ماه ماهواره ای از سیاره ما است که از زمان های بسیار قدیم چشم دانشمندان و افراد کنجکاو را به خود جلب می کند. در دنیای باستان، هم اخترشناسان و هم ستاره شناسان رساله های چشمگیری را به او اختصاص می دادند. شاعران هم از آنها عقب نماندند. امروزه، تغییر چندانی از این نظر صورت نگرفته است: مدار ماه، ویژگی‌های سطح و درون آن توسط ستاره‌شناسان به دقت مورد مطالعه قرار می‌گیرد. گردآورندگان طالع بینی نیز چشم از او بر نمی دارند. تأثیر ماهواره بر روی زمین توسط هر دو مورد بررسی قرار می گیرد. اخترشناسان مطالعه می کنند که چگونه تعامل دو جسم کیهانی بر حرکت و سایر فرآیندهای هر یک تأثیر می گذارد. در طول مطالعه ماه، دانش در این زمینه به طور قابل توجهی افزایش یافته است.
منشا
به گفته دانشمندان، زمین و ماه تقریباً در یک زمان تشکیل شده اند. هر دو بدن 4.5 میلیارد سال سن دارند. نظریه های مختلفی در مورد منشا ماهواره وجود دارد. هر یک از آنها ویژگی های خاصی از ماه را توضیح می دهد، اما چندین سوال حل نشده باقی می گذارد. نظریه برخورد غول پیکر امروزه نزدیک ترین به حقیقت در نظر گرفته می شود.
بر اساس این فرضیه، سیاره ای شبیه به مریخ با زمین جوان برخورد کرد. این برخورد مماس بود و باعث رها شدن بیشتر ماده این جسم کیهانی و همچنین مقدار معینی از "ماده" زمینی به فضا شد. از این ماده، یک شی جدید تشکیل شد. شعاع مداری ماه در ابتدا شصت هزار کیلومتر بود.
فرضیه یک برخورد غول پیکر بسیاری از ویژگی های ساختار و ترکیب شیمیایی ماهواره، بیشتر ویژگی های منظومه ماه و زمین را به خوبی توضیح می دهد. با این حال، اگر نظریه را به عنوان مبنایی در نظر بگیریم، برخی از حقایق هنوز غیرقابل درک باقی می مانند. بنابراین، کمبود آهن در ماهواره را تنها می توان با این واقعیت توضیح داد که در زمان برخورد، تمایز لایه های داخلی در هر دو بدن رخ داده است. تا به امروز هیچ مدرکی مبنی بر وقوع چنین چیزی وجود ندارد. و با این حال، با وجود چنین استدلال‌هایی، فرضیه یک ضربه غول‌پیکر اصلی‌ترین فرضیه در سراسر جهان است.
پارامترها
ماه، مانند بسیاری از ماهواره های دیگر، جو ندارد. تنها آثاری از اکسیژن، هلیوم، نئون و آرگون یافت شده است. بنابراین دمای سطح در مناطق تاریک و روشن بسیار متفاوت است. در سمت آفتابی، می تواند تا +120 درجه سانتیگراد افزایش یابد، و در سمت تاریک می تواند تا -160 درجه سانتیگراد کاهش یابد.
میانگین فاصله بین زمین و ماه 384000 کیلومتر است. شکل ماهواره تقریباً یک کره کامل است. تفاوت بین شعاع استوایی و قطبی کم است. آنها به ترتیب 1738.14 و 1735.97 کیلومتر هستند.
گردش کامل ماه به دور زمینکمی بیش از 27 روز طول می کشد. حرکت ماهواره در سراسر آسمان برای ناظر با تغییر فازها مشخص می شود. زمان از یک ماه کامل به ماه دیگر تا حدودی بیشتر از دوره مشخص شده است و تقریباً 29.5 روز است. این تفاوت به این دلیل است که زمین و ماهواره نیز به دور خورشید در حال حرکت هستند. ماه باید کمی بیشتر از یک دایره را بپیماید تا به موقعیت اصلی خود بازگردد.
