التحرر

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة
مراحل القمر وتذبذباته في عام 2019 في نصف الكرة الشمالي على فترات ساعة واحدة، مع موسيقى وعناوين ورسومات توضيحية إضافية
خلال شهر قمري واحد، يمكن رؤية أكثر من نصف سطح القمر من سطح الأرض.
مشاهد محاكاة للقمر على مدار شهر واحد، توضح تذبذباته في خطوط العرض والطول . كما تظهر المراحل المختلفة للقمر ، والتغير في حجمه المرئي الناتج عن اختلاف المسافة بينه وبين الأرض.
المدى النظري لسطح القمر المرئي (باللون الأخضر) نتيجةً للتذبذب، مقارنةً بمدى سطح القمر المرئي بدون تذبذب (باللون الأصفر). الإسقاط المستخدم هو إسقاط وينكل تريبل . بحر الشرق ، الواقع خارج المنطقة الصفراء مباشرةً، يظهر مرئيًا من الأرض بفعل التذبذب.

في علم الفلك القمري، يُعرف التذبذب بأنه التغير الدوري في الموقع الظاهري للقمر الذي يلاحظه المراقبون على الأرض ، والناجم عن تغيرات بين مستويي مدار القمر ودورانه. يؤدي هذا التذبذب إلى رؤية المراقب لنصفي سطح القمر بشكل مختلف قليلاً في أوقات مختلفة. وهو مشابه في السبب والنتيجة لتغيرات الحجم الظاهري للقمر نتيجة لتغير المسافة . وينتج عن ثلاث آليات موضحة أدناه، اثنتان منها تُسببان تذبذبًا فيزيائيًا طفيفًا نسبيًا عبر قوى المد والجزر التي تُمارسها الأرض. وتُعرف هذه التذبذبات الحقيقية أيضًا لأقمار أخرى ذات دوران ثابت .

وقد أطلق على الظاهرة المختلفة تمامًا لحركة الكويكب الطروادي اسم تذبذب طروادة ، ونقطة تذبذب طروادة تعني نقطة لاغرانج .

تذبذب القمر

رسم متحرك يوضح تغير موقع القمر بسبب التذبذب، بالنسبة لموقع أحمر وهمي على مدار دائري مثالي.
مسار التذبذب الطولي والعرضي، كما هو الحال بالنسبة للنقطة المركزية للجانب القريب من القمر

يُبقي القمر أحد نصفيه مواجهًا للأرض بسبب ظاهرة التزامن المداري . ولذلك، لم يكن بالإمكان رؤية الجانب البعيد من القمر لأول مرة إلا بعد وصول المسبار السوفيتي لونا 3 إلى القمر في 7 أكتوبر 1959، وما تلا ذلك من استكشافات قمرية أخرى قامت بها الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي . هذه الصورة المبسطة ليست دقيقة تمامًا، إذ بمرور الوقت، لا يُرى من الأرض سوى ما يزيد قليلًا عن نصف سطح القمر (حوالي 59% إجمالًا) بسبب تذبذبه. [ 1 ]

تنشأ اهتزازات القمر بشكل عام بطريقتين: أولاً، الاهتزازات الهندسية [ 2 ] التي تشمل تغيرات في المنظور الرصدي نتيجةً لمدار القمر غير الدائري المائل حول الأرض، بالإضافة إلى اتجاه القمر نفسه في مداره؛ وثانياً، الاهتزازات الفيزيائية التي تتضمن اهتزازاً وتذبذباً فعلياً للقمر حول موضع توازنه، كما في البندول. [ 2 ] تشمل الاهتزازات الهندسية أنواعاً بصرية، وأنواعاً ناتجة عن اختلاف المنظر، وأنواعاً يومية، بينما تشمل الاهتزازات الفيزيائية أنواعاً قسرية وأخرى حرة.

