تسارع المد والجزر

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
صورة للأرض والقمر من المريخ . إن وجود القمر (الذي تبلغ كتلته حوالي 1/81 من كتلة الأرض) يبطئ دوران الأرض ويطيل اليوم بأقل من 2 مللي ثانية كل 100 عام.

التسارع المدّي هو تأثير قوى المد والجزر بين قمر طبيعي يدور حول كوكب (مثل القمر ) والكوكب الرئيسي الذي يدور حوله (مثل الأرض ). يتسبب هذا التسارع في ابتعاد القمر تدريجيًا عن مداره الأمامي (انتقاله إلى مدار أعلى ، بعيدًا عن الكوكب الرئيسي، بسرعة مدارية أقل وبالتالي فترة مدارية أطول )، وما يقابله من تباطؤ في دوران الكوكب الرئيسي، وهو ما يُعرف بالكبح المدّي . انظر المدار المتزامن الفائق . تؤدي هذه العملية في النهاية إلى التزامن المدّي ، وعادةً ما يحدث ذلك أولًا مع الجسم الأصغر، ثم لاحقًا مع الجسم الأكبر (نظريًا، مع نظام الأرض والقمر بعد 50 مليار سنة). [ 1 ] يُعد نظام الأرض والقمر الحالة الأكثر دراسة.

تحدث عملية مماثلة للتباطؤ المدّي للأقمار الصناعية التي يكون مدارها أقصر من مدار النجم الرئيسي، أو التي تدور في اتجاه معاكس . ستزداد سرعة هذه الأقمار المدارية تدريجيًا ويقل مدارها تدريجيًا حتى تصطدم نهائيًا بالنجم الرئيسي. انظر المدار شبه المتزامن .

قد يكون هذا المصطلح مُربكًا بعض الشيء، لأن متوسط ​​سرعة القمر الصناعي بالنسبة للجسم الذي يدور حوله يتناقص نتيجةً لتسارع المد والجزر، ويزداد نتيجةً لتباطؤ المد والجزر. ويعود هذا التناقض إلى أن التسارع الموجب في لحظة ما يدفع القمر الصناعي إلى الدوران للخارج أكثر خلال نصف الدورة التالي، مما يُقلل من متوسط ​​سرعته. أما استمرار التسارع الموجب فيؤدي إلى دوران القمر الصناعي حلزونيًا للخارج بسرعة ومعدل دوران زاوي متناقصين، مما ينتج عنه تسارع زاوي سالب. بينما يؤدي استمرار التسارع السالب إلى عكس ذلك.

نظام الأرض والقمر

تاريخ اكتشاف التسارع العلماني

كان إدموند هالي أول من اقترح، في عام 1695، [ 2 ] أن الحركة المتوسطة للقمر كانت على ما يبدو تزداد سرعة، بالمقارنة مع ملاحظات الكسوف القديمة ، لكنه لم يقدم أي بيانات. (لم يكن معروفًا في زمن هالي أن ما يحدث فعليًا يتضمن تباطؤًا في معدل دوران الأرض: انظر أيضًا: الوقت الفلكي - التاريخ . عند قياسه كدالة للوقت الشمسي المتوسط ​​بدلًا من الوقت المنتظم، يظهر التأثير كتسارع موجب). في عام 1749، أكد ريتشارد دنثورن شكوك هالي بعد إعادة فحص السجلات القديمة، وقدم أول تقدير كمي لحجم هذا التأثير الظاهر: [ 3 ] معدل مئوي قدره +10 ثوانٍ قوسية في خط الطول القمري، وهي نتيجة دقيقة بشكل مدهش في ذلك الوقت، ولا تختلف كثيرًا عن القيم التي تم تقييمها لاحقًا، على سبيل المثال في عام 1786 بواسطة دي لالاند، [ 4 ] وللمقارنة مع قيم تتراوح من حوالي 10 إلى ما يقرب من 13 ثانية قوسية تم استنتاجها بعد حوالي قرن من الزمان. [ 5 ] [ 6 ]

