زمانی که ماه به نزدیک‌ترین نقطهٔ خود نسبت به زمین می‌رسد، اصطلاحاً به آن «حضیض» می‌گویند که فاصله‌ای حدود ۳۶۳ هزار و ۳۰۰ کیلومتر از زمین دارد.
ماه، تنها قمر طبیعی زمین است که حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش شکل گرفته است. این قمر در یک مدار بیضوی به دور زمین گردش می‌کند و نور آن در واقع بازتاب خورشید است. از منظر زمین، ماه به عنوان بارزترین و درخشان‌ترین جرم در آسمان شب دیده می‌شود و به دلیل تغییر موقعیت و فاصله‌اش نسبت به زمین و خورشید، اشکال مختلفی به خود می‌گیرد.
اهمیت این دو جرم آسمانی به‌واسطهٔ فاصله‌شان و همچنین تعاملات گرانشی و تأثیرات متقابلشان بر یکدیگر، نقش بسیار کلیدی در درک ما از جهان دارند. اما سوالی که پیش می‌آید این است که فاصلهٔ زمین تا ماه چقدر است؟ پاسخ این سوال به سادگی آنچه به نظر می‌رسد نیست.
فاصله بین ماه و زمین به دلیل شکل بیضوی مدار آنها، دائماً در حال تغییر است و ماه در گردش خود به دور زمین، در حالتی از اوج یا حضیض قرار می‌گیرد.
در این مقاله به بررسی میانگین و فاصلهٔ دقیق ماه از زمین و مقایسهٔ آن با اجرام دیگر خواهیم پرداخت و در ادامه خواهید دید که چرا پاسخ این سوال تنها به یک عدد محدود نمی‌شود.
مدار بیضی‌شکل ماه
هیچ مداری به طور کامل دایره‌ای نیست. برخی از مدارها از نظر شکل نزدیک به دایره هستند، اما همهٔ آنها حداقل کمی بیضی‌شکل به حساب می‌آیند. اخترشناسان با محاسبهٔ مقدار «گریز از مرکز» مدار، می‌توانند نزدیکی یک مدار به دایره کامل را ارزیابی کنند. این مقدار به عددی بین ۰ تا ۱ تبدیل می‌شود. به واقع، دایره یک نوع خاص از بیضی است که گریز از مرکز آن ۰ است.
از میان سیارات منظومهٔ شمسی، مدار ناهید با گریز از مرکز کم‌ترین مقدار و نزدیک‌ترین شکل به دایره را به مقدار ۰.۰۰۷ دارد. در مقابل، عطارد دارای بیشترین مقدار ۰.۲ به شکل غیرعادی‌ترین یا بیضوی‌ترین مدار است.
گریز از مرکز مدار ماه ۰.۰۵ است. همچنین، زمین در مرکز مدار ماه قرار ندارد، بلکه یکی از کانون‌های مدار بیضوی آن است؛ لذا به یکی از لبه‌های مدار نزدیک‌تر از لبه دیگر است. این عوامل موجب می‌شوند که فاصلهٔ ماه و زمین به طور مرتب تغییر نماید.
فاصلهٔ ماه و زمین به دلیل مدار بیضوی، دائماً در حال تغییر است و ماه در گردش خود از زمین، در اوج یا حضیض قرار می‌گیرد.
برای این مدار، سه مفهوم «اوج»، «حضیض» و «فاصله متوسط» تعریف شده است و اخترشناسان هنگام بحث در مورد فاصلهٔ زمین و ماه به این سه پارامتر تمایل دارند. در ادامه، به توضیح هر یک از این شاخص‌ها خواهیم پرداخت.
کوتاه‌ترین فاصله بین ماه و زمین: حضیض
زمانی که ماه به نزدیک‌ترین نقطهٔ خود به زمین می‌رسد، به آن حضیض می‌گویند و این فاصله حدود ۳۶۳ هزار و ۳۰۰ کیلومتر است.
اگر حضیض مصادف با فاز کامل ماه شود، اصطلاحاً «ابرماه» نامیده می‌شود. ابرماه‌ها معمولاً به میزان ۱۷ درصد بزرگ‌تر و ۳۰ درصد درخشان‌تر از کم‌نورترین ماه سال به نظر می‌رسند. چون گرانش ماه نیروی کششی برای ایجاد جزرومد بر اقیانوس‌های زمین اعمال می‌کند، نزدیکی بیشتر ماه در اطراف حضیض می‌تواند جزرومدی بالاتر از حد معمول نیز ایجاد کند.