فيما يلي الأنواع الثلاثة للتذبذب الهندسي القمري:

  1. التذبذب البصري ، الذي يُرصد من نقطة على سطح الأرض، هو مزيج من التذبذب الطولي والعرضي، مما يُنتج حركةً لنقطة تحت الأرض ورؤيةً متذبذبةً بين الأجزاء المرئية مؤقتًا من القمر أثناء مداره. نقطة تحت الأرض هي المركز الظاهري لقرص القمر، وهي الموقع على سطح القمر الذي تكون فيه الأرض فوق القمر مباشرةً. [ 3 ] يحدث هذا النوع من التذبذب لأن حركة القمر المدارية غير منتظمة، إذ يتقدم أحيانًا أسرع من المتوسط، وأحيانًا أخرى أبطأ. [ ٢ ] لا ينبغي الخلط بين هذا وبين تغير الحجم الظاهري للقمر نتيجة لتغير المسافة بينه وبين الأرض أثناء مداره الإهليلجي ، أو مع ظاهرة "التزيح" الناتجة عن تغير زاوية الموضع بسبب تغير موضع محور ميل القمر، أو مع الحركة المتأرجحة "اليومية" للقمر بسبب الموضع النسبي لمحور ميل الأرض بالنسبة لمدار القمر. [ ٤ ]
    • ينتج التذبذب الطولي عن انحراف مدار القمر حول الأرض؛ إذ يسبق دوران القمر مداره أحيانًا ويتأخر عنه أحيانًا أخرى. اكتشف يوهانس هيفيليوس التذبذب الطولي للقمر عام 1648. [ 5 ] ويمكن أن يصل اتساعه إلى 7°54′ . [ 6 ] يسمح التذبذب الطولي للمراقب على الأرض برؤية أبعد في بعض الأحيان غربًا وشرقًا من القمر على التوالي في مراحل مختلفة من مداره. [ 4 ]
      التذبذب الطولي، يوضح مدى رؤية الجانب البعيد من القمر
    • ينتج التذبذب في خط العرض عن ميل محور القمر (حوالي 6.7 درجة) بين محور دورانه ومحوره المداري حول الأرض. وهذا يُشابه نشأة فصول السنة على الأرض نتيجة ميل محورها (حوالي 23.4 درجة) بين محور دورانها ومحورها المداري حول الشمس. يُنسب أحيانًا إلى غاليليو غاليلي اكتشاف التذبذب القمري في خط العرض عام 1632 [ 5 ] ، مع أن توماس هاريوت أو ويليام جيلبرت ربما يكونان قد اكتشفاه قبل ذلك. [ 7 ] لاحظ قوانين كاسيني . يمكن أن يصل مدى التذبذب إلى 6 درجات و50 دقيقة قوسية. [ 6 ] يعتمد مقدار 6.7 درجة على ميل المدار البالغ 5.15 درجة والميل الاستوائي السالب البالغ 1.54 درجة. يسمح التذبذب في خط العرض للمراقب على الأرض برؤية ما وراء القطب الشمالي والقطب الجنوبي للقمر في مراحل مختلفة من مداره. [ 4 ]
      التذبذب العرضي، يوضح مدى رؤية المناطق القطبية القمرية من الأرض
  2. تذبذب المنظر هو الاختلافات التي يتم ملاحظتها عند المشاهدة من مواقع مختلفة في نفس الوقت؛ وهو يعتمد على كل من خط الطول وخط العرض للمواقع على الأرض التي تتم منها مراقبة القمر.
    تذبذب التزيح الطولي
  3. التذبذب اليومي هو التذبذب والاهتزاز الطفيف الذي يُلاحظ يوميًا نتيجة دوران الأرض ، لأنه خلال الوقت الذي يكون فيه القمر مرئيًا في أي يوم، ينقل دوران الأرض الراصد من جانب (الغسق) إلى الجانب الآخر (الفجر)، مما يسمح للراصد بالنظر أولًا حول جانب واحد من القمر ثم حول الجانب الآخر - نظرًا لأن الراصد موجود على سطح الأرض وليس في مركزها، مما يُغير خط الرؤية ويزيد قليلاً من المساحة المرئية، على الرغم من أن هذا يصل إلى أقل من 1 درجة في السعة. [ 6 ]
    التذبذب اليومي للقمر كما يُرصد فعلياً من بداية ليلة واحدة إلى نهايتها. وتنشأ الزاويتان نتيجة اختلاف موقع الراصد بالنسبة للقمر بسبب دوران الأرض على مدار بضع ساعات.