قدّم بيير سيمون لابلاس في عام 1786 تحليلاً نظرياً وضع أساساً لتسارع الحركة المتوسطة للقمر استجابةً للتغيرات الاضطرابية في انحراف مدار الأرض حول الشمس . وقد أخذ حساب لابلاس الأولي في الحسبان التأثير الكامل، مما ربط النظرية بشكل واضح بالملاحظات الحديثة والقديمة على حد سواء. [ 7 ]

مع ذلك، في عام 1854، أعاد جون كوتش آدامز فتح النقاش حول هذه المسألة بعد اكتشافه خطأً في حسابات لابلاس: إذ تبيّن أن نصف التسارع الظاهري للقمر فقط يُمكن تفسيره، وفقًا لنظرية لابلاس، بتغير انحراف مدار الأرض. [ 8 ] أثار اكتشاف آدامز جدلًا فلكيًا حادًا استمر لسنوات، لكن صحة نتيجته، التي أقرّ بها فلكيون رياضيون آخرون، بمن فيهم سي إي ديلاوناي ، قُبلت في النهاية. [ 9 ] اعتمدت المسألة على التحليل الصحيح لحركات القمر، وازدادت تعقيدًا باكتشاف آخر، في نفس الفترة تقريبًا، مفاده أن اضطرابًا طويل الأمد هامًا آخر حُسب للقمر (يُفترض أنه ناتج عن تأثير كوكب الزهرة ) كان خاطئًا أيضًا، ووُجد عند إعادة فحصه أنه ضئيل للغاية، واضطر عمليًا إلى استبعاده من النظرية. وقد اقترح كل من ديلاوناي وويليام فيريل بشكل مستقل في ستينيات القرن التاسع عشر جزءًا من الإجابة : وهو أن تباطؤ دوران الأرض بفعل المد والجزر كان يطيل وحدة الزمن ويتسبب في تسارع قمري ظاهري فقط. [ 10 ]

استغرق الأمر بعض الوقت حتى يتقبل المجتمع الفلكي حقيقة تأثيرات المد والجزر وحجمها. ولكن في نهاية المطاف، اتضح أن ثلاثة تأثيرات متضمنة، عند قياسها بمتوسط ​​التوقيت الشمسي. فإلى جانب تأثيرات التغيرات الاضطرابية في انحراف مدار الأرض، كما اكتشفها لابلاس وصححها آدامز، هناك تأثيران للمد والجزر (وهو مزيج اقترحه إيمانويل لياس لأول مرة ). أولًا، هناك تباطؤ حقيقي في معدل الدوران الزاوي للقمر، نتيجة لتبادل الزخم الزاوي بين الأرض والقمر بفعل المد والجزر. وهذا يزيد من الزخم الزاوي للقمر حول الأرض (وينقله إلى مدار أعلى بسرعة مدارية أقل ). ثانيًا، هناك زيادة ظاهرة في معدل الدوران الزاوي للقمر (عند قياسها بمتوسط ​​التوقيت الشمسي). وينشأ هذا من فقدان الأرض للزخم الزاوي وما يترتب عليه من زيادة في طول النهار . [ 11 ]

تأثيرات جاذبية القمر

رسم تخطيطي لنظام الأرض والقمر يوضح كيف يدفع دوران الأرض انتفاخ المد والجزر إلى الأمام. يُحدث هذا الانتفاخ المنزاح عزم دوران صافٍ على القمر ، مما يزيد من سرعته بينما يُبطئ دوران الأرض.

