ماه تنها قمر طبیعی زمین است که حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش شکل گرفته است. این قمر در یک مدار بیضوی دور زمین می‌چرخد و نور آن بازتاب نور خورشید است. از روی زمین، ماه مشخص‌ترین و درخشان‌ترین جرم در آسمان شب است و به‌دلیل تغییر فاصله و موقعیت آن نسبت به زمین و خورشید به شکل‌های متفاوتی دیده می‌شود.
به گزارش دیجیاتو، این دو جرم آسمانی نه‌فقط به‌دلیل فاصله‌شان از یکدیگر، بلکه به‌دلیل تعاملات گرانشی و تأثیرات متقابلشان بر یکدیگر، اهمیت زیادی در فهم ما از جهان دارند. اما فاصله زمین تا ماه چقدر است؟ جواب آنقدر‌ها هم که فکر می‌کنید ساده نیست.
در این مقاله، میانگین و فاصله دقیق ماه از زمین و مقایسه آن با اجرام دیگر را بررسی خواهیم کرد و شما در ادامه درمی‌یابید چرا پاسخ این سؤال فقط یک عدد نیست.
مدار بیضی‌شکل ماه
هیچ مداری کاملاً دایره‌ای نیست. برخی مدار‌ها بسیار نزدیک به دایره‌اند، اما همه آنها حداقل کمی بیضی‌شکل هستند. اخترشناسان می‌توانند با محاسبه «گریز از مرکز» مدار، نزدیکی یک مدار به دایره کامل را بسنجند. این مقدار با عددی بین ۰ تا ۱ بیان می‌شود. در واقع، دایره را می‌توان نوعی بیضی خاص دانست که خروج از مرکز آن ۰ است.
بین تمام سیارات منظومه شمسی، مدار ناهید کمترین گریز از مرکز و نزدیک‌ترین مدار به شکل دایره با مقدار ۰.۰۰۷ را دارد. عطارد نیز با مقدار ۰.۲ غیرعادی‌ترین یا بیضوی‌ترین مدار را دارد.
گریز از مرکز مدار ماه ۰.۰۵ است. گذشته از این، زمین نیز در مرکز مدار ماه قرار ندارد. بلکه در یکی از کانون‌های مدار بیضوی ماه قرار گرفته؛ بنابراین به یک لبه مدار نزدیک‌تر از لبه دیگر است. تمام این عوامل باعث می‌شوند فاصله ماه و زمین مدام تغییر کند.
برای این مدار، «اوج»، «حضیض» و «فاصله متوسط» تعریف شده است و اخترشناسان هنگام صحبت درمورد فاصله زمین و ماه تمایل دارند درمورد این ۳ پارامتر صحبت کنند. در ادامه، هرکدام از این شاخص‌ها را معرفی می‌کنیم.
کوتاه‌ترین فاصله بین ماه و زمین: حضیض
زمانی که ماه به کمترین فاصله خود از زمین می‌رسد، حضیض شناخته می‌شود و حدود ۳۶۳ هزار ۳۰۰ کیلومتر با زمین فاصله دارد.
اگر حضیض با فاز ماه کامل مصادف شود، «ابرماه» نامیده می‌شود. ابرماه‌ها تقریباً ۱۷ درصد بزرگ‌تر و ۳۰ درصد درخشان‌تر از کم‌نورترین ماه سال به نظر می‌رسند. ازآنجایی‌که گرانش ماه برای ایجاد جزرومد بر اقیانوس‌های زمین نیروی کششی وارد می‌کند، نزدیکی بیشتر ماه به زمین اطراف حضیض نیز می‌تواند جزرومدی بالاتر از حد معمول ایجاد کند.
بیشترین فاصله بین ماه و زمین: اوج
در دورترین نقطه از زمین، ماه حدود ۴۰۵ هزار ۶۹۶ کیلومتر از ما فاصله دارد و ستاره‌شناسان اصطلاحاً می‌گویند ماه در اوج قرار دارد.
