معلومات أساسية عن القمر:
يعرف القمر أو القمر الصناعي الطبيعي الوحيد للأرض وأقرب جرم سماوي كبير، وقد عُرف منذ عصور ما قبل التاريخ وهو ألمع جسم في السماء بعد الشمس، يتم تحديده بالرمز (☽) اسمه في اللغة الإنجليزية مثل اسم الأرض وهو من أصل جرماني ومن الإنجليزية القديمة.
كان جمال القمر المقفر مصدراً للفتنة والفضول عبر التاريخ وقد ألهم تقاليد ثقافية ورمزية غنية، وفي الحضارات الماضية كان يُنظر إلى القمر على أنه إله وقد تجلت سيطرته بشكل كبير في سيطرته الإيقاعية على المد والجزر ودورة خصوبة الإناث، كما تحكي التقاليد والأساطير القديمة عن قوة القمر في غرس التعاويذ بالسحر وتحويل البشر إلى وحوش، وإرسال سلوك الناس يتأرجح بشكل محفوف بالمخاطر بين العقل والجنون (من اللاتينية لونا أي بمعنى القمر).
حيث كان الشعراء والملحنون يستحضرون السحر الرومانسي للقمر وجانبه المظلم، وكان كتّاب القصص الخيالية يقودون قرائهم في رحلات تأملية إلى القمر قبل وقت طويل من إرسال رواد فضاء أبولو في مدار فوق القمر صوراً للواقع الذي كانت عيون الإنسان تشهده اول مرة.
وقد تركزت قديماً قرون من المراقبة والبحث العلمي على طبيعة القمر وأصله، وسمحت الدراسات المبكرة لحركة القمر وموقعه بالتنبؤ بالمد والجزر وأدت إلى تطوير التقويمات، كان القمر هو أول عالم جديد تطأ فيه أقدام البشر؛ حيث أدت المعلومات التي تم إحضارها من تلك الرحلات الاستكشافية إلى جانب تلك التي تم جمعها بواسطة المركبات الفضائية الآلية وملاحظات الاستشعار عن بعد إلى معرفة القمر التي تفوق تلك الموجودة في أي جسم كوني آخر باستثناء الأرض نفسها.
وعلى الرغم من وجود العديد من الأسئلة حول تكوينه وهيكله وتاريخه، فقد أصبح من الواضح أن القمر يحمل مفاتيح لفهم أصل الأرض والنظام الشمسي، وعلاوة على ذلك نظراً لقربه من الأرض وإمكاناته الغنية كمصدر للمواد والطاقة ومؤهلاته كمختبر لعلوم الكواكب ومكاناً لتعلم كيفية العيش والعمل في الفضاء لفترات طويلة، ويظل القمر موقعاً رئيسياً من أجل المستوطنات البشرية الأولى خارج مدار الأرض.
السمات المميزة للقمر:
إن القمر عبارة عن جسم صخري كروي، ومن المحتمل أن يكون له قلب معدني صغير ويدور حول الأرض في مدار غريب الأطوار قليلاً على مسافة متوسطة تبلغ حوالي 384000 كيلو متر (238600 ميل)، كما يبلغ نصف قطرها الاستوائي 1،738 كم (1،080 ميل)، وشكلها مفلطح قليلاً بحيث ينتفخ قليلاً في اتجاه الأرض.
إن توزيع كتلة القمر غير منتظمة حيث ينزاح مركز كتلته حوالي 2 كيلو متر (1.2 ميل)، نحو الأرض بالنسبة إلى مركز الكرة القمرية وله أيضاً تركيزات كتلة سطحية تسمى ماسكونات باختصار، والكتلة السطحية تسبب مجال جاذبية القمر لزيادة المناطق المحلية، ولا يحتوي القمر على مجال مغناطيسي عالمي مثل مجال الأرض لكن بعض صخور سطحه لها مغناطيسية متبقية مما يشير إلى فترة أو أكثر من النشاط المغناطيسي في الماضي.
