ویژگی‌های ماه قمر زمین
ویژگی‌های ماه قمر زمین: ماه تنها قمر زمین و پنجمین قمر بزرگ منظومه شمسی است. قطر ماه ۳۴۷۴.۸ کیلومتر و جاذبه آن تقریبا معادل یک‌ششم جاذبه زمین است. ماه جو محسوسی ندارد و در عین حال، روزها و شب‌های آن طولانی‌تر از روزها و شب‌های زمین است. لذا سطح ماه روزها بسیار گرم (حدود ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد بالای صفر) و شب‌ها بسیار سرد (حدود ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد زیر صفر) است. یکی از ویژگی‌های بارز ماه، دهانه‌های برخوردی متعددی است که سطح آن‌را پوشانده‌اند. در ادامه، ویژگی‌های ماه قمر زمین را با جزییات بیشتری بررسی می‌کنیم.
ویژگی‌های ماه قمر زمین
ماه تنها قمر زمین است. سرعت چرخش ماه حول محورش با سرعت چرخش آن حول زمین برابر است. لذا ما از روی زمین همیشه فقط یک‌رخ ماه را می‌بینیم و نیمه‌ی دیگر ماه همیشه پشت به زمین و از چشم ساکنان زمین، پنهان است. جرم ماه تقریبا ۸۱ میلیون میلیون میلیون تُن است و پس از «آیو» قمر «مشتری»، دومین قمر چگال یا متراکم منظومه شمسی به‌شمار می‌رود. ضمنا ماه پنجمین قمر بزرگ منظومه شمسی است اما اگر نسبت اندازه‌ی قمر به سیاره مرکزیش را در نظر بگیریم، ماه بزرگترین قمر نسبت به سیاره مرکزیش محسوب می‌شود، زیرا اندازه ماه بیش از یک‌چهارم اندازه زمین است و هیچ قمر دیگری در منظومه شمسی نسبت به سیاره خود چنین بزرگ نیست.
در ادامه، بعضی از ویژگی‌های بارز ماه را به تفکیک توضیح می‌دهیم. ابتدا می‌خواهیم بدانیم که چرا ما ساکنان زمین همیشه فقط یک نیمه ماه را می‌بینیم و چرا نیمه دیگر ماه همیشه پشت به زمین است.
مقایسه اندازه ماه با زمین
حرکت وضعی و انتقالی ماه
از بارزترین ویژگی‌های ماه قمر زمین، همگام بودن حرکت وضعی و انتقالی آن است. ابتدا لازم است بگوییم که مدار گردش ماه حول زمین، بیضی است و لذا فاصله ماه تا زمین از ۳۵۷,۰۰۰ تا ۴۰۷,۰۰۰ کیلومتر در تغییر است. بر همین اساس، سرعت شعاعی۱ ماه نیز از ۱.۱ تا ۰.۹۶۶ کیلومتر بر ثانیه تغییر می‌کند.
گفتیم که چرخش ماه حول زمین اصطلاحا همگام (synchronous) است، یعنی سرعت چرخش ماه حول محور خودش با سرعت گردش ماه حول زمین برابر است. به همین سبب ما ساکنان زمین همواره فقط یک‌سمت ماه را می‌بینیم و نیمه دیگر ماه همیشه پشت به زمین است.
انحراف محوریِ ماه
برخلاف اکثر دیگر قمرهای منظومه شمسی که در امتداد صفحه استوا به‌دور سیاره خود می‌چرخند، مدار ماه نسبت به زمین ۳۰.۱۲ درجه شیب دارد. اما چون محور زمین نیز نسبت به صفحه مداری‌اش ۲۳.۴۴ درجه کج است، شیب مداریِ واقعی ماه نسبت به صفحه مداریِ منظومه شمسی ۶.۶۸ درجه است.
در ادامه مطلب، برخی دیگر از ویژگی‌های ماه قمر زمین را به تفکیک بررسی می‌کنیم.
ویژگی‌های ماه قمر زمین: ساختار
ماه نیز مثل زمین پوسته، گوشته و هسته دارد. جالب است که ضخامت پوسته در نیمه پیدا و نیمه پنهان ماه یکسان نیست. علتش را توضیح خواهیم داد.
