين الأرض والقمر (تسمى هذه الحالة الأوج) ، فهي 405 ألف كيلومتر.

مدار الأرض يميل فيما يتعلق بمدار قمرها الطبيعي - 5 درجات.

يتحرك القمر في مداره حول كوكبنا بمتوسط ​​سرعة 1.022 كيلومتر في الثانية. وفي ساعة تطير حوالي 3681 كيلومترًا.

يبلغ نصف قطر القمر ، على عكس الأرض (6356) ، حوالي 1737 كيلومترًا. هذه قيمة متوسطة ، حيث يمكن أن تختلف في نقاط مختلفة على السطح. على سبيل المثال ، عند خط الاستواء القمري ، يكون نصف القطر أكبر قليلاً من المتوسط ​​- 1738 كيلومترًا. وفي منطقة القطب ، يكون أقل بقليل - 1735. القمر أيضًا عبارة عن شكل إهليلجي أكثر من كرة ، كما لو كان "مفلطحًا" قليلاً. نفس الميزة موجودة في أرضنا. يُطلق على شكل كوكبنا الأصلي اسم الجيود. إنها نتيجة مباشرة للدوران حول المحور.

كتلة القمر بالكيلوغرام حوالي 7.3 * 1022 ، تزن الأرض 81 مرة.

مراحل القمر

مراحل القمر هي المواضع المختلفة للقمر الصناعي للأرض بالنسبة للشمس. المرحلة الأولى هي القمر الجديد. ثم يأتي الربع الأول. بعد ذلك يأتي البدر. ثم الربع الأخير. يسمى الخط الذي يفصل الجزء المضيء من القمر الصناعي عن الجزء المظلم المنهي.

القمر الجديد هو المرحلة التي يكون فيها القمر الصناعي للأرض غير مرئي في السماء. القمر غير مرئي لأنه أقرب إلى الشمس من كوكبنا ، وبالتالي فإن جانبه المواجه لنا غير مضاء.

الربع الأول - نصف الجسم السماوي مرئي ، والنجم يضيء جانبه الأيمن فقط. بين القمر الجديد والبدر "ينمو" القمر. في هذا الوقت نرى هلالًا ساطعًا في السماء ونطلق عليه "شهر النمو".

اكتمال القمر - يظهر القمر كدائرة مضيئة تضيء كل شيء بضوءه الفضي. يمكن أن يكون ضوء الجسد السماوي ساطعًا جدًا في هذا الوقت.

الربع الأخير - القمر الصناعي للأرض مرئي جزئيًا فقط. في هذه المرحلة ، يُطلق على القمر اسم "قديم" أو "متضائل" ، لأن نصفه الأيسر فقط مضاء.

من السهل التمييز بين شهر النمو والقمر المتضائل. عندما يتضاءل القمر ، فإنه يشبه الحرف "C". وعندما تنمو ، إذا وضعت عصا في الشهر ، تحصل على الحرف "P".

دوران

نظرًا لأن القمر والأرض قريبان بدرجة كافية من بعضهما البعض ، فإنهما يشكلان نظامًا واحدًا. كوكبنا أكبر بكثير من قمره الصناعي ، لذلك فهو يؤثر عليه بقوة جاذبيته. يواجه القمر جانبًا واحدًا طوال الوقت ، لذلك قبل رحلات الفضاء في القرن العشرين ، لم ير أحد الجانب الآخر. وذلك لأن القمر والأرض يدوران حول محورهما في نفس الاتجاه. ويستمر دوران القمر الصناعي حول محوره في نفس وقت الدوران حول الكوكب. بالإضافة إلى ذلك ، يصنعون معًا ثورة حول الشمس ، والتي تستمر 365 يومًا.

لكن في الوقت نفسه ، من المستحيل تحديد الاتجاه الذي تدور فيه الأرض والقمر. يبدو أن هذا سؤال بسيط ، إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة ، لكن الإجابة يمكن أن تعتمد فقط على النقطة المرجعية. المستوى الذي يقع عليه مدار القمر مائل قليلاً بالنسبة إلى الأرض ، وزاوية الميل حوالي 5 درجات. تسمى النقاط التي تتقاطع فيها مدارات كوكبنا مع قمره بعقد المدار القمري.

فلكي وسينودسي

الشهر الفلكي أو النجمي هو الفترة الزمنية التي يستغرقها القمر للدوران حول الأرض ، والعودة إلى نفس المكان الذي بدأ منه ، بالنسبة إلى النجوم. يستمر هذا الشهر 27.3 يومًا تتدفق على الكوكب.

الشهر السينودسي هو الفترة التي يقوم خلالها القمر بثورة كاملة تتعلق فقط بالشمس (الوقت الذي تتغير فيه مراحل القمر). تدوم 29.5 يوم أرضي.

