ماه، خيره به زمين مينگرد!
ماه اين همسايه دوستداشتني زمين، به جرأت مشهورترين جسم آسماني است. تقريبا تمام ساکنان زمين، هزاران بار شاهد قدرتنمايي آن در دل شب بودهاند و ديدهاند که چه با شکوه، بزرگي و درخشندگي خود را به رخ ستارگان کم نورتر ميکشد.....
اگر کمي به اين قمر نهچندان کوچک زمين علاقهمند باشيد و چند شب مختلف آن را در آسمان نگاه کنيد، متوجه ميشويد که همواره يک سمت ماه را ميبينيد... اگر اين روند را ادامه دهيد، ميبينيد که هيچ شبي سمت ديگر ماه قابل رؤيت نيست... به طور شگفت آوري به نظر ميرسد که ماه دور خود نميگردد! اما اين مطلب جندان هم درست نيست! بياييد يک مدل سازي ساده انجام بدهيم... دو توپ کوچک برداريد، (به نظر ميرسد بزرگ هم باشند چندان موردي ندارد!!!)، روي يکي از اين دو توپ علامت ضربدري بکشيد، اين توپ ماه شما خواهد بود. توپ ديگر را در يک مکان ثابت، مثلا روي يک ميز قرار دهيد. اين توپ نقش زمين شما را بازي ميکند! حال ماهتان را به دست بگيريد و دور زمينتان بگرديد.... در طول اين مدت حواستان باشد که همواره سويي از ماه که روي آن ضربدر رسم کردهايد به سمت زمين تان باشد... جالب است نه؟ اين طور به نظر ميرسد که شما بايد ماهتان را دور خودش بگردانيد! اگر کميدقيق تر اين کار را تکرار کنيد به نکته جالبتري هم پي ميبريد! و آن اين که، شما بايد در هر دور گردش کاملتان حول زمين، ماهتان را يک دور کامل بچرخانيد! دوباره اين آزمايش را تکرار کنيد و اين بار ماهتان را حول محورش ثابت نگاه داريد...درست است! اگر ماه را دور خودش نگردانيد، تمام سطحش طي چرخيدنتان به دور زمين، رو به زمين قرار خواهد گرفت... (مواظب چرخش ناخودآگاه ماهتان باشيد!)
اما چرا چنين به نظر ميرسد که ماه گردشي حول محورش ندارد؟ تفاوت آزمايش ما با آنچه هر شب در آسمانمان مشاهده ميکنيم چيست؟ مواظب يک نکته باشيد! و آن مکان ناظرمان است و در واقع دستگاه مرجعمان... يعني ما حرکت را نسبت به چه مرجعي تعريف ميکنيم؟ دو مرجع مختلف در اين ميان به چشم ميخورد : يکي سطح زمين که نگاهش رو به ماه است و ديگري بيرون از سيستم ماه- زمين .. حالت اول همان ناظر زمينيمان است و حالت دوم دقيقا همان مدل سازيي است که تجربه کرديم. در يک مرجع ماه گردشي حول محورش ندارد و در مرجع ديگر حول محورش ميچرخد! به ياد داشته باشيد که حرکت نسبي است! پس ميتوان چنين گفت :
1- ماه از ديد يک ناظر خارج از سطح زمين، همانطور که گرد زمين ميگردد، حرکت وضعي نيز حول محورش دارد.
2- از ديد همين ناظر مدت زمان اين دو حرکت يکي است. (حرکت وضعي و انتقالي)
3- اگر ماه حرکت وضعي نداشت،طي گردشاش حول زمين از روي سطح زمين ميتوانستيم تمام سطحاش را ببينيم.
اما اين داستان همين جا به پايان نميرسد! اعتراف کنيم! در واقع ما از روي سطح زمين ميتوانيم کمياز سوي ديگر ماه را هم ببينيم! (چيزي درحدود 9٪) زيرا مدار ماه حول زمين بيضوي است و نه يک دايره کامل. بدين سبب سرعت چرخش ماه دور زمين متغير است. (قانون سوم کپلر و يا حتي دوم! ) پس سرعت گردش وضعي و انتقالي ماه هميشه دقيقا برابر نيست! و اين بدان معناست که گاهي، حرکت وضعي از حرکت انتقالي عقب ميافتد و گاهي از آن پيشي ميگيرد و در نتيجه ما ميتوانيم کمياز سمت ديگر ماه را ببينيم. اين پديده رخگرد يا ليبراسيون ناميده ميشود. پديدهاي که با کمي پيگري و حوصله ميتوانيد خودتان شاهدش باشيد و آن را ثبت کنيد! به ياد داشته باشيد که ستارهشناسان سالها پيش از اختراع تلسکوپ، اين پديده را مشاهده کردهاند! و براي آن که کمي کارتان آسانتر شود، در نظر بگيريد که هنگامي که ماه ميان اوج و حضيض مدارش قرار دارد، رخگرد مشهودتر است. البته رخگرد تنها به خاطر اين اختلاف سرعت به وجود نميآيد! دو نوع رخگرد ديگر نيز وجود دارد که به مکان ناظر روي سطح زمين و همچنين زاويه محور ماه با صفحه مدارياش بستگي دارد. و اما اين را هم در نظر داشته باشيد که شما در هر لحظه تنها ميتوانيد 41٪ از از سطح ماه را ببينيد! چرا 50 % نه؟ چون ماه کروي است! کمي بيشتر فکر کنيد!