- پوسته ماه: پژوهش‌ها نشان می‌دهند که ضخامت پوسته‌ی نیمه‌ی پیدای ماه حدود ۳۴ کیلومتر و کمتر از برآوردهای قبلی است (قبلا ضخامت پوسته ماه را حدود ۵۴ کیلومتر تخمین زده بودند). اما نیمه پنهان ماه پوسته ضخیم‌تری دارد و ضخامتش حدود ۵۰ تا ۶۰ کیلومتر برآورد می‌شود. بیشتر پوسته ماه از آنورتوزیت۴ تشکیل شده است که نوعی سنگ آذرین است. یکی از بارزترین ویژگی‌های نیمه پیدای ماه، دشت‌های مسطح بزرگی است که در اثر نشت گدازه‌ها از گوشته به پوسته ماه پدید آمده‌اند و لذا مملو از بازالت هستند. لکه‌هایی بزرگی که شب‌ها روی سطح ماه می‌بینیم در واقع همین دشت‌های وسیع هستند. پوسته ماه حاوی اکسیژن، سیلیسیم، آهن، منیزیم، کلسیم و آلومینیوم است و کمی هیدروژن و عناصر سنگین‌تر مثل اورانیوم و تیتانیوم نیز در آن مشاهده شده است.
- گوشته ماه: گوشته ماه بسیار ضخیم است، طوری که بیشتر حجم درون ماه را گوشته آن اشغال می‌کند. ضخامت گوشته ماه حدود ۱۳۵۰ کیلومتر و غنی از آهن است. هرچه به مرکز ماه نزدیک‌تر شویم، گوشته حالت مذاب به خود می‌گیرد.
- هسته ماه: هسته ماه نیز مثل هسته زمین دو قسمت عمده دارد که یکی هسته داخلی و دیگری هسته خارجی است. هسته درونی احتمالا از آهن خالص و جامد است. اما هسته بیرونی حالت مایع دارد و از آلیاژ آهن و گوگرد و نیکل است. هسته ماه با ضخامت تقریبا ۳۲۰ کیلومتر در مقایسه با خود ماه بسیار کوچک است. هسته ماه تنها یک‌پنجم حجم ماه را اشغال می‌کند و نسبت به خود ماه کوچک است. سایر اجرام بزرگِ بخشِ درونیِ منظومه شمسی، هسته بزرگی دارند، طوری که معمولا نیمی از حجم آن‌ها را هسته اشغال می‌کند.
ساختار ماه شامل پوسته، گوشته و هسته
ویژگی‌های ماه قمر زمین: سطح ماه
یکی از بارزترین ویژگی‌های سطح ماه که با تلسکوپ‌های کوچک نیز می‌توان آن‌ها را دید، دهانه‌های برخوردی آن است. احتمالا منظومه شمسی در نخستین روزهای خلقتش بسیار شلوغ بوده است و برخورد اجرام مختلف با برخی اجرام دیگر، آثار عمیقی روی آن‌ها به‌جای نهاده‌اند. ماه، جو یا اتمسفر محسوسی ندارد و لذا دهانه‌های برخوردیش هنوز سالمند و فرسوده نشده‌اند و به وضوح می‌توان آن‌ها را دید. اندازه دهانه‌های برخوردی سطح ماه متفاوت است. اندازه بعضی از آن‌ها چندصدکیلومتر و برخی دیگر تنها یک میکرومتر است.
بزرگترین دهانه سطح ماه، در نیمه پنهان آن جای دارد و لذا ما از روی زمین آن‌را نمی‌بینیم. بزرگترین دهانه برخوردی ماه، حوضه قطب جنوب آیتکن۵ نام دارد که عرض آن بیش از ۲۲۳۵ کیلومتر و عمقش حدود ۱۳ کیلومتر است.
عکسی از نیمه پیدای ماه، یعنی سمتی از ماه که همیشه رو به زمین است.
