ولكن لا يزال السؤال "كيف يدور القمر؟" المدار القمري

القمر هو قمر صناعي لكوكبنا، وقد جذب انتباه العلماء والأشخاص الفضوليين منذ زمن سحيق. في العالم القديم، كرّس المنجمون وعلماء الفلك أطروحات مثيرة للإعجاب حول هذا الموضوع. الشعراء أيضا لم يتخلفوا عنهم. اليوم، بهذا المعنى، لم يتغير الكثير: مدار القمر، وخصائص سطحه وداخله يدرسها علماء الفلك بعناية. جامعو الأبراج أيضًا لا يرفعون أعينهم عنها. يتم دراسة تأثير القمر الصناعي على الأرض من قبل كليهما. يدرس علماء الفلك كيفية تأثير تفاعل جسمين كونيين على الحركة والعمليات الأخرى لكل منهما. خلال دراسة القمر، زادت المعرفة في هذا المجال بشكل ملحوظ.

أصل

وفقا لأبحاث العلماء، تم تشكيل الأرض والقمر في نفس الوقت تقريبا. ويبلغ عمر كلا الجسمين 4.5 مليار سنة. هناك عدة نظريات حول أصل القمر الصناعي. يشرح كل واحد منهم ميزات معينة للقمر، لكنه يترك العديد من الأسئلة دون حل. وتعتبر نظرية الاصطدام العملاق هي الأقرب إلى الحقيقة اليوم.

ووفقا لهذه الفرضية، اصطدم كوكب مماثل لحجم المريخ بالأرض الفتية. كان التأثير عرضيًا وتسبب في قذف معظم مادة هذا الجسم الكوني إلى الفضاء، بالإضافة إلى كمية من "المواد" الأرضية. ومن هذه المادة تشكل جسم جديد. وكان نصف قطر مدار القمر في الأصل ستين ألف كيلومتر.

تشرح فرضية الاصطدام العملاق جيدًا العديد من سمات البنية والتركيب الكيميائي للقمر الصناعي، ومعظم خصائص نظام القمر-الأرض. ومع ذلك، إذا أخذنا النظرية كأساس، فإن بعض الحقائق لا تزال غير واضحة. وبالتالي، لا يمكن تفسير نقص الحديد الموجود على القمر الصناعي إلا من خلال حقيقة أنه بحلول وقت الاصطدام، حدث تمايز بين الطبقات الداخلية لكلا الجسمين. وحتى الآن، لا يوجد أي دليل على أن هذا حدث. ومع ذلك، وعلى الرغم من هذه الحجج المضادة، فإن فرضية التأثير العملاق تعتبر الفرضية الرئيسية في جميع أنحاء العالم.

خيارات

القمر، مثل معظم الأقمار الصناعية الأخرى، ليس له غلاف جوي. ولم يتم اكتشاف سوى آثار للأكسجين والهيليوم والنيون والأرجون. وبالتالي فإن درجة حرارة السطح في المناطق المضيئة والمظلمة مختلفة تمامًا. على الجانب المشمس يمكن أن ترتفع إلى +120 درجة مئوية، وعلى الجانب المظلم يمكن أن تنخفض إلى -160 درجة مئوية.

ويبلغ متوسط ​​المسافة بين الأرض والقمر 384 ألف كيلومتر. شكل القمر الصناعي يكاد يكون كرة مثالية. الفرق بين نصف القطر الاستوائي والقطبي صغير. وهما 1738.14 و 1735.97 كم على التوالي.

تستغرق الدورة الكاملة للقمر حول الأرض ما يزيد قليلاً عن 27 يومًا. تتميز حركة القمر الصناعي عبر السماء بالنسبة للمراقب بتغير المراحل. الوقت من اكتمال القمر إلى آخر أطول قليلاً من الفترة المحددة ويبلغ حوالي 29.5 يومًا. ينشأ الاختلاف لأن الأرض والقمر الصناعي يتحركان أيضًا حول الشمس. يجب أن يسافر القمر أكثر من دائرة واحدة بقليل ليكون في موضعه الأصلي.

نظام الأرض والقمر

القمر هو قمر صناعي يختلف إلى حد ما عن الأجسام الأخرى المشابهة. ميزتها الرئيسية بهذا المعنى هي كتلتها. وتقدر بـ 7.35 * 10 22 كجم، وهو ما يعادل 1/81 تقريبًا من وزن الأرض. وإذا كانت الكتلة نفسها ليست شيئا خارجا عن المألوف في الفضاء الخارجي، فإن علاقتها بخصائص الكوكب غير نمطية. وكقاعدة عامة، تكون نسبة الكتلة في أنظمة الكواكب الساتلية أصغر إلى حد ما. فقط بلوتو وشارون يمكنهما التفاخر بنسبة مماثلة. بدأ وصف هذين الجسمين الكونيين منذ بعض الوقت على أنهما نظام من كوكبين. ويبدو أن هذه التسمية صحيحة أيضًا في حالة الأرض والقمر.

حركة القمر في مداره

ويقوم القمر الصناعي بدورة واحدة حول الكوكب بالنسبة للنجوم في شهر فلكي يستمر 27 يوما و7 ساعات و42.2 دقيقة. مدار القمر عبارة عن قطع ناقص في الشكل. وفي فترات مختلفة، يقع القمر الصناعي إما بالقرب من الكوكب أو بعيدًا عنه. تتراوح المسافة بين الأرض والقمر من 363,104 إلى 405,696 كيلومترًا.

ويرتبط مسار القمر الصناعي بدليل آخر لصالح الافتراض القائل بأن الأرض والقمر الصناعي يجب اعتبارهما نظامًا يتكون من كوكبين. لا يقع مدار القمر بالقرب من المستوى الاستوائي للأرض (كما هو الحال بالنسبة لمعظم الأقمار الصناعية)، ولكن عمليا في مستوى دوران الكوكب حول الشمس. الزاوية بين مسار مسير الشمس ومسار القمر الصناعي تزيد قليلاً عن 5 درجات.

يتأثر مدار القمر حول الأرض بعدة عوامل. وفي هذا الصدد، فإن تحديد المسار الدقيق للقمر الصناعي ليس بالمهمة الأسهل.

قليلا من التاريخ

تم وضع النظرية التي تشرح كيفية تحرك القمر في عام 1747. كان مؤلف الحسابات الأولى، التي جعلت العلماء أقرب إلى فهم خصوصيات مدار القمر الصناعي، هو عالم الرياضيات الفرنسي كليروت. ثم، في القرن الثامن عشر، كانت دورة القمر حول الأرض تُطرح في كثير من الأحيان كحجة ضد نظرية نيوتن. اختلفت الحسابات التي تم إجراؤها باستخدامه بشكل كبير عن الحركة الظاهرة للقمر الصناعي. حل كلايرو هذه المشكلة.

تمت دراسة هذه القضية من قبل علماء مشهورين مثل دالمبيرت ولابلاس، أويلر، هيل، بويسو وغيرهم. بدأت النظرية الحديثة للثورة القمرية بالفعل مع عمل براون (1923). ساعد البحث الذي أجراه عالم الرياضيات والفلكي البريطاني في القضاء على التناقضات بين الحسابات والمراقبة.

ليست مهمة سهلة

تتكون حركة القمر من عمليتين رئيسيتين: الدوران حول محوره والثورة حول كوكبنا. لن يكون من الصعب استخلاص نظرية لتفسير حركة القمر الصناعي إذا لم يتأثر مداره بعوامل مختلفة. وهذا هو جاذبية الشمس، وخصائص شكل الأرض والكواكب الأخرى. مثل هذه التأثيرات تزعج المدار ويصبح التنبؤ بالموقع الدقيق للقمر في فترة معينة مهمة صعبة. من أجل فهم ما يحدث هنا، دعونا نلقي نظرة على بعض معلمات مدار القمر الصناعي.

العقدة الصاعدة والهابطة، الخط المقلوب

كما سبق أن ذكرنا، فإن مدار القمر يميل إلى مسير الشمس. يتقاطع مسارا الجسمين في نقاط تسمى العقد الصاعدة والهابطة. وهي تقع على جانبي المدار بالنسبة لمركز النظام، أي الأرض. يتم تحديد الخط المستقيم الوهمي الذي يصل بين هاتين النقطتين كخط من العقد.

القمر الصناعي هو الأقرب إلى كوكبنا عند نقطة الحضيض. أقصى مسافة تفصل بين جسمين كونيين هي عندما يكون القمر في ذروته. ويسمى الخط المستقيم الذي يربط بين هاتين النقطتين بخط الحنية.

الاضطرابات المدارية

ونتيجة لتأثير عدد كبير من العوامل على حركة القمر الصناعي في وقت واحد، فإنها تمثل في الأساس مجموع عدة حركات. دعونا ننظر في الاضطرابات الأكثر وضوحا التي تنشأ.

الأول هو انحدار خط العقدة. الخط المستقيم الذي يربط بين نقطتي تقاطع مستوي مدار القمر ومسير الشمس غير ثابت في مكان واحد. يتحرك ببطء شديد في الاتجاه المعاكس (وهذا هو سبب تسميته بالانحدار) لحركة القمر الصناعي. وبعبارة أخرى، فإن مستوى مدار القمر يدور في الفضاء. يستغرق الأمر 18.6 عامًا لإكمال دورة كاملة.

خط الأبراج يتحرك أيضًا. يتم التعبير عن حركة الخط المستقيم الذي يربط بين مركز النقطة والمحيط في دوران المستوى المداري في نفس الاتجاه الذي يتحرك فيه القمر. يحدث هذا بشكل أسرع بكثير مما يحدث في حالة وجود خط من العقد. الثورة الكاملة تستغرق 8.9 سنة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن المدار القمري يعاني من تقلبات بسعة معينة. بمرور الوقت، تتغير الزاوية بين مستواه ومسير الشمس. نطاق القيم من 4°59" إلى 5°17". وكما هو الحال في خط العقد، فإن فترة هذه التقلبات تبلغ 18.6 سنة.

وأخيرًا، يتغير شكل مدار القمر. يمتد قليلاً، ثم يعود إلى تكوينه الأصلي. في هذه الحالة يتغير انحراف المدار (درجة انحراف شكله عن الدائرة) من 0.04 إلى 0.07. تستغرق التغييرات والعودة إلى الوضع الأصلي 8.9 سنوات.

ليس بسيط جدا

في الواقع، أربعة عوامل يجب أخذها في الاعتبار أثناء العمليات الحسابية ليست كثيرة. ومع ذلك، فهي لا تستنفد جميع الاضطرابات في مدار القمر الصناعي. في الواقع، تتأثر كل معلمة من مؤشرات حركة القمر باستمرار بعدد كبير من العوامل. كل هذا يعقد مهمة التنبؤ بالموقع الدقيق للقمر الصناعي. وغالبًا ما تكون مراعاة كل هذه المعلمات هي المهمة الأكثر أهمية. فمثلاً حساب مسار القمر ودقته يؤثر على نجاح مهمة المركبة الفضائية المرسلة إليه.

تأثير القمر على الأرض

القمر الصناعي لكوكبنا صغير نسبيا، ولكن تأثيره واضح للعيان. ربما يعلم الجميع أن القمر هو الذي يشكل المد والجزر على الأرض. هنا يجب أن نبدي تحفظًا على الفور: تسبب الشمس أيضًا تأثيرًا مشابهًا، ولكن نظرًا للمسافة الأكبر بكثير، فإن تأثير المد والجزر للنجم يكون ملحوظًا قليلاً. بالإضافة إلى ذلك، ترتبط التغيرات في مستويات المياه في البحار والمحيطات أيضا بميزات دوران الأرض نفسها.

