قمر زمین

ماه نزدیک‌ترین جرم آسمانی به زمین است. میلیاردها سال است که ماه به گرد زمین می‌چرخد. درواقع اگر بخواهیم دقیق صحبت کنیم ماه به گرد زمین نمی‌چرخد بلکه به گرد مرکز جرم دوتایی متشکل از زمین و ماه می‌گردد هم‌چنان که زمین نیز به دور این مرکز جرم می‌گردد. البته چون جرم زمین تقریباً هشتاد و یک برابر جرم ماه است فاصله‌ی این مرکز جرم از مرکز ماه تقریباً هشتاد و یک برابر فاصله‌ی آن تا مرکز زمین است و بنابر این عملاً این مرکز جرم با توجه به فاصله‌اش از زمین و با توجه به قطر زمین در عمقی از زمین (رو به طرف ماه) به اندازه‌ی تقریباً یک چهارم شعاع زمین قرار دارد. این به این معناست که ماه باعث می‌شود مرکز زمین در گردش سالانه‌اش به گرد خورشید یک مدار هموار بیضوی یا تقریباً دایره‌ای نداشته باشد بلکه این مدار کمی نوسانی یا کنگره‌ای با تقریباً دوازده کنگره‌ی هموار باشد. از این نظر ماه نقشی کاملاً انحصاری را در منظومه‌ی شمسی بازی می‌کند، به این معنا که نسبت جرم ماه به زمین، برابر با یک به هشتاد و یک، بزرگ‌ترین نسبت جرم یک قمر در منظومه‌ی شمسی به جرم سیاره‌ی مادرش می‌باشد. از این لحاظ است که سیستم دوتایی بیشترین نمود را در مورد زمین-ماه دارد تا در مورد سیارگان دیگر و قمرهایشان. به علاوه سیارات قمردار دیگر برخلاف زمین معمولاً دارای بیش از یک قمرند که این باعث می‌شود بر اثر توزیع فضایی قمرها مرکز جرم مشترک سیاره و قمرهایش به طور متوسط بسیار به مرکز سیاره نزدیک باشد. در حالی که چنین اثر جبران کننده‌ای برای سیاره‌ی تک قمره‌ی زمین وجود ندارد. این هردو عامل باعث می‌شود که زمین خیلی بیش از تمام سیارات منظومه‌ی شمسی (به خاطر وجود (تکی) ماه) در گردشش به گرد خورشید لنگ بخورد یا رقصان باشد.
تقریباً همواره به همین ترتیب، ماه به گرد زمین (یا مرکز جرم زمین-ماه) می‌چرخیده است. این نزدیک‌ترین جرم آسمانی به زمین، هزاران سال است مورد توجه انسان بوده است، پرستیده شده است، اوقات زمانی از روی حرکاتش محاسبه شده است، در وصف زیبائیش شعرها سروده شده است، و مرکز الهام و اشراق و حتی ارواح شمرده شده است. همه‌ی این‌ها به خاطر تأثیر شگرفی است که ماه از هر نظر بر زمین دارد که حداقلِ آن تأثیر گفته شده‌ی جاذبه‌ش بر زمین است که نمود بارز آن را می‌توان بر ماه‌کشندهای اقیانوس‌های زمین روزی دو بار مشاهده کرد. به همین خاطر است که صرف نظر از انسان‌های اولیه که ماه را می‌پرستیدند این جرم سماوی همواره به عنوان نشانی از خداوند مورد توجه و احترام بشر بوده است. کنجکاوان دانشمند بشر اما همواره در رؤیای سفر به این کره‌ی همسایه بوده‌اند. مکانیک سماویِ تقریباً بدون اختلال گردش ماه به گرد زمین و گردش زمین به دور خورشید باعث شده است که در تمام طول عمر بشر تاکنون، ماه با پدیده‌های نوری قاعده‌مندش که مرتباً تکرار می‌شوند، مثل هلال و بدر، به اجداد ما کمک کند تا بتوانند نخستین تقویم‌های قابل اطمینان را تهیه کنند. این کره به خاطر نزدیکیش به زمین این امکان را در اختیار بشر قرار داد که در مورد فاصله، اندازه، جرم و ابعاد و مناظر و مرایای آن تحقیق نماید. بالاخره انسانِ قرن بیستم این اقبال را یافت که بر صحنه‌ی تلویزیون منزلش مستقیماً شاهد فرود آمدن بشر بر سطح ماه باشد که نخستین سفر بشر به کره‌ای دیگر بود. این اتفاق تاریخی در بیستم جولای 1969 میلادی افتاد. این شاید فتح بابی برای بشر بود که از طریق ماه بتواند کم‌کم به دیگر سیارت منظومه عزیمت نماید، هرچند به این علت که جوی ندارد و هم‌چون کویری بی آب و علف است قابل سکونت برای بشر نیست.