نواحی روشن و تیره ماه
وقتی در آسمان شب به ماه می‌نگرید، به وضوح تشخیص می‌دهید که برخی نواحی آن روشن و برخی نواحی دیگرش نسبتا تیره‌تر است. نواحی روشن مناطق کوهستانی ماه هستند و قله‌هایی دارند که ارتفاع بعضی از آن‌ها هم‌اندازه اورست است. بعضی از این کواه‌ها رشته‌وار هستند اما بیشترشان بشکل دهانه‌های دوّار هستند. نواحی تیره را اصطلاحا دریا می‌نامند اما ماه واقعا دریا ندارد بلکه در اصل گدازه‌هایی هستند که در پوسته ماه ترکیده و پخش شده‌اند. جالب آنکه پشت ماه از این نوع دشت‌ها ندارد.
دهانه شرودینگر در نیمه پنهان و نزدیک ناحیه قطبیِ جنوب ماه
نحوه پیدایش ماه
هنوز دقیقا نمی‌دانیم در گذشته‌های دور چه شد که ماه به‌دور زمین گشت. قبلا دراین‌باره نظریه‌های مختلفی مطرح شده بود که یک‌یک نقض شدند. مثلا یکی از آن‌ها می‌گفت، زمین در نخستین دوره حیاتش چنان سریع حول محورش می‌چرخید که بخش بزرگی از پوسته‌اش از آن جدا شد و با رها شدنش در فضا قمر فعلی زمین، یعنی ماه پدید آمد.
در حال حاضر مقبول‌ترین نظریه، نظریه برخورد عظیم است که می‌گوید حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، زمین جوان با شیء آسمانی بزرگی تقریبا هم‌اندازه مریخ برخورد کرد. زباله‌های ناشی از این برخورد سرانجام گردش به دور زمین را آغاز کردند و سرانجام با پیوستن به هم، ماه را پدید آوردند.
البته همین نظریه نیز با اما و اگرهایی همراه است. برای مثال ترکیبات زمین و ماه بسیار شبیه هم بودند پس چرا آثار ناشی از برخورد شیء دیگر یافت نشده است؟ چرا ماه هسته آهنی چنین کوچکی دارد و…
در حال حاضر، مطلبی ارائه شده است که می‌گوید، ابتدا دو سیاره‌نما با اندازه مشابه هر کدام تقریبا نصف اندازه فعلی زمین وجود داشتند که با هم برخورد کردند. در اثر این برخورد، زمین با اندازه فعلی‌اش پدید آمد و نیز ماه بسیار کوچکتر و باز بسیار کوچکتر شد. چون زمین و ماه عملا از ماده مشابهی تشکیل شده بودند، به همین سبب ترکیبات موجود در هر دو بسیار شبیه هم است.
تصویری ساختگی و گرافیکی که می‌خواهد احتمال برخورد جرم آسمانی بزرگ با ماه در گذشته‌های دور را دهد.
سرانجام ماه
ماه هر سال تقریبا ۴ سانتی‌متر از زمین دور می‌شود. زیرا ماه و زمین از نظر گرانشی با هم پیوند دارد و تکانه چرخشی زمین تدریجا به تکانه گردشی ماه منتقل می‌شود.
نتیجتاً سرعت چرخش زمین حول خودش کاهش و در مقابل، سرعت گردش ماه حول زمین افزایش می‌یابد. گردش سریع‌تر معادل مدار بالاتر است.
روزهای زمین نیز تدریجا طولانی‌تر و طولانی‌تر می‌شوند و وقتی به تعادل تکانه رسید، طول یک شبانه‌روز در زمین با طول یک‌ماه برابر می‌شود (حدود ۴۷ روز زمینی). در چنین شرایطی روند دور شدن ماه از زمین متوقف می‌شود و در آن مقطع ماه ۳۵ درصد دورتر از جایگاه فعلیش نسبت به زمین خواهدبود. البته آنچه گفتیم میلیاردها سال طول خواهدکشید.