الشهر السينودسي أطول بيومين من الشهر الفلكي بسبب دوران القمر والأرض حول الشمس. نظرًا لأن القمر الصناعي يدور حول الكوكب ، وهذا بدوره يدور حول النجم ، فقد اتضح أنه لكي يمر القمر الصناعي بجميع مراحله ، هناك حاجة إلى وقت إضافي يتجاوز الثورة الكاملة.

منذ زمن سحيق ، كان القمر قمرًا صناعيًا ثابتًا لكوكبنا وأقرب جرم سماوي له. بطبيعة الحال ، أراد الشخص دائمًا الذهاب إلى هناك. ولكن هل هناك مسافة بعيدة للطيران هناك وما هي المسافة التي تفصلنا عنها؟

يتم قياس المسافة من الأرض إلى القمر نظريًا من مركز القمر إلى مركز الأرض. من المستحيل قياس هذه المسافة بالطرق المعتادة المستخدمة في الحياة العادية. لذلك ، تم حساب المسافة إلى القمر الصناعي للأرض باستخدام الصيغ المثلثية.

مثل الشمس ، يمر القمر بحركة ثابتة في سماء الأرض بالقرب من مسير الشمس. ومع ذلك ، فإن هذه الحركة تختلف اختلافًا كبيرًا عن حركة الشمس. لذلك تختلف مستويات مداري الشمس والقمر بمقدار 5 درجات. نتيجة لذلك ، يبدو أن مسار القمر في سماء الأرض يجب أن يكون مشابهًا بشكل عام لمسير الشمس ، ويختلف عنه فقط بمقدار 5 درجات:

في هذا ، تشبه حركة القمر حركة الشمس - من الغرب إلى الشرق ، في الاتجاه المعاكس للدوران اليومي للأرض. لكن إلى جانب ذلك ، يتحرك القمر في سماء الأرض أسرع بكثير من الشمس. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الأرض تدور حول الشمس في حوالي 365 يومًا (سنة الأرض) ، والقمر يدور حول الأرض في 29 يومًا فقط (الشهر القمري). أصبح هذا الاختلاف حافزًا لتقسيم مسير الشمس إلى 12 كوكبة زودياك (في شهر واحد تتحرك الشمس على طول مسير الشمس بمقدار 30 درجة). خلال الشهر القمري ، هناك تغيير كامل في أطوار القمر:

بالإضافة إلى مسار حركة القمر ، يضاف أيضًا عامل الاستطالة القوية للمدار. الانحراف اللامركزي لمدار القمر هو 0.05 (للمقارنة ، هذه المعلمة للأرض هي 0.017). يؤدي الاختلاف عن المدار الدائري للقمر إلى حقيقة أن القطر الظاهر للقمر يتغير باستمرار من 29 إلى 32 دقيقة قوسية.

خلال النهار ، يتحول القمر بالنسبة للنجوم بمقدار 13 درجة ، وحوالي 0.5 درجة في الساعة. غالبًا ما يستخدم علماء الفلك المعاصرون التخفي على القمر لتقدير الأقطار الزاويّة للنجوم بالقرب من مسير الشمس.

ما الذي يحدد حركة القمر

نقطة مهمة في نظرية حركة القمر هي حقيقة أن مدار القمر في الفضاء الخارجي ليس ثابتًا ومستقرًا. نظرًا للكتلة الصغيرة نسبيًا للقمر ، فإنه يخضع لاضطرابات مستمرة من أجسام أكثر ضخامة في النظام الشمسي (في المقام الأول الشمس والقمر). بالإضافة إلى ذلك ، يتأثر مدار القمر بانحراف الشمس ومجالات الجاذبية للكواكب الأخرى في النظام الشمسي. نتيجة لذلك ، يتأرجح الانحراف في مدار القمر بين 0.04 و 0.07 لمدة 9 سنوات. كانت نتيجة هذه التغييرات ظاهرة مثل القمر العملاق. القمر العملاق هو ظاهرة فلكية يكون فيها البدر أكبر بعدة مرات من حيث الحجم الزاوي من المعتاد. لذلك خلال اكتمال القمر في 14 نوفمبر 2016 ، كان القمر على مسافة قريبة قياسية منذ عام 1948. في عام 1948 ، كان القمر أقرب بمقدار 50 كم مما كان عليه في عام 2016.

بالإضافة إلى ذلك ، لوحظت أيضًا تقلبات في ميل مدار القمر إلى مسير الشمس: بحوالي 18 دقيقة قوسية كل 19 عامًا.

