همه آنچه باید درمورد ماه، تنها قمر زمین بدانید

ماه هزاران سال است که انسان‌ها را مجذوب خودش کرده است. این جرم آسمانی ثابت‌ترین همراه زمین است که به‌سادگی می‌توان آن را در آسمان یافت. در این مقاله، قصد داریم هرآنچه درمورد قمر زمین باید بدانید، مرور کنیم.

ماه دوست دیرینه بشر

هزاران سال است ماه بشریت را در یافتن مسیر، فصول و ایجاد تقویم هدایت کرده است. تغییر اندازه قمر زمین برای انسان نشانگر تغییرات ماهانه و نهایتاً فصلی است.

ماه در جایگاه قمر زمین قطری حدود ۳۴۷۵ کیلومتر دارد و از سیاره پلوتون بزرگ‌تر است. جالب است بدانید چهار قمر دیگر برای سیارات دیگر منظومه شمسی وجود دارد که از ماه زمین بزرگ‌ترند.

ماه متوسط حدودا ۳۸۲۵۰۰ کیلومتر از زمین فاصله دارد که معادل حدود ۳۰ برابر قطر زمین است. از نظر قطر، ماه تقریباً یک‌چهارم زمین است. اگر بخواهیم زمین و قمرش را از نظر جرم مقایسه کنیم، درمی‌یابیم که ماه فقط ۱.۲ درصد جرم زمین را پوشش می‌دهد.

قمر زمین چگونه شکل گرفته است؟

نظریه‌های مختلفی درمورد نحوه تشکیل‌ ماه وجود دارد اما مطالعات اخیر و شواهد نشان می‌دهند ماه زمانی شکل گرفته که زمین به‌شکل مذاب بود و آرام‌آرام شکل می‌گرفت. سیارکی با زمین برخورد کرده و سبب کنده شدن مواد مذاب شده است. این مواد مذاب در مدار زمین قرار گرفتند و پس از سرد شدن، قمر زمین شکل گرفته است. این نظریه با نام نظریه «برخورد بزرگ» شناخته می‌شود.

دانشمندان باور دارند جرم برخوردکننده احتمالاً حدود ۱۰ درصد جرم زمین و تقریباً به‍اندازه سیاره مریخ بوده است. ازآنجایی که زمین و قمرش از نظر ترکیبات سطحی شبیه‌اند، محققان نتیجه گرفته‌اند که برخورد باید حدود ۹۵ میلیون سال پس از شکل‌گیری منظومه شمسی رخ داده باشد. این شکل‌گیری احتمالاً حدود ۳۲ میلیون سال طول کشیده است. در نظر داشته باشید که منظومه شمسی حدود ۴.۶ میلیارد سال قدمت دارد.

سال ۲۰۱۵، تحقیقات جدیدی با استفاده از شبیه‌سازی مدارهای سیاره‌ای در منظومه شمسی اولیه انجام شد که به این نظریه قوت بخشید. از سوی دیگر، فراوانی عنصر تنگستن در زمین و قمرش از دیگر عواملی است که دانشمندان را به‌سمت درستی این نظریه سوق می‌دهد.

ماه از چه چیزی ساخته شده است؟

قمر زمین به احتمال زیاد هسته بسیار کوچکی دارد که فقط حدود ۲ درصد جرم کل قمر زمین را پوشش می‌دهد. دانشمندان احتمال می‌دهند هسته ماه بیشتر از آهن تشکیل شده اما ممکن است حاوی مقادیر زیادی گوگرد و عناصر دیگر نیز باشد.

گوشته سنگی ماه حدود ۱۳۳۰ کیلومتر ضخامت دارد و از سنگ‌های متراکم غنی از آهن و منیزیم تشکیل شده است. در گذشته، ماگما در گوشته به سطح راه پیدا کرده و قمر زمین مدتی بیش از یک‌میلیارد سال مداوم فوران آتشفشانی داشته است.

پوسته‌ای که سطح قمر زمین را می‌پوشاند، به‌صورت متوسط حدود ۷۰ کیلومتر عمق دارد. بیرونی‌ترین بخش پوسته به دلیل تمام ضربه‌های بزرگی که به ماه وارد شده است، شکسته و گودی‌های عمیقی دارد.

