ماه در حال فرار کردن از زمین است/ ویدئو

 دانشمندان با تاباندن لیزر به آینه‌هایی که توسط کاوشگرهای فضایی و فضانوردان در ماه قرار داده شده‌اند، فاصله زمین تا ماه را اندازه‌گیری می‌کنند. آنها با اندازه‌گیری مدت زمان رفت و آمد نور ماه می‌توانند با دقت بسیار زیاد، فاصله تا ماه و چگونگی تغییر آن را اندازه‌گیری کنند.

اکنون آنها در مطالعه‌ای جدید نشان داده‌اند که ماه هر سال حدود ۳/۸ سانتی‌متر از زمین دور می‌شود.

به نقل از ساینس‌آلرت، فاصله زمین تا ماه در طول یک ماه و در حین چرخش آن به دور زمین تغییر می‌کند. ماه معمولاً ۳۸۵ هزار کیلومتر از زمین فاصله دارد، اما مدار آن یک دایره کامل نیست و حدود ۲۰ هزار کیلومتر در حین چرخش به دور زمین تغییر می‌کند. این تغییر به دلیل آن است که برخی از ماه‌های کامل کمی بزرگتر از بقیه به نظر می‌رسند. این ماه‌ها با نام «اَبَرماه»(supermoons) شناخته می‌شوند.

پدیده «ابرماه» یا «ماه‌افروختگی» زمانی رخ می‌دهد که ماه در حالت بدر به نزدیک‌ترین فاصله خود از زمین می‌رسد و درخشان‌تر و بزرگتر از معمول دیده می‌شود. این اتفاق هر ۴۱۲ روز یک بار پیش می‌آید.

«استفن دیکربی»(Stephen DiKerby) پژوهشگر فوق‌دکترا در فیزیک و نجوم «دانشگاه ایالتی میشیگان»(Michigan) به حرکت و تعامل اجسامی مانند سیارات، ستارگان و کهکشان‌ها علاقه‌مند است. وی طی مطالعه‌ای جدید در رابطه با حرکات زمین و ماه پیامدهای جالبی را کشف کرده است.

مطالعه چگونگی حرکت آنها در طول زمان می‌تواند به پژوهشگران کمک کند تا بهتر بفهمند که هر کدام در طول ۴/۵ میلیارد سال از زمان تشکیل زمین و ماه چگونه تغییر کرده‌اند.

نیروی جزر و مدی

علت دور شدن ماه، «نیروی کشندی»(Tidal forces) یا «نیروی جزر و مدی» است. جزر و مد، ناشی از تفاوت گرانش در طول یک جرم است. نیروی گرانش وارد شده توسط ماه در سمتی از زمین که رو به ماه است، حدود ۴ درصد قوی‌تر از سمت مخالف زمین است که رو به ماه نیست، زیرا گرانش با فاصله ضعیف‌تر می‌شود. این «نیروی جزر و مدی» باعث می‌شود اقیانوس‌ها در دو برآمدگی که به سمت ماه و دور از آن هستند، حرکت کنند. این اتفاق به این دلیل می‌افتد که نیروی گرانشی که ماه به زمین وارد می‌کند، فقط یک نیروی متوسط نیست که در همه جا یکسان باشد.

این انیمیشن ناسا، نشان می‌دهد که چگونه ماه باعث ایجاد جزر و مد در زمین می‌شود، آب اقیانوس‌ها به سمت ماه و از آن دور می‌شود.

گرانش ماه در سمت نزدیک‌ زمین قوی‌تر است و یک برآمدگی از آب ایجاد می‌کند که به سمت ماه هستند. این نیرو در سمت مخالف زمین ضعیف‌تر است که یک برآمدگی دیگر از آب را پشت زمین باقی می‌گذارد. این برآمدگی‌ها همانطور که زمین می‌چرخد، حرکت می‌کنند و به دلیل کشش گرانشی ماه، همچنان به سمت آن هستند. سطح آب در شهر نیویورک یا لس آنجلس می‌تواند به دلیل این برآمدگی‌های جزر و مدی حدود ۱/۵ متر تغییر کند.

برآمدگی‌های جزر و مدی همچنان که ماه به دور زمین می‌چرخد، به طور دقیق به سمت ماه نیستند، بلکه به دلیل اصطکاک بین برآمدگی‌ها و چرخش زمین، کمی جلوتر از آن قرار می‌گیرند.