ما يساوي

سيتعين على المركبة الفضائية أن تقضي الكثير من الوقت في الطيران إلى القمر الصناعي للأرض. لا يمكنك الطيران إلى القمر في خط مستقيم - فالكوكب سيدور بعيدًا عن الوجهة ، وسيتعين تصحيح المسار. عند سرعة هروب 11 كم / ث (40.000 كم / س) ، ستستغرق الرحلة نظريًا حوالي 10 ساعات ، ولكنها في الواقع ستستغرق وقتًا أطول. وذلك لأن السفينة في البداية تزيد تدريجياً من السرعة في الغلاف الجوي ، لتصل قيمتها إلى 11 كم / ثانية من أجل الهروب من مجال جاذبية الأرض. ثم سيتعين على السفينة أن تبطئ عند اقترابها من القمر. بالمناسبة ، هذه السرعة هي الحد الأقصى الذي تمكنت المركبات الفضائية الحديثة من تحقيقه.

استغرقت الرحلة القمرية الأمريكية سيئة السمعة عام 1969 ، وفقًا للأرقام الرسمية ، 76 ساعة. كانت مركبة الفضاء نيو هورايزونز التابعة لناسا هي الأسرع في الوصول إلى القمر في 8 ساعات و 35 دقيقة. صحيح أنه لم يهبط على كوكب الأرض ، لكنه طار - كانت لديه مهمة مختلفة.

سوف يصل الضوء من الأرض إلى قمرنا الصناعي بسرعة كبيرة - في 1.255 ثانية. لكن الطيران بسرعة الضوء لا يزال في عالم الخيال.

يمكنك محاولة تخيل المسار إلى القمر بالقيم المعتادة. سيرا على الأقدام بسرعة 5 كم / ساعة ، سيستغرق الطريق إلى القمر حوالي تسع سنوات. إذا كنت تقود سيارة بسرعة 100 كم / ساعة ، فسوف يستغرق الأمر 160 يومًا للوصول إلى القمر الصناعي للأرض. إذا طارت الطائرات إلى القمر ، فستستغرق الرحلة إليه حوالي 20 يومًا.

كيف قام علماء الفلك اليونانيون القدماء بحساب المسافة إلى القمر

كان القمر هو أول جرم سماوي يمكن حساب المسافة من الأرض إليه. يُعتقد أن علماء الفلك في اليونان القديمة كانوا أول من فعل ذلك.

لقد حاولوا قياس المسافة إلى القمر منذ زمن بعيد - كان أول من حاول القيام بذلك هو Aristarchus of Samos. قدر الزاوية بين القمر والشمس بـ 87 درجة ، لذلك اتضح أن القمر أقرب 20 مرة من الشمس (جيب تمام الزاوية يساوي 87 درجة هو 1/20). نتج عن خطأ قياس الزاوية خطأ بمقدار 20 ضعفًا ، ومن المعروف اليوم أن هذه النسبة هي في الواقع من 1 إلى 400 (الزاوية تبلغ 89.8 درجة تقريبًا). كان سبب الخطأ الكبير هو صعوبة تقدير المسافة الزاوية الدقيقة بين الشمس والقمر باستخدام الأدوات الفلكية البدائية في العالم القديم. بحلول هذا الوقت ، كان الكسوف الشمسي المنتظم قد سمح بالفعل لعلماء الفلك اليونانيين القدماء باستنتاج أن أقطار الزوايا للقمر والشمس كانت متماثلة تقريبًا. في هذا الصدد ، خلص Aristarchus إلى أن القمر أصغر 20 مرة من الشمس (في الواقع ، حوالي 400 مرة).

لحساب حجم الشمس والقمر بالنسبة إلى الأرض ، استخدم Aristarchus طريقة مختلفة. نحن نتحدث عن ملاحظات خسوف القمر. بحلول هذا الوقت ، كان علماء الفلك القدماء قد خمنوا بالفعل أسباب هذه الظواهر: القمر يحجبه ظل الأرض.

يوضح الرسم البياني أعلاه بوضوح أن الفرق في المسافات من الأرض إلى الشمس والقمر يتناسب مع الفرق بين نصف قطر الأرض والشمس وأنصاف أقطار الأرض وظلها إلى مسافة القمر. في زمن أريستارخوس ، كان من الممكن بالفعل تقدير نصف قطر القمر حوالي 15 دقيقة قوسية ، ونصف قطر ظل الأرض 40 دقيقة قوسية. أي أن حجم القمر تبين أنه أصغر بحوالي 3 مرات من حجم الأرض. من هنا ، بمعرفة نصف القطر الزاوي للقمر ، كان من السهل تقدير أن القمر يبعد عن الأرض بحوالي 40 قطرًا من الأرض. يمكن لليونانيين القدماء فقط تقدير حجم الأرض تقريبًا. لذلك قرر إراتوستينس القيرواني (276-195 قبل الميلاد) ، بناءً على الاختلافات في الارتفاع الأقصى للشمس فوق الأفق في أسوان والإسكندرية أثناء الانقلاب الصيفي ، أن نصف قطر الأرض يقترب من 6287 كم (القيمة الحديثة هي 6371 كم). إذا استبدلنا هذه القيمة بتقدير أريستارخوس للمسافة إلى القمر ، فستتوافق مع ما يقرب من 502 ألف كيلومتر (القيمة الحديثة لمتوسط ​​المسافة من الأرض إلى القمر هي 384 ألف كيلومتر).

