القمر هو قمر صناعي لكوكبنا ، يجذب أعين العلماء والأشخاص الفضوليين منذ الأزل. في العالم القديم ، كرس كل من المنجمين وعلماء الفلك أطروحات رائعة لها. ولم يتخلف الشعراء عنهم. اليوم ، لم يتغير شيء يذكر بهذا المعنى: يدرس علماء الفلك بعناية مدار القمر وخصائص سطحه وداخله. جامعي الأبراج أيضًا لا يغمضون أعينهم عنها. يدرس كلاهما تأثير القمر الصناعي على الأرض. يدرس علماء الفلك كيف يؤثر تفاعل جسمين كونيين على الحركة والعمليات الأخرى لكل منهما. أثناء دراسة القمر ازدادت المعرفة في هذا المجال بشكل ملحوظ
الأصل
وفقًا للعلماء ، تشكلت الأرض والقمر في نفس الوقت تقريبًا. يبلغ 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 التي لم يتم حلها. تعتبر نظرية الاصطدام العملاق هي الأقرب إلى الحقيقة اليوم.
وفقًا للفرضية ، اصطدم كوكب مشابه في الحجم للمريخ بالأرض الفتية. كان التأثير عرضيًا وتسبب في إطلاق معظم مادة هذا الجسم الكوني في الفضاء ، بالإضافة إلى قدر معين من "المواد" الأرضية. من هذه المادة ، تم تشكيل كائن جديد. كان نصف قطر مدار القمر في الأصل ستين ألف كيلومتر.
تشرح فرضية الاصطدام العملاق جيدًا العديد من ميزات التركيب والتركيب الكيميائي للقمر الصناعي ، ومعظم خصائص نظام القمر والأرض. ومع ذلك ، إذا أخذنا النظرية كأساس ، تظل بعض الحقائق غير مفهومة. وبالتالي ، لا يمكن تفسير نقص الحديد على القمر الصناعي إلا من خلال حقيقة أنه بحلول وقت الاصطدام ، حدث تمايز بين الطبقات الداخلية على كلا الجسمين. حتى الآن ، لا يوجد دليل على حدوث مثل هذا الشيء. ومع ذلك ، على الرغم من هذه الحجج المضادة ، فإن فرضية التأثير العملاق تعتبر الفرضية الرئيسية في جميع أنحاء العالم.
المعلمات
القمر ، مثل معظم الأقمار الصناعية الأخرى ، ليس له غلاف جوي. تم العثور على آثار للأكسجين والهيليوم والنيون والأرجون فقط. لذلك فإن درجة حرارة السطح في المناطق المضيئة والمظلمة مختلفة تمامًا. على الجانب المشمس ، يمكن أن ترتفع إلى +120 درجة مئوية ، وفي الجانب المظلم يمكن أن تنخفض إلى -160 درجة مئوية.
متوسط المسافة بين الأرض والقمر 384 ألف كيلومتر. شكل القمر الصناعي يكاد يكون كرويًا مثاليًا. الفرق بين نصف القطر الاستوائي والقطبي صغير. يبلغ طولهما 1738.14 و 1735.97 كيلومترًا على التوالي.
ثورة كاملة للقمر حول الأرضيستغرق ما يزيد قليلاً عن 27 يومًا. تتميز حركة القمر الصناعي عبر السماء للمراقب بتغير المراحل. الوقت من قمر إلى آخر أطول إلى حد ما من الفترة المشار إليها ويبلغ حوالي 29.5 يومًا. ينشأ الاختلاف لأن الأرض والقمر الصناعي يتحركان أيضًا حول الشمس. يجب أن يسافر القمر أكثر من دائرة واحدة قليلاً ليعود إلى موقعه الأصلي.
