كيف يتحرك القمر

جانب القمر القريب
مدار القمر. يدور القمر حول الأرض في مسار بيضي يسمى مدارًا. وتُسمى الرحلة الواحدة حول الأرض دورة. ويتحرك القمر بسرعة متوسطة مقدارها 3,700كم/ساعة تقريبًا على امتداد مداره البالغ 2,3 مليون كم.

ويدور القمر مع الأرض، وهي تدور حول الشمس مرة كل ¼365 يومًا، أي سنة أرضية واحدة. ويتحرك القمر حقيقة من الغرب إلى الشرق في السماء، ولكنه يظهر وكأنه يتحرك من الشرق إلى الغرب عند شروقه وغروبه وذلك لأن الأرض تدور حول محورها بسرعة أكبر من سرعة دوران القمر حول الأرض.

جانب القمر البعيد
وحيث إن مدار القمر بيضي، فإنه لايكون على نفس المسافة دائمًا من الأرض. وتبعد النقطة التي يكون فيها القمر أقرب ما يمكن من الأرض مسافة 356,399كم، وتسمى هذه النقطة الحضيض القمري. أما النقطة التي يكون فيها القمر أبعد ما يمكن عن الأرض فتبعد مسافة 406,699كم، وتسمى الأوج القمري.

تحفظ قوة جاذبية الأرض القمر في مداره، ولو أن الأرض أو قوة جاذبيتها اختفت فجأة لما عاد القمر يدور حول الأرض، ولاتخذ له مدارًا حول الشمس. وتسبب قوة جذب الشمس للقمر بعض التغيرات غير المنتظمة في مداره حول الأرض، وتسمى هذه التغيرات الترجافات.

يقيس العلماء زمن دورة القمر حول الأرض بالأشهر النجمية وبالأشهر الاقترانية. ويعرف الشهر الاقتراني ـ والذي يساوي 29 يومًا ونصف اليوم ـ بأنه الفترة الزمنية بين ظهور الهلال (القمر الجديد) والهلال الذي يليه. وهو الزمن الذي يستغرقه القمر ليدور حول الأرض بالنسبة للشمس. فإذا بدأ القمر دورته من نقطة تقع بالضبط بين الأرض والشمس فإنه يعود إلى نفس النقطة في مدة تساوي 29 يومًا ونصف اليوم تقريبًا. ويعادل الشهر الاقتراني يومًا كاملاً على القمر. وينقسم اليوم القمري إلى فترتين الأولى فترة ضياء لمدة أسبوعين تقريبًا والثانية فترة ظلام لمدة أسبوعين تقريبًا.

أما الشهر النجمي ـ ويساوي 27 يومًا وثلث اليوم ـ فهو الفترة الزمنية التي يحتاجها القمر ليدور مرة واحدة حول الأرض بالنسبة للنجوم. فإذا بدأت دورته عند خط مع أحد النجوم فإنه يعود إلى نفس الموضع بعد 27 يومًا وثلث اليوم تقريبًا.

والشهر الاقتراني أطول من الشهر النجمي لأن الأرض تدور حول الشمس أثناء دوران القمر حول الأرض. ومع اكتمال دورة واحدة للقمر حول الأرض تكون الأرض قد قطعت جزءًا من ثلاثة عشر جزءًا من مدارها حول الشمس. ولذلك فإن على القمر أن يدور أكثر قليلاً حتى يصبح في نفس الموقع بالنسبة للشمس.

كيف يحصل القمر على ضوئه
الدوران. يدور القمر حول محوره (خط وهمي يمر في قطبيه الشمالي والجنوبي) تمامًا مرة واحدة أثناء كل رحلة له حول الأرض. ويدور القمر من الغرب إلى الشرق، وهو نفس الاتجاه الذي يدور فيه حول الأرض. وعند خط استوائه يدور القمر بسرعة 16 كم/ساعة تقريبًا. وعندما تنظر إلى القمر ترى دائمًا نفس الوجه.