إن تأثير جاذبية الشمس على كوكبنا أكبر بحوالي مائتي مرة من تأثير جاذبية القمر. ومع ذلك، تعتمد قوى المد والجزر في المقام الأول على عدم تجانس المجال. المسافة التي تفصل بين الأرض والشمس تسهلهما، وبالتالي فإن تأثير القمر القريب منا أقوى (ضعف ما هو عليه في حالة النجم).

وتتشكل موجة مد على جانب الكوكب الذي يواجه حاليا نجم الليل. هناك أيضًا مد على الجانب الآخر. إذا كانت الأرض بلا حراك، فإن الموجة ستتحرك من الغرب إلى الشرق، وتقع بالضبط تحت القمر. ستكتمل ثورته الكاملة في ما يزيد قليلاً عن 27 يومًا، أي في شهر فلكي. ومع ذلك، فإن الدورة حول المحور أقل بقليل من 24 ساعة، ونتيجة لذلك، تمتد الموجة على طول سطح الكوكب من الشرق إلى الغرب وتكمل دورة واحدة في 24 ساعة و48 دقيقة. وبما أن الموجة تواجه القارات باستمرار، فإنها تتحرك للأمام في اتجاه حركة الأرض وتتقدم في جريانها على القمر الصناعي للكوكب.

إزالة مدار القمر

تتسبب موجة المد والجزر في حركة كتلة ضخمة من الماء. وهذا يؤثر بشكل مباشر على حركة القمر الصناعي. ينزاح جزء مثير للإعجاب من كتلة الكوكب عن الخط الذي يربط بين الجسمين، ويجذب القمر نحو نفسه. ونتيجة لذلك، يتعرض القمر الصناعي للحظة من القوة، مما يؤدي إلى تسريع حركته.

في الوقت نفسه، فإن القارات التي تواجه موجة مد وجزر (تتحرك بشكل أسرع من الموجة، لأن الأرض تدور بسرعة أعلى من دوران القمر) تواجه قوة تبطئها. وهذا يؤدي إلى تباطؤ تدريجي في دوران كوكبنا.

ونتيجة للتفاعل المد والجزر بين الجسمين، وكذلك الحركة والزخم الزاوي، يتحرك القمر الصناعي إلى مدار أعلى. وفي الوقت نفسه، تنخفض سرعة القمر. يبدأ بالتحرك بشكل أبطأ في المدار. شيء مماثل يحدث مع الأرض. يتباطأ، مما يؤدي إلى زيادة تدريجية في طول اليوم.

ويبتعد القمر عن الأرض بحوالي 38 ملم سنويا. تؤكد الأبحاث التي أجراها علماء الحفريات والجيولوجيون حسابات علماء الفلك. بدأت عملية التباطؤ التدريجي للأرض واختفاء القمر منذ حوالي 4.5 مليار سنة، أي منذ لحظة تكوين الجسمين. تدعم بيانات الباحثين الافتراض القائل بأن الشهر القمري في السابق كان أقصر وأن الأرض تدور بسرعة أكبر.

لا تحدث موجة المد والجزر فقط في مياه محيطات العالم. تحدث عمليات مماثلة في الوشاح وفي قشرة الأرض. ومع ذلك، فهي أقل وضوحًا لأن هذه الطبقات ليست مرنة.

إن إزالة القمر وتباطؤ الأرض لن يحدث إلى الأبد. وفي نهاية المطاف، ستصبح فترة دوران الكوكب مساوية لفترة دوران القمر الصناعي. سوف "يحوم" القمر فوق منطقة واحدة من السطح. ستواجه الأرض والقمر الصناعي دائمًا نفس الجانب تجاه بعضهما البعض. ومن المناسب أن نتذكر هنا أن جزءًا من هذه العملية قد اكتمل بالفعل. إن تفاعل المد والجزر هو الذي أدى إلى ظهور نفس الجانب من القمر دائمًا في السماء. يوجد في الفضاء مثال لنظام في مثل هذا التوازن. هذه تسمى بالفعل بلوتو وشارون.

القمر والأرض في تفاعل مستمر. من المستحيل تحديد أي جسم يؤثر على الآخر أكثر. وفي الوقت نفسه، يتعرض كلاهما لأشعة الشمس. تلعب الأجسام الكونية الأخرى البعيدة أيضًا دورًا مهمًا. إن أخذ كل هذه العوامل في الاعتبار يجعل من الصعب جدًا بناء ووصف نموذج لحركة قمر صناعي في مدار حول كوكبنا بدقة. ومع ذلك، فإن الكم الهائل من المعرفة المتراكمة، فضلاً عن التحسين المستمر للمعدات، يجعل من الممكن التنبؤ بدقة أكبر أو أقل بموقع القمر الصناعي في أي وقت والتنبؤ بالمستقبل الذي ينتظر كل كائن على حدة ونظام الأرض والقمر كنظام. جميع.

غالبًا ما تُسمى الأرض، وليس بدون سبب، بالكوكب المزدوج الأرض-القمر. كان القمر (سيلين، إلهة القمر في الأساطير اليونانية)، جارنا السماوي، أول من تمت دراسته بشكل مباشر.

القمر هو قمر طبيعي للأرض، يقع على مسافة 384 ألف كيلومتر (60 نصف قطر الأرض). يبلغ متوسط ​​نصف قطر القمر 1738 كم (أي أقل بأربع مرات تقريبًا من نصف قطر الأرض). تبلغ كتلة القمر 1/81 من كتلة الأرض، وهي أكبر بكثير من النسب المماثلة للكواكب الأخرى في النظام الشمسي (باستثناء زوج بلوتو-شارون)؛ ولذلك يعتبر نظام الأرض والقمر كوكبًا مزدوجًا. لديها مركز ثقل مشترك - ما يسمى barycenter، الذي يقع في جسم الأرض على مسافة 0.73 نصف قطر من مركزها (1700 كم من سطح المحيط). ويدور كلا مكوني النظام حول هذا المركز، وهو الباري سنتر الذي يتحرك في مدار حول الشمس. يبلغ متوسط ​​كثافة المادة القمرية 3.3 جم/سم 3 (الأرضية - 5.5 جم/سم 3). حجم القمر أصغر بـ 50 مرة من حجم الأرض. قوة الجاذبية القمرية أضعف 6 مرات من جاذبية الأرض. ويدور القمر حول محوره، ولهذا السبب فهو مفلطح قليلاً عند القطبين. يشكل محور دوران القمر زاوية قدرها 83°22" مع مستوى مدار القمر. ولا يتطابق مستوى مدار القمر مع مستوى مدار الأرض ويميل إليه بزاوية 5°. 9". تسمى الأماكن التي تتقاطع فيها مدارات الأرض والقمر بعقد المدار القمري.

مدار القمر عبارة عن قطع ناقص، في إحدى البؤر التي تقع فيها الأرض، وبالتالي تتراوح المسافة من القمر إلى الأرض من 356 إلى 406 ألف كيلومتر. يُطلق على فترة الثورة المدارية للقمر ، وبالتالي نفس موضع القمر على الكرة السماوية ، الشهر الفلكي (الفلكي) (باللاتينية sidus، Sideris (gen. p.) - نجمة). إنه 27.3 يومًا أرضيًا. يتزامن الشهر الفلكي مع فترة دوران القمر اليومي حول محوره بسبب تطابق سرعتهما الزاوية (حوالي 13.2 درجة في اليوم)، والتي تم تحديدها بسبب تأثير الكبح للأرض. وبسبب تزامن هذه الحركات، يواجهنا القمر دائمًا بجانب واحد. ومع ذلك، فإننا نرى ما يقرب من 60٪ من سطحه بسبب الميزان - التأرجح الواضح للقمر لأعلى ولأسفل (بسبب عدم تطابق مستويي مداري القمر والأرض وميل محور دوران القمر إلى المدار) و اليسار واليمين (نظرًا لحقيقة أن الأرض تقع في إحدى بؤرتي المدار القمري، ونصف الكرة المرئي للقمر يواجه مركز القطع الناقص).

عند التحرك حول الأرض، يتخذ القمر مواقع مختلفة بالنسبة للشمس. وترتبط بهذا أطوار القمر المختلفة، أي الأشكال المختلفة للجزء المرئي منه. المراحل الأربع الرئيسية هي: القمر الجديد، الربع الأول، البدر، الربع الأخير. ويسمى الخط الموجود على سطح القمر الذي يفصل الجزء المضاء من القمر عن الجزء غير المضاء بالفاصل.

أثناء ظهور القمر الجديد، يكون القمر بين الشمس والأرض ويواجه الأرض بجانبه غير المضاء، وبالتالي غير مرئي. في الربع الأول، يكون القمر مرئيا من الأرض على مسافة زاوية 90 درجة من الشمس، وتضيء أشعة الشمس فقط النصف الأيمن من جانب القمر المواجه للأرض. أثناء اكتمال القمر، تكون الأرض بين الشمس والقمر، ويكون نصف الكرة الأرضية للقمر المواجه للأرض مضاءً بشكل ساطع بواسطة الشمس، ويكون القمر مرئيًا كقرص كامل. خلال الربع الأخير، يكون القمر مرئيًا مرة أخرى من الأرض على مسافة زاوية 90 درجة من الشمس، وتضيء أشعة الشمس النصف الأيسر من الجانب المرئي من القمر. وفي الفترات الفاصلة بين هذه الأطوار الرئيسية، يكون القمر مرئيًا إما على شكل هلال أو على شكل قرص غير مكتمل.

تسمى فترة التغيير الكامل لمراحل القمر، أي فترة عودة القمر إلى موقعه الأصلي بالنسبة للشمس والأرض، بالشهر القمري. ويبلغ متوسطه 29.5 يومًا شمسيًا متوسطًا. خلال الشهر القمري على القمر يحدث تغير في النهار والليل مرة واحدة مدته = 14.7 يوم. الشهر القمري أطول من الشهر الفلكي بأكثر من يومين. وذلك نتيجة أن اتجاه الدوران المحوري للأرض والقمر يتزامن مع اتجاه الحركة المدارية للقمر. عندما يكمل القمر دورة كاملة حول الأرض في 27.3 يومًا، ستتقدم الأرض حوالي 27 درجة في مدارها حول الشمس، نظرًا لأن سرعتها المدارية الزاوية تبلغ حوالي درجة واحدة في اليوم. في هذه الحالة، سيأخذ القمر نفس الوضع بين النجوم، لكنه لن يكون في مرحلة اكتمال القمر، لأنه لهذا يحتاج إلى التقدم في مداره بمقدار 27 درجة أخرى خلف الأرض "الهاربة". وبما أن السرعة الزاوية للقمر تبلغ حوالي 13.2 درجة في اليوم، فإنه يغطي هذه المسافة في حوالي يومين ويتحرك بالإضافة إلى ذلك بمقدار درجتين أخريين خلف الأرض المتحركة. ونتيجة لذلك، فإن الشهر السينودسي أطول من الشهر الفلكي بأكثر من يومين. ورغم أن القمر يتحرك حول الأرض من الغرب إلى الشرق، إلا أن حركته الظاهرية في السماء تحدث من الشرق إلى الغرب بسبب سرعة دوران الأرض العالية مقارنة بالحركة المدارية للقمر. علاوة على ذلك، يظهر القمر خلال ذروته العليا (أعلى نقطة في مساره في السماء) اتجاه خط الطول (الشمال - الجنوب)، والذي يمكن استخدامه للتوجيه التقريبي على الأرض. وبما أن الذروة العليا للقمر في مراحل مختلفة تحدث في ساعات مختلفة من اليوم: خلال الربع الأول - حوالي الساعة 18 صباحًا، أثناء اكتمال القمر - عند منتصف الليل، خلال الربع الأخير - حوالي الساعة 6 صباحًا الصباح (التوقيت المحلي)، ويمكن أيضًا استخدام هذا لتقدير تقريبي للوقت ليلاً.