در مورد منشأ ماه نظریات گوناگونی ابراز شده است، از جمله این که از زمین جدا شده است یا این که کره‌ای بوده است که در دام جاذبه‌ی زمین افتاده است یا این‌که در فرایند سرد شدن توده گازی که شاید از خورشید جدا شده است دو جرم جامد زمین و ماه تشکیل گردید. داستان منشأ ماه هرچه باشد کاملاً روشن است که ماه در فرایند پیدایش زمین سهیم بوده است همان‌گونه که در افول و انهدام احتمالی آن نیز سهم قابل توجهی خواهد داشت.
فاصله‌ی متوسط ماه از زمین در حدود سی‌صد و هشتاد و چهار هزار و چهارصد کیلومتر است. یک اشعه‌الکترومغناطیسی یا نور، این فاصله را در عرض حدوداً یک و سه دهم ثانیه می‌پیماید. برای این که بتوانیم حسی از نزدیکی ماه به خودمان به دست آوریم باید بگوییم همین نور در حدود هشت دقیقه طول می‌کشد تا از خورشید به زمین برسد و در حدود یک ساعت طول می‌کشد تا از زحل یا کیوان به زمین برسد و در حدود چهار و سه دهم سال طول می‌کشد تا از نزدیک‌ترن ستاره به منظومه‌ی شمسی به زمین برسد. پر شتاب‌ترن سفینه‌های ما باید دها هزار سال در راه باشند تا به نزدیکی این ستاره برسند.
مدار گردش ماه به دور زمین کاملاً دایره‌ای نیست. اگر چنین بود ما همواره ماه را به یک اندازه در آسمان مشاهده می‌نمودیم. مدار ماه نه یک دایره که بیضوی است به گونه‌ای که زمین، و درواقع مرکز جرم سیستم دوتایی زمین-ماه، در یکی از کانون‌های این بیضی است. البته این بیضی چندان کشیده نیست و خیلی به دایره نزدیک است. به هر حال این بیضی آن قدر کشیده هست که بتوانیم دورتر شدن یا نزدیک‌تر شدن ماه به زمین را با تغییر قطر ظاهری مشهود آن از روی زمین نظاره کنیم. ماه در نزدیک‌ترین نقطه فاصله‌ای برابر با تقریباً سی‌صد و پنجاه و شش هزار و پانصد کیلومتر و در دورترین نقطه فاصله‌ای در حدود چهار صد و شش هزار و هفت‌صد کیلومتر از زمین دارد. به همین دلیل است که در فاصله‌ی دورش از زمین به طور محسوسی کوچک‌تر از فاصله‌ی نزدیکش به نظر می‌رسد. ماه دارای قطر تقریبی سه هزار و پانصد کیلومتر است که اندکی بیشتر از ربع قطر زمین است. مساحت ماه تقریباً یک سیزدهم مساحت زمین است. حجم آن کمتر از یک پنجاهم حجم کره‌ی زمین است. وزن هر چیزی روی ماه یک ششم وزن آن روی زمین است. یکی دیگر از ویژگی‌های منحصر به فرد ماه در مقایسه با دیگر قمرهای منظومه‌ی شمسی این است که از دید ناظر روی سیاره، ماه بزرگترین اندازه‌ی ظاهری را دارد و جالب این‌که این بزرگ‌ترین اندازه، تقریباً دقیقاً هم‌اندازه با اندازه‌ی بزرگی ظاهری خورشید است، و همین امر امکان رؤیت خورشید گرفتگی کامل را برای ناظر زمینی فراهم می‌آورد، چیزی که در هیچ کدام از دیگر سیارات منظومه‌ی شمسی در رابطه با هر کدام از قمرهایشان امکان وقوع ندارد. البته اندازه‌ی خورشید چهار صد برابر اندازه‌ی ماه است اما در عوض دوریش از ما نیز چهار صد برابرِ دوری ماه از ماست، و همین امر علت این است که بزرگی ظاهری ماه و خورشید از دید ناظر زمینی یکسان باشد. همین تساوی بزرگی ظاهری آنهاست که باعث شده است در ادبیات و فرهنگ‌های کهن و جدید بشر تقریباً همواره هم‌زمان از خورشید و ماه یا شمس و قمر یاد شود.