ويتخذ القمر هذا الوضع بوساطة قوى الجاذبية. ونحن نعلم أن القمر يدور حول نفسه لأننا نرى وجهًا واحدًا له فقط. ولو لم يكن يدور لاستطعنا أن نرى كامل سطحه. ونستطيع أحيانًا أن نرى مسافة صغيرة حول حافة (طرف) القمر، إذ يبدو القمر متذبذبًا من وجه إلى وجه آخر ومتأرجحًا إلى أعلى وأسفل أثناء دورانه. وتسمى هذه الحركات الظاهرية بالميسان (التأرجح). وهي تنشأ عن تغييرات طفيفة في سرعة دوران القمر حول الأرض وعن ميلان مدار القمر عن مدار الأرض بمقدار خمس درجات. ويمكننا هذا التأرجح، في أوقات مختلفة، من مشاهدة مامجموعه 59% من سطح القمر ونحن على الأرض. ولايمكن مطلقًا أن نشاهد من سطح الأرض نسبة الـ 41% المتبقية من سطح القمر. وقد بقي الوجه البعيد للقمر سرًا غامضًا حتى 7 أكتوبر 1959م، عندما اتخذ صاروخ سوفييتي مدارًا له حول القمر وأرسل إلى الأرض صورًا قليلة لمنطقة واحدة من ذلك الوجه البعيد. وفي يوم 24 ديسمبر من عام 1968م، أصبح رواد مركبة أبولو 8 أول من شاهد ذلك الوجه البعيد من البشر.

لماذا للقمر أوجه
أوجه القمر. نستطيع أن نشاهد القمر يتغير أثناء الشهر الاقتراني من هلال رفيع إلى دائرة مكتملة ثم يعود هلالاً رقيقًا مرة أخرى. وتسمى هذه التغيرات الظاهرة في شكل القمر وحجمه أوجهًا. وهي في الحقيقة أوضاع مختلفة للإضاءة وسببها التغيرات في كمية ضوء الشمس المنعكسة عن سطح القمر نحو الأرض. فيبدو القمر متغيرًا في شكله؛ لأننا نرى أجزاء مختلفة من سطحه المضاء بأشعة الشمس، أثناء سيره في مداره حول الأرض. ونصف القمر دائمًا مضاء بأشعة الشمس كالأرض إلا وقت الخسوف. وأحيانًا يكون الجانب البعيد للقمر مضاء بأشعة الشمس تمامًا مع أنه محجوب عن الرؤية من الأرض.

لماذا نشاهد جانبًا واحدًا من القمر؟ عندما ننظر إلى القمر فإننا نشاهد دائمًا نفس الجانب منه، وذلك لأن القمر يدور حول محوره في نفس المدة التي يدور خلالها حول الأرض. ويسمي الفلكيون هذه الحركة بالدوران المتزامن. وتحافظ قوة الجاذبية على مواجهة نفس الجانب من القمر للأرض بصورة دائمة. ويبين الرسم لماذا لا يمكن أبدًا مشاهدة أحد جانبي القمر من الأرض. فعندما يدور القمر فإن نقطة معينة مثل فوهة بركان مثلاً، مؤشر عليها بنقطة حمراء، تظل في نفس المكان خلال الشهر، وتختفي أحيانًا في الجزء المظلم الذي يواجه الأرض. غير أنه لعدم تحركها نحو الجانب المواجه للأرض فنحن نعرف بأننا نرى جانبًا واحدًا فقط من القمر. فلو فرضنا أن القمر لا يدور حول الأرض فإن تلك النقطة ستبدو وكأنها تتحرك تدريجيًا عبر السطح المرئي للقمر وتختفي حول الحافة القريبة منه ثم تعود وترى في الحافة الشرقية للقمر بعد 14 يومًا.
وعندما يقع القمر بين الشمس والأرض يكون جانبه المضاء بأشعة الشمس ـ الجانب البعيد ـ غير مقابل للأرض. ويسمي علماء الفلك هذا الطور المظلم المحاق (القمر الجديد). وفي هذا الطور يكون جانب القمر المقابل للارض مضاء بشكل خافت بأشعة الشمس المنعكسة عن سطح الأرض نحو القمر.