ماه در اوج، «ماه خرد» نامیده می‌شود. ماه خرد دیده نمی‌شود، اما اگر فاز ماه جدید که خورشیدگرفتگی ایجاد می‌کند با اوج هم‌زمان شود، قرص کوچک‌تر ماه در آسمان بسیار مشهود خواهد بود. درحالی‌که خورشیدگرفتگی‌های حلقوی به‌تن‌هایی تماشایی هستند، هنگامی که ماه در اوج قرار دارد، خورشید را کامل مسدود نمی‌کند، بلکه حلقه‌ای از قرص خورشیدی را برای رصدگران زمینی قابل‌مشاهده می‌کند.
فاصله زمین تا ماه چند کیلومتر است؟
همان‌طور که مشاهده کردید، فاصله ماه از زمین در اوج و حضیض ۴۲ هزار ۵۹۲ کیلومتر اختلاف دارد که بیش از سه‌برابر بزرگ‌تر از قطر زمین است!
برای اینکه در پاسخ به سؤال «فاصله ماه تا زمین چقدر است؟» بتوانیم یک عدد دهیم، دانشمندان یک فاصله متوسط معرفی کرده‌اند. فاصله متوسط میانگین فاصله زمین و ماه است که ۳۸۴ هزار ۴۰۰ کیلومتر محاسبه شد.
تاریخچه اندازه‌گیری فاصله ماه
تا اواخر دهه ۱۹۵۰، تمام اندازه‌گیری‌ها از فاصله ماه، براساس اندازه‌گیری‌های زاویه‌ای نوری بود. اولین اندازه‌گیری دقیق را «هیپارخوس» در قرن دوم قبل از میلاد انجام داد. پس از او نیز منجمان زیادی تلاش کردند و روش‌های جدید و ارقام دقیق‌تری به دست آوردند.
اما عصر فضا نقطه عطفی در افزایش دقت این اندازه‌گیری بود و نتایج بسیار بهبود یافت. طی دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، آزمایش‌هایی با استفاده از رادار، لیزر و فضاپیما‌ها انجام شد که با بهره‌گیری از پردازش و مدل‌سازی رایانه‌ای پیشرفت کرد.
روش‌های اندازه‌گیری فاصله ماه تا زمین
روش‌های اندازه‌گیری فاصله ماه تا زمین به‌مرور بهبود یافتند و دقت آنها نیز بیشتر شد. چند روش مهم یا جالب برای تعیین فاصله قمری را که طی تاریخ استفاده شده‌اند، در ادامه ذکر می‌کنیم:
اختلاف منظر (پارالاکس): قدیمی‌ترین روش برای تعیین فاصله ماه اندازه‌گیری هم‌زمان زاویه ماه و یک نقطه مرجع از چندین مکان است. قبل از زمان‌سنج‌های مکانیکی دقیق، رویداد همگام‌سازی برای این کار، معمولاً طی ماه‌گرفتگی یا لحظه عبور ماه از نصف‌النهار بود (البته اگر ناظران طول جغرافیایی یکسانی داشتند).
ماه‌گرفتگی: تلاش‌های اولیه برای اندازه‌گیری فاصله تا ماه، از مشاهدات هندسه ماه‌گرفتگی و با استفاده از مثلثات انجام شد. ستاره‌شناس و ریاضی‌دان یونانی «آریستارخوس ساموسی» در قرن چهارم قبل از میلاد اولین گزارش‌ها را با استفاده از این تکنیک ثبت کرد و بعد از او هیپارخوس نیز از این شیوه استفاده کرد. «بطلمیوس» نیز بعداً این شیوه را به کار گرفت.
تقاطع نصف‌النهار: اولین بار «اندرو کروملین»، ستاره‌شناس فرانسوی، هنگام سفر گذر‌های نصف‌النهار ماه در یک شب را از ۲ مکان مختلف مشاهده کرد.
