הירח הוא לוויין של הפלנטה שלנו, מושך את עיניהם של מדענים וסתם אנשים סקרנים מאז ומתמיד. בעולם העתיק, גם אסטרולוגים וגם אסטרונומים הקדישו לה מסכות מרשימות. המשוררים לא פיגרו אחריהם. כיום, מעט השתנה במובן זה: מסלול הירח, תכונות פני השטח והפנים שלו נחקרים בקפידה על ידי אסטרונומים. גם מהדרים של הורוסקופים לא מורידים ממנה את העיניים. השפעת הלוויין על כדור הארץ נחקרת על ידי שניהם. אסטרונומים חוקרים כיצד האינטראקציה של שני גופים קוסמיים משפיעה על התנועה ותהליכים אחרים של כל אחד מהם. במהלך חקר הירח, הידע בתחום זה גדל באופן משמעותי.
מקור
לפי מדענים, כדור הארץ והירח נוצרו בערך באותו זמן. שני הגופים בני 4.5 מיליארד שנים. ישנן מספר תיאוריות לגבי מקור הלוויין. כל אחד מהם מסביר תכונות מסוימות של הירח, אבל משאיר כמה שאלות לא פתורות. תיאוריית ההתנגשות הענקית נחשבת הכי קרובה לאמת כיום.
לפי ההשערה, כוכב לכת בגודל דומה למאדים התנגש בכדור הארץ הצעיר. הפגיעה הייתה משיקית וגרמה לשחרור לחלל של רוב החומר של הגוף הקוסמי הזה, כמו גם כמות מסוימת של "חומר" ארצי. מחומר זה נוצר חפץ חדש. רדיוס המסלול של הירח היה במקור שישים אלף קילומטרים.
השערה של התנגשות ענק מסבירה היטב תכונות רבות של המבנה וההרכב הכימי של הלוויין, את רוב המאפיינים של מערכת הירח-כדור הארץ. עם זאת, אם ניקח את התיאוריה כבסיס, חלק מהעובדות עדיין נשארות בלתי מובנות. לפיכך, המחסור בברזל בלוויין יכול להיות מוסבר רק על ידי העובדה שעד ההתנגשות התרחשה בידול של השכבות הפנימיות בשני הגופים. עד היום אין ראיות שדבר כזה התרחש. ועדיין, למרות טיעוני נגד כאלה, ההשערה של השפעה ענקית נחשבת לעיקרית בכל העולם.
פרמטרים
לירח, כמו רוב הלוויינים האחרים, אין אטמוספירה. נמצאו רק עקבות של חמצן, הליום, ניאון וארגון. לכן טמפרטורת פני השטח באזורים מוארים וחשוכים שונה מאוד. בצד שטוף השמש הוא יכול לעלות ל-120 מעלות צלזיוס, ובצד החשוך זה יכול לרדת ל-160 מעלות צלזיוס.
המרחק הממוצע בין כדור הארץ לירח הוא 384,000 ק"מ. צורת הלוויין היא כמעט כדור מושלם. ההבדל בין הרדיוס המשווני לקוטב קטן. הם 1738.14 ו-1735.97 ק"מ בהתאמה.
מהפכה שלמה של הירח סביב כדור הארץלוקח קצת יותר מ-27 ימים. תנועת הלוויין על פני השמים עבור הצופה מאופיינת בשינוי שלבים. הזמן מירח מלא אחד למשנהו ארוך במקצת מהתקופה המצוינת והוא כ-29.5 ימים. ההבדל נוצר בגלל שכדור הארץ והלוויין נעים גם הם סביב השמש. הירח צריך לנסוע קצת יותר ממעגל אחד כדי לחזור למיקומו המקורי.