چرا ما همیشه یک سمت ماه را می‌بینیم؟
ما ساکنان زمین همیشه فقط یک سمت ماه را می‌بینیم و سمت دیگرش همیشه پشت به ما است، یعنی از دید ما، ماه نیمه پیدا و نیمه پنهان دارد. اما چرا؟ می‌دانیم که زمین و ماه هر دو حرکت وضعی دارند، یعنی حول محورشان می‌چرخند. اما هر بار چرخش ماه حول محورش باندازه یک‌بار گردش ماه حول زمین طول می‌کشد. لذا همیشه فقط یک نیمه ماه رو به زمین و نیمه دیگرش پشت به زمین است.
البته میلیون‌ها سال پیش، ماه سریع‌تر از حالا حول محورش می‌چرخید اما تدریجاً جاذبه زمین بر حرکت ماه تاثیر نهاد و سرعت چرخش ماه را کاهش داد و به میزان فعلی رساند و در همین وضعیت تثبیت شد. اکنون در دوران ما، هر بار چرخش ماه حول محورش معادل ۲۷.۳ روز زمینی طول می‌کشد. اما از نظر ساکنان زمین قرص ماه هر ۲۹.۵ روز یک‌بار کامل می‌شود.
گفتنی است که جاذبه ماه نیز متقابلا بر زمین تاثیر می‌گذارد اما چون جاذبه ماه ضعیف‌تر است، طبیعتاً تاثیرش بر زمین نیز کمتر است. یکی از آثار جاذبه ماه بر زمین، جزر و مد یا همان نیروی کشند است که سبب می‌شود شب‌ها سطح آب دریاها بالا بیاید و روزها فروکش کند.
باید اضافه کنیم که ما از زمین کمی بیش از نصف ماه (۵۹ درصد سطح ماه) را می‌بینیم. چون مدار گردش ماه حول زمین بیضی است، وقتی ماه روی مدار بیضی خود به زمین نزدیک‌تر می‌شود، سرعت حرکتش افزایش می‌یابد و بالعکس وقتی نسبتا از زمین دورتر می‌شود، سرعتش کاهش می‌یابد. اما سرعت چرخش ماه حول محورش پیوسته ثابت است. به علت همین اختلاف جزئی بین سرعت گردش ماه حول زمین (که متغیر است) و سرعت چرخش ماه حول محورش (که ثابت است)، وقتی ماه در مدار بیضی خود از زمین فاصله می‌گیرد، سرعت چرخش ماه بر سرعت گردش آن پیشی می‌گیرد و نتیجتا ساکنان زمین می‌توانند بخش کوچکی (۹ درصد) از نیمه پنهان ماه را نیز ببینند که با احتساب نیمه پیدای ماه، در مجموع ۵۹ درصد سطح ماه را شامل می‌شود.
عکسی از آنسوی ماه که ما ساکنان زمین به آن نیمه پنهان ماه می‌گوییم.
آیا نور خورشید به نیمه پنهان ماه نیز می‌تابد؟
بله. نیمه پنهان ماه از چشم ما ساکنان زمین پنهان است، اما از نور خورشید محروم نیست. چون سرعت چرخش ماه حول محورش یکنواخت است، هیچ بخشی از ماه دائما در تاریکی نمی‌ماند. فقط وقتی قرص ماه کامل می‌شود، نیمه پنهان ماه کاملا در تاریکی فرومی‌رود و بالعکس زمانی که ما نازکترین هلال ماه را می‌بینیم، نیمه پنهان ماه کاملا روشن است.
هواکره یا جو ماه
آیا ماه جوّ دارد؟ جو یا اتمسفر ماه چنان نازک و رقیق است که عملا می‌توان آن‌را فاقد جو دانست. در جو ماه مقادیری سدیم و پتاسیم وجود دارد که جو زمین فاقد آن‌هاست. ماه چون در اطرافش جو قوی و محسوسی ندارد، دارای ویژگی‌های خاصی است که به بعضی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد. برای مثال، همین ویژگی سبب می‌شود ماه روزها بسیار گرم و شب‌ها بسیار سرد باشد و نیز سبب می‌شود روی ماه باد نوزد.
دمای ماه
دمای سطح ماه طی روز و شب بسیار متفاوت است. ضمنا همه مناطق ماه دمای یکسانی ندارند. هنگام روز، دمای سطح ماه در نواحی استوایی به بیش ز ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد بالای صفر می‌رسد اما شب‌هنگام تا منفی ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. مناطق قطبی ماه حتی سردتر هستند.