در دورترین نقطه از زمین، ماه حدود ۴۰۵ هزار و ۶۹۶ کیلومتر فاصله دارد و اصطلاحاً در اوج قرار دارد.
فاصله ماه و زمین
ماه در اوج خود به «ماه خرد» معروف است. ماه خرد نمی‌تواند به وضوح دیده شود، اما وقتی که فاز جدید ماه با اوج هم‌زمان باشد، قرص کوچکتر ماه در آسمان به راحتی قابل‌مشاهده خواهد بود. در حالی که خورشیدگرفتگی‌های حلقوی معمولاً جذاب هستند، در زمانی که ماه در اوج خود قرار دارد، خورشید را به‌طور کامل مسدود نمی‌کند، بلکه حلقه‌ای از قرص خورشید که در دید زمین قرار دارد، نمایان می‌شود.
به‌طور مشخص، شما می‌توانید متوجه اختلاف ۴۲ هزار و ۵۹۲ کیلومتری میان فاصلهٔ ماه از زمین در اوج و حضیض باشید که این فاصله بیش از سه برابر قطر زمین است!
برای اینکه پاسخی عددی به سؤال «فاصلهٔ ماه تا زمین چقدر است؟» داده شود، دانشمندان یک فاصلهٔ متوسط معرفی کرده‌اند که به‌طور میانگین فاصلهٔ زمین و ماه برابر با ۳۸۴ هزار و ۴۰۰ کیلومتر محاسبه شده است.
تاریخچه اندازه‌گیری فاصلهٔ ماه
تا اواخر دههٔ ۱۹۵۰، تمام اندازه‌گیری‌ها از فاصلهٔ ماه بر مبنای اندازه‌گیری‌های زاویه‌ای نوری انجام می‌شد. اولین اندازه‌گیری دقیق توسط «هیپارخوس» در قرن دوم قبل از میلاد انجام گرفت. بعد از او، بسیاری از منجمان کوشیدند تا روش‌های جدید و ارقام دقیق‌تری ارائه دهند.
اما عصر فضا به عنوان نقطهٔ عطفی در بهبود دقت این اندازه‌گیری‌ها عمل کرد و نتایج به طرز قابل توجهی تغییر یافت. در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، آزمایش‌هایی با استفاده از رادار، لیزر و فضاپیماها انجام شد که از پردازش و مدل‌سازی رایانه‌ای بهره‌برداری کردند.
روش‌های اندازه‌گیری فاصلهٔ ماه تا زمین
روش‌های اندازه‌گیری فاصلهٔ ماه به مرور زمان بهبود پیدا کردند و دقت آنها افزایش یافت. در ادامه به معرفی چند روش مهم و جالب که در تاریخ برای تعیین فاصلهٔ قمری به کار رفته‌اند می‌پردازیم:
اختلاف منظر (پارالاکس): قدیمی‌ترین روش برای تعیین فاصلهٔ ماه به اندازه‌گیری زوایای هم‌زمان ماه و یک نقطهٔ مرجع از مکان‌های مختلف اطلاق می‌شود. قبل از وجود ساعت‌های مکانیکی دقیق، این همزمان‌سازی معمولاً در زمان ماه‌گرفتگی یا هنگام عبور ماه از نصف‌النهار صورت می‌گرفت (البته زمانی که ناظران در طول جغرافیایی یکسانی بودند).
ماه‌گرفتگی: کوشش‌های اولیه برای اندازه‌گیری فاصلهٔ ماه از طریق مشاهدات هندسهٔ ماه‌گرفتگی و با استفاده از مثلثات انجام می‌شد. ستاره‌شناس و ریاضی‌دان یونانی «آریستارخوس ساموسی» برای اولین بار در قرن چهارم قبل از میلاد از این تکنیک استفاده کرد و پس از او «هیپارخوس» نیز به کار بست. «بطلمیوس» نیز بعداً این روش را به کار گرفت.