يقع مستوى مدار القمر حول الأرض بالقرب من مستوى مدار الأرض حول الشمس (مستوى مسار الشمس الظاهري )، وليس في مستوى دوران الأرض ( خط الاستواء ) كما هو الحال عادةً مع الأقمار الصناعية. كتلة القمر كبيرة بما يكفي، وهو قريب بما يكفي، لإحداث المد والجزر في باطن الأرض. ومن أبرز هذه الظاهرة، انتفاخ مياه المحيطات باتجاه القمر وبعيدًا عنه. لو استجابت باطن الأرض فورًا، لكان هناك انتفاخ مباشر باتجاه القمر وبعيدًا عنه. في حالة المد والجزر على سطح الأرض الصلب ، يكون هناك تأخير في الاستجابة بسبب تبدد طاقة المد والجزر. أما بالنسبة للمحيطات ، فالأمر أكثر تعقيدًا، ولكن هناك أيضًا تأخير مرتبط بتبدد الطاقة نظرًا لأن الأرض تدور بسرعة أكبر من السرعة الزاوية المدارية للقمر. هذه الفترة الزمنية بين المد والجزر في الاستجابات تتسبب في استمرار انتفاخ المد والجزر. ونتيجة لذلك، يميل الخط المار عبر الانتفاخين بالنسبة لاتجاه الأرض والقمر، مما يُحدث عزم دوران بينهما. هذا العزم يُعزز مدار القمر ويُبطئ دوران الأرض.

نتيجةً لهذه العملية، يزداد طول اليوم الشمسي المتوسط، الذي يجب أن يكون 86,400 ثانية متساوية، عند قياسه بالثواني في النظام الدولي للوحدات باستخدام الساعات الذرية الثابتة . (كانت الثانية في النظام الدولي للوحدات، عند اعتمادها، أقصر قليلاً من القيمة الحالية لثانية التوقيت الشمسي المتوسط. [ 12 ] ) يتراكم هذا الفرق الطفيف بمرور الوقت، مما يؤدي إلى زيادة الفرق بين توقيتنا العالمي ( التوقيت العالمي المنسق ) من جهة، والتوقيت الذري الدولي والتوقيت الفلكي من جهة أخرى: انظر ΔT . وقد أدى ذلك إلى إدخال الثانية الكبيسة في عام 1972 [ 13 ] للتعويض عن الاختلافات في أسس توحيد التوقيت.

بالإضافة إلى تأثير المد والجزر في المحيط، هناك أيضًا تسارع مدّي ناتج عن انثناء قشرة الأرض، لكن هذا لا يمثل سوى حوالي 4% من التأثير الكلي عند التعبير عنه من حيث تبديد الحرارة. [ 14 ]

لو تم تجاهل التأثيرات الأخرى، لاستمر تسارع المد والجزر حتى تتساوى فترة دوران الأرض مع فترة دوران القمر حول الشمس. وحينها، سيظل القمر دائمًا فوق نقطة ثابتة على سطح الأرض. هذا الوضع موجود بالفعل في نظام بلوتو - شارون . مع ذلك، فإن تباطؤ دوران الأرض لا يحدث بالسرعة الكافية لكي يمتد الدوران إلى شهر قبل أن تجعل تأثيرات أخرى هذا الأمر غير ذي صلة: فبعد حوالي مليار إلى مليار ونصف المليار سنة من الآن، من المرجح أن يؤدي التزايد المستمر في إشعاع الشمس إلى تبخر محيطات الأرض، [ 15 ] مما يزيل الجزء الأكبر من احتكاك المد والجزر وتسارعه. حتى بدون ذلك، لن يكتمل التباطؤ إلى يوم مدته شهر بحلول 4.5 مليار سنة من الآن، عندما من المحتمل أن تتطور الشمس إلى عملاق أحمر ، ومن المرجح أن تدمر الأرض والقمر معًا. [ 16 ] [ 17 ]