التذبذب الفيزيائي هو تذبذب الاتجاه في الفضاء حول الدوران المنتظم والترنح. ويحدث هذا التذبذب حول المحاور الثلاثة جميعها، ويبلغ حجمه حوالي 100 ثانية قوسية. أما من منظور الأرض، فيُعادل هذا أقل من ثانية قوسية واحدة. ويمكن التنبؤ بالتذبذبات الفيزيائية القسرية بناءً على مدار القمر وشكله. كما يمكن التنبؤ بفترات التذبذبات الفيزيائية الحرة ، ولكن لا يمكن التنبؤ بسعاتها وأطوارها.

التحرر الجسدي

ويُطلق عليه أيضًا اسم التذبذب الحقيقي، على عكس التذبذب البصري من الأنواع الطولية والعرضية واليومية، ويُظهر اتجاه القمر تذبذبات صغيرة في اتجاه القطب في الفضاء ودورانًا حول القطب.

يمكن التمييز بين هذا التذبذب والتذبذب الحر. ينشأ التذبذب القسري عن القوى المؤثرة أثناء دوران القمر حول الأرض والشمس، بينما يمثل التذبذب الحر تذبذبات تحدث على مدى فترات زمنية أطول.

التحرر الجسدي القسري

البدر في وضعيات متقابلة

تنص قوانين كاسيني على ما يلي:

  1. يدور القمر بشكل منتظم حول محوره القطبي، محافظاً على جانب واحد منه مواجهاً للأرض.
  2. يميل مستوى خط استواء القمر بالنسبة لمستوى مسار الشمس، ويدور بشكل منتظم على طول مستوى مسار الشمس.
  3. تتطابق العقدة الهابطة لخط الاستواء على دائرة البروج مع العقدة الصاعدة لمستوى المدار.

بالإضافة إلى الدوران المنتظم والترنح المنتظم لمستوى خط الاستواء، يُظهر القمر تذبذبات طفيفة في اتجاهه حول محاوره الثلاثة. تُسمى هذه التذبذبات بالاهتزازات الفيزيائية. وباستثناء ميل خط الاستواء عن مستوى مسار الشمس بمقدار 1.5427 درجة، فإن مقدار هذه التذبذبات يبلغ حوالي ±100 ثانية قوسية. ويمكن التعبير عن هذه التذبذبات بمتسلسلات مثلثية تعتمد على عزم القصور الذاتي القمري A < B < C. [ 8 ] القيم الحساسة هي β = ( C – A )/ B و γ = ( B – A )/ C . يُعد التذبذب حول المحور القطبي الأكثر حساسية لـ γ ، بينما يُعد اتجاه القطب ثنائي الأبعاد، بما في ذلك ميله بمقدار 1.5427 درجة، الأكثر حساسية لـ β . وبالتالي، فإن القياسات الدقيقة للاهتزازات الفيزيائية تُتيح تحديدًا دقيقًا لـ β =6.31 × 10 −4 و γ =2.28 × 10 −4 . [ 9 ]

سمح وضع ثلاثة عاكسات ضوئية على سطح القمر بواسطة تجربة تحديد المدى بالليزر القمري وعاكسين ضوئيين بواسطة مركبات لونوخود الجوالة بقياس دقيق للتذبذبات الفيزيائية عن طريق تحديد المدى بالليزر إلى القمر.

التحرر الجسدي الحر

التذبذب الفيزيائي الحر يُشبه حل المعادلة المُختزلة للمعادلات التفاضلية الخطية. يمكن حساب دورات التذبذب الحر، ولكن يجب قياس سعتها. يوفر قياس المسافة بالليزر على سطح القمر هذه القياسات. اكتشف أو. كالام أكبر تذبذبين حرين. [ 10 ] [ 11 ] القيم الحديثة هي:

  • 1.3 ثانية قوسية مع فترة دوران تبلغ 1056 يومًا (2.9 سنة) حول المحور القطبي،
  • تذبذب بيضاوي الشكل للقطب مدته 74.6 عامًا بحجم 8.18 × 3.31 ثانية قوسية، و
  • دوران القطب في الفضاء لمدة 81 عامًا، ويبلغ حجمه 0.03 ثانية قوسية. [ 12 ]