تقاطع نصف‌النهار: برای اولین بار «اندرو کروملین»، ستاره‌شناس فرانسوی، در هنگام مشاهدهٔ گذرهای نصف‌النهار ماه از دو نقطهٔ مختلف این چرخش را ثبت کرد.
غیبت قمری: با ثبت زمان پوشش ماه بر یک ستارهٔ پس‌زمینه، می‌توان فاصلهٔ ماه را تعیین کرد به شرطی که اندازه‌گیری‌ها از مکان‌های شناخته‌شده و مختلف صورت گیرد. اخترشناسان توانستند فاصلهٔ ماه را با مشاهدهٔ چهار غیبت از نه مکان در سال ۱۹۵۲ محاسبه کنند.
رادار: با بازتاب امواج رادیویی و محاسبهٔ زمان بازگشت، می‌توان فاصله تا ماه را به دست آورد. این کار برای نخستین بار در سال ۱۹۴۶ به عنوان بخشی از «پروژه دیانا» انجام شد.
مسافت‌سنج لیزری: در سال ۱۹۶۲، تیمی از «مؤسسه تکنولوژی ماساچوست» و تیمی دیگر در «رصدخانه اخترفیزیک کریمه» شوروی آزمایشاتی را انجام دادند که در آن زمان رفت و برگشت پالس‌های لیزری که به صورت مستقیم از سطح ماه منعکس می‌شدند، اندازه‌گیری می‌کردند. این روش امروزه به عنوان دقیق‌ترین شیوهٔ اندازه‌گیری فاصلهٔ ماه و زمین محسوب می‌شود. فضانوردان آپولو نیز بازتابنده‌هایی را بر روی سطح ماه قرار دادند.
مدت زمانی که طول می‌کشد تا به ماه برسید یا فاصلهٔ زمانی ماه از زمین، به نوع فضاپیما، انسانی یا رباتیک بودن مأموریت، سرعت و مسیر طی‌شده بستگی دارد؛ به عنوان مثال، مأموریت «آپولو ۱۱» که نخستین مأموریت سرنشین‌دار به ماه بود، تقریباً ۸ روز به طول انجامید.
البته فضاپیماهای سریع‌تر می‌توانند این زمان را به حدود ۳ روز تقلیل دهند که این زمان به‌طور متوسط برای رسیدن به ماه محسوب می‌شود. در حال حاضر، پژوهش‌ها و فناوری‌های نوین ممکن است زمان سفر به ماه را بهینه‌تر کنند.
نخستین فضاپیمایی که برای رسیدن به ماه کوشش کرد «لونا ۱» از اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۹ بود. لونا ۱ یک ماهوارهٔ بی‌پیشرانه بود که به فضا پرتاب شد. متأسفانه، این فضاپیما نتوانست مأموریت خود را به‌طور کامل انجام دهد، اما در مدت ۳۴ ساعت (یک روز و ۱۰ ساعت) به نزدیکی ماه رسید.
اکنون لونا ۱ در حال گردش در منظومهٔ شمسی، بین مدار زمین و مریخ قرار دارد و جالب است که با اینکه تکنولوژی آن چندان پیشرفته نبود، یکی از سریع‌ترین سفرها به ماه به شمار می‌رود!
در ادامه به بررسی طولانی‌ترین و کوتاه‌ترین فاصله زمانی ماه تا زمین می‌پردازیم و این فاصله را با وسایل نقلیه مختلف مقایسه خواهیم کرد.
طولانی‌ترین و کوتاه‌ترین زمان
در حال حاضر، رکورد کوتاه‌ترین زمان سفر به ماه در اختیار فضاپیمای «نیوهورایزنز» با مدت زمان ۸ ساعت و ۳۵ دقیقه است. دلیل این رکورد این است که فضاپیما سرعتش را کاهش نداد و به مدار ماه نزدیک نشد، بلکه مسیرش به سمت پلوتو ادامه داشت.
از سوی دیگر، طولانی‌ترین مدت سفر در اختیار «اسمارت ۱»، فضاپیمای آژانس فضایی اروپا است که با موتور یونی عمل می‌کرد و در سال ۲۰۰۳ به فضا پرتاب شد. اسمارت ۱ به جای انتخاب مسیر مستقیم، دور زمین گردش کرد تا به ماه برسد. موتور یونی همراه با مانورهای کمکی گرانشی سبب شد که زمان سفر به ۱۳.۵ ماه افزایش یابد!