وفي عام 1609، بعد اختراع التلسكوب، تمكنت البشرية من فحص قمرها الفضائي بالتفصيل لأول مرة. منذ ذلك الحين، أصبح القمر هو الجسم الكوني الأكثر دراسة، وكذلك أول جسم تمكن الإنسان من زيارته.

أول شيء علينا أن نعرفه هو ما هو القمر الصناعي الخاص بنا؟ الجواب غير متوقع: على الرغم من أن القمر يعتبر قمرًا صناعيًا، إلا أنه من الناحية الفنية هو نفس الكوكب الكامل مثل الأرض. لها أبعاد كبيرة - عرضها 3476 كيلومترًا عند خط الاستواء - وكتلتها 7.347 × 10 22 كجم؛ القمر أدنى قليلاً من أصغر كوكب في النظام الشمسي. كل هذا يجعله مشاركًا كاملاً في نظام الجاذبية بين القمر والأرض.

هناك ترادف آخر معروف في النظام الشمسي وشارون. على الرغم من أن الكتلة الكاملة للقمر الصناعي الخاص بنا تزيد قليلاً عن جزء من مائة من كتلة الأرض، إلا أن القمر لا يدور حول الأرض نفسها - فلديهما مركز كتلة مشترك. وقرب القمر الصناعي منا يؤدي إلى تأثير آخر مثير للاهتمام، وهو قفل المد والجزر. وبسبب ذلك، يواجه القمر دائمًا نفس الجانب تجاه الأرض.

علاوة على ذلك، من الداخل، تم بناء القمر ككوكب كامل - فهو يحتوي على قشرة ووشاح وحتى جوهر، وفي الماضي البعيد كانت هناك براكين عليه. ومع ذلك، لم يبق شيء من المناظر الطبيعية القديمة - على مدى أربعة مليارات ونصف المليار سنة من تاريخ القمر، سقطت عليه ملايين الأطنان من النيازك والكويكبات، مما أدى إلى حفره وترك الحفر. كانت بعض التأثيرات قوية جدًا لدرجة أنها مزقت قشرتها وصولاً إلى وشاحها. شكلت الحفر الناتجة عن مثل هذه الاصطدامات ماريا قمرية، وهي بقع داكنة على القمر يمكن رؤيتها بسهولة منها. علاوة على ذلك، فهي موجودة حصريا على الجانب المرئي. لماذا؟ سنتحدث عن هذا أكثر.

من بين الأجسام الكونية، يؤثر القمر على الأرض أكثر من غيره - ربما باستثناء الشمس. يعد المد والجزر القمري، الذي يرفع مستويات المياه بانتظام في محيطات العالم، التأثير الأكثر وضوحًا للقمر الصناعي، ولكنه ليس الأقوى. وبالتالي، فإن القمر يتحرك تدريجيا بعيدا عن الأرض، ويبطئ دوران الكوكب - لقد نما اليوم الشمسي من 5 الأصلي إلى 24 ساعة الحديثة. كما يعمل القمر الصناعي كحاجز طبيعي ضد مئات النيازك والكويكبات، حيث يعترضها عند اقترابها من الأرض.

ولا شك أن القمر شيء لذيذ بالنسبة لعلماء الفلك: الهواة والمحترفين على حد سواء. وعلى الرغم من أن المسافة إلى القمر قد تم قياسها بحدود متر واحد باستخدام تقنية الليزر، وتم إعادة عينات التربة منه إلى الأرض عدة مرات، إلا أنه لا يزال هناك مجال للاكتشاف. على سبيل المثال، يبحث العلماء عن الشذوذات القمرية - ومضات وأضواء غامضة على سطح القمر، وليس لكل منها تفسير. اتضح أن القمر الصناعي الخاص بنا يخفي أكثر بكثير مما يمكن رؤيته على السطح - فلنتعرف معًا على أسرار القمر!

الخريطة الطبوغرافية للقمر

خصائص القمر

يبلغ عمر الدراسة العلمية للقمر اليوم أكثر من 2200 عام. تم وصف حركة القمر الصناعي في سماء الأرض ومراحلها والمسافة بينها وبين الأرض بالتفصيل من قبل اليونانيين القدماء - وتتم دراسة البنية الداخلية للقمر وتاريخه حتى يومنا هذا بواسطة المركبات الفضائية. ومع ذلك، فإن قرونًا من العمل الذي قام به الفلاسفة، ومن ثم الفيزيائيون والرياضيون، قدمت بيانات دقيقة للغاية حول كيف يبدو قمرنا ويتحرك، ولماذا هو على ما هو عليه الآن. يمكن تقسيم جميع المعلومات حول القمر الصناعي إلى عدة فئات تتدفق من بعضها البعض.

الخصائص المدارية للقمر

كيف يتحرك القمر حول الأرض؟ إذا كان كوكبنا ثابتا، فإن القمر الصناعي سيدور في دائرة مثالية تقريبا، من وقت لآخر يقترب قليلا ويبتعد عن الكوكب. لكن الأرض نفسها تدور حول الشمس - وعلى القمر أن "يلحق" بالكوكب باستمرار. وأرضنا ليست الجسم الوحيد الذي يتفاعل معه قمرنا الصناعي. تقع الشمس على بعد 390 مرة من الأرض عن القمر، وهي أكبر من الأرض بـ 333 ألف مرة. وحتى مع الأخذ في الاعتبار قانون التربيع العكسي، الذي بموجبه تنخفض شدة أي مصدر للطاقة بشكل حاد مع المسافة، فإن الشمس تجذب القمر بقوة 2.2 مرة أقوى من الأرض!

ولذلك، فإن المسار النهائي لحركة قمرنا الصناعي يشبه دوامة، وهو مسار معقد في ذلك الوقت. يتقلب محور المدار القمري، والقمر نفسه يقترب ويبتعد بشكل دوري، بل إنه يطير على نطاق عالمي بعيدًا عن الأرض. تؤدي هذه التقلبات نفسها إلى حقيقة أن الجانب المرئي من القمر ليس هو نفس نصف الكرة الأرضية للقمر الصناعي، بل أجزائه المختلفة، التي تتجه بالتناوب نحو الأرض بسبب "تأرجح" القمر الصناعي في مداره. تُسمى حركات القمر هذه في خطوط الطول والعرض بالتحريرات، وتسمح لنا بالنظر إلى ما هو أبعد من الجانب البعيد من قمرنا الصناعي قبل فترة طويلة من أول تحليق للمركبة الفضائية. من الشرق إلى الغرب، يدور القمر 7.5 درجة، ومن الشمال إلى الجنوب - 6.5. ولذلك، يمكن رؤية قطبي القمر بسهولة من الأرض.

إن الخصائص المدارية المحددة للقمر مفيدة ليس فقط لعلماء الفلك ورواد الفضاء - على سبيل المثال، يقدر المصورون بشكل خاص القمر العملاق: المرحلة التي يصل فيها القمر إلى أقصى حجم له. هذا هو البدر الذي يكون فيه القمر في الحضيض. فيما يلي المعلمات الرئيسية للقمر الصناعي لدينا:

• مدار القمر بيضاوي الشكل، وانحرافه عن الدائرة الكاملة يبلغ حوالي 0.049. ومع الأخذ في الاعتبار التقلبات المدارية، فإن الحد الأدنى لمسافة القمر الصناعي إلى الأرض (الحضيض) هو 362 ألف كيلومتر، والحد الأقصى (الأوج) 405 ألف كيلومتر.
• يقع المركز المشترك لكتلة الأرض والقمر على بعد 4.5 ألف كيلومتر من مركز الأرض.
• الشهر الفلكي - مرور القمر بالكامل في مداره - يستغرق 27.3 يومًا. ومع ذلك، بالنسبة للثورة الكاملة حول الأرض وتغيير المراحل القمرية، يستغرق الأمر 2.2 يوما أكثر - بعد كل شيء، خلال الوقت الذي يتحرك فيه القمر في مداره، تطير الأرض في الجزء الثالث عشر من مدارها حول الشمس!
• القمر مقيد مديًا بالأرض، فهو يدور حول محوره بنفس السرعة التي يدور بها حول الأرض. ولهذا السبب، يتحول القمر باستمرار إلى الأرض بنفس الجانب. هذه الحالة نموذجية بالنسبة للأقمار الصناعية القريبة جدًا من الكوكب.

• الليل والنهار على القمر طويلان جدًا - نصف طول شهر أرضي.
• خلال تلك الفترات التي يخرج فيها القمر من وراء الكرة الأرضية، يكون مرئيا في السماء - ينزلق ظل كوكبنا تدريجيا من القمر الصناعي، مما يسمح للشمس بإلقاء الضوء عليه، ثم يغطيه مرة أخرى. تسمى التغييرات في إضاءة القمر المرئية من الأرض بـ ee. خلال القمر الجديد، لا يكون القمر الصناعي مرئيا في السماء، وفي مرحلة القمر الصغير يظهر هلاله الرقيق، يشبه تجعد الحرف “P”، في الربع الأول يكون القمر نصف مضاء تماما، وخلال القمر الجديد اكتمال القمر هو الأكثر وضوحا. مراحل أخرى - الربع الثاني والقمر القديم - تحدث بترتيب عكسي.

حقيقة مثيرة للاهتمام: بما أن الشهر القمري أقصر من الشهر التقويمي، ففي بعض الأحيان يمكن أن يكون هناك قمران مكتملان في شهر واحد - ويسمى الثاني "القمر الأزرق". إنه مشرق مثل الضوء العادي - فهو ينير الأرض بمقدار 0.25 لوكس (على سبيل المثال، الإضاءة العادية داخل المنزل هي 50 لوكس). تضيء الأرض نفسها القمر بقوة 64 مرة - بقدر 16 لوكس. وبطبيعة الحال، كل الضوء ليس نورنا، بل يعكس ضوء الشمس.

• يميل مدار القمر إلى المستوى المداري للأرض ويعبره بانتظام. يتغير ميل القمر الصناعي باستمرار، ويتراوح بين 4.5 درجة و5.3 درجة. يستغرق القمر أكثر من 18 عامًا لتغيير ميله.
• ويتحرك القمر حول الأرض بسرعة 1.02 كم/ث. وهذا أقل بكثير من سرعة الأرض حول الشمس - 29.7 كم / ثانية. وبلغت السرعة القصوى التي حققها المسبار الشمسي هيليوس-بي للمركبة الفضائية 66 كيلومترا في الثانية.

