القمر يبعد قليلاً عن الأرض كل عام – يشرح الفيزيائي السبب

فضولي الأطفال هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير ، فأرسله إلى [email protected].

“هل الابتعاد عن القمر بعيدًا عن الأرض؟” – يهوذا ، 9 سنوات ، مكسورة السهم ، أوكلاهوما

يحصل القمر على 1 بوصة (3.8 سم) بعيدًا عن الأرض كل عام.

يقيس العلماء المسافة إلى القمر عن طريق كذاب الليزر قبالة المرايا الموضوعة هناك بواسطة تحقيقات الفضاء ورواد فضاء.

من خلال قياس مقدار الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر إلى القمر والظهر ، يمكن للعلماء قياس المسافة على القمر بدقة تمامًا وكيف تتغير المسافة.

تتغير المسافة إلى القمر فعليًا على مدار شهر واحد حيث يدور حول الأرض. عادة ما يبعد القمر عن 239000 ميل (385،000 كم) عن الأرض ، لكن مداره ليس دائرة مثالية ويتغير بحوالي 12400 ميل (20،000 كم) أثناء تدوره على الأرض. هذا التغيير هو السبب في أن بعض الأقمار الكاملة أكبر قليلاً من غيرها ؛ وتسمى هذه supermoons.

بصفتي باحثًا في الفيزياء الفلكية ، أنا مهتم بحركة وتفاعل الأشياء مثل الكواكب والنجوم والمجرات. إن حركات الأرض والقمر لها العديد من العواقب المثيرة للاهتمام ، ودراسة كيفية تحركها بمرور الوقت يمكن أن تساعد الباحثين على فهم أفضل لكيفية تغير كل منها على مدار 4 مليارات سنة منذ تشكيل الأرض والقمر.

قوى المد والجزر

لذا ، لماذا يبعد القمر بعيدًا؟ كل شيء بسبب المد والجزر.

المد والجزر تأتي من اختلاف في الجاذبية عبر كائن. قوة الجاذبية التي يمارسها القمر أقوى بنسبة 4 ٪ على جانب الأرض التي تواجه نحو القمر ، مقارنة بالجانب الآخر من الأرض التي تواجه بعيدا ، لأن الجاذبية تصبح أضعف مع المسافة.

هذه القوة المد والجزر تتسبب في أن المحيطات تتجول في اثنين من الانتفاخات التي تشير نحو القمر وبعيدًا عن القمر. إنهم يفعلون ذلك لأن قوة الجاذبية التي تسحب على الأرض على سطح القمر ليست مجرد قوة متوسطة هي نفس القوة في كل مكان. إن جاذبية القمر أقوى على الجانب الأقرب من الأرض ، مما يخلق انتفاخًا من الماء يشير نحو القمر. إنه أضعف على الجانب الآخر من الأرض ، مما يترك انتفاخًا آخر من الماء يتخلف عن بقية الأرض.

مع تدوير الأرض ، تتحرك هذه الانتفاخات وتستمر في الإشارة إلى القمر بسبب سحبها الجاذبية. في مدينة نيويورك أو لوس أنجلوس ، يمكن أن يتغير مستوى المياه بحوالي 5 أقدام بسبب هذه الانتفاخات المد والجزر.

هذه الانتفاخات السائلة لا تصطف مع القمر تمامًا – إنها “تقود” قليلاً لأن الأرض تدور وتجرها للأمام. هذه الانتفاخات تمارس أيضا سحب الجاذبية على سطح القمر. إن الانتفاخ القريب من القمر لا يسحب القمر باتجاه وسط الأرض فحسب ، بل يتقدم أيضًا قليلاً في مدارها – مثل زيادة السيارة الرياضية حيث تدور حول منحنى.

يؤدي هذا السحب إلى الأمام من انتفاخ المد والجزر إلى زيادة سرعة القمر ، مما يؤدي إلى زيادة حجم مداره. فكر في لاعب بيسبول يضرب على المنزل. إذا ضرب اللاعب الكرة بشكل أسرع في لوحة المنزل ، فسيتم تكبيرها في السماء.