مأموریت‌های آپولو چند روزه به ماه رسیدند؟
سفر فضایی انسان معمولاً بیشتر از سفرهای روباتیک زمان می‌برد. ناسا ۹ مأموریت سرنشین‌دار آپولو را به سمت ماه فرستاد که ۶ مورد از این مأموریت‌ها با موفقیت فرود آمدند. آپولو ۸ نخستین مأموریتی بود که به دور مدار ماه چرخید و یکی از سریع‌ترین سفرهای برنامه‌ی آپولو بود که به مدت ۲ روز و ۲۱ ساعت و ۸ دقیقه انجام شد.
به‌طور تقریبی، هر کدام از فضاپیماها حدود ۳ روز زمان را صرف سفر در فضا کردند و تغییر زمان رسیدن آنها به دلیل چرخش در مدار و توقف در بعضی مواقع بود.
اگر بخواهیم با خودروی شخصی به ماه برسیم، چقدر طول می‌کشد؟
مدت زمان رسیدن به ماه با خودرو بستگی به نوع خودرو و موقعیت ماه در اوج یا حضیض خود دارد. برای پاسخ به این سوال فرض می‌کنیم وسیلهٔ نقلیه‌ای مشابه خودروهای امروزی باشد و ماه در فاصلهٔ متوسط قرار داشته باشد.
با توجه به اینکه فاصلهٔ متوسط ماه و زمین تقریباً ۳۸۴ هزار کیلومتر و سرعت متوسط خودروها حدود ۱۰۰ کیلومتر در ساعت است، این سفر حداقل هزار و ۶۰۰ روز (معادل ۴.۵ سال) زمان خواهد برد. همان‌طور که متوجه شدید، سفر به ماه نیازمند فناوری و شرایط خاصی است که با رانندگی معمولی قابل مقایسه نیست!
با سرعت نور، فاصله ماه از زمین چقدر زمان می‌برد؟
سرعت نور در خلأ تقریبا ۲۹۹ هزار و ۷۹۲ کیلومتر در ثانیه است. برای محاسبهٔ مدت زمانی که نور برای طی سفر از زمین به ماه نیاز دارد، می‌توانیم فاصلهٔ متوسط زمین تا ماه را بر این سرعت تقسیم کنیم که نتیجهٔ آن ۱.۲۸ ثانیه خواهد بود. بنابراین کمتر از ۲ ثانیه طول می‌کشد تا نور از زمین به ماه برسد!
فاصله ماه و زمین
برای فهم بهتر این مقدار، می‌خواهیم فاصله خورشید از ماه یا زمین را نیز توضیح دهیم. زیرا ماه به دور زمین و زمین به دور خورشید می‌چرخد، فاصلهٔ ماه و زمین از خورشید تقریباً یکسان است.
به‌طور متوسط، زمین و ماه تقریباً ۱۵۰ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارند. با این حال، این فاصله در مقایسه با فاصلهٔ زمین و ماه آنقدر زیاد است که حدود ۸ دقیقه زمان می‌برد تا نور خورشید به ما برسد.
تأثیر فاصله ماه بر زمین
فاصلهٔ ماه از زمین در بسیاری از زمینه‌های علمی، طبیعی و فرهنگی اهمیت زیادی دارد. این فاصله که به‌طور مناسب تنظیم شده، نقش مهمی در پدیده‌های طبیعی و زندگی روزمرهٔ ما ایفا می‌کند؛ در ادامه به معرفی این موارد خواهیم پرداخت:
جزرومد: به خوبی می‌دانیم که جزرومد در اقیانوس‌های ما ناشی از کشش گرانشی ماه و خورشید و چرخش زمین رخ می‌دهد. جزرومد تأثیرات زیادی بر اکوسیستم‌های دریایی، حیات موجودات دریایی و تولید انرژی از نیروگاه‌های دریایی دارد. در حالت حضیض، کشش گرانشی ماه کمی قوی‌تر از حد معمول خواهد بود.
ثبات محور زمین: وجود ماه و فاصلهٔ مناسب آن از زمین به ثبات محور چرخش زمین کمک می‌کند. این ثبات موجب تغییرات منظم فصول و وضعیت‌های جوی می‌شود.