المعلمات الفيزيائية للقمر وتكوينه

لقد استغرق الناس وقتًا طويلاً لفهم حجم القمر ومما يتكون. فقط في عام 1753، تمكن العالم ر. بوسكوفيتش من إثبات أن القمر لا يحتوي على غلاف جوي مهم، فضلاً عن البحار السائلة - فعندما يغطيها القمر، تختفي النجوم على الفور، عندما يجعل وجودها من الممكن مراقبة تحركاتها. "التوهين" التدريجي. واستغرق الأمر 200 عام أخرى حتى تتمكن المحطة السوفيتية لونا 13 من قياس الخواص الميكانيكية لسطح القمر في عام 1966. ولم يكن هناك شيء معروف على الإطلاق عن الجانب البعيد من القمر حتى عام 1959، عندما تمكن جهاز لونا-3 من التقاط صوره الأولى.

أعاد طاقم المركبة الفضائية أبولو 11 العينات الأولى إلى السطح في عام 1969. كما أصبحوا أول من زار القمر - حتى عام 1972، هبطت عليه 6 سفن وهبط 12 رائد فضاء. غالبًا ما كانت موثوقية هذه الرحلات محل شك، لكن العديد من نقاط النقاد كانت مبنية على جهلهم بشؤون الفضاء. العلم الأمريكي، الذي، وفقا لمنظري المؤامرة، "لا يمكن أن يطير في الفضاء الخالي من الهواء للقمر"، هو في الواقع صلب وثابت - وقد تم تعزيزه بشكل خاص بخيوط صلبة. تم القيام بذلك خصيصًا لالتقاط صور جميلة - فاللوحة القماشية المترهلة ليست مذهلة جدًا.

العديد من التشوهات في الألوان والأشكال البارزة في الانعكاسات على خوذات بدلات الفضاء التي تم البحث فيها عن المنتجات المقلدة كانت بسبب الطلاء الذهبي على الزجاج الذي يحمي من الأشعة فوق البنفسجية. كما أكد رواد الفضاء السوفييت الذين شاهدوا البث المباشر لهبوط رائد الفضاء صحة ما كان يحدث. ومن يستطيع خداع الخبير في مجاله؟

ويتم تجميع الخرائط الجيولوجية والطبوغرافية الكاملة لأقمارنا الصناعية حتى يومنا هذا. في عام 2009، لم تقم المحطة الفضائية Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) بتسليم الصور الأكثر تفصيلاً للقمر في التاريخ فحسب، بل أثبتت أيضًا وجود كميات كبيرة من المياه المتجمدة عليه. كما أنه وضع حدًا للجدل حول ما إذا كان الناس موجودين على القمر من خلال تصوير آثار أنشطة فريق أبولو من المدار القمري المنخفض. وقد تم تجهيز الجهاز بمعدات من عدة دول، بما في ذلك روسيا.

وبما أن الدول الفضائية الجديدة مثل الصين والشركات الخاصة تنضم إلى استكشاف القمر، فإن البيانات الجديدة تصل كل يوم. لقد قمنا بجمع المعلمات الرئيسية للقمر الصناعي الخاص بنا:

• تبلغ مساحة سطح القمر 37.9x10 6 كيلومتر مربع - أي حوالي 0.07% من إجمالي مساحة الأرض. ومن المثير للدهشة أن هذه المساحة تزيد بنسبة 20٪ فقط عن مساحة جميع المناطق التي يسكنها الإنسان على كوكبنا!
• ويبلغ متوسط ​​كثافة القمر 3.4 جرام/سم3. وهي أقل بنسبة 40% من كثافة الأرض - ويرجع ذلك أساسًا إلى خلو القمر الصناعي من العديد من العناصر الثقيلة مثل الحديد الذي غني به كوكبنا. بالإضافة إلى ذلك، فإن 2% من كتلة القمر عبارة عن الثرى - فتات صغيرة من الصخور الناتجة عن التآكل الكوني وتأثيرات النيزك، والتي تكون كثافتها أقل من الصخور العادية. يصل سمكها في بعض الأماكن إلى عشرات الأمتار!
• يعلم الجميع أن القمر أصغر بكثير من الأرض، مما يؤثر على جاذبيته. يبلغ تسارع السقوط الحر عليه 1.63 م/ث 2 - أي 16.5 بالمائة فقط من إجمالي قوة الجاذبية للأرض. كانت قفزات رواد الفضاء على القمر عالية جدًا، على الرغم من أن بدلاتهم الفضائية كانت تزن 35.4 كيلوجرامًا - تقريبًا مثل درع الفارس! في الوقت نفسه، كانوا لا يزالون يتراجعون: السقوط في الفراغ كان خطيرًا للغاية. وفيما يلي مقطع فيديو لرائد الفضاء وهو يقفز من البث المباشر.

• تغطي ماريا القمرية حوالي 17% من القمر بأكمله، وخاصة جانبه المرئي، والذي يغطيه الثلث تقريبًا. إنها آثار لتأثيرات نيازك ثقيلة بشكل خاص، والتي مزقت حرفيًا قشرة القمر الصناعي. في هذه الأماكن، فقط طبقة رقيقة يبلغ طولها نصف كيلومتر من الحمم المتصلبة - البازلت - تفصل السطح عن الوشاح القمري. ونظرًا لأن تركيز المواد الصلبة يزداد بالقرب من مركز أي جسم كوني كبير، فإن عدد المعادن في القمر القمري أكبر من أي مكان آخر على القمر.
• الشكل الرئيسي لتضاريس القمر هو الحفر والمشتقات الأخرى الناتجة عن الصدمات وموجات الصدمة من المنشطات. تم بناء جبال وسيرك قمرية ضخمة وغيرت بنية سطح القمر بشكل لا يمكن التعرف عليه. كان دورهم قويا بشكل خاص في بداية تاريخ القمر، عندما كان لا يزال سائلا - أثارت السقوط موجات كاملة من الحجر المنصهر. وتسبب ذلك أيضًا في تكوين البحار القمرية: حيث كان الجانب المواجه للأرض أكثر سخونة بسبب تركيز المواد الثقيلة فيه، ولهذا السبب أثرت الكويكبات عليه بقوة أكبر من الجانب الخلفي البارد. وكان سبب هذا التوزيع غير المتكافئ للمادة هو جاذبية الأرض، التي كانت قوية بشكل خاص في بداية تاريخ القمر، عندما كان أقرب.

• بالإضافة إلى الحفر والجبال والبحار، هناك كهوف وشقوق في القمر - وهي شواهد باقية على الأوقات التي كانت فيها أحشاء القمر ساخنة، وكانت البراكين نشطة عليه. غالبًا ما تحتوي هذه الكهوف على جليد مائي، تمامًا مثل الحفر الموجودة في القطبين، ولهذا السبب غالبًا ما يتم اعتبارها مواقع لقواعد قمرية مستقبلية.
• اللون الحقيقي لسطح القمر غامق جدًا، أقرب إلى اللون الأسود. توجد مجموعة متنوعة من الألوان في جميع أنحاء القمر - من الأزرق الفيروزي إلى البرتقالي تقريبًا. يرجع اللون الرمادي الفاتح للقمر من الأرض وفي الصور إلى الإضاءة العالية للقمر بواسطة الشمس. وبسبب لونه الداكن، فإن سطح القمر الصناعي يعكس 12% فقط من جميع الأشعة التي تسقط من نجمنا. ولو كان القمر أكثر سطوعًا، لكان ساطعًا مثل النهار أثناء اكتمال القمر.

كيف تم تشكيل القمر؟

تعتبر دراسة المعادن القمرية وتاريخها من أصعب التخصصات بالنسبة للعلماء. سطح القمر مفتوح للأشعة الكونية، ولا يوجد ما يحتفظ بالحرارة على السطح - ولذلك فإن القمر الصناعي يسخن حتى 105 درجة مئوية خلال النهار، ويبرد إلى -150 درجة مئوية ليلاً. تزيد مدة النهار والليل لمدة أسبوع من التأثير على السطح - ونتيجة لذلك، تتغير معادن القمر بشكل لا يمكن التعرف عليه بمرور الوقت. ومع ذلك، تمكنا من معرفة شيء ما.

يُعتقد اليوم أن القمر هو نتاج اصطدام بين كوكب جنيني كبير، ثيا، والأرض، والذي حدث منذ مليارات السنين عندما كان كوكبنا منصهرًا بالكامل. تم امتصاص جزء من الكوكب الذي اصطدم بنا (وكان بحجم) - ولكن قلبه، مع جزء من المادة السطحية للأرض، تم طرحهما في المدار بسبب القصور الذاتي، حيث بقي على شكل القمر .

تم إثبات ذلك من خلال نقص الحديد والمعادن الأخرى الموجود على القمر، والذي سبق ذكره أعلاه - بحلول الوقت الذي مزقت فيه ثيا قطعة من المادة الأرضية، كانت معظم العناصر الثقيلة لكوكبنا تنجذب إلى الداخل عن طريق الجاذبية إلى القلب. أثر هذا الاصطدام على مزيد من التطوير للأرض - فقد بدأت في الدوران بشكل أسرع، ويميل محور دورانها، مما جعل تغيير الفصول ممكنا.

ثم تطور القمر ككوكب عادي - فقد شكل نواة حديدية ووشاحًا وقشرة وألواحًا ليثوسفيرية وحتى غلافًا جويًا خاصًا به. ومع ذلك، فإن الكتلة المنخفضة والتركيب السيئ في العناصر الثقيلة أدى إلى تبريد الجزء الداخلي من قمرنا الصناعي بسرعة، وتبخر الغلاف الجوي من ارتفاع درجة الحرارة وعدم وجود مجال مغناطيسي. ومع ذلك، لا تزال بعض العمليات تحدث في الداخل - بسبب الحركات في الغلاف الصخري للقمر، تحدث الزلازل القمرية في بعض الأحيان. إنها تمثل أحد الأخطار الرئيسية التي تهدد مستعمري القمر في المستقبل: يصل حجمها إلى 5.5 نقطة على مقياس ريختر، وتستمر لفترة أطول بكثير من تلك الموجودة على الأرض - لا يوجد محيط قادر على امتصاص نبض حركة باطن الأرض .

العناصر الكيميائية الرئيسية الموجودة على القمر هي السيليكون والألومنيوم والكالسيوم والمغنيسيوم. المعادن التي تشكل هذه العناصر تشبه تلك الموجودة على الأرض، بل إنها موجودة على كوكبنا. إلا أن الفرق الرئيسي بين معادن القمر هو عدم التعرض للماء والأكسجين الذي تنتجه الكائنات الحية، ونسبة عالية من الشوائب النيزكية وآثار تأثيرات الإشعاع الكوني. تشكلت طبقة الأوزون للأرض منذ وقت طويل، ويحرق الغلاف الجوي معظم كتلة النيازك المتساقطة، مما يسمح للمياه والغازات بتغيير مظهر كوكبنا ببطء ولكن بثبات.

مستقبل القمر

القمر هو أول جسم كوني بعد المريخ يدعي الأولوية للاستعمار البشري. بمعنى ما، تم إتقان القمر بالفعل - ترك الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة شعارات الدولة على القمر الصناعي، وتختبئ التلسكوبات الراديوية المدارية خلف الجانب البعيد من القمر من الأرض، مما يولد الكثير من التداخل في الهواء . ومع ذلك، ماذا يحمل المستقبل لقمرنا الصناعي؟

والعملية الرئيسية، التي سبق أن ذكرناها أكثر من مرة في المقال، هي ابتعاد القمر بسبب تسارع المد والجزر. يحدث ذلك ببطء شديد - يتحرك القمر الصناعي بعيدًا بما لا يزيد عن 0.5 سم في السنة. ومع ذلك، هناك شيء مختلف تمامًا مهم هنا. بالابتعاد عن الأرض، يبطئ القمر دورانه. عاجلاً أم آجلاً، قد تأتي لحظة يستمر فيها اليوم على الأرض بقدر الشهر القمري - 29-30 يومًا.