چرا دمای ماه در شب و روز بسیار متغیر است؟
ماه تقریبا فاقد جو یا اتمسفر است، حال آنکه وجود جو، عامل مهمی در تنظیم دمای کرات آسمانی است.
جو از چند جهت دمای کرات آسمانی را تنظیم می‌کند از جمله:
- جو مثل عایق عمل می‌کند: در برخی سیاره‌ها از جمله زمین، جو مثل روکش یا عایق عمل می‌کند. وقتی گرمای خورشید به زمین می‌رسد، جو مثل پوششی آن‌را محصور می‌کند و لذا گرما نمی‌تواند به‌راحتی از حصار جو خارج شود. در واقع جو زمین حائلی است که رسیدن گرما به زمین و بازگشتش از زمین به فضای بیرون را محدود می‌کند. بدون وجود چنین عایقی، گرمای خورشید مستقیما به زمین می‌رسید و زمین را بیش از اندازه گرم می‌کرد و سپس با غروب خورشید، گرما بدون هیچ مانعی سطح زمین را ترک می‌کرد. در ماه تقریبا همین اتفاق می‌افتد.
- اثر گلخانه‌ای: دی‌اکسید کربن، متان، بخار آب و دیگر گازهای گلخانه‌ای پرتوهای فروسرخی را که از سطح سیاره منعکس می‌شود، به دام می‌اندازند. پرتوهایی که بدین‌سان محصور می‌شوند، سیاره ما را گرم و دما را تا حد زیادی تثبیت می‌کنند.
جو زمین (در کنار چندین عامل مهم دیگر) از مهم‌ترین عوامل تداوم حیات در زمین است، زیرا اجازه نمی‌دهد زمین روزها بیش از حد گرم و شب ها بیش از حد سرد شود.
چرا روی ماه باد نمی‌وزد؟
ماه چون جو (اتمسفر) خاصی ندارد، فاقد رویدادهای جوی است و لذا نه بادی آن‌جا می‌وزد و نه باران یا برفی می‌بارد.
طول روز و شب در ماه
تقریبا ۲۸ روز (دقیقا ۲۷.۳ روز زمینی) طول می‌کشد تا ماه یک‌بار حول محورش بچرخد. بنابراین هر روز در ماه تقریبا معادل ۱۴ شبانه‌روز زمینی و هر شب در ماه نیز حدوداً معادل ۱۴ شبانه‌روز زمینی است. طولانی بودن مدت روز و شب در ماه عامل دیگری است که تغییرات شدید دما روی این قمر را رقم می‌زند. مدت روز و شب در بسیاری از مناطق زمین (جز مناطق قطبی) بسیار کوتاه‌تر است. لذا شب‌ها پیش از آنکه زمین بیش از حد سرد شود، خورشید مجددا طلوع می‌کند و با تابش آفتاب دما افزایش می‌یابد. در عین حال، روزهای زمین نیز چندان طولانی نیستند و پیش از آنکه سطح زمین بیش از حد گرم شود، خورشید غروب می‌کند و دما کاهش می‌یابد.
اما ماه چنین نیست. همانطور که گفتیم هر روز و هر شب در ماه هر یک تقریبا معادل ۱۴ شبانه‌روز زمینی طول می‌کشند. لذا روزها (و تابش آفتاب) روی سطح ماه چنان طولانی است که دمای سطح ماه را تا مثبت ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌دهد و شب‌ها نیز چنان طولانی هستند که در نبود آفتاب، دما تا منفی ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
تقویم قمری
تقویم اسلامی و عربی براساس حرکت ماه نسبت به زمین تدوین شده است و به آن تقویم هجری قمری می‌گوییم. در تقویم هجری، روز هجرت رسول خدا صلی الله علیه و آله و سلم از مکه به مدینه، مبدأ تاریخ قمری است. در تقویم ایرانی (جلالی) که به هجری شمسی معروف است نیز همین روز مبدأ تاریخ است اما تقویم براساس حرکت زمین نسبت به خورشید تدوین شده است و به همین سبب آن‌را هجری خورشیدی یا هجری شمسی می‌نامیم.