وبعد يوم من ظهور المحاق، تظهر شريحة رفيعة من الضوء حول حافة القمر الشرقية. ويسمى الخط الفاصل بين الجزء المضيء والجزء المظلم من وجه القمر الخط الفاصل. وكلما مرّ يوم نشاهد جزءًا أكبر فأكبر من جانب القمر المضاء بأشعة الشمس، إذ يتقدم القاطع من الشرق إلى الغرب. وبعد نحو سبعة أيام نستطيع أن نرى نصف البدر. وهذا الشكل نصف الدائرى هو نصف الجانب المعرض لأشعة الشمس، وهو الجزء الذي يمكن مشاهدته من الأرض. ويسمى هذا الطور التربيع الأول. وبعد التربيع الأول بسبعة أيام يكون قد تحرك إلى نقطة تصبح فيها الأرض بين القمر والشمس.

ونستطيع الآن أن نرى كامل الجانب المضاء بأشعة الشمس، ونسمي هذا الوجه بدرًا. ويبدو القمر ساطعًا في ليلة صافية. ولو رصفت السماء كلها بدورًا لبلغ لمعانها لمعان الشمس تقريبًا.

وبعد سبعة أيام من إطلالة البدر نشاهد مرة أخرى نصف البدر. ويسمى هذا الوجه بالتربيع الأخير أو التربيع الثالث. وبعد أسبوع آخر يعود القمر إلى موقع بين الأرض والشمس، أي إلى وجه القمر الجديد (المحاق) ويوصف القمر أثناء تغيره من القمر الجديد إلى البدر بأنه متزايد. أما أثناء تحوله من البدر إلى القمر الجديد فيوصف بأنه متناقص ويدعى القمر هلالاً عندما يظهر أصغر من نصف البدر، وعندما يظهر أكبر من نصف البدر المكتمل ولكن ليس بدرًا مكتملاً، فيدعى المحدودب.

يغيب القمر ويطلع في أوقات مختلفة. ففي وجه القمر الجديد يغيب القمر فوق الأفق مع الشمس عند الشرق ويسير قريبًا منها وسط السماء. ومع مرور كل يوم يطلع القمر متأخرًا بمعدل 50 دقيقة عن الشمس، ويتخلف وراءها بنحو 12 درجة.

وفي نهاية الأسبوع الأول ـ عند وجه التربيع الأول ـ يظهر القمر عند الظهر ويغيب عند منتصف الليل تقريبًا. وبعد أسبوع آخر عندما يكون بدرًا يظهر القمر عند غروب الشمس ويغيب عند شروقها. وفي التربيع الأخير يطلع القمر نحو منتصف الليل تقريبًا ويغيب وقت الظهر. وبعد أسبوع آخر يطلع القمر الجديد مع شروق الشمس من الشرق.

الخسوف. يتسبب ضوء الشمس في أن يلقي كل من الأرض والقمر ظلاً في الفضاء. وعندما يمر البدر خلال ظل الأرض فإننا نشاهد خسوفًا للقمر. ويكون لون القمر أثناء الخسوف أسود محمرًا. وهو مضاء بشكل خافت بأشعة الشمس الحمراء التي تكون منكسرة (منحنية) خلال الغلاف الجوي للأرض.

وفي نوع آخر من الكسوف، يمر القمر الجديد مباشرة بين الأرض والشمس. فإذا أخفى القمر قرص الشمس أو جزءًا منه فإننا نشاهد كسوفًا شمسيًا (أي كسوفًا للشمس). ويحدث كسوف الشمس عندما يمر ظل القمر فوق الأرض حيث تصادف أن يكون الحجم الظاهري لكل من الشمس والقمر متساويين. انظر: الكسوف والخسوف.