نظام الأرض والقمر
القمر عبارة عن قمر صناعي ، يختلف نوعًا ما عن الأشياء الأخرى المماثلة. السمة الرئيسية في هذا المعنى هي كتلتها. يقدر بـ 7.351022كجم ، وهو ما يقرب من 1/81 من نفس معلمة الأرض. وإذا كانت الكتلة نفسها ليست شيئًا خارج عن المألوف في الفضاء ، فإن علاقتها بخصائص الكوكب تكون غير نمطية. كقاعدة عامة ، نسبة الكتلة في أنظمة الكواكب الساتلية أصغر إلى حد ما. يمكن لبلوتو وشارون فقط التفاخر بنسب مماثلة. منذ بعض الوقت ، بدأ وصف هذين الجسمين الكونيين على أنهما نظام من كوكبين. يبدو أن هذا التعيين صالح أيضًا في حالة الأرض والقمر.
القمر في المدار
يقوم القمر الصناعي بعمل ثورة واحدة حول الكوكب بالنسبة للنجوم في كل شهر فلكي ، والتي تستمر 27 يومًا و 7 ساعات و 42.2 دقيقة. مدار القمر بيضاوي الشكل. في فترات مختلفة ، يقع القمر الصناعي إما بالقرب من الكوكب أو بعيدًا عنه. تغيرت المسافة بين الأرض والقمر من 363،104 إلى 405،696 كيلومتر.
مع مسار القمر الصناعيهناك دليل آخر مرتبط لصالح افتراض أن الأرض مع القمر الصناعي يجب اعتبارها نظامًا يتكون من كوكبين. لا يقع مدار القمر بالقرب من المستوى الاستوائي للأرض (كما هو الحال بالنسبة لمعظم الأقمار الصناعية) ، ولكن عمليًا في مستوى دوران الكوكب حول الشمس. الزاوية بين مسير الشمس ومسار القمر الصناعي أكبر بقليل من 5 درجات.
يتأثر مدار القمر حول الأرض بعدة عوامل. في هذا الصدد ، فإن تحديد المسار الدقيق للقمر الصناعي ليس بالمهمة السهلة.
قليلا من التاريخ
النظرية التي تشرح كيف تم إرجاع القمر إلى الوراء عام 1747. كان عالم الرياضيات الفرنسي كليرو مؤلف الحسابات الأولى التي جعلت العلماء أقرب إلى فهم ميزات مدار القمر الصناعي. بعد ذلك ، في القرن الثامن عشر البعيد ، غالبًا ما تم طرح ثورة القمر حول الأرض كحجة ضد نظرية نيوتن. اختلفت الحسابات التي تم إجراؤها باستخدام قانون الجاذبية العالمية اختلافًا كبيرًا عن الحركة الظاهرة للقمر الصناعي. Clairaut حل هذه المشكلة
تمت دراسة هذه القضية من قبل علماء مشهورين مثل دالمبرت ولابلاس وأويلر وهيل وبويسيو وغيرهم. بدأت النظرية الحديثة لثورة القمر في الواقع مع عمل براون (1923). ساعد بحث عالم الرياضيات والفلك البريطاني في إزالة التناقضات بين الحسابات والمراقبة.
ليست مهمة سهلة
تتكون حركة القمر من عمليتين رئيسيتين: الدوران حول محوره والدوران حول كوكبنا. لن يكون من الصعب استنباط نظرية تشرح حركة القمر الصناعي إذالم يتأثر مداره بعوامل مختلفة. هذا هو جاذبية الشمس ، وملامح شكل الأرض ، ومجالات الجاذبية للكواكب الأخرى. مثل هذه التأثيرات تزعج المدار وتتوقع أن الموقع الدقيق للقمر في فترة معينة يصبح مهمة صعبة. لفهم ما هو الأمر هنا ، دعنا نتحدث عن بعض معلمات مدار القمر الصناعي.
عقدة تصاعدية وتنازلية ، خط جانبي
كما ذكرنا سابقًا ، فإن مدار القمر يميل إلى مسير الشمس. تتقاطع مسارات جسمين عند نقاط تسمى العقد الصاعدة والهابطة. تقع على جانبي المدار بالنسبة إلى مركز النظام ، أي الأرض. يشار إلى الخط الوهمي الذي يربط بين هاتين النقطتين بخط من العقد.
القمر الصناعي هو الأقرب إلى كوكبنا عند نقطة الحضيض. المسافة القصوى تفصل بين جسمين فضائيين عندما يكون القمر في ذروته. الخط الذي يربط بين هاتين النقطتين يسمى خط الجوانب.