بعد ذلك بقليل ، عالم الرياضيات والفلك من القرن الثاني قبل الميلاد. ه. حسب Hipparchus of Nicaea أن المسافة إلى القمر الصناعي للأرض أكبر بـ 60 مرة من نصف قطر كوكبنا. استندت حساباته إلى ملاحظات حركة القمر وخسوفه الدوري.

نظرًا لأنه في وقت الكسوف ، سيكون للشمس والقمر نفس الأبعاد الزاوية ، ثم وفقًا لقواعد تشابه المثلثات ، يمكنك العثور على نسبة المسافات إلى الشمس والقمر. هذا الاختلاف 400 مرة. بتطبيق هذه القواعد مرة أخرى ، فقط فيما يتعلق بقطري القمر والأرض ، حسب هيبارخوس أن قطر الأرض 2.5 مرة أكبر من قطر القمر. هذا هو ، R l \ u003d R s / 2.5.

بزاوية 1 ′ ، يمكن للمرء أن يلاحظ جسمًا أبعاده أصغر بمقدار 3483 مرة من المسافة إليه - كانت هذه المعلومات معروفة للجميع في وقت Hipparchus. أي ، مع نصف قطر ملاحظ للقمر يبلغ 15 ، سيكون أقرب بمقدار 15 مرة من الراصد. أولئك. ستكون نسبة المسافة إلى القمر إلى نصف قطره 3483/15 = 232 أو S l = 232R l.

وفقًا لذلك ، تبلغ المسافة إلى القمر 232 * R s / 2.5 = 60 نصف قطر من الأرض. اتضح 6371 * 60 = 382260 كم. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن القياسات التي تم إجراؤها بمساعدة الأدوات الحديثة أكدت صحة العالم القديم.

يتم الآن قياس المسافة إلى القمر بمساعدة أدوات الليزر ، مما يجعل من الممكن قياسها بدقة تصل إلى عدة سنتيمترات. في هذه الحالة ، تتم القياسات في وقت قصير جدًا - لا يزيد عن ثانيتين ، حيث يتحرك القمر بعيدًا في المدار بحوالي 50 مترًا من نقطة إرسال نبضة الليزر.

تطور طرق قياس المسافة إلى القمر

فقط مع اختراع التلسكوب ، تمكن علماء الفلك من الحصول على قيم أكثر أو أقل دقة لمعلمات مدار القمر ومدى تطابق حجمه مع حجم الأرض.

ظهرت طريقة أكثر دقة لقياس المسافة إلى القمر فيما يتعلق بتطوير الرادار. تم تنفيذ أول تحديد إشعاعي للقمر في عام 1946 في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا العظمى. جعل الرادار من الممكن قياس المسافة إلى القمر بدقة عدة كيلومترات.

أصبحت الطريقة الأكثر دقة لقياس المسافة إلى القمر هي موقع الليزر. لتنفيذه ، تم تركيب العديد من عاكسات الزوايا على القمر في الستينيات. من المثير للاهتمام ملاحظة أنه تم إجراء التجارب الأولى على المدى بالليزر حتى قبل تركيب عاكسات الزاوية على سطح القمر. في 1962-1963 ، تم إجراء العديد من التجارب في مرصد القرم التابع لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية على مدى الليزر من الحفر القمرية الفردية باستخدام التلسكوبات التي يبلغ قطرها من 0.3 إلى 2.6 متر. تمكنت هذه التجارب من تحديد المسافة إلى سطح القمر بدقة تصل إلى عدة مئات من الأمتار. في 1969-1972 ، قدم رواد فضاء برنامج أبولو ثلاث عاكسات زوايا على سطح قمرنا الصناعي. من بينها ، كان عاكس مهمة أبولو 15 هو الأكثر كمالًا ، حيث كان يتألف من 300 موشور ، في حين أن البعثتين الأخريين (بعثتا أبولو 11 وأبولو 14) كان لكل منهما مائة منشور فقط.