مانند چهار سیاره درونی منظومه شمسی، ماه نیز سنگی است. سطح ماه مملو از دهانه‌هایی است که میلیون‌ها سال پیش در اثر برخورد سیارک‌ها ایجاد شده‌اند. به‌علت نبود جریانات آب‌و‌هوایی، دهانه‌ها فرسایش نیافته‌اند.

در سطح ماه، می‌توان حدود ۴۳ درصد اکسیژن، ۲۰ درصد سیلیکون، ۱۹ درصد منیزیم، ۱۰ درصد آهن، ۳ درصد کلسیم، ۳ درصد آلمینیوم، ۰.۴۲ درصد کروم، ۰.۱۸ درصد تیتانیوم و ۰.۱۲ درصد منگنز یافت.

فضاپیماهایی که تاکنون به قمر زمین سفر کرده‌اند، نشانه‌هایی از وجود آب در قمر زمین یافته‌اند که ممکن است از اعماق آن سرچشمه گرفته باشد. همچنین فضاپیماها صدها گودال پیدا کرده‌اند که احتمالاً زیستگاه حیات باشند!

مشاهدات مدارگرد شناسایی ماه (LRO) نشان داده است که آب در مناطق رو به قطب جنوب ماه فراوان‌تر است. البته در نظر بگیرید که این فراوانی به‌هیچ‌وجه با فراوانی آب در زمین قابل‌مقایسه نیست. آب موجود در این نواحی را می‌توان با بیابان‌های بسیار خشک زمین مقایسه کرد. بااین‌حال، این میزان آب در قمر زمین مقداری زیاد محسوب می‌شود. پژوهشی در سال ۲۰۱۷ نیز نشان داده است احتمالاً لایه‌های درونی آن مقدار فراوانی آب دارد.

ماه سیاره است یا ستاره؟

عالم ما خانه اجرام مختلفی است. در منظومه شمسی، می‌توان اجرام متنوعی مانند خورشید، سیارات، سیارک‌ها، قمرها، شهاب‌ها، سیارات کوتوله و غیره یافت. آیا می‌دانیم چه چیزی آن‌ها را متمایز می‌کند؟ ماه در کدام‌ دسته از موارد بالا قرار می‌گیرد؟ برای پاسخ به این سؤالات لازم است ابتدا بدانیم سیاره چیست.

سیاره جرمی است که دور خورشید -ستاره- می‌چرخد. گرانش قوی آن سبب می‌شود جسم شکلی کروی داشته باشد. کشش گرانشی جسم آن‌قدر قوی است که زباله‌های فضایی مانند سیارک‌ها و هرآنچه ممکن است با سطح سیاره برخورد کند، از مدار خودش بیرون بیندازد. ازآنجایی‌که ماه دور زمین می‌چرخد، نه دور خورشید، نمی‌توان آن را جز سیارات دسته‌بندی کرد؛ پس ماه ستاره است؟

ستاره به جسمی گفته می‌شود که جرم آن برای وقوع و تداوم فرایندهای همجوشی هسته‌ای کافی است. همجوشی هسته‌ای فرایندی است که طی آن اتم‌های هیدروژن تحت دما و فشار بالا و اندرکنش‌ میان ذرات، به اتم هلیوم تبدیل می‌شوند. این اتفاق فقط زمانی می‌افتد که جسم جرم کافی داشته باشد. ستارگان از این جهت با سیارات متفاوت‌اند که عمدتاً جرم بیشتری دارند و نیروی گرانش ناشی از این جرم اجازه می‌دهد اتم‌ها در فریندهای همجوشی شرکت کنند و انرژی آزاد کنند. ما این انرژی را به‌صورت تابش و نور مشاهده می‌کنیم؛ برای مثال، خورشید ستاره است. اما ماه جرم کافی برای شروع فرایندهای هسته‌ای را ندارد؛ پس ماه چیست؟

ماه درحقیقت ماهواره‌ای طبیعی یا همان قمر است که دور زمین می‌چرخد. اگر ماه دور زمین نمی‌چرخید، شاید می‌توانستیم آن را به‌عنوان سیاره تعریف کنیم اما هنگامی که دور زمین می‌چرخد، در دسته ماهواره‌های طبیعی یا همان قمر قرار می‌گیرد. تأکید بر طبیعی بودن ماهواره به این علت است که آن را از ماهوار‌ه‌های دست‌ساخته بشر که به فضا فرستاده می‌شوند، متمایز کنیم.