ومع ذلك، فإن إزالة القمر سيكون لها حدودها. بعد الوصول إليه، سيبدأ القمر في الاقتراب من الأرض بالتناوب - وبسرعة أكبر بكثير مما كان يبتعد عنه. ومع ذلك، لن يكون من الممكن الاصطدام به بالكامل. على بعد 12-20 ألف كيلومتر من الأرض، يبدأ فص روش الخاص به - وهو حد الجاذبية الذي يمكن عنده للقمر الصناعي للكوكب أن يحافظ على شكله الصلب. ولذلك، فإن القمر سوف يتمزق إلى ملايين الشظايا الصغيرة عند اقترابه. سيسقط بعضها على الأرض مسببًا قصفًا أقوى بآلاف المرات من القصف النووي، والباقي سيشكل حلقة حول الكوكب مثل . ومع ذلك، لن يكون الأمر مشرقا للغاية - تتكون حلقات عمالقة الغاز من الجليد، وهو أكثر سطوعا عدة مرات من الصخور المظلمة للقمر - لن تكون مرئية دائما في السماء. ستخلق حلقة الأرض مشكلة لعلماء الفلك في المستقبل - إذا بقي أي شخص على الكوكب بحلول ذلك الوقت بالطبع.

استعمار القمر

ومع ذلك، كل هذا سيحدث في مليارات السنين. وحتى ذلك الحين، تنظر البشرية إلى القمر باعتباره أول جسم محتمل لاستعمار الفضاء. ومع ذلك، ما هو المقصود بالضبط بـ "استكشاف القمر"؟ الآن سوف ننظر إلى الآفاق المباشرة معًا.

يعتقد الكثير من الناس أن استعمار الفضاء يشبه استعمار الأرض في العصر الجديد، حيث يتم العثور على موارد قيمة واستخراجها ثم إعادتها إلى الوطن. ومع ذلك، فإن هذا لا ينطبق على الفضاء - في بضع مئات من السنين المقبلة، فإن تسليم كيلوغرام من الذهب حتى من أقرب كويكب سيكلف أكثر من استخراجه من المناجم الأكثر تعقيدا وخطورة. ومن غير المرجح أيضًا أن يكون القمر بمثابة "قطاع داشا من الأرض" في المستقبل القريب - على الرغم من وجود رواسب كبيرة من الموارد القيمة هناك، إلا أنه سيكون من الصعب زراعة الطعام هناك.

لكن قمرنا الصناعي قد يصبح قاعدة لمزيد من استكشاف الفضاء في اتجاهات واعدة - على سبيل المثال، المريخ. المشكلة الرئيسية للملاحة الفضائية اليوم هي القيود المفروضة على وزن المركبة الفضائية. للإطلاق، عليك بناء هياكل وحشية تتطلب أطنانًا من الوقود - ففي النهاية، لا تحتاج إلى التغلب على جاذبية الأرض فحسب، بل على الغلاف الجوي أيضًا! وإذا كانت هذه سفينة بين الكواكب، فيجب أيضًا إعادة التزود بالوقود. وهذا يقيد المصممين بشكل خطير، مما يجبرهم على اختيار الاقتصاد على الوظيفة.

يعتبر القمر أكثر ملاءمة كمنصة إطلاق للسفن الفضائية. إن عدم وجود غلاف جوي والسرعة المنخفضة للتغلب على جاذبية القمر - 2.38 كم / ثانية مقابل 11.2 كم / ثانية على الأرض - تجعل عمليات الإطلاق أسهل بكثير. وتتيح الرواسب المعدنية للقمر الصناعي توفير وزن الوقود - وهو حجر حول رقبة رواد الفضاء، والذي يشغل نسبة كبيرة من كتلة أي جهاز. إذا تم تطوير إنتاج وقود الصواريخ على القمر، فسيكون من الممكن إطلاق مركبات فضائية كبيرة ومعقدة يتم تجميعها من أجزاء تم تسليمها من الأرض. وسيكون التجميع على القمر أسهل بكثير منه في المدار الأرضي المنخفض - وأكثر موثوقية.

تتيح التقنيات الموجودة اليوم تنفيذ هذا المشروع، إن لم يكن كليًا، جزئيًا. ومع ذلك، فإن أي خطوات في هذا الاتجاه تتطلب مخاطرة. سيتطلب استثمار مبالغ ضخمة البحث عن المعادن الضرورية، بالإضافة إلى تطوير وتسليم واختبار وحدات القواعد القمرية المستقبلية. والتكلفة المقدرة لإطلاق حتى العناصر الأولية وحدها يمكن أن تدمر قوة عظمى بأكملها!

لذلك، فإن استعمار القمر ليس من عمل العلماء والمهندسين، بل من عمل شعوب العالم كله لتحقيق هذه الوحدة القيمة. ففي وحدة الإنسانية تكمن القوة الحقيقية للأرض.

قمر- الجرم السماوي الوحيد الذي يدور حول الأرض، دون احتساب الأقمار الاصطناعية للأرض التي أنشأها الإنسان في السنوات الأخيرة.

يتحرك القمر باستمرار عبر السماء المرصعة بالنجوم، وبالنسبة لأي نجم، يتحرك يوميًا نحو الدوران اليومي للسماء بمقدار 13 درجة تقريبًا، وبعد 27.1/3 يومًا يعود إلى نفس النجوم، بعد أن وصف دائرة كاملة في الكرة السماوية. ولذلك تسمى الفترة الزمنية التي يقوم خلالها القمر بدورة كاملة حول الأرض بالنسبة للنجوم فلكي (أو فلكي)) شهر؛ إنه 27.1/3 أيام. يتحرك القمر حول الأرض في مدار بيضاوي الشكل، وبالتالي تتغير المسافة من الأرض إلى القمر بنحو 50 ألف كيلومتر. متوسط ​​المسافة من الأرض إلى القمر هو 384386 كم (تقريبًا - 400000 كم). وهذا يعادل عشرة أضعاف طول خط استواء الأرض.

قمر إنه في حد ذاته لا ينبعث منه ضوء، لذلك لا يظهر في السماء سوى سطحه، جانب ضوء النهار، المضاء بالشمس. وقت الليل، مظلم، غير مرئي. يتحرك القمر عبر السماء من الغرب إلى الشرق، خلال ساعة واحدة، يتحول القمر على خلفية النجوم بحوالي نصف درجة، أي بمقدار قريب من حجمه الظاهري، وفي 24 ساعة - بمقدار 13 درجة مئوية. لمدة شهر، يلحق القمر في السماء بالشمس ويتجاوزها، وتتغير أطوار القمر: قمر جديد , الربع الأول , اكتمال القمر و الربع الأخير .

في قمر جديدلا يمكن رؤية القمر حتى بالتلسكوب. وهي تقع في نفس اتجاه الشمس (فقط فوقها أو تحتها)، وتتجه نحو الأرض بحلول نصف الكرة الليلي. وبعد يومين، عندما يبتعد القمر عن الشمس، يمكن رؤية هلال ضيق قبل دقائق قليلة من غروب الشمس في السماء الغربية على خلفية فجر المساء. أول ظهور للهلال القمري بعد القمر الجديد كان يسمى عند اليونانيين "نيومينيا" ("القمر الجديد") ومن هذه اللحظة يبدأ الشهر القمري.

7 أيام و 10 ساعات بعد القمر الجديد، وهي مرحلة تسمى الربع الأول. خلال هذا الوقت، ابتعد القمر عن الشمس بمقدار 90 درجة. من الأرض، يظهر فقط النصف الأيمن من القرص القمري، المضاء بالشمس. بعد غروب الشمس قمر في السماء الجنوبية ويغرب حوالي منتصف الليل. الاستمرار في التحرك من الشمس أكثر فأكثر نحو اليسار. قمر وفي المساء يظهر بالفعل على الجانب الشرقي من السماء. إنها تأتي بعد منتصف الليل، كل يوم لاحقًا وبعد ذلك.

متى قمر يظهر في الاتجاه المعاكس للشمس (على مسافة زاوية 180 منها)، ويأتي اكتمال القمر. لقد مر 14 يومًا و 18 ساعة منذ ظهور القمر الجديد قمر يبدأ في الاقتراب من الشمس من اليمين.

هناك انخفاض في إضاءة الجزء الأيمن من القرص القمري. تنخفض المسافة الزاوية بينها وبين الشمس من 180 إلى 90 درجة. مرة أخرى، يمكن رؤية نصف القرص القمري فقط، ولكن الجزء الأيسر منه. لقد مرت 22 يومًا و 3 ساعات منذ ظهور القمر الجديد. الربع الأخير. ويشرق القمر حوالي منتصف الليل ويضيء طوال النصف الثاني من الليل، وينتهي في السماء الجنوبية مع شروق الشمس.

ويستمر عرض الهلال القمري في التناقص، و قمر يقترب تدريجياً من الشمس من الجانب الأيمن (الغربي). ويظهر في السماء الشرقية، كل يوم، الهلال القمري يصبح ضيقا جدا، ولكن قرونه تتجه نحو اليمين وتشبه حرف “C”.

يقولون، قمر قديم. يظهر ضوء رمادي في الجزء الليلي من القرص. تنخفض المسافة الزاوية بين القمر والشمس إلى 0 درجة. أخيراً، قمر يلحق بالشمس ويصبح غير مرئي مرة أخرى. القمر الجديد القادم قادم. لقد انتهى الشهر القمري. مرت 29 يومًا و12 ساعة و44 دقيقة و2.8 ثانية، أو ما يقرب من 29.53 يومًا. هذه الفترة تسمى الشهر السينودسى (من الكلمة اليونانية sy "nodos - اتصال، تقارب).

ترتبط الفترة المجمعية بالموقع المرئي للجرم السماوي بالنسبة للشمس في السماء. قمري الشهر المجمعي هو الفترة الزمنية بين المراحل المتعاقبة التي تحمل نفس الاسم أقمار.

طريقك في السماء نسبة إلى النجوم قمر يكمل 7 ساعات و 43 دقيقة و 11.5 ثانية في 27 يومًا (تقريبًا - 27.32 يومًا). هذه الفترة تسمى فلكي (من اللاتينية Sideris - نجمة)، أو الشهر الفلكي .

رقم 7 خسوف القمر والشمس تحليلهما .

يعد خسوف الشمس والقمر ظاهرة طبيعية مثيرة للاهتمام ومألوفة للإنسان منذ العصور القديمة. وهي تحدث في كثير من الأحيان نسبيًا، ولكنها غير مرئية من جميع مناطق سطح الأرض، وبالتالي تبدو نادرة بالنسبة للكثيرين.

يحدث كسوف الشمس عندما يمر قمرنا الصناعي الطبيعي - القمر - في حركته على خلفية قرص الشمس. يحدث هذا دائمًا في وقت القمر الجديد. يقع القمر في مكان أقرب إلى الأرض من الشمس بحوالي 400 مرة، وفي نفس الوقت يكون قطره أيضًا أصغر بحوالي 400 مرة من قطر الشمس. ولذلك فإن الحجم الظاهري للأرض والشمس متماثلان تقريبًا، ويمكن للقمر أن يغطي الشمس. ولكن ليس كل قمر جديد يحدث كسوف للشمس. بسبب ميل مدار القمر بالنسبة لمدار الأرض، عادةً ما "يخطئ" القمر قليلاً ويمر فوق الشمس أو تحتها في وقت ظهور القمر الجديد. ومع ذلك، على الأقل مرتين في السنة (ولكن ليس أكثر من خمسة) يقع ظل القمر على الأرض ويحدث كسوف الشمس.