غیبت قمری: با ثبت لحظه‌ای که ماه یک ستاره پس‌زمینه را می‌پوشاند، فاصله ماه را می‌توان تعیین کرد. البته درصورتی‌که اندازه‌گیری‌ها از چندین مکان شناخته‌شده انجام شود. اخترشناسان فاصله ماه را با مشاهده ۴ غیبت از ۹ مکان در سال ۱۹۵۲ محاسبه کردند.
رادار: فاصله تا ماه را می‌توان با بازتاب امواج رادیویی و زمان بازگشت آن به دست آورد. اولین بار این کار سال ۱۹۴۶ در قالب بخشی از «پروژه دیانا» انجام شد.
مسافت‌سنج لیزری: سال ۱۹۶۲، تیمی از «مؤسسه فناوری ماساچوست» و تیمی در «رصدخانه اخترفیزیک کریمه» شوروی آزمایشی را انجام دادند که زمان رفت و برگشت پالس‌های لیزری را که مستقیم از سطح ماه منعکس می‌شوند، اندازه‌گیری می‌کرد. این روش امروزه دقیق‌ترین روش اندازه‌گیری فاصله ماه و زمین است. فضانوردان آپولو به ماه بازتابنده‌ها را در ماه فرستادند.
فاصله زمین تا ماه چند ساعت است؟
مدتی که طول می‌کشد به ماه برسید یا فاصله زمانی ماه از زمین، بستگی به نوع فضاپیما، انسانی یا رباتیک بودن مأموریت، سرعت و مسیری که طی می‌کنید، دارد؛ برای مثال، مأموریت «آپولو ۱۱» که اولین مأموریت سرنشین‌دار به ماه بود، حدود ۸ روز طول کشید.
البته فضاپیما‌های سریع‌تر می‌توانند این زمان را به حدود ۳ روز کاهش دهند که زمان متوسط رسیدن به ماه است. درحال‌حاضر، پژوهش‌ها و فناوری‌های جدید ممکن است زمان سفر به ماه را بیشتر بهینه کنند.
اولین فضاپیمایی که برای رسیدن به ماه تلاش کرد، «لونا ۱» متعلق به اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۹ بود. لونا ۱ بدون سیستم پیشرانه، ماهواره کره‌ای‌شکل بود که به فضا پرتاب شد. متأسفانه، فضاپیما نتوانست مأموریت خود را کامل کند، اما طی ۳۴ ساعت (یک روز و ۱۰ ساعت) به نزدیکی ماه رسید.
لونا ۱ هم‌اکنون اطراف منظومه شمسی، بین مدار زمین و مریخ معلق است و جالب است بدانید بااینکه تکنولوژی آن چندان پیشرفته نبود، یکی از سریع‌ترین سفر‌ها به ماه به شمار می‌رود!
اکنون می‌خواهیم طولانی‌ترین و کوتاه‌ترین فاصله زمانی ماه تا زمین را مرور و این فاصله را با وسیله‌های نقلیه متفاوت بررسی کنیم.
طولانی‌ترین و کوتاه‌ترین زمان
درحال‌حاضر، رکورد کوتاه‌ترین زمان سفر به ماه در اختیار فضاپیمای «نیوهورایزنز» با زمان ۸ ساعت و ۳۵ دقیقه است. البته دلیل آن این است که فضاپیما سرعت خود را کاهش نداد یا به مدار ماه نزدیک نشد، بلکه در مسیر خود به‌سمت پلوتو پرواز کرد.
طولانی‌ترین مدت سفر نیز در اختیار «اسمارت ۱»، فضاپیمای آژانس فضایی اروپا است که با موتور یونی کار می‌کرد و سال ۲۰۰۳ به فضا پرتاب شد. اسمارت ۱ به‌جای سفر در مسیر مستقیم، دور زمین چرخید تا به ماه برسد. موتور یونی در ترکیب با مانور‌های کمکی گرانشی باعث مصرف سوخت بسیار بالا شد و ۱۳.۵ ماه نیز طول کشید تا سفر به پایان برسد!
