ماه تنها قمر طبیعی زمین است که نزدیک به 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 اشکار‌ترین و درخشان‌ترین جرم در آسمان شب است و به‌علت تحول فاصله و موقعیت آن نسبت به زمین و خورشید به شکل‌های متغیری دیده‌ می‌شود.

این دو جرم آسمانی نه‌فقط به‌علت فاصله‌شان از یکدیگر، بلکه به‌علت تعامل های گرانشی و تأثیرات متقابلشان بر یکدیگر، اهمیت بسیاری در فهمیدن ما از جهان دارند. اما فاصله زمین تا ماه چه مقدار است؟ جواب آنقدرها هم که فکر می‌کنید ساده نیست.

در این مقاله، میانگین و فاصله دقیق ماه از زمین و قیاس آن با اجرام دیگر را بازدید می کنیم و شما در ادامه درمی‌یابید چرا جواب این سوال فقط یک عدد نیست.

مدار بیضی‌شکل ماه

هیچ مداری کاملاً دایره‌ای نیست. برخی مدارها زیاد نزدیک به دایره‌اند اما همه آنها حداقل مقداری بیضی‌شکل می باشند. اخترشناسان می‌توانند با محاسبه «گریز از مرکز» مدار، نزدیکی یک مدار به دایره کامل را بسنجند. این مقدار با عددی بین ۰ تا ۱ گفتن می‌شود. در واقع، دایره را می‌توان نوعی بیضی خاص دانست که خروج از مرکز آن ۰ است.

بین همه 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. قبل از این، زمین نیز در مرکز مدار ماه قرار ندارد. بلکه در یکی از کانون‌های مدار بیضوی ماه قرار گرفته؛ به این علت به یک لبه مدار نزدیک‌تر از لبه دیگر است. همه این عوامل علتخواهد شد فاصله ماه و زمین مدام تحول کند.

برای این مدار، «اوج»، «حضیض» و «فاصله متوسط» تعریف شده است و اخترشناسان زمان سخن بگویید درمورد فاصله زمین و ماه تمایل دارند درمورد این ۳ پارامتر سخن بگویید کنند. در ادامه، هرکدام از این شاخص‌ها را معارفه می‌کنیم.

مختصر‌ترین فاصله بین ماه و زمین: حضیض

وقتی که ماه به کمترین فاصله خود از زمین می‌رسد، حضیض شناخته می‌شود و نزدیک به 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 تشکیل جزرومد بر اقیانوس‌های زمین نیروی کششی داخل می‌کند، نزدیکی زیاد تر ماه به زمین اطراف حضیض نیز می‌تواند جزرومدی بالاتر از حد معمول تشکیل کند. 

بیشترین فاصله بین ماه و زمین: اوج

در دورترین نقطه از زمین، ماه نزدیک به 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 تازه که خورشیدگرفتگی تشکیل می‌کند با اوج هم‌زمان شود، قرص کوچک‌تر ماه در آسمان زیاد مشهود خواهد می بود. درحالی‌که خورشیدگرفتگی‌های حلقوی به‌تنهایی دیدنی می باشند، 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؟

همان گونه که مشاهده کردید، فاصله ماه از زمین در اوج و حضیض ۴۲ هزار ۵۹۲ کیلومتر اختلاف دارد که بیشتر از سه‌برابر بزرگ‌تر از قطر زمین است!

برای این که در جواب به سوال «فاصله ماه تا زمین چه مقدار است؟» بتوانیم یک عدد دهیم، دانشمندان یک فاصله متوسط معارفه کرده‌اند. فاصله متوسط میانگین فاصله زمین و ماه است که ۳۸۴ هزار ۴۰۰ کیلومتر محاسبه شد.

تاریخچه اندازه‌گیری فاصله ماه

تا اواخر دهه ۱۹۵۰، همه اندازه‌گیری‌ها از فاصله ماه، بر پایه اندازه‌گیری‌های زاویه‌ای نوری می بود. اولین اندازه‌گیری دقیق را «هیپارخوس» در قرن دوم قبل از میلاد انجام داد. بعد از او نیز منجمان بسیاری تلاش کردند و راه حلهای تازه و رقم های دقیق‌تری به‌ دست آوردند.