يسقط ظل القمر وشبه الظل على الأرض على شكل بقع بيضاوية، تتحرك بسرعة كيلومتر واحد. في الثانية تجري عبر سطح الأرض من الغرب إلى الشرق. وفي المناطق التي تقع في ظل القمر، يمكن رؤية كسوف كلي للشمس، أي أن الشمس محجوبة بالكامل بالقمر. وفي المناطق التي يغطيها الظل الجزئي يحدث كسوف جزئي للشمس، أي أن القمر لا يغطي سوى جزء من قرص الشمس. خلف منطقة الظل الجزئي، لا يحدث كسوف على الإطلاق.

أطول مدة لمرحلة الخسوف الكلي لا تتجاوز 7 دقائق. 31 ثانية. ولكن في أغلب الأحيان تكون المدة من دقيقتين إلى ثلاث دقائق.

يبدأ كسوف الشمس من الحافة اليمنى للشمس. عندما يغطي القمر الشمس بالكامل، يبدأ الشفق، كما هو الحال في الشفق المظلم، وتظهر ألمع النجوم والكواكب في السماء المظلمة، وحول الشمس يمكنك رؤية توهج جميل مشع من اللون اللؤلؤي - الإكليل الشمسي، وهو الطبقات الخارجية للغلاف الجوي الشمسي، غير مرئية خارج منطقة الكسوف لقلة سطوعها مقارنة بسطوع السماء نهارا. ويتغير مظهر الإكليل من سنة إلى أخرى حسب النشاط الشمسي. تومض حلقة متوهجة باللون الوردي فوق الأفق بأكمله - وهي المنطقة التي يغطيها ظل القمر، حيث يخترق ضوء الشمس من المناطق المجاورة حيث لا يحدث كسوف كلي، بل يُلاحظ كسوف جزئي فقط.
خسوف الشمس والقمر

نادرًا ما تقع الشمس والقمر والأرض في مراحل القمر الجديد والبدر على نفس الخط، وذلك لأن المدار القمري لا يقع بالضبط في مستوى مسير الشمس، ولكن بميل قدره 5 درجات عليه.

كسوف الشمس قمر جديد. القمر يحجب الشمس عنا.

خسوف القمر. تقع الشمس والقمر والأرض على نفس الخط في المسرح اكتمال القمر. الأرض تحجب القمر عن الشمس. يتحول القمر إلى اللون الأحمر الطوبي.

كل عام هناك في المتوسط ​​4 خسوفات للشمس والقمر. هم دائما يرافقون بعضهم البعض. على سبيل المثال، إذا تزامن القمر الجديد مع كسوف الشمس، فإن خسوف القمر يحدث بعد أسبوعين، في مرحلة اكتمال القمر.

من الناحية الفلكية، يحدث كسوف الشمس عندما يحجب القمر، أثناء تحركه حول الشمس، الشمس كليًا أو جزئيًا. القطران الظاهريان للشمس والقمر متساويان تقريبًا، لذلك يحجب القمر الشمس تمامًا. ولكن هذا مرئي من الأرض في نطاق الطور الكامل. ويلاحظ كسوف جزئي للشمس على جانبي نطاق الطور الكلي.

يعتمد عرض نطاق المرحلة الإجمالية للكسوف الشمسي ومدته على المسافات المتبادلة بين الشمس والأرض والقمر. ونتيجة للتغيرات في المسافات، يتغير القطر الزاوي الظاهري للقمر أيضا. وعندما يكون أكبر قليلاً من كسوف الشمس، يمكن أن يستمر الكسوف الكلي لمدة تصل إلى 7.5 دقيقة؛ وعندما يكون متساوياً، فلحظة واحدة إذا كان أصغر، فإن القمر لا يغطي الشمس بالكامل. في الحالة الأخيرة، يحدث الكسوف الحلقي: تظهر حلقة شمسية ضيقة ومشرقة حول القرص القمري المظلم.

أثناء الكسوف الكلي للشمس، تظهر الشمس كقرص أسود محاط بإشعاع (الإكليل). ضوء النهار ضعيف جدًا بحيث يمكنك أحيانًا رؤية النجوم في السماء.

ويحدث الخسوف الكلي للقمر عندما يدخل القمر في منطقة ظل الأرض.

يمكن أن يستمر خسوف القمر الكلي لمدة 1.5-2 ساعة. ويمكن ملاحظته من جميع أنحاء نصف الكرة الأرضية الليلي، حيث كان القمر فوق الأفق وقت الخسوف. لذلك، في هذه المنطقة، يمكن ملاحظة الخسوف القمري الكلي في كثير من الأحيان أكثر من كسوف الشمس.

أثناء الخسوف القمري الكلي للقمر، يظل القرص القمري مرئيا، لكنه يأخذ لونا أحمر داكنا.

ويحدث كسوف الشمس عند اكتمال القمر، ويحدث خسوف القمر عند اكتمال القمر. في أغلب الأحيان يكون هناك خسوفان قمريان وخسوفان للشمس في السنة. أقصى عدد ممكن من الخسوفات هو سبعة. وبعد فترة زمنية معينة، يتكرر خسوف القمر وخسوف الشمس بنفس الترتيب. كانت هذه الفترة تسمى ساروس، والتي تعني التكرار بالمصرية. يبلغ عمر ساروس حوالي 18 عامًا و11 يومًا. خلال كل ساروس هناك 70 خسوفًا، منها 42 شمسيًا و28 قمريًا. تتم ملاحظة كسوف الشمس الكلي في منطقة معينة بشكل أقل تكرارًا من خسوف القمر، حيث يحدث مرة كل 200-300 عام.

شروط كسوف الشمس

أثناء كسوف الشمس، يمر القمر بيننا وبين الشمس ويخفيه عنا. دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في الظروف التي يمكن أن يحدث فيها كسوف الشمس.

كوكبنا الأرض، الذي يدور حول محوره خلال النهار، يتحرك في نفس الوقت حول الشمس ويقوم بدورة كاملة خلال عام. الأرض لديها قمر صناعي - القمر. يتحرك القمر حول الأرض ويكمل ثورة كاملة في 29 يومًا ونصف.

يتغير الموقع النسبي لهذه الأجرام السماوية الثلاثة طوال الوقت. أثناء حركته حول الأرض، يجد القمر نفسه في فترات زمنية معينة بين الأرض والشمس. لكن القمر عبارة عن كرة صلبة مظلمة وغير شفافة. تجد نفسها بين الأرض والشمس، فهي مثل ستارة ضخمة تغطي الشمس. في هذا الوقت، يكون جانب القمر الذي يواجه الأرض مظلمًا وغير مضاء. لذلك، لا يمكن أن يحدث كسوف الشمس إلا خلال القمر الجديد. أثناء اكتمال القمر، يمر القمر بعيدًا عن الأرض في الاتجاه المعاكس للشمس وقد يقع في الظل الذي تلقيه الكرة الأرضية. ثم سنلاحظ خسوف القمر.

متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس 149.5 مليون كيلومتر، ومتوسط ​​المسافة من الأرض إلى القمر 384 ألف كيلومتر.

كلما اقترب الجسم، بدا لنا أكبر. القمر، مقارنة بالشمس، أقرب إلينا بحوالي 400 مرة، وفي نفس الوقت يكون قطره أيضًا أقل بحوالي 400 مرة من قطر الشمس. ولذلك فإن الحجم الظاهري للقمر والشمس متماثل تقريبًا. وبالتالي يمكن للقمر أن يحجب الشمس عنا.

إلا أن بعد الشمس والقمر عن الأرض لا يبقى ثابتا، بل يتغير قليلا. يحدث هذا لأن مسار الأرض حول الشمس ومسار القمر حول الأرض ليسا دوائر، بل قطع ناقص. ومع تغير المسافات بين هذه الأجسام، تتغير أحجامها الظاهرية أيضًا.

إذا كان القمر في وقت كسوف الشمس على أصغر مسافة من الأرض، فسيكون القرص القمري أكبر قليلاً من القرص الشمسي. سيغطي القمر الشمس بالكامل، وسيكون الكسوف كليًا. إذا كان القمر أثناء الكسوف في أقصى مسافة له من الأرض، فسيكون حجمه الظاهري أصغر قليلاً ولن يتمكن من تغطية الشمس بالكامل. وستظل الحافة المضيئة للشمس مكشوفة، والتي ستكون مرئية أثناء الكسوف على شكل حلقة رفيعة لامعة حول القرص الأسود للقمر. ويسمى هذا النوع من الكسوف بالكسوف الحلقي.

يبدو أن كسوف الشمس يجب أن يحدث شهريًا، كل قمر جديد. ومع ذلك، هذا لا يحدث. إذا تحركت الأرض والقمر في مستوى مرئي، فسيكون القمر عند كل قمر جديد في الواقع في خط مستقيم يربط بين الأرض والشمس، وسيحدث الكسوف. في الواقع، تدور الأرض حول الشمس في مستوى، والقمر حول الأرض في مستوى آخر. هذه الطائرات لا تتزامن. لذلك، في كثير من الأحيان خلال الأقمار الجديدة، يأتي القمر إما أعلى من الشمس أو أقل.

إن المسار الظاهري للقمر في السماء لا يتطابق مع المسار الذي تتحرك فيه الشمس. وتتقاطع هذه المسارات عند نقطتين متقابلتين، تسمىان عقد المدار القمري. بالقرب من هذه النقاط، يقترب مسار الشمس والقمر من بعضهما البعض. وفقط عندما يحدث القمر الجديد بالقرب من العقدة يكون مصحوبًا بالكسوف.

سيكون الكسوف كليًا أو حلقيًا إذا كانت الشمس والقمر تقريبًا في نقطة واحدة عند القمر الجديد. إذا كانت الشمس في وقت القمر الجديد على مسافة ما من العقدة، فلن تتطابق مراكز الأقراص القمرية والشمسية وسيغطي القمر الشمس جزئيًا فقط. ويسمى مثل هذا الكسوف كسوفًا جزئيًا.

ويتحرك القمر بين النجوم من الغرب إلى الشرق. ولذلك فإن ستر الشمس بالقمر يبدأ من حافتها الغربية أي اليمنى. ويطلق علماء الفلك على درجة الإغلاق اسم مرحلة الكسوف.

وحول بقعة ظل القمر توجد منطقة شبه الظل، وهنا يحدث خسوف جزئي. يبلغ قطر منطقة الظل الجزئي حوالي 6-7 آلاف كيلومتر. بالنسبة لراصد يقع بالقرب من حافة هذه المنطقة، لن يغطي القمر سوى جزء صغير من القرص الشمسي. قد يمر مثل هذا الكسوف دون أن يلاحظه أحد تمامًا.

هل من الممكن التنبؤ بدقة بحدوث الكسوف؟ وقد أثبت العلماء في العصور القديمة أنه بعد 6585 يوما و8 ساعات، أي 18 سنة و11 يوما و8 ساعات، يتكرر الخسوف. يحدث هذا لأنه بعد هذه الفترة الزمنية يتكرر الموقع في الفضاء للقمر والأرض والشمس. وكانت هذه الفترة تسمى ساروس، وهو ما يعني التكرار.