القمر والمد والجزر. لاحظ الإنسان، منذ أقدم العصور، ارتفاع مستوى الماء وانخفاضه على امتداد شاطئ البحر. وكما تؤثر جاذبية الأرض على القمر فتجذبه، فإن جاذبية القمر تشد الأرض وأسطحها المائية الكبيرة. والحاصل أن جاذبية القمر تجذب الماء الواقع مباشرة تحت القمر. أما على الجانب الآخر من الأرض فإن القمر يسحب جسم الأرض الصلب بعيدًا عن الماء، ونتيجة لذلك يتكون نتوءان في المحيطات والبحار يسميان مدًا عاليًا. ومع دوران الأرض ينتقل هذان النتوءان من الشرق إلى الغرب. ففي كل يوم يشهد كل مكان على الشاطئ مدين وجزرين انظر: المد والجزر.

كيف تكوّن القمر

نظرية التصادم،تقترح أن جسمًا كبيرًا من الفضاء قد اصطدم بعنف بالأرض وحطم كتلة من مادة صلبة من قشرتها الخارجية. ثم بدأت هذه المادة المنفصلة بالدوران حول الأرض ثم التحمت في كتلة واحدة لتكوّن القمر.
فوهات مجهرية صغيرة جدًا على بعض عينات من القمر، ترى فقط بوساطة المجهر. وقد تكونت هذه الفوهة المكبرة 1700 مرة من تصادم ذي سرعة عالية لغبار كوني على جسيمات زجاجية مكسرة.
نفطة على هيئة كرتين متصلتين أحد الأشياء الزجاجية التي وجدت في تربة القمر، وفي الغالب تكونت هذه الأشياء عندما ضربت النيازك سطح القمر مبعثرة قطرات ذائبة.
العُمر والتاريخ. يقدر عمر الأرض والرجوم التي سقطت عليها بأكثر من 4,5 بليون سنة. ويستدل العلماء من ذلك أن النظام الشمسي بأكمله ـ بما فيه القمر ـ قد تكون في نفس الوقت تقريبًا. وعلى كل حال، فلم يثبت أن عمر أي من الصخور القمرية التي أحضرها إلى الأرض رواد مركبة أبولو يزيد عن 4,2 بليون سنة. وقد حدد العلماء أن عمر بعض هذه الصخور لايقل عن ذلك باستخدام طريقة التأريخ بالبوتاسيوم ـ الأرجون. وتستخدم هذه الطريقة لأن الصخور تحتوي على البوتاسيوم 40 المشع بمعدل ثابت. ويقيس العلماء الكمية النسبية لكل من البوتاسيوم والأرجون في الصخور، ويستعملون هذه النسبة لحساب عمر الصخور.

والحقيقة أن عمر أقدم الصخور القمرية قد يزيد على 4,2 بليون سنة، وذلك لأن درجات الحرارة العالية قد تكون طردت غاز الأرجون الذي تكون في الصخور قبل نحو 4,2 بليون سنة. ويمكن لدرجات الحرارة أن تكون قد ارتفعت إلى تلك المستويات عن طريق القذف بالرجوم أو أية حوادث أخرى.

وقد تكونت معظم الفوهات الكبرى في المناطق المرتفعة من القمر عندما ضربت سطح القمر أجسام صلبة كبيرة.

ويعتقد العلماء أن ضرب سطح القمر حصل قبل حوالى 3,9 - 4,2 بليون سنة. وخلال هذه الفترة أيضًا، يحتمل أن تكون أجسام أخرى صلبة قد ضربت الأرض والكواكب الأخرى، ومع مرور الزمن أصبح عدد الأجسام في الفضاء أقل فأقل، وبذلك تناقص العدد الذي يضرب القمر تدريجيًا.

أما البحار (الماريا) فتكونت عندما انسابت الحمم البركانية فوق سطح القمر قبل نحو 3,3-3,8 بليون سنة. وطبيعة هذه البحار أكثر نعومة من المناطق المرتفعة، لأن الحمم البركانية غطت الفوهات القديمة في المناطق المنخفضة.