للقمر في الوقت الحاضر نشاط زلزالي طفيف للغاية وتدفق حراري قليل من الداخل مما يشير إلى أن معظم النشاط الداخلي قد توقف منذ فترة طويلة.
ويعتقد العلماء الآن أنه منذ أكثر من أربعة مليارات سنة وكان القمر عرضة لتسخين عنيف (ربما من تكوينه)، مما أدى إلى تمايزه أو الفصل الكيميائي إلى قشرة أقل كثافة وغطاء سفلي أكثر كثافة، وقد تبع ذلك بعد مئات الملايين من السنين حلقة ثانية من التسخين (هذه المرة من النشاط الإشعاعي الداخلي) مما أدى إلى تدفق الحمم البركانية.
إن متوسط كثافة القمر هو 3.34 جرام لكل سم مكعب وهو قريب من كثافة وشاح الأرض، ونظراً لصغر حجم القمر وكتلته فإن جاذبية سطحه لا تزيد عن سدس عدد جاذبية الكوكب؛ أي أنه يحتفظ بالقليل من الغلاف الجوي لدرجة أن جزيئات أي غازات موجودة على السطح تتحرك دون تصادم، وفي حالة عدم وجود درع جوي لحماية السطح من القصف اصطدمت أجسام لا حصر لها تتراوح في الحجم من الكويكبات إلى الجزيئات الدقيقة بالقمر.
وقد شكل هذا طبقة من الحطام أو الثرى وتتكون من شظايا صخرية من جميع الأحجام وصولاً إلى أدق الغبار، كما أنه في الماضي القديم أحدثت أكبر التأثيرات أحواظاً كبيرة تم ملء بعضها لاحقاً جزئياً بفيضانات الحمم الهائلة، وهذه السهول المظلمة العظيمة المسماة ماريا (المفرد فرس وباللاتيني تعني البحر) يمكن رؤيتها بالعين المجردة من الأرض.
تشكل ماريا المظلمة والمرتفعات الأخف وزناً التي يعرف العديد من الناس أنماطها غير المتغيرة باسم (الرجل على القمر) النوعين الرئيسيين من الأراضي القمرية، والماسونات هي المناطق التي ارتفعت فيها الحمم الكثيفة بشكل خاص من الوشاح وتدفقت في الأحواض، أما الجبال القمرية التي تقع في الغالب على طول حواف الأحواض القديمة طويلة، ولكنها ليست شديدة الانحدار أو حادة الذروة لأن جميع التضاريس القمرية قد تآكلت بسبب الأمطار التي لا تنتهي.
ما هي الخصائص الرئيسية لنظام الأرض والقمر؟
بالإضافة إلى قرب القمر من الأرض فإن القمر ضخم نسبياً مقارنة بالكوكب، أي أن نسبة كتلته أكبر بكثير من تلك الموجودة في الأقمار الصناعية الطبيعية الأخرى إلى الكواكب التي تدور حولها، ونتيجة لذلك يمارس القمر والأرض تأثير جاذبية قوي على بعضهما البعض، مما يشكل نظاماً له خصائص وسلوك خاص به.
وعلى الرغم من وصف القمر عموماً بأنه يدور حول الأرض إلا أنه من الأكثر دقة القول إن الجسمين يدوران حول بعضهما البعض حول مركز مشترك للكتلة، تقع هذه النقطة التي يطلق عليها مركز (barycentre) داخل الأرض على بعد حوالي 4700 كيلو متر (2900 ميل) من مركزها.
وبشكل أكثر دقة فإن المركز الباري وليس مركز الأرض هو الذي يتبع مساراً بيضاوياً حول الشمس وفقاً لقوانين كبلر لحركة الكواكب، كما تولد الهندسة المدارية للقمر والأرض والشمس مراحل القمر وظواهر خسوف القمر والشمس.