فاصلهٔ ماه و زمین به سبب شکل بیضوی مدار آنها، به طور مداوم در حال تغییر است و ماه در خلال چرخش خود به دور زمین در اوج یا حضیض قرار می‌گیرد.
تأثیرات فرهنگی و تاریخی: ماه در فرهنگ‌های مختلف به عنوان نمادی از زیبایی و راز و رمز شناخته می‌شود. تقویم‌های قمری و بسیاری از جشن‌ها به‌صورت مستقیم به ماه مرتبط هستند.
کاوش فضایی: فاصلهٔ مناسب ماه از زمین، آن را به هدفی جذاب برای کاوش‌های فضایی تبدیل کرده است. رسیدن به ماه نخستین اقدام انسان در اکتشافات فضایی و سفر به سیارات دیگر محسوب می‌شود.
ماه در حال دور شدن از ما است!
در گذشته، ماه به زمین نزدیک‌تر بود و با گذر زمان این فاصله بیشتر شده است. اکنون ستاره‌شناسان به وضوح می‌دانند که ماه هر سال به میزان ۳.۸ سانتی‌متر از زمین دور می‌شود که معادل همان سرعتی است که ناخن‌های شما رشد می‌کنند!
فضانوردان مأموریت‌های آپولو ۱۱، ۱۴، ۱۵ و دو ربات مریخ‌نورد شوروی، «لونوخود ۱» و «لونوخود ۲»، در مجموع ۵ بازتاب‌دهندهٔ لیزری را روی سطح ماه قرار دادند؛ بدین ترتیب، ستاره‌شناسان روی زمین می‌توانند پرتوهای لیزر را از این آینه‌ها منعکس کرده و زمان بازگشت آنها را ثبت کنند.
فاصلهٔ ماه و زمین به خاطر مدار بیضوی خود همواره در حال تغییر است و ماه در گردش خود به دور زمین، در اوج یا حضیض قرار می‌گیرد.
می‌دانیم که پرتو لیزر با چه سرعتی حرکت می‌کند (سرعت نور)، لذا می‌توانیم به سادگی از فاصله‌ای که پرتو لیزر طی کرده است، مطلع شویم. این روش به قدری دقیق است که دانشمندان موفق به شناسایی افزایش فاصله زمین تا ماه شده‌اند.
در دورانی نه چندان دور، خورشیدگرفتگی‌های کامل ممکن است از بین بروند و تنها تصاویر امروزی از آنها به یادگار بماند؛ زیرا در آینده، ماه دورتر و کوچکتر به نظر خواهد رسید و دیگر قادر نخواهد بود که تمام دیسک خورشید را بپوشاند.
به‌نظر می‌رسد که در حال حاضر در دوره خوبی از فاصلهٔ ماه تا زمین هستیم، دورانی که ماه در آسمان شب بزرگ و درخشان می‌باشد، سفر به آن همچنان هیجان‌انگیز است و خورشیدگرفتگی‌های کامل هنوز هم موجودند!
به‌طور خلاصه، فاصلهٔ ماه و زمین به‌دلیل مدار بیضوی خود همواره در حال تغییر است و ماه در گردش خود به دور زمین، به دورترین (اوج) یا نزدیک‌ترین (حضیض) فاصله از ما می‌رسد. این اختلاف در اوج و حضیض در حدود ۴۲ هزار و ۵۹۲ کیلومتر است و از این رو دانشمندان فاصلهٔ متوسطی برابر با ۳۸۴ هزار و ۴۰۰ کیلومتر را معرفی کرده‌اند.
مدت زمان لازم برای رسیدن به ماه یا فاصلهٔ زمانی آن از زمین نیز بستگی به نوع فضاپیما، انسان‌ساز یا رباتیک بودن مأموریت، سرعت و مسیر طی‌کرده دارد. اما به‌طور متوسط، فضاپیماها برای رسیدن به ماه حدود ۳ روز زمان نیاز دارند و زمان رسیدن نور به ماه نیز کمتر از ۲ ثانیه است.
اهمیت فاصلهٔ ماه از زمین در برقراری فصول و پدیده‌های جزرومدی مشهود است. با این حال، این فاصله به‌طور مداوم در حال افزایش است و ماه به تدریج از زمین دورتر می‌شود.
منبع: دیجیاتو