بالإضافة إلى ذلك ، في عامي 1970 و 1973 ، قدم اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية اثنين آخرين من عاكسات الزاوية الفرنسية إلى سطح القمر على متن المركبات ذاتية الدفع Lunokhod-1 و Lunokhod-2 ، كل منها يتكون من 14 موشورًا. استخدام أول هذه العاكسات له تاريخ رائع. خلال الأشهر الستة الأولى من تشغيل المركبة القمرية بعاكس ، كان من الممكن إجراء حوالي 20 جلسة لتحديد موقع الليزر. ومع ذلك ، وبسبب الوضع المؤسف للمركبة القمرية ، لم يكن من الممكن استخدام العاكس حتى عام 2010. ساعدت صور جهاز LRO الجديد فقط في توضيح موضع المركبة القمرية بالعاكس ، وبالتالي استئناف جلسات العمل معها.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم إجراء أكبر عدد من جلسات تحديد المدى بالليزر على تلسكوب 2.6 متر لمرصد القرم. بين عامي 1976 و 1983 ، تم إجراء 1400 قياس باستخدام هذا التلسكوب بخطأ 25 سم ، ثم توقفت الملاحظات بسبب تقليص البرنامج القمري السوفيتي.

في المجموع ، من 1970 إلى 2010 ، تم إجراء ما يقرب من 17000 جلسة لتحديد المواقع بالليزر عالي الدقة في العالم. ارتبط معظمهم بعاكس الزاوية Apollo 15 (كما ذكر أعلاه ، فهو الأكثر تقدمًا - مع عدد قياسي من المناشير):

من بين 40 مرصدًا قادرًا على إجراء قياس المدى بالليزر للقمر ، يمكن لعدد قليل فقط إجراء قياسات عالية الدقة:

تم إجراء معظم القياسات فائقة الدقة باستخدام التلسكوب الذي يبلغ طوله مترين في مرصد تكساس ماكدونالد:

في الوقت نفسه ، يتم إجراء القياسات الأكثر دقة بواسطة أداة APOLLO ، التي تم تثبيتها على التلسكوب البالغ طوله 3.5 مترًا في مرصد Apache Point في عام 2006. تصل دقة قياساته إلى ملليمتر واحد:

تطور نظام القمر والأرض

الهدف الرئيسي من القياسات الدقيقة بشكل متزايد للمسافة إلى القمر هو محاولة فهم أفضل لتطور مدار القمر في الماضي البعيد وفي المستقبل البعيد. حتى الآن ، توصل علماء الفلك إلى استنتاج مفاده أن القمر كان في الماضي أقرب إلى الأرض عدة مرات ، وكان له أيضًا فترة دوران أقصر بكثير (أي أنه لم يكن محاصرًا بالمد والجزر). تؤكد هذه الحقيقة نسخة التأثير لتشكيل القمر من مادة الأرض المقذوفة ، والتي تسود في عصرنا. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي تأثير المد والجزر للقمر إلى حقيقة أن سرعة دوران الأرض حول محورها تتباطأ تدريجياً. سرعة هذه العملية هي زيادة في يوم الأرض كل عام بمقدار 23 ميكروثانية. في عام واحد ، يبتعد القمر عن الأرض بمعدل 38 ملم. تشير التقديرات إلى أنه إذا نجا نظام الأرض والقمر من تحول الشمس إلى عملاق أحمر ، فسيكون يوم الأرض في غضون 50 مليار سنة مساويًا للشهر القمري. نتيجة لذلك ، سيواجه القمر والأرض بعضهما البعض دائمًا من جانب واحد فقط ، كما هو ملاحظ الآن في نظام بلوتو-شارون. بحلول هذا الوقت ، سيبتعد القمر إلى ما يقرب من 600 ألف كيلومتر ، وسيزيد الشهر القمري إلى 47 يومًا. بالإضافة إلى ذلك ، من المفترض أن تبخر محيطات الأرض خلال 2.3 مليار سنة سوف يسرع من عملية إزالة القمر (المد والجزر على الأرض يبطئ العملية بشكل كبير).

بالإضافة إلى ذلك ، تظهر الحسابات أنه في المستقبل سيبدأ القمر مرة أخرى في الاقتراب من الأرض بسبب تفاعل المد والجزر مع بعضهما البعض. عند الاقتراب من الأرض عند 12 ألف كيلومتر ، سيتمزق القمر بفعل قوى المد والجزر ، وسيشكل حطام القمر حلقة مثل الحلقات المعروفة حول الكواكب العملاقة للنظام الشمسي. ستكرر الأقمار الصناعية المعروفة الأخرى للنظام الشمسي هذا المصير قبل ذلك بكثير. إذن ، يُعطى فوبوس 20-40 مليون سنة ، وتريتون حوالي 2 مليار سنة.

في كل عام ، تزداد المسافة إلى القمر الصناعي للأرض بمعدل 4 سم ، ويعود السبب في ذلك إلى حركة الكوكب في مدار حلزوني والتناقص التدريجي لقوة التفاعل الثقالي بين الأرض والقمر.