يُعدّ التسارع المدّي أحد الأمثلة النادرة في ديناميكيات النظام الشمسي لما يُسمى بالاضطراب العلماني للمدار، أي الاضطراب الذي يتزايد باستمرار مع الزمن وليس دوريًا. وحتى تقريب عالي المستوى، لا تُسبب الاضطرابات الجاذبية المتبادلة بين الكواكب الرئيسية أو الثانوية سوى تغيرات دورية في مداراتها، أي أن المعاملات تتذبذب بين قيم عظمى وصغرى. يُؤدي تأثير المد والجزر إلى ظهور حدّ تربيعي في المعادلات، مما يُؤدي إلى نمو غير محدود. في النظريات الرياضية لمدارات الكواكب التي تُشكّل أساس الجداول الفلكية ، تظهر حدود علمانية تربيعية وحدود علمانية من رتب أعلى، ولكنها في الغالب عبارة عن متسلسلات تايلور لحدود دورية طويلة جدًا. يكمن سبب اختلاف تأثيرات المد والجزر في أنه على عكس الاضطرابات الجاذبية البعيدة، يُعدّ الاحتكاك جزءًا أساسيًا من التسارع المدّي، ويؤدي إلى فقدان دائم للطاقة من النظام الديناميكي على شكل حرارة . بمعنى آخر، لا يوجد لدينا نظام هاميلتوني هنا.

الزخم الزاوي والطاقة

يتسبب عزم الجاذبية بين القمر وانتفاخ المد والجزر للأرض في رفع مدار القمر باستمرار إلى مستوى أعلى قليلاً، وإبطاء دوران الأرض. وكما هو الحال في أي عملية فيزيائية ضمن نظام معزول، فإن الطاقة الكلية والزخم الزاوي محفوظان. في الواقع، تنتقل الطاقة والزخم الزاوي من دوران الأرض إلى الحركة المدارية للقمر (مع ذلك، فإن معظم الطاقة التي تفقدها الأرض (-3.78 تيراواط) [ 18 ] تتحول إلى حرارة بفعل فقدان الطاقة الناتج عن الاحتكاك في المحيطات وتفاعلها مع الأرض الصلبة، ولا ينتقل إلى القمر سوى حوالي 1/30 (+0.121 تيراواط)). يتحرك القمر بعيدًا عن الأرض (+38.30±0.08  ملم/سنة)، لذا فإن طاقته الكامنة، التي لا تزال سالبة (في بئر جاذبية الأرض )، تزداد، أي تصبح أقل سلبية. يبقى القمر في مداره، وبحسب قانون كبلر الثالث، فإن متوسط ​​سرعته الزاوية يتناقص فعليًا، لذا فإن تأثير المد والجزر عليه يُسبب تباطؤًا زاويًا، أي تسارعًا سالبًا (−25.97±0.05 ثانية قوسية/قرن² ) لدورانه حول الأرض. [ 18 ] كما تتناقص سرعة القمر الفعلية. ورغم انخفاض طاقته الحركية ، فإن طاقته الكامنة تزداد بمقدار أكبر، أي أن الطاقة الكامنة = -2 الطاقة الحركية ( نظرية فيريال ).

يقل الزخم الزاوي الدوراني للأرض، وبالتالي يزداد طول اليوم. يندفع المد والجزر الصافي الذي يُحدثه القمر على الأرض أمام القمر بفعل دوران الأرض الأسرع بكثير. يُعد الاحتكاك المدّي ضروريًا لسحب انتفاخ الأرض أمام القمر والحفاظ عليه، كما أنه يُبدد الطاقة الزائدة الناتجة عن تبادل الطاقة الدورانية والمدارية بين الأرض والقمر على شكل حرارة. لو لم يكن الاحتكاك وتبديد الحرارة موجودين، لكانت قوة جاذبية القمر على انتفاخ المد والجزر ستعيد المد والجزر إلى التزامن مع القمر بسرعة (في غضون يومين)، ولما ابتعد القمر بعد ذلك. يحدث معظم التبديد في طبقة حدودية قاعية مضطربة في البحار الضحلة مثل الجرف القاري الأوروبي حول الجزر البريطانية ، وجرف باتاغونيا قبالة الأرجنتين ، وبحر بيرينغ . [ 19 ]