اتمسفر ماه

برخلاف زمین که اتمسفر (جو) آن بسیار ضخیم است و از لایه‌های مختلفی تشکیل شده است، قمر زمین اتمسفر نازکی دارد و همین سبب می‌شود لایه‌ای از غبار کهکشانی یا ردپای انسان قرن‌ها روی سطح آن باقی بماند. وجودنداشتن اتمسفر سبب می‌شود باد در سطح قمر (سیاره) وجود نداشته باشد. همچنین گرما در سطح باقی نمی‌ماند و همین سبب می‌شود دمای روز و شب بسیار متفاوت باشند. دمای روز در سمت آفتابی ماه به حدود ۱۳۴ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و در سمت شب، دما تا منفی ۱۵۳ درجه سانتی‌گراد پایین می‌آید.

آیا ماه فصل دارد؟

برای پاسخ به این سؤال لازم است نحوه شکل‌گیری فصول در سطح زمین را مرور کنیم، سپس سراغ ماه برویم. زمین روی محوری کاملاً افقی به دور خورشید نمی‌چرخد. محور چرخش زمین به دور خورشید نسبت به سطح افق ۲۳.۵ درجه زاویه دارد؛ یعنی نیمکره‌های شمالی و جنوبی زمین بسته به موقعیت زمین در چرخش به دور خورشید تا حدودی به این ستاره عظیم نزدیک‌تر می‌شوند یا از آن فاصله می‌گیرند؛ پس میزان تابش خورشید در این شرایط برای هر نیمکره متفاوت است و همین سبب می‌شود فصل‌ها ایجاد شوند.

اما داستان برای قمر زمین کمی متفاوت است. محور چرخش ماه فقط ۱.۵ درجه زاویه دارد و همین باعث می‌شود فصول در ماه معنای آن‌چنانی نداشته باشند. به‌عبارت دیگر، می‌توان گفت برخی نواحی در ماه همواره با نور خورشید روشن هستند و نواحی دیگر همواره تاریک.

اگر ماه به زمین برخورد کند، چه اتفاقی می‌افتد؟

این قمر که در مقایسه با سیاره ما نسبتاً بزرگ است، براساس تجزیه‌وتحلیل نمونه‌ها و شبیه‌سازی‌های انجام‌شده اگر با زمین برخورد کند، سبب جدا شدن بخشی از زمین می‌شود که آن بخش جداشده احتمالاً به‌شکل سیاره‌ای جدید در منظومه شمسی ظاهر می‌شود. همین سناریو را می‌توان در شکل‌گیری سیاره مریخ به کار برد. دانشمندان باور دارند سیاره مریخ در اثر برخورد ماه با زمین شکل گرفته است؛ پس قمر زمین پیش از این یک بار با زمین برخورد کرده است.

اما جای نگرانی نیست. ماه در مسیر گردش خودش به دور زمین همواره درحال دور شدن از آن است. به‌عبارت دیگر قمر زمین هر سال به‌اندازه ۳.۸۱ سانتی‌متر از زمین دور می‌شود. همان‌طور که گفتیم، قمر زمین چند نقش مهم در زمین ایفا می‌کند، مانند تثبیت شیب مدار زمین، ایجاد تغییرات فصلی، تأثیرگذاری بر جزرومد و کمک به مسیریابی حیواناتی که در شب حرکت می‌کنند. اگر ماه ناگهان ناپدید شود، منجر به تغییرات زیست‌محیطی قابل‌توجهی می‌شود و زندگی روی زمین -به‌خصوص برای حیوانات- با چالش‌های جدی روبه‌رو خواهد شد.