بين الأرض والقمر ، نظريًا ، يمكنك وضع كل كواكب النظام الشمسي. إذا جمعت أقطار جميع الكواكب ، بما في ذلك بلوتو ، فستحصل على قيمة 382100 كم.

القمر ، بعد الشمس ، هو ثاني ألمع جسم. إنه خامس أكبر جسم في المجموعة الشمسية. يبلغ متوسط ​​المسافة بين مركز القمر والأرض 384467 كيلومترًا. كتلة القمر تعادل 7.33 * 1022 كجم.

منذ العصور القديمة ، حاول الناس وصف وشرح حركتها. أساس جميع الحسابات الحديثة هو نظرية براون ، التي تم إنشاؤها في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين. لتحديد الحركة الدقيقة لهذا ، لم تكن هناك حاجة إلى كتلة القمر فقط. تم أخذ العديد من معاملات الدوال المثلثية في الاعتبار. العلم الحديث قادر على إجراء حسابات أكثر دقة.

يسمح لك موقع الليزر بقياس حجم الأجرام السماوية بخطأ يبلغ بضعة سنتيمترات فقط. بمساعدتها ، وجد أن كتلة القمر أقل بكثير من كتلة كوكبنا (81 مرة) ، ونصف قطرها أقل بـ 37 مرة. لفترة طويلة لم يكن من الممكن تحديد هذه القيمة بدقة ، لكن إطلاق الأقمار الصناعية الفضائية جعل من الممكن فتح آفاق جديدة. هناك حقيقة مثيرة للاهتمام وهي أنه في زمن نيوتن ، تم تحديد كتلة القمر من خلال حجم المد الذي تسبب فيه.

يمكننا أن نرى السطح المضيء لهذا القمر الصناعي بطرق مختلفة. يسمى الجزء المرئي من القرص الذي تضيئه الشمس بالطور. هناك أربع مراحل في المجموع: سطح القمر المظلم تمامًا - القمر الجديد ، الهلال القمري المتنامي - الربع الأول ، القرص المضاء بالكامل - البدر ، النصف المضاء من الجانب الثاني - الربع الأخير. يتم التعبير عنها بالمئات والأعشار من الوحدة. تغيير جميع مراحل القمر هو الفترة المجمعية ، وهي ثورة القمر من طور القمر الجديد إلى القمر الجديد التالي. ويسمى أيضًا بالشهر المجمعي ، أي ما يعادل 29.5 يومًا تقريبًا. خلال هذه الفترة الزمنية ، سيتمكن القمر من المرور عبر المدار وسيكون لديه الوقت لزيارة نفس المرحلة مرتين. الفترة النجمية للثورة ، التي استمرت 27.3 يومًا ، هي الثورة الكاملة للقمر حول الأرض.

من الشائع خطأ القول إننا نرى سطح القمر من جانب واحد وأنه لا يدور. تحدث حركات القمر على شكل دوران حول محوره ودوران حول الأرض والشمس

يحدث دوران كامل حول محوره في 27 يومًا من أيام الأرض و 43 دقيقة. والساعة السابعة. يستغرق المدار الإهليلجي حول الأرض (ثورة كاملة واحدة) نفس الوقت. يتأثر هذا بالمد والجزر في القشرة القمرية ، مما يتسبب في حدوث المد والجزر على الأرض ، والذي يحدث تحت تأثير الجاذبية القمرية.

نظرًا لكونها على مسافة أكبر من القمر من الأرض ، فإن الشمس ، بسبب كتلتها الضخمة ، تجذب القمر ضعف قوة الأرض. تشوه الأرض مسار القمر حول الشمس. بالنسبة للشمس ، مسارها مقعر دائمًا.

القمر ليس له غلاف جوي ، والسماء فوقه سوداء دائمًا. لأن الموجات الصوتية لا تنتقل في فراغ ، فإن هذا الكوكب صامت تمامًا. تحت الأشعة المباشرة في النهار يكون أكبر بكثير من الماء ، وفي الليل يصل إلى -150 درجة مئوية. القمر واحد. كثافته 3.3 ص فقط. المزيد من الماء. توجد على سطحه سهول ضخمة مغطاة بحمم بركانية صلبة ، وتشكلت العديد من الحفر عندما تكون قوة الجاذبية أدنى من جاذبية الأرض ، ووزن القمر أقل من الأرض ، لذلك يمكن أن ينقص الشخص 6 مرات أثناء وجوده على الأرض. القمر.

بناءً على المواد المشعة ، حدد العلماء العمر التقريبي للقمر ، وهو 4.65 مليار سنة. وفقًا للفرضية الأخيرة الأكثر منطقية ، يُفترض أن يكون القمر قد حدث نتيجة اصطدام عملاق مع الأرض الفتية لجسم سماوي ضخم. وفقًا لنظرية أخرى ، تشكلت الأرض والقمر بشكل مستقل في أجزاء مختلفة تمامًا من النظام الشمسي.