خلال ساروس واحد، هناك في المتوسط ​​43 كسوفًا للشمس، منها 15 جزئيًا، و15 حلقيًا، و13 كليًا. وبإضافة 18 سنة و11 يوما و8 ساعات إلى تواريخ حدوث الخسوف المرصود خلال ساروس واحد، يمكننا التنبؤ بحدوث الكسوف في المستقبل.

وفي نفس المكان على الأرض، يُلاحظ حدوث كسوف كلي للشمس مرة كل 250 إلى 300 عام.

قام علماء الفلك بحساب ظروف الرؤية لكسوف الشمس قبل عدة سنوات.

خسوف القمر

يعد خسوف القمر أيضًا من بين الظواهر السماوية "الاستثنائية". هذه هي الطريقة التي يحدثون بها. تبدأ الدائرة الضوئية الكاملة للقمر بالتغميق عند حافتها اليسرى، ويظهر ظل بني مستدير على القرص القمري، ويتحرك أبعد وأبعد وبعد حوالي ساعة يغطي القمر بأكمله. يتلاشى القمر ويتحول إلى اللون البني المحمر.

يبلغ قطر الأرض ما يقرب من 4 مرات أكبر من قطر القمر، والظل من الأرض، حتى على مسافة القمر من الأرض، أكبر من حجم القمر بأكثر من 2 1/2 مرة. ولذلك، يمكن أن يكون القمر مغمورا تماما في ظل الأرض. خسوف القمر الكلي أطول بكثير من كسوف الشمس: يمكن أن يستمر لمدة ساعة و40 دقيقة.

لنفس السبب الذي يجعل كسوف الشمس لا يحدث في كل قمر جديد، فإن خسوف القمر لا يحدث في كل قمر مكتمل. أكبر عدد من خسوفات القمر في العام هو 3، ولكن هناك سنوات دون حدوث أي خسوف على الإطلاق؛ وكان هذا هو الحال، على سبيل المثال، في عام 1951.

ويتكرر خسوف القمر بعد نفس الفترة الزمنية التي يحدث فيها كسوف الشمس. خلال هذه الفترة، خلال 18 عامًا و11 يومًا و8 ساعات (ساروس)، حدث 28 خسوفًا للقمر، منها 15 جزئيًا و13 كليًا. كما ترون، فإن عدد خسوف القمر في ساروس أقل بكثير من كسوف الشمس، ومع ذلك يمكن ملاحظة خسوف القمر في كثير من الأحيان أكثر من خسوف الشمس. يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أن القمر، الذي يغرق في ظل الأرض، لم يعد مرئيا على نصف الأرض بأكمله، غير مضاء بالشمس. وهذا يعني أن كل خسوف للقمر يمكن رؤيته على مساحة أكبر بكثير من أي كسوف للشمس.

ولا يختفي القمر المنخسف تماما، مثل الشمس أثناء كسوف الشمس، ولكنه يكون مرئيا بشكل خافت. ويحدث هذا لأن بعض أشعة الشمس تدخل الغلاف الجوي للأرض وتنكسر فيه وتدخل في ظل الأرض وتصطدم بالقمر. حيث أن أشعة الطيف الحمراء هي الأقل تشتتاً وإضعافاً في الغلاف الجوي. أثناء الخسوف، يأخذ القمر لونًا أحمر نحاسيًا أو بنيًا.

خاتمة

من الصعب أن نتخيل أن كسوف الشمس يحدث في كثير من الأحيان: بعد كل شيء، يتعين على كل واحد منا أن يلاحظ الكسوف نادرا للغاية. ويفسر ذلك حقيقة أنه أثناء كسوف الشمس لا يسقط ظل القمر على الأرض بأكملها. الظل الساقط له شكل بقعة دائرية تقريبًا، يمكن أن يصل قطرها إلى 270 كيلومترًا على الأكثر. لن تغطي هذه البقعة سوى جزء ضئيل من سطح الأرض. وفي الوقت الحالي، لن يشهد سوى هذا الجزء من الأرض كسوفًا كليًا للشمس.

ويتحرك القمر في مداره بسرعة حوالي 1 كم/ثانية، أي أسرع من رصاصة البندقية. وبالتالي فإن ظله يتحرك بسرعة عالية على سطح الأرض ولا يستطيع أن يغطي أي مكان على الكرة الأرضية لفترة طويلة. لذلك، لا يمكن أن يستمر كسوف الشمس الكلي أكثر من 8 دقائق.

وهكذا، فإن الظل القمري، الذي يتحرك عبر الأرض، يصف شريطًا ضيقًا ولكن طويلًا، يُلاحظ فيه كسوف الشمس الكلي على التوالي. ويصل طول الكسوف الكلي للشمس إلى عدة آلاف من الكيلومترات. ومع ذلك، فإن المنطقة التي يغطيها الظل تبدو ضئيلة مقارنة بسطح الأرض بأكمله. بالإضافة إلى ذلك، فإن المحيطات والصحاري والمناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة من الأرض غالبًا ما تكون في منطقة الكسوف الكلي.

يتكرر تسلسل الخسوف نفسه تقريبًا بنفس الترتيب على مدار فترة زمنية تسمى ساروس (ساروس هي كلمة مصرية تعني "التكرار"). وعمر ساروس المعروف قديما هو 18 سنة و11.3 يوما. في الواقع، سوف يتكرر الخسوف بنفس الترتيب (بعد أي كسوف أولي) بعد مرور الوقت اللازم لحدوث نفس المرحلة من القمر على نفس مسافة القمر من عقدة مداره كما حدث أثناء الكسوف الأولي .

خلال كل ساروس هناك 70 خسوفًا، منها 41 شمسيًا و29 قمريًا. وهكذا، فإن كسوف الشمس يحدث في كثير من الأحيان أكثر من خسوف القمر، ولكن عند نقطة معينة على سطح الأرض، يمكن ملاحظة خسوف القمر في كثير من الأحيان، لأنه يكون مرئيا في نصف الكرة الأرضية بأكمله، في حين أن كسوف الشمس يكون مرئيا فقط في نصف الكرة الأرضية نسبيا. الفرقة الضيقة. من النادر بشكل خاص رؤية كسوف الشمس الكلي، على الرغم من وجود حوالي 10 حالات خلال كل ساروس.

رقم 8 الأرض مثل الكرة، شكل إهليلجي للثورة، شكل إهليلجي ثلاثي المحاور، شكل جيودي.

ظهرت الافتراضات حول الشكل الكروي للأرض في القرن السادس قبل الميلاد، ومن القرن الرابع قبل الميلاد تم التعبير عن بعض الأدلة المعروفة لدينا على أن الأرض كروية الشكل (فيثاغورس، إراتوستينس). أثبت العلماء القدماء كروية الأرض بناءً على الظواهر التالية:
- منظر دائري للأفق في الأماكن المفتوحة والسهول والبحار وغيرها؛
- الظل الدائري للأرض على سطح القمر أثناء خسوف القمر؛
- تغير ارتفاع النجوم عند تحركها من الشمال (شمالاً) إلى الجنوب (جنوباً) والعودة بسبب تحدب خط الظهيرة وغيره. وأشار أرسطو (384 – 322 ق.م) في مقالته “في السماء” أن الأرض ليست كروية الشكل فحسب، بل لها أبعاد محدودة أيضًا؛ أثبت أرخميدس (287 - 212 قبل الميلاد) أن سطح الماء في الحالة الهادئة هو سطح كروي. كما قدموا مفهوم الجسم الكروي للأرض كشكل هندسي قريب الشكل من الكرة.
تعود النظرية الحديثة لدراسة شكل الأرض إلى نيوتن (1643 - 1727)، الذي اكتشف قانون الجاذبية العالمية وطبقه لدراسة شكل الأرض.
بحلول نهاية الثمانينيات من القرن السابع عشر، أصبحت قوانين حركة الكواكب حول الشمس معروفة، والأبعاد الدقيقة للغاية للكرة الأرضية التي حددها بيكارد من قياسات الدرجات (1670)، وحقيقة أن تسارع الجاذبية على سطح الأرض تتناقص من الشمال (شمالًا) إلى الجنوب (جنوبًا)، وقوانين جاليليو للميكانيكا وأبحاث هيجنز حول حركة الأجسام على طول مسار منحني الخطوط. إن تعميم هذه الظواهر والحقائق قاد العلماء إلى وجهة نظر راسخة حول كروية الأرض، أي كروية الأرض. تشوهه في اتجاه القطبين (التسطيح).
يحدد عمل نيوتن الشهير "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية" (1867) عقيدة جديدة حول شكل الأرض. توصل نيوتن إلى استنتاج مفاده أن شكل الأرض يجب أن يكون على شكل إهليلجي للدوران مع ضغط قطبي طفيف (وقد برر هذه الحقيقة من خلال تقليل طول البندول الثاني مع انخفاض خط العرض وانخفاض الجاذبية من القطب إلى خط الاستواء بسبب حقيقة أن "الأرض أعلى قليلاً عند خط الاستواء").
واستنادًا إلى فرضية أن الأرض تتكون من كتلة متجانسة من حيث الكثافة، حدد نيوتن نظريًا الضغط القطبي للأرض (α) في تقدير أولي بحوالي 1: 230. في الواقع، الأرض غير متجانسة: القشرة لها تبلغ كثافتها 2.6 جم/سم3، بينما يبلغ متوسط ​​كثافة الأرض 5.52 جم/سم3. وينتج عن التوزيع غير المتساوي لكتل ​​الأرض تحدبات وتقعرات لطيفة واسعة النطاق، والتي تتحد لتشكل تلالًا ومنخفضات ومنخفضات وأشكالًا أخرى. علماً بأن الارتفاعات الفردية عن الأرض تصل إلى ارتفاعات تزيد عن 8000 متر فوق سطح المحيط. من المعروف أن سطح المحيط العالمي (MO) يشغل 71%، واليابسة – 29%؛ يبلغ متوسط ​​عمق المحيط العالمي 3800 م، ويبلغ متوسط ​​ارتفاع اليابسة 875 م. وتبلغ المساحة الإجمالية لسطح الأرض 510 × 106 كم2. ويترتب على البيانات المقدمة أن معظم الأرض مغطاة بالمياه، مما يعطي سببًا لقبولها كسطح مستو (LS)، وفي النهاية، كشكل عام للأرض. يمكن تمثيل شكل الأرض من خلال تخيل سطح عند كل نقطة يتم توجيه قوة الجاذبية إليها بشكل طبيعي (على طول خط راسيا).
الشكل المعقد للأرض، المحدود بسطح مستو، وهو بداية تقرير الارتفاعات، يُطلق عليه عادةً اسم الجيود. وبخلاف ذلك، فإن سطح الجيود، باعتباره سطحًا متساوي الجهد، يتم تثبيته بواسطة سطح المحيطات والبحار التي تكون في حالة هادئة. تحت القارات، يتم تعريف سطح الجيود على أنه السطح المتعامد مع خطوط المجال (الشكل 3-1).
ملاحظة. اسم شكل الأرض - الجيود - اقترحه الفيزيائي الألماني آي.بي. ليستيج (1808 - 1882). عند رسم خريطة لسطح الأرض، بناءً على سنوات عديدة من البحث الذي أجراه العلماء، يتم استبدال الشكل الجيوديسي المعقد، دون المساس بالدقة، بشكل أبسط رياضيًا - القطع الناقص للثورة. القطع الناقص للثورة- جسم هندسي يتكون نتيجة دوران القطع الناقص حول محور صغير.
يقترب الشكل الإهليلجي للدوران من الجسم الجيوديسي (لا يتجاوز الانحراف 150 مترًا في بعض الأماكن). تم تحديد أبعاد الشكل الإهليلجي للأرض من قبل العديد من العلماء حول العالم.
الدراسات الأساسية لشكل الأرض التي أجراها العلماء الروس ف.ن. كراسوفسكي وأ.أ. Izotov، جعل من الممكن تطوير فكرة المجسم الإهليلجي للأرض ثلاثي المحاور مع الأخذ في الاعتبار الموجات الجيودية الكبيرة، ونتيجة لذلك تم الحصول على معلماته الرئيسية.
في السنوات الأخيرة (أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين)، تم تحديد معالم شكل الأرض وإمكانات الجاذبية الخارجية باستخدام الأجسام الفضائية واستخدام أساليب البحث الفلكية والجيوديسية والجاذبية بشكل موثوق للغاية لدرجة أننا نتحدث الآن عن تقييم قياساتها في الوقت المناسب.
ينقسم الشكل الإهليلجي الأرضي ثلاثي المحاور، الذي يميز شكل الأرض، إلى إهليلجي أرضي عام (كوكبي)، مناسب لحل المشكلات العالمية لرسم الخرائط والجيوديسيا، وإهليلجي مرجعي، يستخدم في مناطق فردية وبلدان العالم وأجزائهم. الشكل الإهليلجي الدوراني (الكروي) هو سطح دوران في الفضاء ثلاثي الأبعاد، يتشكل عن طريق تدوير شكل بيضاوي حول أحد محاوره الرئيسية. الشكل الإهليلجي الدوراني هو جسم هندسي يتكون نتيجة لدوران القطع الناقص حول محور صغير.