اگر به‌صورت فرضی نیز ماه با زمین برخورد کند، همه ما متوجهش خواهیم شد و این پدیده روی زندگی ما تأثیر بسیاری می‌گذارد. در نظر داشته باشید سیارکی که با زمین برخورد کرد و سبب نابودی دایناسورها شد، تقریباً ۱۲ کیلومتر قطر داشت، درحالی‌که قطر قمر زمین ۳۵۰۰ کیلومتر است و تقریبا ۳۰۰ برابر بزرگ‌تر از این سیاره است!

در سیاره‌شناسی، مفهومی با نام «حد روشه» وجود دارد که نشان‌دهنده میزان فاصله‌ای است که یک قمر می‌تواند به سیاره‌اش نزدیک شود، بدون آنکه نیروهای جزرومدی را تحت‌تأثیر مخرب قرار دهد. حد روشه برای زمین و قمرش حدوداً ۱۸ هزار کیلومتر است. اگر ماه در نزدیکی به زمین از این حد فراتر برود، نیروی گرانش زمین بر قمرش اثر می‌گذارد و سبب می‌شود سنگ‌های سطحی آن جدا شوند. با گذشت زمان، این سنگ‌ها به‌صورت زباله‌های ماه روی زمین می‌بارند. احتمالاً سنگ‌های کوچک کامل در جو زمین می‌سوزند. همین امر سبب گرم شدن آب‌وهوا می‌شود و گونه‌هایی که به تغییرات آب‌وهوایی حساس هستند، به‌سرعت نابود می‌شوند. درنهایت، احتمالاً شاهد انقراض گونه‌های گیاهی و حیوانی متعدد خواهیم بود.

قمر زمین چگونه باعث جزرومد می‌شود؟

همان‌طور که گفتیم، ماه در مدار بیضی شکل به دور زمین می‌چرخد و در چرخش خود گاهی به زمین نزدیک‌تر می‌شود و گاهی به بیشترین فاصله از زمین می‌رسد. گرانش ماه سبب می‌شود تا سطح دریاها در طول روز و شب بالا و پایین شود که به این فرایند جزرومد می‌گویند. جالب است بدانید نیروی گرانش قمر زمین سبب می‌شود سطح دریاچه‌ها دچار جزرومد شود اما به علت آنکه مقدار آن بسیار ناچیز است، قابل‌مشاهده نیست.

هنگامی که سطح آب پایین می‌رود، در حقیقت جزر رخ داده است. درحالی‌که وقتی سطح آب بالا می‌آید، به آن مد می‌گویند.

کشش ماه یا همان نیروی گرانشی که از سمت قمر زمین اعمال می‌شود، سبب کاهش چرخش زمین می‌شود. این اثر تحت عنوان «ترمز جزرومدی» شناخته می‌شود و سبب می‌شود در هر قرن، طول روز به اندازه ۲.۳ میلی‌ثانیه افزایش یابد.

علاوه‌بر همه این‌ها، کشش گرانشی ماه را احتمالاً می‌توان دلیل شکل‌گیری حیات در سطح زمین دانست. کشش گرانشی ماه با تعدیل درجه ارتعاش در انحراف محوری زمین مرتبط است. همین امر سبب می‌شود در زمین آب‌وهوای نسبتاً پایدار وجود داشته باشد و طی میلیاردها سال احتمالاً منجربه شکوفایی حیات شده است.

جالب است بدانید قمر زمین در این فرایند کشش، تاوان داده است! پژوهشی نشان داده است گرانش زمین ابتدای شکل‌گیری ماه سبب شده ماه از حالت کروی اندکی انحراف پیدا کند و حالتی بیضی‌ داشته باشد.

ماه چه زمانی به زمین نزدیک‌تر است؟

همان‌طور که می‌دانید ماه همواره درحال گردش به دور زمین است. مدار گردش ماه به دور زمین بیضی شکل است. پس در گردش در این مدار، ماه گاهی به زمین نزدیک‌تر و گاهی از آن دورتر است. حالتی را که ماه در نزدیک‌ترین فاصله نسبت به زمین قرار می‌گیرد، «حضیض» می‌نامند. در این حالت، به‌علت آنکه ماه تا حد ممکن به زمین نزدیک شده است، آن را بزرگ و درخشان می‌بینیم. اصطلاحاً به این حالت «ابَرماه» می‌گویند.