يبلغ متوسط ​​تبديد الطاقة بفعل الاحتكاك المدّي حوالي 3.64 تيراواط من إجمالي 3.78 تيراواط المستخرجة، منها 2.5 تيراواط من المكون القمري الرئيسي M2، والباقي من مكونات أخرى، قمرية وشمسية. [ 18 ] [ 20 ]

لا يوجد انتفاخ مدّي متوازن على الأرض، لأن القارات لا تسمح بحدوث هذا الحل الرياضي. تدور تيارات المد والجزر في المحيطات حول أحواضها على شكل دوامات هائلة حول نقاط فاصلة بين المد والجزر، حيث لا يوجد مد وجزر. يؤثر القمر على كل تموج من هذه التموجات أثناء دوران الأرض، فبعضها يتقدم القمر، وبعضها الآخر يتأخر عنه، بينما يقع بعضها الآخر على جانبيه. أما "الانتفاخات" الموجودة فعليًا والتي يؤثر عليها القمر (والتي تؤثر بدورها عليه)، فهي المحصلة النهائية لتكامل التموجات الفعلية في جميع محيطات العالم.

الأدلة التاريخية

تعمل هذه الآلية منذ 4.5 مليار سنة، منذ تشكل المحيطات على الأرض، ولكن بدرجة أقل في الفترات التي كان فيها معظم الماء جليدًا . تشير الأدلة الجيولوجية والحفرية إلى أن الأرض كانت تدور بسرعة أكبر وأن القمر كان أقرب إليها في الماضي البعيد. تتكون الرواسب المدية الإيقاعية من طبقات متناوبة من الرمل والطمي ترسبت قبالة سواحل مصبات الأنهار ذات التدفقات المدية القوية. ويمكن ملاحظة دورات يومية وشهرية وموسمية في هذه الرواسب. يتوافق هذا السجل الجيولوجي مع هذه الظروف قبل 620 مليون سنة: كان طول اليوم 21.9 ± 0.4 ساعة، وعدد الأشهر الاقترانية 13.1 ± 0.1 شهرًا في السنة، وعدد الأيام الشمسية 400 ± 7 يومًا في السنة. بلغ متوسط ​​معدل ابتعاد القمر بين ذلك الحين والآن 2.17 ± 0.31  سم/سنة، أي ما يقارب نصف المعدل الحالي. قد يُعزى ارتفاع المعدل الحالي إلى شبه رنين بين ترددات المحيط الطبيعية وترددات المد والجزر. [ 21 ]

يُظهر تحليل الطبقات في أصداف الرخويات الأحفورية التي يعود تاريخها إلى 70 مليون سنة، في أواخر العصر الطباشيري ، أن السنة كانت تتكون من 372 يومًا، وبالتالي كان طول اليوم حوالي 23.5 ساعة آنذاك. [ 22 ] [ 23 ]

وصف كمي لحالة الأرض والقمر

يمكن تتبع حركة القمر بدقة تصل إلى بضعة سنتيمترات باستخدام تقنية قياس المسافة بالليزر القمري (LLR). تُعكس نبضات الليزر عن عاكسات ضوئية على شكل موشور مكعب الزاوية على سطح القمر، والتي وُضعت خلال مهمات أبولو من عام 1969 إلى 1972، وبواسطة المركبة القمرية لونخود 1 عام 1970 والمركبة القمرية لونخود 2 عام 1973. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] يُتيح قياس زمن عودة النبضة قياسًا دقيقًا للغاية للمسافة. تُطابق هذه القياسات مع معادلات الحركة، مما يُعطي قيمًا عددية للتباطؤ العلماني للقمر، أي التسارع السالب، في خط الطول، ومعدل تغير المحور شبه الرئيسي لقطع ناقص الأرض-القمر. وفيما يلي نتائج الفترة من 1970 إلى 2015:

−25.97 ± 0.05 ثانية قوسية/قرن 2 في خط الطول الكسوفي [ 18 ] [ 27 ]
+38.30 ± 0.08 ملم/سنة في متوسط ​​المسافة بين الأرض والقمر [ 18 ] [ 27 ]

يتوافق هذا مع نتائج قياس المدى بالليزر عبر الأقمار الصناعية (SLR)، وهي تقنية مماثلة تُطبق على الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض، والتي تُنتج نموذجًا لحقل جاذبية الأرض، بما في ذلك حقل المد والجزر. ويتنبأ هذا النموذج بدقة بالتغيرات في حركة القمر.

وأخيرًا، تُعطي الملاحظات القديمة لكسوف الشمس مواقع دقيقة إلى حد ما للقمر في تلك اللحظات. وتُعطي الدراسات التي أُجريت على هذه الملاحظات نتائج تتوافق مع القيمة المذكورة أعلاه. [ 28 ]

من النتائج الأخرى لتسارع المد والجزر تباطؤ دوران الأرض. يتسم دوران الأرض بعدم انتظام نسبي على جميع النطاقات الزمنية (من ساعات إلى قرون) لأسباب متعددة. [ 29 ] لا يمكن ملاحظة التأثير الطفيف للمد والجزر في فترة قصيرة، ولكن التأثير التراكمي على دوران الأرض، كما يُقاس بساعة ثابتة (التوقيت الفلكي، التوقيت الذري الدولي)، لنقص ولو بضعة أجزاء من الألف من الثانية يوميًا، يصبح واضحًا جليًا خلال بضعة قرون. منذ حدث ما في الماضي البعيد، مرّت أيام وساعات أكثر (كما تُقاس بدوران كامل للأرض) ( التوقيت العالمي ) مما يُقاس بساعات ثابتة مُعايرة وفقًا لطول اليوم الحالي الأطول (التوقيت الفلكي). يُعرف هذا بـ ΔT . يمكن الحصول على القيم الحديثة من الخدمة الدولية لدوران الأرض وأنظمة المراجع (IERS). [ 30 ] كما يتوفر جدول يوضح طول اليوم الفعلي في القرون القليلة الماضية. [ 31 ]

من خلال التغير الملحوظ في مدار القمر، يمكن حساب التغير المقابل في طول اليوم (حيث تعني "cy" "قرن"، و"d" يومًا، و"s" ثانية، و"ms" ميلي ثانية، و"10⁻³ ثانية "، و"ns" نانو ثانية، و " 10⁻⁹ ثانية):

+2.4 مللي ثانية/يوم/قرن أو +88 ثانية/قرن 2 أو +66 نانوثانية/يوم 2 .

ومع ذلك، من خلال السجلات التاريخية على مدى الـ 2700 سنة الماضية، تم التوصل إلى القيمة المتوسطة التالية:

+1.72 ± 0.03 مللي ثانية/يوم/قرن [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] أو +63 ثانية/دورة² أو +47 نانو ثانية/يوم² . (أي أن سببًا متسارعًا مسؤول عن -0.7 مللي ثانية/يوم/دورة)

بإجراء التكامل مرتين على مدار الزمن، تكون القيمة التراكمية المقابلة عبارة عن قطع مكافئ بمعامل T 2 (الزمن بالمئات تربيع) يساوي ( 1 / 2 ) 63 ثانية/قرن 2  :

Δ T = ( 1 / 2 ) 63 s/cy 2 T 2 = +31 s/cy 2 T 2 .