القمر الطبيعي للأرض هو القمر ، وهو جسم غير مضيء يعكس ضوء الشمس.

بدأت دراسة القمر في عام 1959 ، عندما هبط الجهاز السوفيتي Luna-2 على سطح القمر لأول مرة ، وكان جهاز Luna-3 أول من التقط صورًا للجانب البعيد من القمر من الفضاء.

في عام 1966 ، هبطت Luna-9 على سطح القمر وأنشأت بنية تربة صلبة.

كان الأمريكان نيل أرمسترونج وإدوين ألدرين أول من سار على سطح القمر. حدث هذا في 21 يوليو 1969. لمزيد من الدراسة للقمر ، فضل العلماء السوفييت استخدام المركبات الأوتوماتيكية - المركبات القمرية.

الخصائص العامة للقمر

كتلة القمر 1/81 من كتلة الأرض. يتوافق موقع القمر في المدار مع مرحلة أو أخرى (الشكل 1).

أرز. 1. مراحل القمر

مراحل القمر- مواضع مختلفة بالنسبة للشمس - القمر الجديد ، والربع الأول ، والقمر والربع الأخير. أثناء اكتمال القمر ، يكون قرص القمر المضيء مرئيًا ، لأن الشمس والقمر على جانبين متقابلين من الأرض. خلال القمر الجديد ، يكون القمر على جانب الشمس ، لذلك لا يضيء جانب القمر المواجه للأرض.

دائمًا ما يواجه القمر الأرض من جانب واحد.

يسمى الخط الذي يفصل الجزء المضيء من القمر عن الجزء غير المضاء فاصل.

في الربع الأول ، يكون القمر مرئيًا على مسافة زاوية تبلغ 90 بوصة من الشمس ، ولا تضيء أشعة الشمس سوى النصف الأيمن من القمر الذي يواجهنا. وفي المراحل المتبقية ، يكون القمر مرئيًا لنا على شكل هلال. لذلك ، من أجل تمييز القمر المتنامي عن القمر القديم ، يجب أن نتذكر: القمر القديم يشبه الحرف "C" ، وإذا كان القمر ينمو ، فيمكنك عقلياً رسم خط عمودي أمام مون وسوف تحصل على الحرف "P".

نظرًا لقرب القمر من الأرض وكتلته الكبيرة ، فإنهما يشكلان نظام الأرض والقمر. يدور القمر والأرض حول محوريهما في نفس الاتجاه. يميل مستوى مدار القمر إلى مستوى مدار الأرض بزاوية 5 درجات 9 ".

تسمى الأماكن التي يتقاطع فيها مداري الأرض والقمر عقد المدار القمري.

فلكي(من lat. sideris - نجم) الشهر هو فترة دوران الأرض حول محورها ونفس موضع القمر على الكرة السماوية بالنسبة للنجوم. إنه 27.3 يوم أرضي.

مجمعي(من المجمع اليوناني - اتصال) الشهر هو فترة التغيير الكامل لمراحل القمر ، أي فترة عودة القمر إلى موقعه الأصلي بالنسبة للقمر والشمس (على سبيل المثال ، من القمر الجديد إلى القمر الجديد). يبلغ متوسطها 29.5 يومًا أرضيًا. الشهر السينودسي أطول بيومين من الشهر الفلكي ، حيث تدور الأرض والقمر حول محوريهما في نفس الاتجاه.

قوة الجاذبية على القمر أقل بستة أضعاف من قوة الجاذبية على الأرض.

تمت دراسة ارتياح القمر الصناعي للأرض جيدًا. تسمى المناطق المظلمة المرئية على سطح القمر "البحار" - وهي سهول منخفضة شاسعة خالية من الماء (أكبرها "أوكسان بور") ، والمناطق المضيئة - "القارات" - وهي مناطق جبلية مرتفعة. الهياكل الكوكبية الرئيسية لسطح القمر هي الفوهات الحلقية التي يصل قطرها إلى 20-30 كم والسيركات متعددة الحلقات التي يتراوح قطرها من 200 إلى 1000 كم.

يختلف أصل الهياكل الحلقية: نيزك وبركاني ومتفجر بالصدمة. بالإضافة إلى وجود تشققات وتحولات وقباب وأنظمة صدوع على سطح القمر.

أظهرت الدراسات التي أجريت على المركبة الفضائية Luna-16 و Luna-20 و Luna-24 أن الصخور السطحية للقمر تشبه الصخور البركانية الأرضية - البازلت.