کوتاه درباره ویژگی‌های ماه قمر زمین
- ماه سیاره نیست، قمر است.
- طبق تقویم هجری قمری، قرص ماه در شب چهاردهم هر ماه، اصطلاحا کامل می‌شود.
- مساحت ماه حدود ۳۸ میلیون کیلومتر مربع است.
- ما ساکنان زمین همیشه فقط یک نیمه ماه را می‌بینیم و نیمه دیگرش همیشه پشت به ما است.
- یکی از ویژگی‌های ماه قمر زمین جو خاص آن است. جو ماه چنان جزئی و نازک است که عملا آن‌را قمری فاقد جو قملداد می‌کنند. بعضی از ویژگی‌های خاص ماه از جمله دمای سطح آن ناشی از همین خصیصه است.
- از زمین فقط حدود ۵۹ درصد سطح ماه را می‌توان دید.
- سرعت چرخش ماه حول محورش حدود ۱۶ کیلومتر در ساعت است. مقایسه کنید با زمین که سرعتش چرخش آن حدود ۱۶۰۰ کیلومتر در ساعت است.
- لکه‌های تاریکی که روی سطح ماه می‌بینیم در واقع دهانه‌هایی از جنس بازالت هستند که در اثر برخورد اجرام آسمانی در گذشته‌های دور پدید آمده‌اند.
- ماه برخلاف زمین، میدان مغناطیسی فراگیر ندارد.
- قطر ماه حدود یک‌چهارم قطر زمین است. حدود ۴۹ قمر هم‌اندازه ماه را می‌توان در زمین جای داد.
- به فرو رفتن ماه در سایه‌‌ی زمین، خسوف یا ماه‌گرفتگی می‌گوییم. سایه زمین هنگامی روی ماه می‌افتد که خورشید و زمین ماه هم‌راستا می‌شوند و زمین بین خورشید و ماه قرار می‌گیرد.
- به فرو رفتن زمین در سایه ماه، کسوف یا خورشیدگرفتگی می‌گوییم. سایه ماه هنگامی روی زمین می‌افتد که زمین و ماه و خورشید موقتاً هم‌راستا می‌شوند.
مطلب مرتبط: دانستنی‌های جالب و عجایب کره ماه
جدول ویژگی‌های ماه قمر زمین
| سیاره مرکزی ماه |
زمین |
| قطر ماه |
۳۴۷۴.۸ کیلومتر |
| جرم ماه |
۷.۳۵×۱۰۲۲ کیلوگرم (معادل ۰.۰۱ جرم زمین) |
| طول مدار گردش ماه حول زمین |
۳۸۴,۴۰۰ کیلومتر |
| مدت هر بار گردش ماه حول زمین |
۲۷.۳ روز |
| دمای سطح ماه | از مثبت ۱۲۳ درجه تا منفی ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد در نواحی استوایی
دمای مناطق قطبی ماه شب‌ها به منفی ۲۳۳ درجه سانتی‌گراد نیز می‌رسد. |
ویژگی‌های ماه قمر زمین
یادداشت‌ها:
- velocity
- nearside
- farside
- anorthosite
- South pole-Aitken
- واحد سنجش «وزن» در اصل «نیوتن» است. «کیلوگرم» واحد سنجش «جِرم» است. اگر مقدار جرم جسم (برحسب کیلوگرم) را ضربدر ۱۰ کنید، وزن جسم (برحسب نیوتن) بدست می‌آید، مثلا: اگر جرم جسمی ۶۰ کیلوگرم باشد، وزنش (۶۰ ضربدر ۱۰) یعنی ۶۰۰ نیوتن خواهدبود. اما عموماً بنا به اشتباهی رایج، امروزه به واحد سنجش وزن کیلوگرم می‌گویند. یادآوری می‌کنیم که به ذرات تشکیل‌دهنده جسم، جرم جسم می‌گوییم که همواره ثابت است و به گرانش بستگی ندارد. اما وزن جسم تابع مقدار گرانش یا جاذبه‌ای است بر جسم وارد می‌شود.