يمكن أن يتسبب اللب السائل في ظهور نمط رابع بفترة زمنية تقارب أربعة قرون. [ 13 ] من المتوقع أن تتلاشى الاهتزازات الحرة في فترات زمنية قصيرة جدًا مقارنة بعمر القمر. وبالتالي، فإن وجودها يشير إلى وجود آلية أو أكثر محفزة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ سبوديس، بول د. (2004). "القمر" . موسوعة ناسا العالمية . مؤرشف من الأصل في 3 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه في 27 مايو 2010 .
  2. 1 2 3 "الاهتزازات الهندسية والفيزيائية للقمر" .
  3. ↑ "طور القمر وتذبذبه، 2025" .
  4. 1 2 3 SVS، ناسا (18 أغسطس 2021). "SVS: طور القمر وتذبذبه، 2020" . الصفحة الرئيسية - استوديو ناسا للتصور العلمي . تم الاطلاع عليه في 1 يونيو 2022 .
  5. 1 2 جاكلين بيرجيرون، محررة. (2013). أبرز أحداث علم الفلك: كما عُرضت في الجمعية العامة الحادية والعشرين للاتحاد الفلكي الدولي، 1991. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 521. ISBN  978-9401128285.
  6. 1 2 3 راتكوفسكي، روب؛ فوستر، جيم (31 مايو 2014). "تذبذب القمر" . صورة علوم الأرض اليومية .
  7. ↑ ستيفن بامفري: خرائط هاريوت للقمر: تفسيرات جديدة. ملاحظات سجل الجمعية الملكية 63، 2009، doi:10.1098/rsnr.2008.0062 .
  8. ↑ إيكهارت، دونالد هـ. (1981). "نظرية تذبذب القمر" . القمر والكواكب . 25 (1): 3-49 . Bibcode : 1981M & P....25....3E . doi : 10.1007/BF00911807 . ISSN 1573-0794 . S2CID 123650603 .  
  9. ^ وليامز، جيمس ج. كونوبليف، الكسندر S .؛ بوغز، ديل H .؛ بارك، ريان س.؛ يوان، داه نينغ؛ ليموين، فرانك ج. جوسينز، ساندر؛ مازاريكو، إروان؛ نيمو، فرانسيس؛ ويبر، رينيه C.؛ أسمر، سامي و. (2014). "الخصائص الداخلية القمرية من مهمة GRAIL: الخصائص الداخلية القمرية" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الكواكب . 119 (7): 1546-1578 . دوى : 10.1002/2013JE004559 . S2CID 7045590 . 
  10. ^ كالامي، أو. (1976). "تحديد المطبوعات الحرة للقمر، وتحليل قياسات المسافات بالليزر". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences، Série B (باللغة الفرنسية). 282 (5): 133– 135. بيب كود : 1976CRASB.282..133C .
  11. ↑ كالام، أ. (1976). "تحديد التذبذبات الحرة للقمر من خلال تحليل قياسات مدى الليزر" . القمر . 15 ( 3-4 ): 343-352 . Bibcode : 1976Moon...15..343C . doi : 10.1007/BF00562246 . S2CID 119505889 . 
  12. ↑ رامبو، ن؛ ويليامز، ج. ج. (2011). "التذبذبات الفيزيائية للقمر وتحديد أنماطها الحرة" (ملف PDF) . الميكانيكا السماوية وعلم الفلك الديناميكي . 109 (1): 85-100 . Bibcode : 2011CeMDA.109...85R . doi : 10.1007/s10569-010-9314-2 . S2CID 45209988 . 
  13. ↑ فيسواناثان، ف.؛ رامبو، ن.؛ فيينغا، أ.؛ لاسكار، ج.؛ غاستينو، م. (2019). "قيد رصدي على نصف قطر وتفلطح حدود لب القمر وغلافه" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 46 (13): 7295-7303 . arXiv : 1903.07205 . Bibcode : 2019GeoRL..46.7295V . doi : 10.1029/2019GL082677 . S2CID 119508748 .