لذا فإن خلاصة القول هي أن خطورة انتفاخ المد والجزر على الأرض تسحب القمر للأمام ، مما يزيد من حجم مدار القمر. هذا يعني أن القمر يبعد قليلاً عن الأرض. هذا التأثير تدريجي للغاية ويمكن اكتشافه فقط في المتوسط ​​على مدى سنوات.

هل تؤثر المسافة المتزايدة للقمر على الأرض؟

يكتسب القمر الزخم مع زيادة مداره. فكر في تدوير وزن متصل بسلسلة. كلما طالت السلسلة ، كلما زاد الزخم الذي يتمتع به الوزن ، وكلما كان التوقف أكثر صعوبة.

نظرًا لأن الأرض تقوم بعمل زيادة زخم القمر ، فإن دوران الأرض يتباطأ بدوره ، حيث يذهب زخمها إلى القمر. بعبارة أخرى ، مع زيادة الزخم المداري للقمر ، يتناقص الزخم الدوراني للأرض في التبادل. هذا التبادل يجعل اليوم أطول قليلا جدا.

ولكن لا تقلق ، هذه التأثيرات صغيرة جدًا: 1.5 بوصة سنويًا مقارنة بمسافة 239000 ميل (384،000 كم) هو 0.00000001 ٪ فقط في السنة. سنستمر في الحصول على الكسوف والمد والجزر والأيام التي تستمر 24 ساعة لملايين السنين.

هل كان القمر أقرب إلينا في الماضي؟

كانت أيام الأرض أقصر في الماضي.

ربما تشكل القمر منذ حوالي 4.5 مليار سنة ، عندما ضربت أرض شابة من قبل بروتوبلانيت بحجم المريخ ، مما تسبب في انطلاق الكثير من المواد في الفضاء.

في النهاية ، شكلت تلك المادة القمر ، وكانت في البداية أقرب إلى الأرض. في ذلك الوقت ، سترى القمر أكبر بكثير في السماء.

من خلال فحص قذائف البطلينوس الأحفورية للمواد التي تظهر أنماط النمو اليومية الخاصة بهم ، وجد علماء الحفريات أدلة على أن 70 مليون عام – بالقرب من نهاية وقت الديناصورات – كان اليوم 23.5 ساعة فقط ، تمامًا كما تنبأت بالبيانات الفلكية.

ماذا سيحدث في المستقبل؟

لذا ، هل سيهرب القمر في النهاية من سحب الجاذبية للأرض أثناء تحريكه بعيدًا؟

إذا قمنا بتدوين عشرات المليارات من السنين في المستقبل ، فقد تبطئ دوران الأرض في النهاية حتى يتم قفله مع القمر. هذا يعني أن الأمر سيستغرق وقتًا طويلاً حتى تدور الأرض كما يفعل القمر إلى المدار. في هذه المرحلة ، سيتوقف القمر عن الحصول على المزيد من البعيدة ، وسترى القمر فقط من جانب واحد من الأرض.

لكن شيئين سيوقفون عن الحدوث. أولاً ، في مليار سنة أو نحو ذلك ، ستصبح الشمس أكثر إشراقًا وتغلي المحيطات. بعد ذلك ، لن يكون هناك انتفاخات كبيرة من الماء من الماء لتتسبب في أن يكون القمر أكثر بعيدة. بعد بضع مليارات سنة ، ستتوسع الشمس إلى عملاق أحمر ، وربما تدمر الأرض والقمر.

لكن هذه الأحداث موجودة حتى الآن في المستقبل لدرجة أنك لا داعي للقلق بشأنها. يمكنك فقط الاستمتاع بالمد والجزر على الشاطئ ، والكسوف الشمسي وقمرنا الجميل.

مرحبا يا أطفال فضوليين! هل لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير؟ اطلب من شخص بالغ إرسال سؤالك إلى [email protected]. من فضلك قل لنا اسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.

وبما أن الفضول ليس له الحد الأقصى للسن – البالغين ، فأخبرنا بما تتساءل أيضًا. لن نتمكن من الإجابة على كل سؤال ، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: ستيفن ديكربي ، جامعة ولاية ميشيغان

اقرأ المزيد:

يتلقى ستيفن ديكربي التمويل من منح ناسا و NSF ، وكذلك من جامعة ولاية ميشيغان.