در حضیض، ماه تقریباً ۳۶۰ هزار کیلومتر از زمین فاصله دارد و ۳۰ درصد روشن‌تر در آسمان دیده می‌شود. حین ابرماه، ماه حدود ۱۴ درصد بزرگ‌تر از دورترین نقطه نسبت به زمین به نظر می‌رسد. دورترین نقطه را «اوج» می‌گویند.

هرچند تشخیص ابرماه و ماه کوچک -ماه در حالت اوج- با چشم غیرمسلح دشوار است، با مشاهده جزرومد می‌توان به‌راحتی و مستقیم اثرات آن را مشاهده کرد. هنگامی که ماه در نزدیک‌ترین فاصله با زمین قرار دارد، نیروی گرانش ماه قوی‌تر است و تأثیرات آن را می‌توان به‌وضوح مشاهده کرد.

کسوف چیست؟

زمان کسوف، ماه، زمین و خورشید در یک خط مستقیم در راستای یکدیگر قرار می‌گیرند. ماه‌گرفتگی زمانی اتفاق می‌افتد که زمین دقیقاً بین خورشید و ماه قرار می‌گیرد و سایه زمین روی قمرش می‌افتد. در نظر داشته باشید که ماه‌گرفتگی فقط در زمان ماه کامل می‌تواند رخ بدهد.

حین ماه‌گرفتگی، به علت آنکه ماه زیر سایه زمین است، ممکن است آسمان را به رنگ سرخ مشاهده کنیم.

از سوی دیگر، خورشیدگرفتگی نیز زمانی رخ می‌دهد که قمر زمین از بین خورشید و زمین عبور می‌کند و سایه ماه روی زمین می‌افتد. بسته به مکان قرارگرفتن ماه، خورشیدگرفتگی می‌تواند کامل یا جزیٔی یا حتی حلقوی باشد. خورشیدگرفتگی کامل پدیده‌ای نادر است؛ زیرا سایه ماه برابر زمین بسیار کوچک است.

کاوش‌ قمر زمین

تلاش‌های اولیه

برخی جوامع باستانی متعقد بودند قمر زمین کاسه‌ای از آتش است، درحالی‌که برخی دیگر گمان می‌کردند این آینه‌ای است که خشکی‌ها و دریاهای زمین را منعکس می‌کند اما فیلسوفان یونان باستان باور داشتند ماه کره‌ای است که دور زمین می‌چرخد و نور خورشید را منعکس می‌کند.

یونانیان باستان باور داشتند مناطق تاریک ماه دریا و مناطق روشن خشکی هستند. همین امر سبب شده امروزه نواحی تاریک ماه را «ماریا» و نواحی روشن را «تِرا» بنامیم که در زبان لاتین به معنای دریاها و زمین‌ها هستند.

«گالیلئو گالیله» منجم سرشناس، اولین کسی بود که از تلسکوپ برای رصدهای علمی استفاده کرد و سال ۱۶۰۹ سطحی کوهستانی و ناهموار برای ماه توصیف کرد که کاملاً با باورهای رایج آن زمان مغایرت داشت؛ زیرا مردم گمان می‌کردند سطح ماه صاف و یکدست است.

سال ۱۹۵۹، اتحاد جماهیر شوروی اولین سفینه فضای را به فضا فرستاد تا به سطح قمر زمین نزدیک شود و از سمت تاریک آن تصاویری ثبت کند. این شروع اکتشافات بود. جماهیر شوروی و ایالات متحده در سال‌های بعد در رقابتی تنگاتنگ تلاش کردند مأموریت‌های بدون خدمه برای اکتشاف ماه انجام بدهند.

در این دوران، ایالات متحده مأموریت‌هایی با عناوین «Pioneer»، «Ranger» و «Surveyor» انجام داد. اتحاد جماهیر شوروی نیز مأموریت‌هایش را با عناوین «Luna» و «Zond» انجام داد.