اضطرابات المدار
نتيجة لتأثير عدد كبير من العوامل على حركة القمر الصناعي فهو في الحقيقة مجموع حركات عدة. فكر في أبرز الاضطرابات الناشئة.
الأول هو انحدار خط العقدة. الخط المستقيم الذي يربط بين نقطتي تقاطع مستوى المدار القمري ومسير الشمس غير ثابت في مكان واحد. إنه يتحرك ببطء شديد في الاتجاه المعاكس (لهذا يسمى الانحدار) لحركة القمر الصناعي. بمعنى آخر ، مستوى مدار القمريدور في الفضاء. استغرق الأمر 18.6 سنة للقيام بدوران كامل.
يتحرك خط الجذور أيضًا. يتم التعبير عن حركة الخط المستقيم الذي يربط بين الأبوسنتر والحضيض في دوران المستوى المداري في نفس الاتجاه الذي يتحرك فيه القمر. يحدث هذا بشكل أسرع بكثير مما يحدث في حالة سطر من العقد. دورة كاملة تستغرق 8 ، 9 سنوات.
بالإضافة إلى ذلك ، يتعرض المدار القمري لتقلبات ذات سعة معينة. بمرور الوقت ، تتغير الزاوية بين مستواها ومسير الشمس. نطاق القيم من 4 ° 59 'إلى 5 ° 17'. تمامًا كما في حالة خط العقد ، فإن فترة هذه التقلبات هي 18.6 سنة.
أخيرًا ، يتغير مدار القمر شكله. يمتد قليلاً ، ثم يعود إلى تكوينه الأصلي مرة أخرى. في الوقت نفسه ، يتغير الانحراف المركزي للمدار (درجة انحراف شكله عن الدائرة) من 0.04 إلى 0.07. تستغرق التغييرات والعودة إلى موقعها الأصلي 8.9 سنوات.
الأمر ليس بهذه البساطة
في الواقع ، العوامل الأربعة التي يجب أخذها في الاعتبار أثناء العمليات الحسابية ليست كثيرة. ومع ذلك ، فهي لا تستنفد جميع الاضطرابات التي تحدث في مدار القمر الصناعي. في الواقع ، تتأثر كل معلمة لحركة القمر باستمرار بعدد كبير من العوامل. كل هذا يعقد مهمة التنبؤ بالموقع الدقيق للقمر الصناعي. غالبًا ما يكون حساب كل هذه المعلمات هو المهمة الأكثر أهمية. على سبيل المثال ، حساب مسار القمر ودقته يؤثر على نجاح مهمة المركبة الفضائية المرسلة إليه.
تأثير القمر على الأرض
القمر الصناعي لكوكبنا صغير نسبيًا ، لكن تأثيره جيدبشكل ملحوظ. ربما يعلم الجميع أن القمر هو الذي يشكل المد والجزر على الأرض. هنا يجب أن نحجز على الفور: الشمس تسبب أيضًا تأثيرًا مشابهًا ، ولكن نظرًا للمسافة الأكبر بكثير ، فإن تأثير المد والجزر للنجم يكون ملحوظًا قليلاً. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط التغيير في مستوى المياه في البحار والمحيطات أيضًا بخصائص دوران الأرض نفسها.
تأثير الجاذبية للشمس على كوكبنا أكبر بحوالي مائتي مرة من تأثير الجاذبية على القمر. ومع ذلك ، فإن قوى المد والجزر تعتمد بشكل أساسي على عدم تجانس المجال. المسافة التي تفصل بين الأرض والشمس تنعم بها ، وبالتالي فإن تأثير القمر القريب منا أقوى (ضعف أهمية تأثير النجم في حالة النجم).