نظرية الانفلات تقول إن الأرض والقمر كانا جسمًا واحدًا. ثم تسببت جاذبية الشمس في حدوث نتوء على جانب واحد من الأرض التي تدور بسرعة كبيرة فتكون جسم كروي مائل ومتصل بالأرض ثم انفصل هذا النتوء وأصبح القمر المعروف.
نظرية الأسر تدور حول تكوين القمر فتقول بأن القمر كان ذات مرة كوكبًا يدور حول الشمس. وعند نقطة ما في مداره تم أسر القمر بوساطة جاذبية الأرض وأصبح تابعًا لها.
النظرية الثالثة لتكوين القمر تفترض أن القمر قد تكوّن في نفس الوقت تقريبًا الذي تكونت فيه الأرض وفي نفس المنطقة من الفضاء. وكان الجسمان يتألفان من دوامتين من الغاز والغبار تخلفتا عند تكوين الشمس.
النظريات العلميّة. طوِّرت نظريات علمية لتفسير كيفية نشوء القمر، ولكنا نحتاج إلى المزيد من الاستكشافات العلمية قبل أن يُفك اللغز.

كان القمر فيما مضى أقرب كثيرًا إلى الأرض مما هو عليه الآن. ويحتمل أنه كان على مسافة 16,000كم تقريبًا من الأرض في بداية تاريخه. وأن الأرض أيضًا كانت تدور بسرعة تساوي عشرة أمثال سرعتها اليوم. ولايزال مدار القمر يكبر كلما دارت الأرض بسرعة أبطأ. وسبب هذه التغييرات هو الاحتكاك الناشئ من المد والجزر مما يبطئ سرعة دوران الأرض حول محورها ويجبر القمر على أن يتخذ مدارًا أكبر.

وفي عام 1879م اقترح العالم الرياضي الإنجليزي، جورج داروين، أن الأرض والقمر كانا جسمًا واحدًا. وحسب هذه النظرية المعروفة بنظرية الانفلات تكوَّن على الأرض، بعد تكوينها بوقت قصير، نتوء ضخم بفعل جاذبية الشمس. وكانت الأرض تدور بسرعة أكبر كثيرًا مما هي عليه اليوم، مما أدى في النهاية إلى أن ينفصل النتوء عن الأرض. ويشير بعض العلماء إلى احتمال أن تكون مادة النتوء قد أصبحت ساخنة جدًا وأنها تكسرت إلى قطع عديدة، ثم تجمعت هذه القطع فيما بعد لتكوين القمر.

أما النظرية الثانية، والمسماة بنظرية الأسر، فتُبين أن القمر كان كوكبًا منفصلاً اتخذ له مدارًا حول الشمس. وكلما مر عدد من السنوات أخذ القمر بالاقتراب من الأرض لتشابه مداريهما. وفي أثناء إحدى هذه الاقترابات تم أسر القمر داخل مجال الجاذبية الأرضية.

وتفيد النظرية الثالثة أن الأرض والقمر تكونا على هيئة كوكب مزدوج، يشبه إلى حد كبير نظام النجوم الثنائية المألوفة في مجرتنا. ويمكن أن تكون الفوهات الكبرى الموجودة في مرحلة مبكرة من تاريخ القمر قد تكونت نتيجة الاصطدام مع أقمار أخرى صغيرة كانت تدور حول الأرض أو مع كويكبات كانت تدور حول الشمس.

وتفترض النظرية الرابعة أن جسمًا كبيرًا من الفضاء اصطدم مع الأرض بعد أن تكوّن القلب الحديدي لها، ونتج عن أثر هذه الصدمة انفجار أدى إلى تطاير المادة الصلبة من القشرة الخارجية للأرض (الصخور بين القلب والسطح) في الفضاء. وبدأت هذه المادة المتطايرة بالدوران حول الأرض ثم التحمت في النهاية في جسم واحد لتكون القمر. ويقول مؤيدو هذه النظرية أن الصخور والمواد الأخرى التي اكتشفت على القمر تشبه تلك الموجودة على الأرض وأنه من الممكن أن تكون قد أتت من قشرة الأرض.