سیستم زمین-ماه
ماه یک ماهواره است که تا حدودی با سایر اجرام مشابه متفاوت است. ویژگی اصلی آن در این معنا جرم بودن آن است. 7.351022 کیلوگرم تخمین زده می شود که تقریباً 1/81 پارامتر مشابه زمین است. و اگر خود جرم در فضا چیزی غیرعادی نباشد، رابطه آن با ویژگی های سیاره غیر معمول است. به عنوان یک قاعده، نسبت جرم در سیستم های ماهواره-سیاره تا حدودی کوچکتر است. فقط پلوتون و شارون می توانند نسبت مشابهی داشته باشند. این دو جرم کیهانی مدتی پیش شروع به توصیف سیستمی از دو سیاره کردند. به نظر می رسد این نام گذاری در مورد زمین و ماه نیز صادق است.
ماه در مدار
ماهواره یک دور سیاره را نسبت به ستارگان در هر ماه غیر واقعی می چرخاند که ۲۷ روز و ۷ ساعت و ۴۲.۲ دقیقه طول می کشد. مدار ماه به شکل بیضوی است. در دوره های مختلف، ماهواره یا نزدیک به سیاره یا دورتر از آن قرار دارد. فاصله بین زمین و ماه از 363104 به 405696 کیلومتر تغییر می کند.
با مسیر ماهوارهیک دلیل دیگر به نفع این فرض است که زمین با یک ماهواره باید به عنوان منظومه ای متشکل از دو سیاره در نظر گرفته شود. مدار ماه در نزدیکی صفحه استوایی زمین قرار ندارد (همانطور که برای اکثر ماهواره ها معمول است)، بلکه عملاً در صفحه چرخش سیاره به دور خورشید قرار دارد. زاویه بین دایره البروج و مسیر ماهواره کمی بیشتر از 5 درجه است.
مدار گردش ماه به دور زمین تحت تأثیر عوامل زیادی است. در این راستا، تعیین مسیر دقیق ماهواره کار آسانی نیست.
کمی از تاریخ
تئوری توضیح دهنده چگونگی حرکت ماه در سال 1747 بود. نویسنده اولین محاسباتی که دانشمندان را به درک ویژگی های مدار ماهواره نزدیک کرد، ریاضیدان فرانسوی Clairaut بود. سپس در قرن هجدهم دور، انقلاب ماه به دور زمین اغلب به عنوان استدلالی علیه نظریه نیوتن مطرح شد. محاسبات انجام شده با استفاده از قانون گرانش جهانی با حرکت ظاهری ماهواره تفاوت زیادی داشت. Clairaut این مشکل را حل کرد.
موضوع توسط دانشمندان مشهوری مانند دالامبر و لاپلاس، اویلر، هیل، پوزیو و دیگران مورد مطالعه قرار گرفت. نظریه مدرن انقلاب ماه در واقع با کار براون (1923) آغاز شد. تحقیقات ریاضیدان و ستاره شناس بریتانیایی به رفع اختلاف بین محاسبات و مشاهدات کمک کرد.
کار آسانی نیست
حرکت ماه از دو فرآیند اصلی تشکیل شده است: چرخش حول محور خود و گردش در اطراف سیاره ما. استخراج نظریه ای که حرکت ماهواره را توضیح می دهد چندان دشوار نخواهد بود اگرمدار آن تحت تأثیر عوامل مختلف قرار نگرفت. این جاذبه خورشید و ویژگی های شکل زمین و میدان های گرانشی سیارات دیگر است. چنین تأثیراتی مدار را مختل می کند و پیش بینی موقعیت دقیق ماه در یک دوره خاص به یک کار دشوار تبدیل می شود. برای اینکه بفهمیم موضوع در اینجا چیست، اجازه دهید به برخی از پارامترهای مدار ماهواره بپردازیم.
گره صعودی و نزولی، خط آپسیدها
همانطور که قبلاً ذکر شد، مدار ماه به سمت دایره البروج متمایل است. مسیرهای دو جسم در نقاطی به نام گره های صعودی و نزولی قطع می شوند. آنها در طرفین مخالف مدار نسبت به مرکز سیستم، یعنی زمین قرار دارند. خط خیالی که این دو نقطه را به هم متصل می کند، خط گره نامیده می شود.