كما يعرض القمر أربع مراحل رئيسية وهي: (الجديدة والربع الأول والربع الكامل والربع الأخير)، حيث يحدث القمر الجديد عندما يكون القمر بين الأرض والشمس، وبالتالي فإن جانب القمر الموجود في الظل يواجه الأرض.
ويحدث البدر عندما يكون القمر على الجانب الآخر من الأرض من الشمس، وبالتالي فإن جانب القمر المضاء يواجه الأرض، ويتكون الربع الأول والأخير، حيث يظهر نصف القمر مضاءً، ويحدث عندما يكون القمر في الزاوية اليمنى بالنسبة للشمس عند رؤيته من الأرض، (تظهر الأرض كما تُرى من القمر المراحل نفسها بترتيب معاكس، فعلى سبيل المثال الأرض ممتلئة عندما يكون القمر جديداً).
ومن منظور شخص ما على الأرض يحدث كسوف للشمس عندما يأتي القمر بين الشمس والأرض ويحدث خسوف القمر عندما يتحرك القمر في ظل الأرض الذي تلقيه الشمس، كما يحدث خسوف الشمس عند القمر الجديد ويحدث خسوف القمر عند اكتمال القمر، ومن المهم معرفة أنه لا يحدث الكسوف كل شهر؛ لأن مستوى مدار القمر يميل إلى مدار الأرض حول الشمس (الكسوف) بحوالي 5 درجات، لذلك في معظم الأقمار الجديدة والمكتملة ولا تكون الأرض والشمس والقمر في خط مستقيم.
تختلف المسافة بين القمر والأرض بشكل كبير بسبب جاذبية الأرض والشمس والكواكب، فعلى سبيل المثال في العقود الثلاثة الأخيرة من القرن العشرين تراوحت ذروة القمر (وهي أبعد مسافة يقطعها عن الأرض في ثورة) بين حوالي 404000 و406700 كيلو متر (251000 و252700 ميل)، في حين أن نقطة الحضيض كانت أقرب يتعلق الأمر بالأرض، وهي تتراوح بين حوالي 356،500 و370،400 كيلو متر (221،500 و230،200 ميل.
وقد تسببت تفاعلات المد والجزر والتشوهات الدورية في كل جسم بسبب جاذبية الآخر في كبح دوران القمر، بحيث يدور الآن بنفس معدل دورانه حول الأرض، وبالتالي يحافظ دائماً على نفس الجانب المواجه للكوكب، كما اكتشف عالم الفلك الإيطالي المولد جيان دومينيكو كاسيني عام 1692 أن محور دوران القمر يتقدم، فيما يتعلق بمستواه المداري أي يتغير اتجاهه ببطء بمرور الوقت متتبعاً مساراً دائرياً.
وفقاً لقانون كبلر الثاني، ينتج عن انحراف مدار القمر أن يسافر بشكل أسرع في ذلك الجزء من مداره بالقرب من الأرض وأبطأ في الجزء الأبعد، وبالاقتران مع معدل الدوران الثابت للقمر تؤدي هذه التغيرات في السرعة إلى تذبذب واضح أو اهتزاز، والذي يسمح بمرور الوقت لمراقب على الأرض برؤية أكثر من نصف سطح القمر.
وبالإضافة إلى حركة الانعطاف الظاهرة هذه يتأرجح القمر في الواقع ذهاباً وإياباً في كل من خطوط الطول والعرض وتتحرك نقطة مراقبة المراقب مع دوران الأرض، ونتيجة لكل هذه الحركات يمكن رؤية أكثر من 59 بالمائة من سطح القمر في وقت أو آخر من الأرض.
ويؤثر الانحراف المداري أيضاً على الكسوف الشمسي، حيث يمر القمر بين الشمس والأرض ويلقي بظل متحرك عبر سطح الأرض المضاء بنور الشمس، إذا حدث كسوف الشمس عندما يكون القمر بالقرب من الحضيض فإن المراقبين على طول مسار الظل الداخلي المظلم للقمر (الظل) يرون كسوفاً كلياً.
