كيف تتكون أطوار القمر ولماذا تدفع المد والجزر المحيطية
نُشر:
باختصار
تتغير أطوار القمر لأن ضوء الشمس يضرب أجزاء مختلفة من سطحه مع دورانه حول الأرض، وليس بسبب ظل الأرض؛ دورة كاملة واحدة من الأطوار، تسمى الشهر الاقتراني، يبلغ متوسطها 29.5 يوم. القمر نفسه يسحب أيضاً محيطات الأرض بقوة جاذبية غير متساوية، مما يخلق مدين عاليين ومدين منخفضين تقريباً كل 24 ساعة و50 دقيقة، حيث تقوي الشمس أو تضعف هذا السحب مرتين في الشهر.
القمر لا ينتج ضوءه الخاص. إنه يعكس ضوء الشمس، وبينما يدور حول الأرض فإن الزاوية بين الشمس والقمر والأرض تستمر في التغير. هذه الهندسة المتغيرة تعني أن شريحة مختلفة من النصف المضاء من القمر تواجه الأرض من ليلة إلى أخرى، وفقاً لمختبر الدفع النفاث في وكالة ناسا. التغير المرئي لا يسببه ظل الأرض؛ هذا يحدث فقط أثناء الكسوف القمري.
دورة كاملة واحدة من الأطوار، من القمر الجديد وعودة إلى القمر الجديد، تسمى الشهر الاقتراني. تعرّف إدارة التطبيقات الفلكية بالمرصد البحري الأمريكي الشهر بدقة من خلال الفصل الزاوي بين القمر والشمس على طول مسير الشمس: القمر الجديد عند 0 درجة، التربيع الأول عند 90 درجة، القمر الممتلئ عند 180 درجة والتربيع الأخير عند 270 درجة. متوسط طول هذه الدورة هو 29.5 يوم.
الأطوار الثمانية بالترتيب
القمر الجديد — يجلس القمر بين الأرض والشمس؛ الجانب الذي يواجه الأرض غير مضاء
الهلال المتزايد — شريحة رقيقة من الضوء تنمو على الحافة اليمنى (لمراقبي نصف الكرة الشمالي)
التربيع الأول — النصف الأيمن من قرص القمر مضاء
المحدب المتزايد — أكثر من النصف مضاء، لكن ليس ممتلئاً بعد
القمر الممتلئ — تقع الأرض تقريباً بين الشمس والقمر، لذا فإن الوجه المرئي بأكمله مضاء
المحدب المتناقص — تبدأ الجزء المضاء في الانكماش
التربيع الأخير (الثالث) — النصف الأيسر مضاء
الهلال المتناقص — يبقى هلال رقيق قبل عودة الدورة إلى القمر الجديد
كيف يسحب القمر على محيطات الأرض
المد والجزر لا تسببها قوة رفع بسيطة للقمر للماء. تشرح قسم العلوم في ناسا أن جاذبية القمر أقوى قليلاً على جانب الأرض الأقرب إليه وأضعف على الجانب البعيد. هذا الفرق في السحب — يسمى قوة المد والجزر — يمد ماء الأرض (وإلى درجة ضئيلة جداً جسمها الصلب) إلى شكل ممدود، محدثاً انتفاخاً من الماء على الجانب الذي يواجه القمر وانتفاخاً ثانياً على الجانب المقابل.
مع دوران الأرض تحت هذين الانتفاخين، تمر معظم السواحل عبر مد عالي، ثم مد منخفض، مرتين تقريباً في يوم واحد. تصرح خدمة ناسا الوطنية للأقمار الصناعية والبيانات والمعلومات البيئية (NESDIS) أن هذا ينتج عنه مدان عاليان ومدان منخفضان تقريباً كل 24 ساعة و50 دقيقة — أطول قليلاً من يوم 24 ساعة لأن القمر نفسه يتحرك أيضاً في مداره.
لماذا يكون المد والجزر أكبر أحياناً: مد الربيع والمد النيبيلي
الشمس أيضاً تسحب على محيطات الأرض، لكن لأنها أبعد بحوالي 390 مرة من القمر، تلاحظ ناسا أن قوتها في إحداث المد والجزر أقل قليلاً من نصف قوة القمر. ما إذا كان هذا السحب الشمسي يضيف إلى أو يطرح من سحب القمر يعتمد على محاذاة الأجسام الثلاثة، التي تتكرر في إيقاع يتردد تقريباً كل أسبوعين مرتبط بأطوار القمر.
مد الربيع مقابل المد النيبيلي
الميزة
مد الربيع
المد النيبيلي
متى يحدث
القمر الممتلئ أو القمر الجديد
التربيع الأول أو التربيع الأخير
محاذاة الشمس والقمر والأرض
في خط مستقيم (الاقتران)
بزاوية قائمة تقريباً
تأثر السحب الجاذبي
يتحدان السحب الشمسي والقمري
السحب الشمسي يلغي جزئياً السحب القمري
نطاق المد والجزر الناتج
أعلى المرتفعات، أقل الانخفاضات
فرق أصغر بين المد العالي والمنخفض
التكرار
حوالي كل أسبوعين
حوالي كل أسبوعين، بإزاحة عن مد الربيع
تصف NOAA وناسا كلاهما مد الربيع على أنه يحدث خلال طور القمر الممتلئ أو الجديد، عندما تصطف الأرض والشمس والقمر وتتحد التأثيرات الجاذبية للجسمين. يتبع المد النيبيلي بعد حوالي أسبوع، حول طور التربيع الأول أو الأخير، عندما تجلس الشمس بزاوية قائمة تقريباً للقمر كما يُرى من الأرض وتلغي جزئياً سحب القمر، منتجة فجوة أصغر بين الماء العالي والمنخفض.