מערכת כדור הארץ-ירח
הירח הוא לוויין, שונה במקצת מחפצים דומים אחרים. התכונה העיקרית שלו במובן זה היא המסה שלו. הוא מוערך ב-7.351022 ק ג, שהם בערך 1/81 מאותו פרמטר של כדור הארץ. ואם המסה עצמה אינה משהו יוצא דופן בחלל, אז היחס שלה עם מאפייני הפלנטה הוא לא טיפוסי. ככלל, יחס המסה במערכות לווין-כוכבי לכת קטן במעט. רק פלוטו וכרון יכולים להתפאר ביחס דומה. שני הגופים הקוסמיים הללו החלו להתאפיין לפני זמן מה כמערכת של שני כוכבי לכת. נראה כי כינוי זה תקף גם במקרה של כדור הארץ והירח.
ירח במסלול
הלוויין עושה סיבוב אחד סביב כדור הארץ ביחס לכוכבים לחודש צדדי, שנמשך 27 ימים 7 שעות ו-42.2 דקות. מסלול הירח הוא אליפטי בצורתו. בתקופות שונות, הלוויין ממוקם קרוב יותר לכוכב הלכת או רחוק ממנו. המרחק בין כדור הארץ לירח משתנה מ-363,104 ל-405,696 קילומטרים.
עם מסלול לווייןהוכחה נוספת קשורה לטובת ההנחה שכדור הארץ עם לוויין חייב להיחשב כמערכת המורכבת משני כוכבי לכת. מסלול הירח אינו ממוקם ליד המישור המשווני של כדור הארץ (כפי שאופייני לרוב הלוויינים), אלא למעשה במישור הסיבוב של כוכב הלכת סביב השמש. הזווית בין האקליפטיקה לנתיב הלוויין היא מעט יותר מ-5º.
מסלול הירח סביב כדור הארץ מושפע מגורמים רבים. בהקשר זה, קביעת המסלול המדויק של הלוויין אינה משימה קלה.
קצת היסטוריה
התיאוריה שמסבירה איך הירח זז הונחתה ב-1747. מחבר החישובים הראשונים שקרבו את המדענים להבנת תכונות מסלול הלוויין היה המתמטיקאי הצרפתי Clairaut. ואז, במאה השמונה עשרה הרחוקה, המהפכה של הירח סביב כדור הארץ הועלתה לעתים קרובות כטיעון נגד התיאוריה של ניוטון. חישובים שנעשו באמצעות חוק הכבידה האוניברסלית היו שונים מאוד מהתנועה הנראית לעין של הלוויין. Clairaut פתרה את הבעיה הזו.
הנושא נחקר על ידי מדענים ידועים כמו ד'אלמברט ולפלאס, אוילר, היל, פואיז ואחרים. התיאוריה המודרנית של מהפכת הירח החלה למעשה עם עבודתו של בראון (1923). המחקר של המתמטיקאי והאסטרונום הבריטי סייע לבטל את הפערים בין חישובים ותצפית.
משימה לא קלה
תנועת הירח מורכבת משני תהליכים עיקריים: סיבוב סביב צירו ומחזוריות סביב כוכב הלכת שלנו. לא יהיה כל כך קשה לגזור תיאוריה המסבירה את תנועת הלוויין אםמסלולו לא הושפע מגורמים שונים. זוהי המשיכה של השמש, ותכונות הצורה של כדור הארץ, ושדות הכבידה של כוכבי לכת אחרים. השפעות כאלה מטרידות את המסלול ומנבאות את מיקומו המדויק של הירח בתקופה מסוימת הופכת למשימה קשה. כדי להבין מה העניין כאן, נתעכב על כמה פרמטרים של מסלול הלוויין.
צומת עולה ויורד, שורה של אפסידים
כפי שכבר הוזכר, מסלול הירח נוטה לאקליפטיקה. המסלולים של שני גופים מצטלבים בנקודות הנקראות צמתים עולים ויורדים. הם ממוקמים בצדדים מנוגדים של המסלול ביחס למרכז המערכת, כלומר כדור הארץ. קו דמיוני המחבר בין שתי הנקודות הללו מכונה קו קשרים.