بنا به دلایل مکانیکی، و احتمالاً عدم توزیع متقارن جرم در کره‌ی ماه، این کره در گردشش به دور زمین همواره یک طرفش به سمت زمین است. به نظر می‌رسد به دلیل گفته شده نوعی قفل شدگی در حرکت ماه به دور خویش برایش به وجود آمده است که باعث شده است گردشش به دور خودش به گونه‌ای تنظیم شود که همواره یک طرفش به سمت زمین باشد و در واقع طول یک دور گردشش به دور خودش برابر باشد با طول یک دور گردش ماه به دور زمین که در حدود یک ماه است. این پدیده‌ی قفل شدگی منحصر به قمر زمین نیست و در تعدادی از دیگر اقمار منظومه‌ی شمسی نیز همین وضعیت حاکم است. بنا بر این ما از روی زمین هیچ‌گاه قادر نیستیم نیمه‌ی دیگر ماه را ملاحظه نماییم، و همین خود دستاویزی دز ادبیات ملل مختلف شده است که بدی‌های مظاهر خوبی چون ماه را به نیمه‌ی پنهان آنها نسبت دهند.
مدت زمان گردش ماه به دور زمین یک ماه یعنی سی روز طول نمی‌کشد بلکه بیست و هفت و یک سوم روز طول می‌کشد. اما این که پس چرا فاصله‌ی زمانی بین حالات متوالی ظاهری ماه، مثلاً فاصله‌ی زمانی بین دو بدر کامل یا بین دو هلال اول ماه، سی روز و نه کمی بیش از بیست و هفت روز است به این علت است که پس از این که ماه یک دور کامل به دور زمین زد زمین نیز در حرکتش به دور خورشید پیش‌روی کرده است و بنابر این اگر مثلاً مبدأ ماه موقعی بود که ماه پشت زمین، دور از خورشید، واقع شده بود حال پس از یک گردش کامل ماه به دور زمین، چون زمین نیز به گرد خورشید کمی چرخیده است دیگر ماه کاملاً پشت زمین ، کاملاً دور از خورشید، نخواهد بود و دو روزی دیگر طول خواهد کشید تا به این وضعیت برسد.
همان طور که گفتیم در واقع زمین و ماه دور مرکز جرمشان که در عمقی از زمین (در طرف رو به ماه) برابر با تقریباً یک ربع شعاع زمین است می‌گردند. اثر گریز از مرکز ناشی از این گردش زمین باعث می‌شود که آبهای دور از ماه زمین نسبت به خشکی، بر آمده شوند گویا حالت به بیرون پرت شدن پیدا می‌کنند. این همان مد ماه‌کشند آب‌های سطحی زمین در قسمت دور از ماه است. آب‌های سطحی زمین که در قسمت نزدیک به ماه زمین قرار دارند نیز به علت این که به ماه نزدیک‌ترند و جاذبه‌ی ثقلی ماه بر آنها بیشتر است و چون سیالند به طرف ماه کشیده شده، یا به نوعی جریان می‌یابند، برآمده می‌گردند، و همین علت مد ماه‌کشند آب‌های زمین در طرف نزدیک به ماه است. پس همواره به خاطر وجود ماه، دو برآمدگی آبی در دو سوی زمین در امتداد فاصله‌ی زمین و ماه وجود دارد. چون در همین حال، زمین به دور خود می‌چرخد در یک نقطه‌ی معین در روی زمین در طول یک شبانه روز شاهد تقریباً دو مد خواهیم بود (تقریباً هر دوازده ساعت یک مد). گاهی ممکن است خورشید و ماه و زمین تقریباً در یک امتداد واقع شوند که در این حال کشش خورشید به کشش ماه اضافه شده و باعث مدهای بلندتری می‌گردد. اما هنگامی که فاصله‌ی ماه تا زمین تقریباً عمود بر فاصله‌ی خورشید تا زمین باشد کشند خورشیدی، هر چند به علت دوری خورشید کمتر از کشند ماهی است، تا حدودی اثر کشند ماهی را خنثی می‌کند و لذا از ارتفاع مدها کاسته خواهد شد.