ماه؛ تنها قمر زمین

ماه؛ تنها قمر زمین

ویژگی‌های فیزیکی و ساختار داخلی ماه

ماه، با قطر تقریبی 3475 کیلومتر، حدود یک چهارم زمین است. این اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که ماه پنجمین قمر بزرگ در منظومهٔ شمسی است. جرم آن تنها 1/81 جرم زمین است، به این معنی که گرانش روی سطح آن بسیار ضعیف‌تر از زمین است. اگر وزن شما روی زمین 60 کیلوگرم باشد، روی ماه فقط 10 کیلوگرم وزن خواهید داشت! این موضوع به فضانوردان اجازه می‌داد تا به راحتی روی سطح آن بپرند.

ساختار داخلی ماه شبیه به زمین است اما بسیار ساده‌تر. دانشمندان با مطالعهٔ لرزه‌های ماه (ماه‌لرزه‌ها) و داده‌های مأموریت‌های آپولو، مدلی از لایه‌های داخلی آن ارائه کرده‌اند:

سطح ماه پوشیده از گودال‌های برخوردی، کوه‌ها، و دشت‌های وسیع و تیره‌ای به نام «ماریا»¹ (Maria) است. این دشت‌ها در واقع حوضه‌های عظیمی هستند که میلیاردها سال پیش توسط فوران‌های آتشفشانی با گدازه‌های بازالتی پر شده‌اند. برخلاف زمین، ماه فاقد جو غلیظ، آب مایع، و میدان مغناطیسی جهانی است، به همین دلیل مستعد برخورد شهاب‌سنگ‌ها و تابش‌های خورشیدی است.

چگونگی شکل‌گیری و تکامل ماه

دانشمندان برای شکل‌گیری ماه چندین نظریه دارند، اما پذیرفته‌شده‌ترین آن‌ها «فرضیه برخورد عظیم»² (Giant Impact Hypothesis) است. بر اساس این نظریه، حدود 4.5 میلیارد سال پیش، جرمی به اندازهٔ مریخ به نام «تیا»³ (Theia) با زمین اولیه برخورد کرد. این برخورد مهیب، مقادیر عظیمی از مواد ذوب‌شده را از گوشتهٔ هر دو جرم به فضا پرتاب کرد. این مواد در مداری به دور زمین شروع به چرخش کردند و به تدریج تحت نیروی گرانش، به هم پیوستند و ماه را تشکیل دادند.

این نظریه با نمونه‌های سنگی جمع‌آوری‌شده از مأموریت‌های آپولو همخوانی دارد که ترکیب ایزوتوپی⁴ آن‌ها بسیار شبیه به سنگ‌های گوشتهٔ زمین است.

پس از شکل‌گیری، ماه بسیار به زمین نزدیک‌تر بود و با سرعت بیشتری می‌چرخید. به‌تدریج و در طول میلیاردها سال، به دلیل اثرات کشندی⁵ (Tidal Effects)، هم فاصلهٔ آن از زمین افزایش یافته و هم سرعت چرخش آن به دور خودش کاهش یافته تا جایی که امروز «قفل کشندی»⁶ (Tidal Locking) شده است. این پدیده دلیل آن است که ما همیشه فقط یک طرف ماه را از زمین می‌بینیم.

حرکت‌های ماه و پدیده‌های وابسته به آن

ماه دو حرکت اصلی دارد: چرخش به دور خود (حرکت وضعی) و چرخش به دور زمین (حرکت انتقالی). مدت زمان هر دو حرکت تقریباً یکسان و حدود 27.3 روز زمینی است که به آن «ماه نجومی» می‌گویند. اما چرخهٔ کامل phases (اهله‌های ماه) — از ماه نو تا ماه نو بعدی — به دلیل حرکت همزمان زمین و ماه به دور خورشید، کمی طولانی‌تر و حدود 29.5 روز است که به آن «ماه هلالی» می‌گویند.

همچنین، این حرکات منظم، پدیده‌های شگفت‌انگیز «کلیپس» (خورشیدگرفتگی و ماه‌گرفتگی) را ایجاد می‌کنند. در یک خورشیدگرفتگی کامل، ماه دقیقاً بین زمین و خورشید قرار می‌گیرد و سایه‌ای بر روی زمین می‌اندازد. در یک ماه‌گرفتگی، زمین بین ماه و خورشید قرار می‌گیرد و سایهٔ زمین روی ماه می‌افتد و آن را به رنگ قرمز تیره (ماه خونین) درمی‌آورد.