הלוויין הוא הקרוב ביותר לכוכב הלכת שלנו בנקודת הפריג'. המרחק המקסימלי מפריד בין שני גופי חלל כאשר הירח נמצא בגובה שלו. הקו המחבר בין שתי הנקודות הללו נקרא קו האפסידים.
הפרעות במסלול
כתוצאה מהשפעתם של מספר רב של גורמים על תנועת הלוויין, למעשה, מדובר בסכום של מספר תנועות. שקול את הבולטת ביותר מבין ההפרעות המתעוררות.
הראשון הוא רגרסיה של קו צומת. הקו הישר המחבר בין שתי נקודות החיתוך של מישור מסלול הירח לבין האקליפטיקה אינו קבוע במקום אחד. הוא נע לאט מאוד בכיוון המנוגד (לכן זה נקרא רגרסיה) לתנועת הלוויין. במילים אחרות, מישור מסלול הירחמסתובב בחלל. לוקח לה 18.6 שנים לעשות רוטציה אחת מלאה.
שורת האפסיסים גם זזה. תנועת הקו הישר המחבר בין האפוצנטר והפריאפסיס מתבטאת בסיבוב של מישור המסלול באותו כיוון שבו נע הירח. זה קורה הרבה יותר מהר מאשר במקרה של קו צמתים. תור שלם לוקח 8, 9 שנים.
בנוסף, מסלול הירח חווה תנודות של משרעת מסוימת. עם הזמן, הזווית בין המישור שלו לאקליפטיקה משתנה. טווח הערכים הוא מ-4°59' ל-5°17'. בדיוק כמו במקרה של קו הצמתים, התקופה של תנודות כאלה היא 18.6 שנים.
לבסוף, מסלול הירח משנה את צורתו. הוא נמתח מעט, ואז חוזר שוב לתצורה המקורית שלו. במקביל, האקסצנטריות של המסלול (מידת הסטייה של צורתו מעיגול) משתנה מ-0.04 ל-0.07. שינויים וחזרה למיקומו המקורי נמשכים 8.9 שנים.
זה לא כל כך פשוט
למעשה, ארבעת הגורמים שצריך לקחת בחשבון במהלך החישובים אינם כה רבים. עם זאת, הם אינם ממצים את כל ההפרעות של מסלול הלוויין. למעשה, כל פרמטר של תנועת הירח מושפע כל הזמן ממספר רב של גורמים. כל זה מסבך את משימת חיזוי המיקום המדויק של הלוויין. וחשבון על כל הפרמטרים הללו היא לרוב המשימה החשובה ביותר. לדוגמה, חישוב מסלול הירח והדיוק שלו משפיעים על הצלחת המשימה של החללית שנשלחה אליו.
השפעת הירח על כדור הארץ
הלוויין של כוכב הלכת שלנו קטן יחסית, אבל ההשפעה שלו טובהבְּאֹפֶן נִיכַּר. אולי כולם יודעים שהירח הוא שיוצר את הגאות והשפל על פני כדור הארץ. כאן עלינו לעשות הסתייגות מיידית: גם השמש גורמת לאפקט דומה, אך בשל המרחק הגדול בהרבה, השפעת הגאות והשפל של הכוכב מעט מורגשת. בנוסף, השינוי במפלס המים בים ובאוקיינוסים קשור גם למוזרויות של סיבוב כדור הארץ עצמו.
השפעת הכבידה של השמש על הפלנטה שלנו גדולה בערך פי מאתיים מזו של הירח. עם זאת, כוחות גאות ושפל תלויים בעיקר בחוסר ההומוגניות של השדה. המרחק המפריד בין כדור הארץ לשמש מחליק אותם, כך שהשפעת הירח הקרוב אלינו חזקה יותר (משמעותית פי שניים מאשר במקרה של המאור).