اما يک نکته سؤالبرانگيز ديگر! چرا همواره يک سوي ماه به سمت ماست؟ چون سرعت حرکت انتقالي و وضعي آن تقريبا برابر است؟..... اما چرا؟؟؟ بيايد نمودار نيروهاي گرانشي را که بر زمين وارد ميشوند رسم کنيم.
ميدانيد که بزرگي نيروي جاذبه ميان دو جسم به فاصله ميان آن دو جسم بستگي دارد. هر چه اين فاصله کمتر باشد، اين نيرو بزرگتر خواهد بود. حال بيايد نيروي جاذبهاي را که از طرف ماه بر زمين وارد ميشود در نظر بگيريم. شعاع کره زمين در مقايسه با فاصله آن از ماه، قابل چشمپوشي نيست. به همين دليل سطوحي از زمين که به ماه نزديکترند نسبت به مناطق دورتر، نيروي بزرگتري را حس ميکنند و بر مرکز زمين نيرويي وارد ميشود که از نظر بزرگي در ميانه اين دو نيرو قرار دارد. در واقع ميتوان شکل زير را براي اين مطلب رسم کرد :
--> ----> ------->
Far center near
Side of Earth side
پيکانها نشان دهنده نيروي جاذبه وارد شده از طرف ماه هستند (اندازه و جهت)
حال بياييد نيروي گرانش وارد بر زمين را نسبت به مرکز آن بررسي کنيم. يعني مرکز را مبدأ و نيروي گرانش را در آن جا صفر در نظر بگيريم. بدين منظور بايد بردار نيروي وارد بر مرکز را از بردار نيروي دو نقطه ديگر کم کنيم بردارها به صورت زير در خواهد آمد :
--> X -->
Far center near
Side of Earth side
و اين در واقع همان جمع برداي خودمان است! همان طور که مشخص است، ماه بر قسمتهاي مختلف زمين نيروهاي متفاوتي وارد ميکند.به اين پديده که موجب برآمده شدن ناچيز زمين در دو نقطه ذکر شده ميشود، کشند ميگويند.... (فکر کنم در حال حاضر کاملا برايتان روشن است که چرا ما روزانه دو مد داريم! کميفکر کنيد! ) به شکل 3و4 نگاه کنيد. همان طور که ميبينيد نيروهاي کشندي تلاش ميکنند تا زمين را در راستاي خط متصل کننده مرکز زمين و ماه بکشند و در راستاي عمود بر آن فشرده سازند.
با چرخش زمين حول محورش، اين برآمدگي کمي از خط متصلکننده مرکز زمين و ماه دور ميشود. اما بايد اين نکته را در نظر گرفت کهاين برآمدگي جرم دارد... (گرچه بسيار اندک است) ماه اين برآمدگي را جذب ميکند و با در نظر گرفتن نيروهاي کشندي، موجب کند شدن حرکت وضعي زمين ميشود. با همين استدلال براي ماه ميتوان به اين نتيجه رسيد که بر ماه هم نيروهاي کشندي وارد ميشود و در نتيجه حرکت وضعي ماه هم کند ميشود. اما اين روند تا کجا ادامه خواهد داشت؟ تا جايي که برآمدگي مورد نظر همواره در امتداد خط اتصال مرکز زمين و ماه باقي بماند و اين يعني حالتي که زمان حرکت انتقالي و وضعي ماه يکي شود! و بدين صورت سيستم ماه-زمين به پايداري نسبي ميرسد. (چرا مدت زمان حرکت وضعي زمين با حرکت انتقالي ماه يکي نشدهاست؟؟؟ در چنين حالتي هم برآمدگي دقيقا در امتداد خط مورد نظر قرار ميگيرد! چرا؟ .... چه کسي زورش بيشتر است؟)
البته اين مطالب با منزوي در نظر گرفتن سيستم ماه و زمين، گفته شدهاست! در صورتي که رقيب هميشگي ماه را به حساب نياوردهايم! نيروي کشندي ناشي از خورشيد، حدودا نصف نيروي وارد شده از طرف ماه است. خورشيدي که در فاصله بسيار دورتر از ماه قرار دارد و صد البته بسيار بسيار بزرگتر از آن است!
بدين سان، از آغاز پيدايش ماه تاکنون، زمين قدرتمندانه بر همسايه عزيزش تاخته و براي رسيدن به پايداري بيشتر، او را قرباني خود ساختهاست!
Spinning the moon / Phil Plait / www.badastronomy.com
Tides, the Earth, the moon, and why our days are getting longer/Phil Plait /www.badastronomy.com
The Moon Book/Kim Long/Johnson Books Boulder
Universe/Roger A. Freedman, William J. Kaufmann III/W. H. Freeman And Company
لنا عباسي بروجني