اما عصر فضا نقطه عطفی در افزایش دقت این اندازه‌گیری می بود و نتایج زیاد بهبود یافت. طی دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، آزمایش‌هایی با منفعت گیری از رادار، لیزر و فضاپیماها انجام شد که با منفعت‌گیری از پردازش و مدل‌سازی رایانه‌ای پیشرفت کرد.

راه حلهای اندازه‌گیری فاصله ماه تا زمین

راه حلهای اندازه‌گیری فاصله ماه تا زمین به‌مرور بهبود یافتند و دقت آنها نیز زیاد تر شد. چند روش مهم یا دلنشین برای تعیین فاصله قمری را که طی تاریخ منفعت گیری 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، اتفاقات همگام‌سازی برای این کار، طبق معمولً طی ماه‌گرفتگی یا لحظه عبور ماه از نصف‌النهار می بود ( یقیناً اگر ناظران طول جغرافیایی یکسانی داشتند).
• ماه‌گرفتگی: کوششهای اولیه برای اندازه‌گیری فاصله تا ماه، از مشاهدات هندسه ماه‌گرفتگی و با منفعت گیری از مثلثات انجام شد. ستاره‌شناس و ریاضی‌دان یونانی «آریستارخوس ساموسی» در قرن چهارم قبل از میلاد اولین گزارش‌ها را با منفعت گیری از این تکنیک ثبت کرد و سپس از او هیپارخوس نیز از این شیوه منفعت گیری کرد. «بطلمیوس» نیز بعداً این شیوه را به کار گرفت.

• تقاطع نصف‌النهار: اولین بار «اندرو کروملین»، ستاره‌شناس فرانسوی، زمان سفر گذرهای نصف‌النهار ماه در یک شب را از ۲ مکان گوناگون مشاهده کرد.
• غیبت قمری: با ثبت لحظه‌ای که ماه یک ستاره بعد‌عرصه را می‌پوشاند، فاصله ماه را می‌توان تعیین کرد. یقیناً 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 برگشت 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 خواهد شد، 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 وقتی ماه از زمین، بستگی به نوع فضاپیما، انسانی یا رباتیک بودن‌ مأموریت، شدت و مسیری که طی می‌کنید، دارد؛ برای مثال، مأموریت «آپولو ۱۱» که اولین مأموریت سرنشین‌دار به ماه می بود، نزدیک به ۸ روز طول کشید.

یقیناً فضاپیماهای سریع تر می‌توانند این زمان را به نزدیک به ۳ روز افت دهند که زمان متوسط رسیدن‌ به ماه است. اکنون، پژوهش‌ها و فناوری‌های تازه امکان پذیر زمان سفر به ماه را زیاد تر بهینه کنند.

اولین فضاپیمایی که برای رسیدن به ماه تلاش کرد، «لونا ۱» متعلق به اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۹ می بود. لونا ۱ بدون سیستم پیشرانه، ماهواره کره‌ای‌شکل می بود که به فضا پرتاب شد. متأسفانه، فضاپیما موفق نشد 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 دلنشین است بدانید بااینکه تکنولوژی آن چندان پیشرفته نبوده است، یکی از سریع‌ترین سفرها به ماه به حساب می اید!

اکنون می‌خواهیم طویل‌ترین و مختصر‌ترین فاصله وقتی ماه تا زمین را مرور و این فاصله را با وسیله‌های نقلیه متفاوت بازدید کنیم.

طویل‌ترین و مختصر‌ترین زمان

اکنون، رکورد مختصر‌ترین زمان سفر به ماه در اختیار فضاپیمای «نیوهورایزنز» با زمان ۸ ساعت و ۳۵ دقیقه است. یقیناً علت آن این است که فضاپیما شدت خود را افت نداد یا به مدار ماه نزدیک نشد، بلکه در مسیر خود به‌سمت پلوتو پرواز کرد.

طویل‌ترین زمان 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 علتمصرف سوخت زیاد بالا شد و ۱۳.۵ ماه نیز طول کشید تا سفر به آخر برسد!

مأموریت‌های آپولو طی چند روز به ماه رسیدند؟

سفر فضایی انسان طبق معمولً زیاد تر از سفرهای روباتیک طول می‌کشد. ناسا ۹ مأموریت سرنشین‌دار آپولو را به ماه فرستاد که ۶ مأموریت آن با پیروزی فرود آمدند. آپولو ۸ اولین مأموریتی می بود که دور مدار ماه چرخید و یکی از سریع‌ترین سفرهای برنامه آپولو می بود و ۲ روز و ۲۱ ساعت و ۸ دقیقه طول کشید.