ماهواره در نزدیکترین نقطه به سیاره ما در نقطه حضیض قرار دارد. حداکثر فاصله زمانی که ماه در اوج خود است، دو جرم فضایی را از هم جدا می کند. خطی که این دو نقطه را به هم وصل می کند، خط آپسید نامیده می شود.
اختلال مدار
در نتیجه تأثیر تعداد زیادی از عوامل بر حرکت ماهواره، در واقع مجموع چندین حرکت است. قابل توجه ترین آشفتگی های در حال ظهور را در نظر بگیرید.
اولین رگرسیون خط گره است. خط مستقیمی که دو نقطه تلاقی صفحه مدار ماه و دایره البروج را به هم متصل می کند در یک مکان ثابت نیست. در جهت مخالف حرکت ماهواره (به همین دلیل به آن رگرسیون می گویند) بسیار آرام حرکت می کند. به عبارت دیگر صفحه مدار ماهدر فضا می چرخد 18.6 سال طول می کشد تا او یک چرخش کامل انجام دهد.
خط اپسی ها نیز در حال حرکت است. حرکت خط مستقیمی که مرکز و پریاپسیس را به هم متصل می کند، در چرخش صفحه مداری در همان جهتی که ماه حرکت می کند بیان می شود. این خیلی سریعتر از خطی از گره ها اتفاق می افتد. یک نوبت کامل 8، 9 سال طول می کشد.
علاوه بر این، مدار ماه نوساناتی با دامنه خاصی را تجربه می کند. با گذشت زمان، زاویه بین صفحه آن و دایره البروج تغییر می کند. محدوده مقادیر از 4 درجه و 59 دقیقه تا 5 درجه و 17 دقیقه است. درست مانند خط گره ها، دوره چنین نوساناتی 18.6 سال است.
در نهایت، مدار ماه شکل خود را تغییر می دهد. کمی کشیده می شود، سپس دوباره به پیکربندی اولیه خود باز می گردد. در همان زمان، گریز از مرکز مدار (درجه انحراف شکل آن از یک دایره) از 0.04 به 0.07 تغییر می کند. تغییرات و بازگشت به موقعیت اولیه خود 8.9 سال طول می کشد.
به این سادگی نیست
در واقع، چهار عاملی که باید در حین محاسبات در نظر گرفته شوند، زیاد نیستند. با این حال، آنها تمام اختلالات مدار ماهواره را خسته نمی کنند. در واقع، هر پارامتر حرکت ماه به طور مداوم تحت تأثیر تعداد زیادی از عوامل است. همه اینها کار پیش بینی مکان دقیق ماهواره را پیچیده می کند. و حسابداری برای همه این پارامترها اغلب مهم ترین کار است. برای مثال محاسبه مسیر ماه و دقت آن بر موفقیت ماموریت فضاپیمای ارسال شده به آن تاثیر می گذارد.
تاثیر ماه بر زمین
ماهواره سیاره ما نسبتاً کوچک است، اما تأثیر آن خوب استقابل ملاحظه ای. شاید همه بدانند که این ماه است که جزر و مد روی زمین را تشکیل می دهد. در اینجا باید فوراً یک رزرو انجام دهیم: خورشید نیز تأثیر مشابهی ایجاد می کند، اما به دلیل فاصله بسیار بیشتر، اثر جزر و مدی ستاره کمی قابل توجه است. علاوه بر این، تغییر سطح آب در دریاها و اقیانوس ها نیز با ویژگی های چرخش خود زمین مرتبط است.
تاثیر گرانشی خورشید بر سیاره ما حدود دویست برابر بیشتر از ماه است. با این حال، نیروهای جزر و مدی در درجه اول به ناهمگنی میدان بستگی دارد. فاصله ای که زمین و خورشید را از هم جدا می کند آنها را صاف می کند، بنابراین تأثیر ماه نزدیک به ما قوی تر است (دوبرابر مهمتر از مورد نور).