مأموریت‌های آپولو طی چند روز به ماه رسیدند؟
سفر فضایی انسان معمولاً بیشتر از سفر‌های روباتیک طول می‌کشد. ناسا ۹ مأموریت سرنشین‌دار آپولو را به ماه فرستاد که ۶ مأموریت آن با موفقیت فرود آمدند. آپولو ۸ اولین مأموریتی بود که دور مدار ماه چرخید و یکی از سریع‌ترین سفر‌های برنامه آپولو بود و ۲ روز و ۲۱ ساعت و ۸ دقیقه طول کشید.
هریک از فضاپیما‌ها حدود ۳ روز صرف سفر در فضا کردند و تغییر در زمان رسیدن آنها به٬دلیل گردش در مدار و توقف است.
اگر بخواهیم تا ماه رانندگی کنیم، چقدر در مسیر خواهیم بود؟
مدت رسیدن به ماه با خودرو بستگی به نوع خودرو و قرارگیری ماه در اوج یا حضیض خود دارد. اما برای پاسخ به این سؤال ما فرض می‌کنیم وسیله نقلیه فرضی مشابه خودرو‌های امروزی باشد و ماه در فاصله متوسط قرار داشته باشد.
باتوجه‌به اینکه فاصله متوسط ماه و زمین تقریباً ۳۸۴ هزار و سرعت متوسط خودرو‌ها حدود ۱۰۰ کیلومتر در ساعت است، این سفر حداقل هزار و ۶۰۰ روز (معادل ۴.۵ سال) طول می‌کشد. همان‌طور که از ارقام مشخص است، سفر به ماه نیازمند تکنولوژی و شرایط خاصی است که با رانندگی عادی قابل‌مقایسه نیست!
با سرعت نور، فاصله ماه از زمین چند ساعت است؟
سرعت نور در خلأ حدود ۲۹۹ هزار ۷۹۲ کیلومتردرثانیه است. برای محاسبه مدتی که نور برای سفر از زمین به ماه نیاز دارد، می‌توانیم فاصله متوسط زمین تا ماه را بر آن تقسیم کنیم که پاسخ ۱.۲۸ ثانیه است؛ بنابراین کمتر از ۲ ثانیه طول می‌کشد تا نور از زمین به ماه برسد!
برای اینکه تصوری از این مقدار داشته باشید، می‌خواهیم فاصله خورشید از ماه یا زمین را نیز شرح دهیم. ازآنجایی‌که ماه دور زمین و زمین دور خورشید می‌چرخد، فاصله ماه و زمین از خورشید یک اندازه است.
به‌طور متوسط، زمین و ماه حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارند. اما این فاصله در مقایسه با زمین و ماه آنقدر زیاد است که ۸ دقیقه طول می‌کشد نور خورشید به ما برسد.
تأثیر فاصله ماه بر زمین
فاصله ماه از زمین اهمیت زیادی در زمینه‌های مختلف علمی، طبیعی و فرهنگی دارد. این فاصله که بسیار مناسب است، نقش مهمی در پدیده‌های طبیعی و زندگی روزمره ما دارد که در ادامه آنها را ذکر می‌کنیم:
جزرومد: می‌دانیم جزرومد اقیانوس‌های ما ناشی از کشش گرانشی ماه و خورشید و چرخش زمین است. جزرومد تأثیر زیادی بر اکوسیستم‌های دریایی، زندگی موجودات دریایی و تأمین انرژی از طریق نیروگاه‌های دریا دارد. در حضیض، کشش گرانشی ماه کمی قوی‌تر از حد معمول خواهد بود.