تتشكل موجة مد على جانب الكوكب الذي يواجه نجم الليل حاليًا. على الجانب الآخر ، هناك أيضًا مد وجذر. إذا كانت الأرض ثابتة ، فإن الموجة ستتحرك من الغرب إلى الشرق ، وتقع بالضبط تحت القمر. ستنتهي ثورتها الكاملة في 27 يومًا ، أي في شهر فلكي. ومع ذلك ، فإن فترة دوران الأرض حول محورها تقل قليلاً عن 24 ساعة ، ونتيجة لذلك فإن الموجة تمر عبر سطح الكوكب من الشرق إلى الغرب وتكمل دورة واحدة في غضون 24 ساعة و 48 دقيقة. نظرًا لأن الموجة تلتقي باستمرار مع القارات ، فإنها تتحرك للأمام في اتجاه حركة الأرض وتتفوق على القمر الصناعي للكوكب في مسارها.
حذف مدار القمر
تتسبب موجة المد والجزر في تحريك كتلة ضخمة من الماء. هذا يؤثر بشكل مباشر على حركة القمر الصناعي. الجزء المهيبيتم إزاحة كتلة الكوكب من الخط الذي يربط بين مركزي كتلة جسمين ، ويجذب القمر إليه. ونتيجة لذلك يمر القمر الصناعي بلحظة قوة تسرع من حركته
في نفس الوقت ، تتعرض القارات التي تعمل على موجة مد (تتحرك أسرع من الموجة ، حيث تدور الأرض بسرعة أعلى من سرعة القمر) ، لقوة تعمل على إبطائها. هذا يؤدي إلى تباطؤ تدريجي في دوران كوكبنا.
نتيجة تفاعل المد والجزر بين جسمين ، وكذلك تأثير قوانين الحفاظ على الطاقة والزخم الزاوي ، ينتقل القمر الصناعي إلى مدار أعلى. هذا يقلل من سرعة القمر. في المدار ، يبدأ في التحرك بشكل أبطأ. يحدث شيء مشابه مع الأرض. يتباطأ ، مما يؤدي إلى زيادة تدريجية في طول اليوم.
يتحرك القمر بعيدًا عن الأرض بحوالي 38 ملم في السنة. تؤكد دراسات علماء الحفريات والجيولوجيين حسابات علماء الفلك. بدأت عملية التباطؤ التدريجي للأرض وإزالة القمر منذ حوالي 4.5 مليار سنة ، أي منذ اللحظة التي تشكل فيها الجسمان. تدعم بيانات الباحثين الافتراض القائل بأن الشهر القمري في وقت سابق كان أقصر ، وأن الأرض تدور بسرعة أكبر.
لا تحدث موجة المد والجزر في مياه المحيطات فقط. تحدث عمليات مماثلة في كل من الوشاح والقشرة الأرضية. ومع ذلك ، فهي أقل وضوحًا لأن هذه الطبقات ليست قابلة للطرق.
ركود القمر وتباطؤ الأرض لن يحدث إلى الأبد. في النهاية ، ستكون فترة دوران الكوكب مساوية لفترة ثورة القمر الصناعي. سوف "يحوم" القمر فوق منطقة واحدةالأسطح. ستدار الأرض والقمر الصناعي دائمًا من نفس الجانب لبعضهما البعض. من المناسب هنا أن نتذكر أن جزءًا من هذه العملية قد اكتمل بالفعل. لقد أدى تفاعل المد والجزر إلى حقيقة أن نفس الجانب من القمر مرئي دائمًا في السماء. في الفضاء ، هناك مثال على نظام في مثل هذا التوازن. هذه تسمى بالفعل بلوتو وشارون.
القمر والأرض في تفاعل مستمر. من المستحيل تحديد أي من الجثث له تأثير أكبر على الآخر. في نفس الوقت ، كلاهما يتعرض لأشعة الشمس. تلعب الأجسام الكونية الأخرى الأبعد دورًا مهمًا أيضًا. إن حساب كل هذه العوامل يجعل من الصعب جدًا بناء ووصف نموذج دقيق لحركة قمر صناعي في مدار حول كوكبنا. ومع ذلك ، فإن قدرًا هائلاً من المعرفة المتراكمة ، فضلاً عن التحسين المستمر للمعدات ، يجعل من الممكن التنبؤ بدقة إلى حد ما بموقع القمر الصناعي في أي وقت والتنبؤ بالمستقبل الذي ينتظر كل كائن على حدة ونظام Earth-Moon باعتباره كله