یک موج جزر و مدی در سمتی از سیاره شکل می گیرد که در حال حاضر رو به ستاره شب است. در طرف مقابل نیز جزر و مد وجود دارد. اگر زمین ساکن بود، آنگاه موج از غرب به شرق که دقیقاً در زیر ماه قرار دارد حرکت می کرد. انقلاب کامل آن در 27 روز فرد به پایان می رسد، یعنی در یک ماه غیر واقعی. با این حال دوره چرخش زمین به دور محور خود کمی کمتر از 24 ساعت است در نتیجه موج از شرق به غرب در سطح سیاره می گذرد و یک چرخش را در 24 ساعت و 48 دقیقه کامل می کند. از آنجایی که موج دائماً با قاره‌ها برخورد می‌کند، در جهت حرکت زمین به سمت جلو حرکت می‌کند و در حرکت خود از ماهواره سیاره پیشی می‌گیرد.
حذف مدار ماه
موج جزر و مدی باعث حرکت توده عظیم آب می شود. این به طور مستقیم بر حرکت ماهواره تأثیر می گذارد. بخش تاثیرگذارجرم سیاره از خطی که مرکز جرم دو جسم را به هم متصل می کند جابجا شده و ماه را به سمت خود جذب می کند. در نتیجه، ماهواره یک لحظه نیرو را تجربه می کند که حرکت آن را تسریع می کند.
در همان زمان، قاره هایی که بر روی یک موج جزر و مدی حرکت می کنند (آنها سریعتر از موج حرکت می کنند، زیرا زمین با سرعتی بالاتر از ماه می چرخد)، نیرویی را تجربه می کنند که سرعت آنها را کاهش می دهد. این منجر به کاهش تدریجی چرخش سیاره ما می شود.
در نتیجه برهم کنش جزر و مدی دو جسم و همچنین اعمال قوانین بقای انرژی و تکانه زاویه ای، ماهواره به مدار بالاتری حرکت می کند. این باعث کاهش سرعت ماه می شود. در مدار، آهسته تر شروع به حرکت می کند. چیزی مشابه با زمین اتفاق می افتد. سرعت آن کاهش می یابد و در نتیجه طول روز به تدریج افزایش می یابد.
ماه حدود 38 میلی متر در سال از زمین دور می شود. مطالعات دیرینه شناسان و زمین شناسان محاسبات اخترشناسان را تایید می کند. روند کند شدن تدریجی زمین و حذف ماه تقریباً 4.5 میلیارد سال پیش، یعنی از لحظه شکل گیری این دو جسم آغاز شد. داده‌های محققان این فرض را تأیید می‌کند که اوایل ماه قمری کوتاه‌تر بوده و زمین با سرعت بیشتری می‌چرخد.
موج جزر و مدی نه تنها در آب های اقیانوس ها رخ می دهد. فرآیندهای مشابه هم در گوشته و هم در پوسته زمین رخ می دهد. با این حال، آنها کمتر قابل توجه هستند، زیرا این لایه ها به اندازه ای چکش خوار نیستند.
رکود ماه و کاهش سرعت زمین برای همیشه اتفاق نخواهد افتاد. در نهایت دوره چرخش سیاره برابر با دوره چرخش ماهواره خواهد بود. ماه روی یک منطقه "معروف خواهد بود".سطوح زمین و ماهواره همیشه از یک طرف به یکدیگر می چرخند. در اینجا مناسب است یادآوری کنیم که بخشی از این فرآیند قبلاً تکمیل شده است. این تعامل جزر و مدی است که منجر به این واقعیت شده است که همان سمت ماه همیشه در آسمان قابل مشاهده است. در فضا، نمونه ای از سیستمی وجود دارد که در چنین تعادلی قرار دارد. اینها قبلاً پلوتون و شارون نامیده می شوند.
ماه و زمین در تعامل دائمی هستند. نمی توان گفت کدام یک از اجسام تأثیر بیشتری بر دیگری دارد. در عین حال، هر دو در معرض نور خورشید هستند. سایر اجرام کیهانی دورتر نیز نقش مهمی ایفا می کنند. در نظر گرفتن همه این عوامل، ساختن و توصیف دقیق مدلی از حرکت یک ماهواره در مدار سیاره ما را بسیار دشوار می کند. با این حال، حجم عظیمی از دانش انباشته شده و همچنین بهبود مداوم تجهیزات، امکان پیش‌بینی کم و بیش دقیق موقعیت یک ماهواره را در هر زمان و پیش‌بینی آینده‌ای که در انتظار هر جسم به‌صورت جداگانه و سیستم زمین-ماه به‌عنوان یک کل.