ثبات محور زمین: وجود ماه و فاصله مناسب آن از زمین، به ثبات محور چرخش زمین کمک می‌کند. این ثبات باعث تغییرات منظم فصول و آب‌و‌هوا می‌شود.
تأثیرات فرهنگی و تاریخی: ماه در فرهنگ‌های مختلف نمادی از زیبایی و رمزوراز شناخته شده است. تقویم‌های قمری و بسیاری از جشن‌ها مستقیم به ماه وابسته‌اند.
کاوش فضایی: فاصله مناسب ماه از زمین آن را به هدفی جذاب برای کاوش‌های فضایی تبدیل کرده است. رسیدن به ماه نخستین قدم انسان در اکتشافات فضایی و سفر به سیارات دیگر محسوب می‌شود.
ماه درحال دور شدن از ما است!
ماه زمانی به زمین نزدیک‌تر بود و با گذشت زمان این فاصله بیشتر شد. اکنون ستاره‌شناسان مطمئن هستند ماه هر سال ۳.۸ سانتی‌متر از زمین دور می‌شود، معادل همان سرعتی که ناخن‌های شما رشد می‌کنند!
فضانوردان مأموریت‌های آپولو ۱۱، ۱۴ و ۱۵ و ۲ مریخ‌نورد اتحاد جماهیر شوروی، «لونوخود ۱» و «لونوخود ۲»، درمجموع ۵ بازتاب‌دهنده روی سطح ماه به جا گذاشتند؛ بنابراین ستاره‌شناسان روی زمین می‌توانند پرتو‌های لیزر را از این آینه‌ها منعکس کنند و زمان بازگشت لیزر را ثبت کنند.
ما می‌دانیم پرتو لیزر با چه سرعتی حرکت می‌کند (سرعت نور) ازاین‌رو می‌توانیم به‌راحتی مسافتی را که پرتو لیزر طی کرده است، محاسبه کنیم. این روش آنقدر دقیق است که دانشمندان افزایش فاصله زمین تا ماه را متوجه شوند.
در آینده‌ای دور، خورشیدگرفتگی‌های کامل از بین خواهند رفت و از آنها فقط تصاویر امروزی باقی می‌ماند؛ زیرا ماه دور و کوچک‌تر به نظر خواهد رسید و نمی‌تواند کامل دیسک خورشید را بپوشاند.
به نظر می‌رسد ما در دوره خوبی از فاصله ماه تا زمین قرار داریم، دوره‌ای که ماه در آسمان شب بزرگ و درخشان است، سفر به آن همچنان هیجان‌انگیز است و خورشیدگرفتگی‌های کامل هنوز وجود دارند!
خلاصه
فاصله ماه و زمین به‌دلیل مدار بیضوی مدام تغییر می‌کند و ماه طی چرخش خود به دور زمین، در دورترین (اوج) یا نزدیک‌ترین فاصله (حضیض) از ما قرار می‌گیرد. این مسافت در اوج و حضیض ۴۲ هزار ۵۹۲ کیلومتر اختلاف دارد؛ به همین دلیل هم دانشمندان فاصله متوسطی معرفی کرده‌اند. فاصله متوسط میانگین فاصله زمین و ماه است که ۳۸۴ هزار ۴۰۰ کیلومتر محاسبه شد.
مدتی که طول می‌کشد به ماه برسید یا فاصله زمانی ماه از زمین نیز بستگی به نوع فضاپیما، انسانی یا رباتیک بودن مأموریت و سرعت و مسیری که طی می‌کنید، دارد. اما متوسط ۳ روز طول می‌کشد تا یک فضاپیما به ماه برسد و سرعت رسیدن نور به ماه نیز کمتر از ۲ ثانیه است.
فاصله ماه از زمین اهمیت زیادی دارد و فصل‌ها و جزرومد را به وجود می‌آورد. اما این فاصله درحال افزایش است و ماه هر روز از ما دورتر می‌شود.