این برآمدگی‌های مایع به شکلی کامل با ماه همسو نیستند و کمی از ماه جلوتر هستند، زیرا زمین در حال چرخش است و آنها را به جلو می‌کشد. این برآمدگی‌ها همچنین یک کشش گرانشی به سمت ماه نیز وارد می‌کنند. برآمدگی نزدیک‌تر به ماه فقط ماه را به سمت مرکز زمین نمی‌کشد، بلکه کمی آن را در مدارش به جلو هل می‌دهد. این کشش به جلو از برآمدگی جزر و مدی نزدیک‌تر باعث می‌شود ماه سرعت بگیرد و منجر به افزایش اندازه مدار خود شود. بنابراین گرانش برآمدگی جزر و مدی نزدیک‌تر روی زمین، ماه را به جلو می‌کشد و اندازه مدار ماه را افزایش می‌دهد. این امر منجر به دور شدن تدریجی ماه از زمین می‌شود. این اثر تدریجی، تنها به طور متوسط در طول سال‌ها قابل تشخیص است.

تاثیر افزایش فاصله ماه بر زمین

ماه با بزرگتر شدن مدارش، «تکانه»(momentum) کسب می‌کند. از آنجایی که زمین، کار افزایش «تکانه» ماه را انجام می‌دهد، چرخش زمین نیز به نوبه خود کند می‌شود، زیرا «تکانه‌اش» به ماه منتقل می‌شود. به عبارت دیگر، با افزایش «تکانه» مداری ماه، «تکانه» چرخشی زمین در ازای آن کاهش می‌یابد. این تبادل باعث می‌شود طول روز به شکلی جزئی طولانی‌تر شود. این اثرات بسیار ناچیز هستند و ما برای میلیون‌ها سال همچنان شاهد خورشید گرفتگی، جزر و مد و روزهایی خواهیم بود که ۲۴ ساعت طول می‌کشند.

«تکانه» یا «مومنتوم» از کمیت‌های برداری در فیزیک است. این کمیت در واقع، میزان نیروی لازم برای توقف جرم را توصیف می‌‌‌‎‌‎‌‎کند و در تعریف قانون دوم نیوتون مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گذشته ماه

روزهای زمین در گذشته کوتاه‌تر بوده‌اند. ماه احتمالاً حدود ۴/۵ میلیارد سال پیش، زمانی که زمین جوان با یک سیاره اولیه به اندازه مریخ برخورد کرد، تشکیل شده است که باعث شد مقدار زیادی ماده به فضا پرتاب شود و در نهایت، آن ماده‌ها، ماه را تشکیل دادند.

ماه در ابتدا بسیار به زمین نزدیک‌تر بود و در آسمان بسیار بزرگتر دیده می‌شد. باستان‌شناسان با مطالعه صدف‌های حلزون فسیل شده برای موادی که الگوهای رشد روزانه آنها را نشان می‌دهند، شواهدی یافتند که در ۷۰ میلیون سال پیش، روزها تنها ۲۳/۵ ساعت طول می‌کشیدند.

رویدادهای آینده

چرخش زمین در ده‌ها میلیارد سال بعد می‌تواند آنقدر کند شود تا به شکل جزر و مدی با ماه قفل شود. این امر بدان معناست که چرخش زمین به اندازه چرخش ماه در مدارش طول خواهد کشید. ماه در این نقطه، از دور شدن باز می‌ایستد و ما آن را تنها از یک سمت زمین خواهیم دید، اما چالش‌هایی مانع از این اتفاق خواهد شد. یکی از این چالش‌ها روشن‌تر شدن خورشید در حدود یک میلیارد سال دیگر است. این امر منجر به جوش آمدن اقیانوس‌ها می‌شود. در آن زمان، دیگر برآمدگی‌های جزر و مدی بزرگ آب برای دورتر شدن ماه وجود نخواهد داشت. خورشید چند میلیارد سال بعد، به یک غول سرخ تبدیل می‌شود و ممکن است زمین و ماه را نابود کند. با این وجود، این رویدادها آنقدر در آینده‌ای دور هستند که نیازی به نگرانی در مورد آنها نداریم.

این مطالعه در مجله The Conversation منتشر شده است.