معنى القمر في حياة الأرض

على الرغم من أن كتلة القمر تقل بمقدار 27 مليون مرة عن كتلة الشمس ، إلا أنها أقرب بمقدار 374 مرة من الأرض ولها تأثير قوي عليها ، مما يتسبب في ارتفاع المياه (المد والجزر) في بعض الأماكن والانحسار في أماكن أخرى. يحدث هذا كل 12 ساعة و 25 دقيقة ، لأن القمر يقوم بثورة كاملة حول الأرض في 24 ساعة و 50 دقيقة.

بسبب تأثير الجاذبية للقمر والشمس على الأرض ، المد والجزر(الصورة 2).

أرز. 2. مخطط حدوث المد والجزر على الأرض

الأكثر تميزًا وأهمية في عواقبها هي ظاهرة المد والجزر في قشرة الموجة. هي ارتفاعات وهبوط دورية في مستوى المحيطات والبحار ، ناتجة عن قوى جذب القمر والشمس (2.2 مرة أقل من القمر).

في الغلاف الجوي ، تتجلى ظاهرة المد والجزر في التغيرات شبه الدورية في الضغط الجوي ، وفي قشرة الأرض - في تشوه المادة الصلبة للأرض.

على الأرض ، يوجد مد وجزر مرتفعان عند النقطة الأقرب والأبعد عن القمر ، ومد وجزر منخفضان عند نقاط تقع على مسافة زاوية 90 درجة من خط القمر والأرض. تخصيص مد وجزر كبيرةالتي تحدث على القمر الجديد والقمر الكامل و التربيعفي الربع الأول والأخير.

في المحيط المفتوح ، تكون ظاهرة المد والجزر صغيرة. تقلبات منسوب المياه تصل إلى 0.5-1 متر ، وفي البحار الداخلية (الأسود ، البلطيق ، إلخ) يكاد يكون غير محسوس. ومع ذلك ، اعتمادًا على خط العرض الجغرافي وخطوط الساحل للقارات (خاصة في الخلجان الضيقة) ، يمكن أن ترتفع المياه أثناء المد العالي إلى 18 مترًا (خليج فوندي في المحيط الأطلسي قبالة سواحل أمريكا الشمالية) ، 13 م على الساحل الغربي لبحر أوخوتسك. هذا يخلق تيارات المد والجزر.

تكمن الأهمية الرئيسية لموجات المد والجزر في أنها تتحرك من الشرق إلى الغرب بعد الحركة الظاهرة للقمر ، فهي تبطئ الدوران المحوري للأرض وتطيل اليوم ، وتغير شكل الأرض عن طريق تقليل الضغط القطبي ، وتسبب نبضات قذائف الأرض ، والتهجير الرأسي لسطح الأرض ، والتغيرات شبه الدورية في الضغط الجوي ، وتغير ظروف الحياة العضوية في الأجزاء الساحلية من المحيطات ، وأخيراً تؤثر على النشاط الاقتصادي للبلدان الساحلية. في عدد من الموانئ ، لا يمكن للسفن الدخول إلا عند ارتفاع المد.

بعد فترة زمنية معينة على الأرض كرر خسوف الشمس وخسوف القمر.يمكنك رؤيتها عندما تكون الشمس والأرض والقمر على نفس الخط.

كسوف- حالة فلكية يحجب فيها جرم سماوي الضوء من جرم سماوي آخر.

يحدث كسوف الشمس عندما يأتي القمر بين الراصد والشمس ويمنعه. نظرًا لأن القمر قبل الكسوف يواجهنا بجانبه غير المضاء ، فهناك دائمًا قمر جديد قبل الكسوف ، أي القمر غير مرئي. يبدو أن الشمس مغطاة بقرص أسود ؛ يرى مراقب من الأرض هذه الظاهرة على أنها كسوف للشمس (الشكل 3).

أرز. 3. كسوف الشمس (الأحجام النسبية للأجسام والمسافات بينها مشروطة)

يحدث خسوف القمر عندما يسقط القمر في خط مستقيم مع الشمس والأرض في ظل مخروطي الشكل تلقيه الأرض. قطر بقعة ظل الأرض يساوي الحد الأدنى لمسافة القمر من الأرض - 363000 كم ، أي حوالي 2.5 ضعف قطر القمر ، لذلك يمكن حجب القمر تمامًا (انظر الشكل 3).

إيقاعات القمر هي تغييرات متكررة في كثافة وطبيعة العمليات البيولوجية. هناك إيقاعات قمرية شهرية (29.4 يومًا) وقمرية يومية (24.8 ساعة). تتكاثر العديد من الحيوانات والنباتات خلال مرحلة معينة من الدورة القمرية. تعتبر إيقاعات القمر من سمات العديد من الحيوانات والنباتات البحرية في المنطقة الساحلية. لذلك ، لاحظ الناس تغيرًا في الرفاهية اعتمادًا على مراحل الدورة القمرية.