بسیاری از این مأموریت‌ها در همان مراحل اولیه شکست خوردند یا تمام‌وکمال موفقیت‌آمیز نبودند. بااین‌حال، با گذشت زمان اطلاعاتی از سطح قمر زمین به دست آمد که سبب شد دانش بشر درمورد قمر زمین به‌صورت شگفت‌انگیزی افزایش یابد.

پس‌ازآن، نوبت مأموریت‌های با خدمه رسید. ابتدا ایالات متحده در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ فضانوردانی را به مدار و سپس سطح ماه فرستاد. اولین مأموریت خدمه به قمر زمین سال ۱۹۶۸ انجام شد.

سال ۱۹۶۹، اولین فضانوردان در مأموریت «آپولو ۱۱» روی سطح ماه فرود آمدند. این شروع بازدید انسان از اجرام فرازمینی بود. در حقیقت ماه را می‌توان تنها جرم فرازمینی دانست که بشر روی آن پا گذاشته است.

طی این مأموریت‌ها، ۳۸۲ کیلوگرم از خاک و سنگ ماه به زمین بازگشت تا توسط دانشمندان موردمطالعه قرار بگیرد. دانشمندان سنگ‌ها را مطالعه کردند و موفق شدند اطلاعات ارزشمندی درباره قمر زمین کسب کنند؛ به‌عنوان مثال آن‌ها سال ۲۰۱۳ موفق شدند در نمونه‌های مأموریت‌های آپولو ۱۵ و ۱۶ و ۱۷ آب پیدا کنند.

شوروی نیز در این مدت ربات‌های ماه‌نوردش را به سطح قمر زمین فرستاد. ربات «Lunokhod 2» که سال ۱۹۷۳ روی سطح قمر زمین مستقر شد، موفق شد رکورد رانندگی در خارج از زمین را به نام خودش ثبت کند. این رکورد ۴۰ سال شکسته نشد تا اینکه سال ۲۰۱۴ مریخ‌نوردی موفق شد مدت طولانی‌تری در سطح سیاره سرخ حرکت کند و رکورد را بشکند.

مأموریت‌های مدرن

پس از پایان مأموریت‌های آپولو و با گذشت بیش از یک دهه، ناسا از دهه ۱۹۹۰ اکتشافات قمر زمین را مجدد آغاز کرد. از آن زمان، مجموعه‌ای از آژانس‌های فضایی دولت‌های دیگر ازجمله ژاپن، آژانس فضایی اروپا، چین و هند نیز دست به اکتشاف قمر زمین زده‌اند.

کشورهای روسیه، ژاپن و امارات متحده عربی نیز از دیگر کشورهایی هستند که هم‌اکنون دارند برای شروع مأموریت‌های کاوش ماه برنامه‌ریزی می‌کنند.

ناسا نیز تلاش می‌کند از سال ۲۰۲۵ مأموریت‌های بازگشت انسان به ماه را آغاز کند. این مجموعه مأموریت‌ها که «آرتمیس» نام دارند، پروژه‌ای بلندمدت با همکاری شرکای تجاری و بین‌المللی ناسا است. شما می‌توانید جدیدترین اخبار مأموریت آرتمیس را از سایت دیجیاتو پیگیری کنید.

جمع‌بندی

در این مقاله، هرآنچه لازم است درباره ماه، قمر زمین، بدانیم، مرور کردیم. از نحوه شکل‌گیری آن و ویژگی‌های ظاهری‌اش سخن گفتیم، پس‌ از مرور پدیده‌هایی مانند کسوف، بررسی کردیم که اگر ماه به زمین برخورد کند، چه اتفاقی می‌افتد. در این میان، نیز بحث کردیم که ماه را چرا قمر زمین می‌نامند و از آن به‌عنوان یک ستاره یا سیاره یاد نمی‌کنند. درنهایت ماموریت‌هایی که تاکنون برای کشف و آشنایی بیشتر ما با قمر زمین انجام شده است را مرور کردیم و با ماموریت‌های آتی سازمان‌های فضایی نیز آشنا شدیم.