جيويد- شكل الأرض، يقتصر على مستوى سطح إمكانات الجاذبية، والذي يتطابق في المحيطات مع متوسط ​​مستوى المحيط ويمتد تحت القارات (القارات والجزر) بحيث يكون هذا السطح في كل مكان متعامدًا مع اتجاه الجاذبية . سطح الجيود أكثر سلاسة من السطح المادي للأرض.

لا يحتوي شكل الجيود على تعبير رياضي دقيق، ولإنشاء إسقاطات رسم الخرائط، يتم تحديد الشكل الهندسي الصحيح، والذي يختلف قليلاً عن الجيود. أفضل تقريب للمجسم الأرضي هو الشكل الذي تم الحصول عليه عن طريق تدوير شكل بيضاوي حول محور قصير (مجسم إهليلجي).

تمت صياغة مصطلح "الجيويد" في عام 1873 من قبل عالم الرياضيات الألماني يوهان بنديكت ليستينج للإشارة إلى الشكل الهندسي، بشكل أكثر دقة من الشكل الإهليلجي للثورة، والذي يعكس الشكل الفريد لكوكب الأرض.

الشكل المعقد للغاية هو الجيود. إنه موجود من الناحية النظرية فقط، ولكن من الناحية العملية لا يمكن لمسه أو رؤيته. يمكنك أن تتخيل الجيود كسطح، حيث يتم توجيه قوة الجاذبية عند كل نقطة عموديًا بشكل صارم. إذا كان كوكبنا عبارة عن كرة منتظمة مملوءة بالتساوي ببعض المواد، فإن الخط الشاقول عند أي نقطة سيشير إلى مركز الكرة. لكن الوضع معقد بسبب حقيقة أن كثافة كوكبنا غير متجانسة. في بعض الأماكن توجد صخور ثقيلة، وفي أماكن أخرى توجد فراغات، وتنتشر الجبال والمنخفضات على كامل السطح، كما أن السهول والبحار موزعة بشكل غير متساو. كل هذا يغير إمكانات الجاذبية عند كل نقطة محددة. إن حقيقة أن شكل الكرة الأرضية هو شكل جيودي هي أيضًا المسؤولة عن الرياح الأثيرية التي تهب على كوكبنا من الشمال.

مرحبا عزيزي القراء للموقع! حتى قبل 4 سنوات، عندما نظرت إلى القمر في ليالي الشتاء، توصلت إلى استنتاج مفاده أنه كان يتحرك بشكل مضحك للغاية عبر السماء. ثم لم أكن على دراية بالميكانيكا السماوية، ولم يكن لدي أي فكرة أن مدارها يميل إلى مسير الشمس بمقدار 5.6 درجة، وبشكل عام تم تضمين علم الفلك في الفيزياء في المدرسة الثانوية الرفيعة وتم إعطاؤه 4 ساعات. ولكن حتى ذلك الحين أصبح من الواضح أن الحركة المدارية للقمر لا تسير في دائرة على الإطلاق، كما نتصور ببساطة. لاحقًا، صدمتني الصور التي التقطتها المركبات القمرية، وأجبرتني أخيرًا على الاهتمام بموضوع القمر. الآن أنا أدرس بالفعل لكي أصبح عالمًا كواكبيًا، وفي الوقت نفسه أستوعب عددًا كبيرًا من المعلومات ذات الصلة. أود أن أشارك القارئ بعض المعلومات المثيرة للاهتمام حول الميكانيكا السماوية، ولا سيما قمرنا الصناعي القمر. يميل علماء الفلك المعاصرون إلى اعتبار نظام الأرض والقمر بمثابة تكتل واحد، وهناك رأي معقول بأن النظام عبارة عن كوكب مزدوج. من المعقول تمامًا اعتبار الحركة والتفاعل مع الفضاء والأجرام السماوية الأخرى لعشيقة الليل بشكل منفصل عن عشيقتها الأرض. لفهم السؤال بشكل أفضل، سأقدم مخططات لحركة القمر حول الأرض، وحركة النظام حول الشمس، كما سأصف بإيجاز 13 حركة للأرض يشارك فيها القمر، وسبب ذلك البعض منهم هو عليه.

هناك أكثر من 13 حركة أرضية، في هذا السؤال لن نتطرق حتى إلى جميع الحركات الثلاثة عشر. أول شيء يجب أن تعرفه هو أن فترات دوران القمر حول محوره وفترة دورانه حول الأرض متزامنة ونحن نرى دائما جانبا واحدا من القمر. والثاني، بالمعنى الدقيق للكلمة، أن مركز الكتلة يدور حول الشمس في مدار نظام الأرض والقمر، وتدور حوله موضوعات النظام.

إذن حركات الأرض مرتبة، والقمر يشارك فيها أيضًا. إلى حد ما، تنعكس جميع عوامل كلا موضوعي نظام الأرض والقمر بشكل متبادل. 1) أول حركة للأرض هي دوران الكوكب حول محوره
2) الحركة الثانية للأرض - ثورة الكوكب في مداره حول الشمس 3) الحركة الثالثة للأرض - المبادرة 4) الحركة الرابعة للأرض - الإيماءة 5) الحركة الخامسة للأرض - تغير في ميل مسير الشمس 6) الحركة السادسة للأرض - تغير في انحراف مدار الأرض 7) الحركة السابعة للأرض - التغير العلماني في الحضيض الشمسي 8) الحركة الثامنة للأرض - عدم المساواة المنظرية للشمس 9) الحركة التاسعة للأرض - "استعراض الكواكب" 10) الحركة العاشرة للأرض - آثار جذب الكواكب: "الاضطرابات" أو "الاضطرابات" 11) الحركة الحادية عشرة للأرض - الناتجة عن الحركة الانتقالية للأرض الشمس باتجاه فيجا 12) الحركة الثانية عشرة للأرض هي الحركة حول نواة المجرة 13) الحركة الثالثة عشرة للأرض هي الحركة بالنسبة إلى مركز مجموعة من المجرات القريبة. وبطبيعة الحال، سوف نتطرق فقط إلى الجوانب الأكثر وضوحا التي تؤثر على الحركة الصعبة في المدار. يعرف علماء الفلك ما يسمى بالحركات الـ 13 للأرض ويأخذونها في الاعتبار عند تحديد مدار القمر. اسمحوا لي أن أذكركم أن العلم الحديث يعتبر حركة نظام القمر والأرض في المدار ككل واحد. يشارك القمر بقوة الظروف في جميع حركات الأرض الثلاثة عشر، وهو سبب بعضها، لكن الأرض تجبر القمر أيضًا على "الرقص على أنغامه". ماذا يفعل بالضبط والشمس تجعل القمر يتحرر ويتسارع نحو الحضيض ويتباطأ نحو الأوج في مداره. تغيير موضع المحور شبه الرئيسي لمدار القمر بالنسبة للشمس، مما يغير نوعية الكسوف الكلي والحلقي. وإذا كان القمر في لحظة الخسوف في الحضيض، فإننا نرى خسوفًا كليًا في مركز ظله. على العكس من ذلك، عندما يكون القمر أقرب إلى الأوج عند عقد مداره، ولا يمس مخروط ظله الأرض، سنرى كسوفًا حلقيًا في وسط شبه الظل. مدار القمر ليس دائريًا تمامًا، وله انحراف طفيف يسبب تغيرات في سرعته المدارية وتكوين أقمار عملاقة. إن مثل هذا التسارع والتباطؤ في المدار هو سبب التذبذبات الفيزيائية والبصرية، والتي بسببها نرى 59٪ من سطح القمر. تتميز Librations بخط الطول والعرض؛ في الواقع يتمايل القمر أثناء دورانه في الفضاء. إذا كانت عيون المراقب الخارجي في مستوى مسير الشمس، فسوف يرى رقصة غريبة "مخمور" للقمر والأرض. كانت السيدة الأرض العجوز تتمايل بشكل غريب في رقصة الفالس هذه، بينما كانت صديقتها الشاحبة تصنع شكل ثمانية غير منتظم حولها. التأرجح والتسارع في الحلقة الصغيرة ذات الشكل الثامن والتباطؤ في الحلقة الكبيرة. يتطابق منتصف الشكل الثامن تمامًا مع عقد المدار القمري. العقد المدارية هي النقاط التي يمر عندها مدار القمر عبر مستوى مسير الشمس. إذا نظر المراقب، على سبيل المثال، من القطب الشمالي، فسوف يرى صورة غريبة بنفس القدر. سيتم رسم القطع الناقص التقليدي للمدار كخط متعرج متموج إلى حد ما مع موجات ناعمة عند الحضيض ويتم نطقها عند الأوج، والشكل الذي وصفه القمر سوف يشبه إلى حد ما الكمثرى، حيث يكون الجزء العريض من الفاكهة هو الأوج من المدار. ومع ذلك، فإن الشكل سيكون له ميزات تعتمد على ما إذا كانت نقطة الحضيض تقع على، على سبيل المثال، قمر جديد أو قمر مكتمل، ستضيف الشمس بجاذبيتها غرابة إلى الشكل الموصوف. كل شيء في الكون في حركة مستمرة وكل شيء مترابط، كما سيتأثر نمط مدار القمر بحركة مثل موكب الكواكب مع الموقع بالنسبة للشمس. وينطبق الشيء نفسه على الحضيض والأوج لمدار الأرض بالنسبة للشمس والمجموعات العديدة الموصوفة هنا. أتمنى أن يستمتع القارئ بهذا الرسم الفلكي.