هریک از فضاپیماها نزدیک به ۳ روز صرف سفر در فضا کردند و تحول در زمان رسیدن‌ آنها به٬علت گردش در مدار و توقف است.

اگر بخواهیم تا ماه رانندگی کنیم، چه مقدار در مسیر خواهیم می بود؟

زمان رسیدن‌ به ماه با ماشین بستگی به نوع ماشین و قرارگیری ماه در اوج یا حضیض خود دارد. اما برای جواب به این سوال ما فکر می‌کنیم وسیله نقلیه فرضی شبیه خودروهای امروزی باشد و ماه در فاصله متوسط قرار داشته باشد.

باتوجه‌به این که فاصله متوسط ماه و زمین تقریباً ۳۸۴ هزار و شدت متوسط خودروها نزدیک به ۱۰۰ کیلومتر در ساعت است، این سفر حداقل هزار و ۶۰۰ روز (معادل ۴.۵ سال) طول می‌کشد. همان گونه که از رقم های اشکار است، سفر به ماه نیازمند تکنولوژی و شرایط خاصی است که با رانندگی عادی قابل‌قیاس نیست!

با شدت نور، فاصله ماه از زمین چند ساعت است؟

شدت نور در خلأ نزدیک به 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 جواب ۱.۲۸ ثانیه است؛ به این علت کمتر از ۲ ثانیه طول می‌کشد تا نور از زمین به ماه برسد!

برای این که 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 نزدیک به ۱۵۰ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارند. اما این فاصله در قیاس 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 بسیاری در عرصه‌های گوناگون علمی، طبیعی و فرهنگی دارد. این فاصله که زیاد مناسب است، نقش مهمی در اتفاق‌های 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 بسیاری بر اکوسیستم‌های دریایی، زندگی موجودات دریایی و فراهم انرژی از طریق نیروگاه‌های دریا دارد. در حضیض، کشش گرانشی ماه مقداری نیرومندتر از حد معمول خواهد می بود.
• ارامش محور زمین: وجود ماه و فاصله مناسب آن از زمین، به ارامش محور چرخش زمین پشتیبانی می‌کند. این ارامش علتتغییرات منظم فصول و آب‌و‌هوا می‌شود.

• تأثیرات فرهنگی و تاریخی: ماه در فرهنگ‌های گوناگون نمادی از زیبایی و رمزوراز شناخته شده است. تقویم‌های قمری و تعداد بسیاری از جشن‌ها مستقیم به ماه وابسته‌اند.
• کاوش فضایی: فاصله مناسب ماه از زمین آن را به هدفی دلنشین 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 وقتی به زمین نزدیک‌تر می بود و با گذشت زمان این فاصله زیاد تر شد. اکنون ستاره‌شناسان یقین می باشند 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؛ به این علت ستاره‌شناسان روی زمین می توانند پرتوهای لیزر را از این آینه‌ها منعکس کنند و زمان برگشت لیزر را ثبت کنند.

ما می‌دانیم پرتو لیزر با چه سرعتی حرکت می‌کند (شدت 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 فهمید شوند.

در آینده‌ای دور، خورشیدگرفتگی‌های کامل از بین خواهند رفت و از آنها فقط تصاویر امروزی باقی می‌ماند؛ چون 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 هم چنان شوق‌انگیز است و خورشیدگرفتگی‌های کامل تا این مدت وجود دارند!

خلاصه

فاصله ماه و زمین به‌علت مدار بیضوی مدام تحول 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 علت هم دانشمندان فاصله‌ متوسطی معارفه 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 وقتی ماه از زمین نیز بستگی به نوع فضاپیما، انسانی یا رباتیک بودن‌ مأموریت و شدت و مسیری که طی می‌کنید، دارد. اما متوسط ۳ روز طول می‌کشد تا یک فضاپیما به ماه برسد و شدت رسیدن نور به ماه نیز کمتر از ۲ ثانیه است.

فاصله ماه از زمین اهمیت بسیاری دارد و فصل‌ها و جزرومد را به وجود می‌آورد. اما این فاصله درحال افزایش است و ماه هر روز از ما دورتر می‌شود.

سؤالات متداول