تأثیر ماه بر کرهٔ زمین و زندگی انسان

شاید آشکارترین تأثیر ماه بر زمین، ایجاد پدیدهٔ جزر و مد باشد. گرانش ماه آب‌های اقیانوس‌ها را به سمت خود می‌کشد و باعث ایجاد یک برآمدگی می‌شود. همزمان، در طرف مقابل زمین، نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش زمین، برآمدگی دیگری ایجاد می‌کند. با چرخش زمین، این برآمدگی‌ها در سرتاسر سیاره حرکت می‌کنند و باعث بالا و پایین رفتن منظم سطح آب می‌شوند.

اما تأثیرات ماه فراتر از این است. ماه مانند یک تثبیت‌کنندهٔ طبیعی برای محور چرخش زمین عمل می‌کند. بدون ماه، انحراف محور زمین (23.5 درجه) به شدت نوسان می‌کرد و منجر به تغییرات آب‌وهوایی بسیار شدید و غیرقابل پیش‌بینی می‌شد که حیات پیچیده را روی زمین با چالش مواجه می‌کرد.

ماه همچنین در فرهنگ، اسطوره‌شناسی، تقویم‌سازی (تقویم‌های قمری مانند هجری قمری)، و حتی در رفتار برخی از جانوران نقش دارد. برای مثال، برخی از گونه‌های لاک‌پشت‌های دریایی در شب‌های مهتابی تخم‌گذاری می‌کنند.

اکتشاف ماه؛ از رصد تا فرود

انسان از دیرباز مجذوب ماه بوده است. با اختراع تلسکوپ توسط گالیله در سال 1609، فصل جدیدی در رصد ماه آغاز شد. اما اوج اکتشافات در قرن بیستم و در جریان «رقابت فضایی» بین ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی رخ داد.

شوروی با فضاپیمای لونا 2 در سال 1959 اولین کشوری بود که یک شیء ساخت بشر را به سطح ماه رساند. اما نقطهٔ اوج این رقابت، برنامهٔ آپولو⁷ ناسا بود. در 20 ژوئیهٔ 1969، نیل آرمسترانگ و باز آلدرین در مأموریت آپولو 11 به عنوان اولین انسان‌ها بر روی ماه قدم گذاشتند. در مجموع، 12 فضانورد در 6 مأموریت فرود بر ماه، روی سطح آن راه رفتند و بیش از 382 کیلوگرم نمونهٔ سنگ و خاک ماه را به زمین آوردند.

امروزه، بسیاری از کشورها از جمله چین، هند، ژاپن، و ایالات متحده، برنامه‌های رباتیک برای کاوش ماه دارند. هدف این برنامه‌ها ایجاد ایستگاه‌های تحقیقاتی دائمی، مطالعهٔ منابع احتمالی (مانند یخ آب در قطب‌ها)، و استفاده از ماه به عنوان یک پایگاه برای سفرهای آینده به مریخ و فراتر از آن است.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹ ماریا (Maria): واژه‌ای لاتین به معنای «دریاها». مناطقی تیره و پست روی سطح ماه که با گدازه‌های باستانی پر شده‌اند.

² فرضیه برخورد عظیم (Giant Impact Hypothesis): نظریه‌ای که شکل‌گیری ماه را نتیجهٔ برخورد یک سیارهٔ کوچک با زمین اولیه می‌داند.

³ تیا (Theia): نامی که دانشمندان به جرم آسمانی فرضی که با زمین برخورد کرد داده‌اند.

⁴ ایزوتوپ (Isotope): اتم‌های یک عنصر که تعداد نوترون‌های متفاوتی دارند اما عدد اتمی یکسانی دارند.

⁵ اثرات کشندی (Tidal Effects): تأثیرات گرانشی که باعث تغییر شکل اجسام و ایجاد پدیده‌هایی مانند جزر و مد می‌شود.

⁶ قفل کشندی (Tidal Locking): پدیده‌ای نجومی که در آن دورهٔ چرخش یک جرم به دور خودش با دورهٔ مداری آن به دور جرم دیگر برابر است، در نتیجه همیشه یک طرف آن به سمت جرم مرکزی است.

⁷ آپولو (Apollo): نام برنامهٔ فضایی ناسا که منجر به فرود انسان بر روی ماه شد.