גל גאות נוצר בצד כוכב הלכת שפונה כעת לכוכב הלילה. בצד הנגדי יש גם גאות. אם כדור הארץ היה נייח, אז הגל היה נע ממערב למזרח, ממוקם בדיוק מתחת לירח. המהפכה המלאה שלו תושלם תוך 27 ימים מוזרים, כלומר בחודש צדדי. עם זאת, תקופת הסיבוב של כדור הארץ סביב צירו מעט פחות מ-24 שעות, כתוצאה מכך, הגל עובר על פני כדור הארץ ממזרח למערב ומשלים סיבוב אחד ב-24 שעות ו-48 דקות. מכיוון שהגל נפגש כל הזמן עם היבשות, הוא זז קדימה בכיוון התנועה של כדור הארץ ועולה על הלוויין של כוכב הלכת בריצה שלו.
מחיקת מסלול הירח
גל גאות גורם למסה עצומה של מים לנוע. זה משפיע ישירות על תנועת הלוויין. החלק המרשיםמסת כוכב הלכת נעורה מהקו המחבר את מרכזי המסה של שני גופים, ומושכת את הירח אל עצמו. כתוצאה מכך, הלוויין חווה רגע של כוח, שמאיץ את תנועתו.
במקביל, היבשות הרצות על גל גאות (הן נעות מהר יותר מהגל, מכיוון שכדור הארץ מסתובב במהירות גבוהה מזו שהירח עושה), חוות כוח שמאט אותן. זה מוביל להאטה הדרגתית בסיבוב הפלנטה שלנו.
כתוצאה מאינטראקציית גאות ושפל של שני גופים, כמו גם פעולתם של חוקי שימור האנרגיה והתנע הזוויתי, הלוויין נע למסלול גבוה יותר. זה מפחית את מהירות הירח. במסלול, הוא מתחיל לנוע לאט יותר. משהו דומה קורה עם כדור הארץ. הוא מאט, וכתוצאה מכך עלייה הדרגתית באורך היום.
הירח מתרחק מכדור הארץ בכ-38 מ מ בשנה. מחקרים של פליאונטולוגים וגיאולוגים מאשרים את חישוביהם של אסטרונומים. תהליך ההאטה ההדרגתית של כדור הארץ והסרת הירח החל לפני כ-4.5 מיליארד שנים, כלומר מרגע היווצרות שני הגופים. נתוני החוקרים תומכים בהנחה שמוקדם יותר חודש הירח היה קצר יותר, וכדור הארץ הסתובב במהירות גבוהה יותר.
גל הגאות מתרחש לא רק במימי האוקיינוסים. תהליכים דומים מתרחשים הן במעטפת והן בקרום כדור הארץ. עם זאת, הם פחות בולטים מכיוון שהשכבות הללו אינן ניתנות לגיבוש.
המיתון של הירח וההאטה של כדור הארץ לא יתרחשו לנצח. בסופו של דבר, תקופת הסיבוב של הפלנטה תהיה שווה לתקופת המהפכה של הלוויין. הירח "ירחף" מעל אזור אחדמשטחים. כדור הארץ והלוויין תמיד יהיו מסובבים זה לזה באותו צד. כאן המקום לזכור שחלק מתהליך זה כבר הושלם. אינטראקציה גאות ושפל היא שהובילה לכך שאותו צד של הירח נראה תמיד בשמים. בחלל יש דוגמה למערכת שנמצאת בשיווי משקל כזה. אלה כבר נקראים פלוטו וכרון.
ירח וכדור הארץ נמצאים באינטראקציה מתמדת. אי אפשר לומר למי מהגופים יש יותר השפעה על השני. במקביל, שניהם חשופים לשמש. גם גופים קוסמיים אחרים, מרוחקים יותר, ממלאים תפקיד משמעותי. התחשבות בכל הגורמים הללו מקשה למדי לבנות ולתאר במדויק מודל של תנועת לוויין במסלול סביב הפלנטה שלנו. עם זאת, כמות עצומה של ידע מצטבר, כמו גם שיפור מתמיד של ציוד, מאפשרים לחזות פחות או יותר במדויק את מיקומו של לוויין בכל עת ולחזות את העתיד המצפה לכל עצם בנפרד ואת מערכת כדור הארץ-ירח בתור שלם.