جاذبية القمر تسحب الأرض، إنها تحول كتلة الأرض، مشوهة شكلها قليلاً جداً إلى شكل كرة القدم — ممدودة عند خط الاستواء ومختصرة عند الأقطاب.
— علوم ناسا (science.nasa.gov)
أسئلة
كم من الوقت تستغرق دورة كاملة من أطوار القمر؟
دورة كاملة من القمر الجديد إلى القمر الجديد، تسمى الشهر الاقتراني، يبلغ متوسطها 29.5 يوم، وفقاً للمرصد البحري الأمريكي.
لماذا يوجد مدان عاليان في اليوم بدلاً من واحد؟
السحب الجاذبي غير المتساوي للقمر ينشئ انتفاخاً مائياً على جانب الأرض الذي يواجه القمر وانتفاخاً ثانياً على الجانب المقابل؛ مع دوران الأرض عبر كلا الانتفاخين، تحصل معظم السواحل على مدين عاليين ومدين منخفضين تقريباً كل 24 ساعة و50 دقيقة، وفقاً لـ NOAA NESDIS.
هل تؤثر الشمس على المد والجزر، أم فقط القمر؟
كلاهما يؤثر على المد والجزر. تصرح ناسا أن قوة إحداث المد والجزر للشمس أقل قليلاً من نصف القمر بسبب بعدها الأكبر بكثير، لكنها تقوي المد والجزر خلال الأقمار الممتلئة والجديدة (مد الربيع) وتضعفها خلال الأقمار الربع (المد النيبيلي).
ما هو الفرق بين مد الربيع والمد النيبيلي؟
يجلب مد الربيع أعلى المرتفعات وأقل الانخفاضات ويحدث في القمر الممتلئ أو الجديد، عندما تصطف الشمس والأرض والقمر. المد النيبيلي أكثر اعتدالاً ويحدث بعد حوالي أسبوع، بالقرب من القمر الربع الأول أو الأخير، عندما يلغي سحب الشمس جزئياً سحب القمر.
هل ظل القمر على الأرض يسبب أطواره؟
لا. يتم التسبب بأطوار القمر من خلال تغيير زوايا ضوء الشمس على سطح القمر مع دورانه حول الأرض، وليس من خلال ظل الأرض؛ ظل الأرض يؤثر فقط على القمر خلال الكسوف القمري، وهو حدث منفصل وأندر بكثير.
يمكن للمبتدئين البدء في مراقبة سماء الليل دون أي معدات على الإطلاق: اسمح لعينيك بالتكيف مع الظلام لمدة 15-20 دقيقة على الأقل، وتعلم كيفية التمييز بين الكواكب والنجوم من خلال ضوؤها الثابت (الذي لا يرف)، واستخدم خريطة نجوم أو تطبيق قبل شراء أي معدات. وفقاً لـ NASA و EarthSky، فإن المناظير وليس التلسكوب هي الترقية الأولى الموصى بها.
تجمع التلسكوبات اللاسلكية موجات راديو ضعيفة جداً باستخدام أطباق كبيرة أو شبكات من الهوائيات، ثم تضخمها وتجمعها—أحياناً تربط الأجهزة عبر القارات باستخدام توقيت الساعات الذرية—لكشف تفاصيل غير مرئية للتلسكوبات العادية. أنتج هذا النهج أول صورة لثقب أسود، واكتشف أكثر من ألف نجم نابض باستخدام طبق واحد، والتقط مئات الومضات الراديوية السريعة التي تستمر لأجزاء من الثانية.
تتشكل النجوم عندما تنهار الجاذبية سحب باردة من الغاز والغبار حتى يصل اللب إلى حوالي 10 ملايين كلفن، وهي درجة حرارة كافية لإشعال الاندماج النووي للهيدروجين. ومن هناك، تحدد كتلة النجم كل شيء آخر: المدة التي يشع فيها، وكيفية وفاته، وما إذا كان يترك خلفه قزماً أبيض أو نجم نيوترون أو ثقب أسود.
تتحرك الصواريخ بطرد العادم في اتجاه واحد بحيث يتم دفع المركبة في الاتجاه الآخر، وفقاً لقانون نيوتن الثالث للحركة. يعتمد الدفع على كمية كتلة العادم التي تتدفق خارجاً في الثانية وسرعة خروجها من الفوهة، بينما يعتمد البقاء في المدار على تحقيق توازن بين السرعة الأمامية وقوة الجاذبية. يتم استخدام التصاميم متعددة المراحل والدفع الكهربائي، في بعض المهام، لإدارة كمية الوقود الضخمة التي تتطلبها الرحلات الفضائية.