يُعاكس تباطؤ دوران الأرض بفعل المد والجزر آليةٌ تُسرّع دورانها في الواقع. فالأرض ليست كرةً كاملة، بل هي شكل بيضاوي مُفلطح عند القطبين. وقد أظهرت تقنية تحديد المدى بالليزر (SLR) أن هذا التفلطح آخذٌ في التناقص. ويُعزى ذلك إلى أنه خلال العصر الجليدي، تجمعت كتلٌ جليديةٌ ضخمةٌ عند القطبين، مما أدى إلى انخفاض الصخور التي تقع أسفلها. بدأت هذه الكتل الجليدية بالاختفاء منذ أكثر من 10000 عام، لكن قشرة الأرض لا تزال غير مستقرة هيدروستاتيكيًا، ولا تزال في طور الارتداد (يُقدّر زمن الاسترخاء بحوالي 4000 عام). ونتيجةً لذلك، يزداد قطر الأرض عند القطبين، بينما يتناقص قطرها عند خط الاستواء (مع ثبات حجم الأرض). وهذا يعني أن الكتلة تقترب من محور دوران الأرض، وأن عزم قصورها الذاتي يتناقص. وتؤدي هذه العملية وحدها إلى زيادة معدل الدوران (وهي ظاهرةٌ تُشبه دوران متزلجٍ على الجليد، حيث تزداد سرعة دورانه كلما سحب ذراعيه). انطلاقاً من التغير الملحوظ في عزم القصور الذاتي، يمكن حساب تسارع الدوران: لا بد أن متوسط ​​قيمته خلال الفترة التاريخية كان حوالي -0.6 متر/ثانية/يوم/قرن. وهذا يفسر إلى حد كبير الملاحظات التاريخية.

حالات أخرى لتسارع المد والجزر

تخضع معظم الأقمار الطبيعية للكواكب لتسارع المد والجزر بدرجة ما (عادةً ما تكون طفيفة)، باستثناء نوعين من الأجسام التي تتباطأ بفعل المد والجزر. مع ذلك، في معظم الحالات، يكون التأثير ضئيلاً لدرجة أنه حتى بعد مليارات السنين، لن تُفقد معظم الأقمار فعلياً. من المرجح أن يكون هذا التأثير أكثر وضوحاً بالنسبة لقمر المريخ الثاني، ديموس ، الذي قد يتحول إلى كويكب يعبر مدار الأرض بعد خروجه من مدار المريخ. [ 36 ] كما يظهر هذا التأثير أيضاً بين مكونات مختلفة في نجم ثنائي . [ 37 ]

علاوة على ذلك، لا يقتصر هذا التأثير المدّي على الأقمار الكوكبية فحسب، بل يظهر أيضًا بين مختلف مكونات النظام النجمي الثنائي. إذ يمكن للتفاعلات الجاذبية داخل هذه الأنظمة أن تُحدث قوى مدّية، مما يؤدي إلى ديناميكيات رائعة بين النجوم أو الأجسام التي تدور حولها، ويؤثر على تطورها وسلوكها على مدى فترات زمنية كونية.

تباطؤ المد والجزر

في حالة التسارع المدّي (1)، يدور القمر الصناعي في نفس اتجاه دوران جسمه الأم (ولكن بسرعة أبطأ). يجذب الانتفاخ المدّي الأقرب (باللون الأحمر) القمر الصناعي بقوة أكبر من الانتفاخ الأبعد (باللون الأزرق)، مما يُولّد قوة موجبة صافية (الأسهم المنقطة تُظهر القوى مُحلّلة إلى مركباتها) في اتجاه المدار، رافعًا إياه إلى مدار أعلى. أما في حالة التباطؤ المدّي (2) مع انعكاس الدوران، فإن القوة المحصلة تُعاكس اتجاه المدار، مما يُخفضه.

يأتي هذا المنتج بنوعين:

  1. الأقمار الصناعية السريعة : تدور بعض الأقمار الداخلية للكواكب العملاقة وفوبوس ضمن نصف قطر المدار المتزامن، بحيث تكون فترة دورانها حول الكوكب أقصر من دوران الكوكب حول محوره. بعبارة أخرى، تدور هذه الأقمار حول كوكبها بسرعة أكبر من سرعة دوران الكوكب. في هذه الحالة، تتأخر الانتفاخات المدية التي يُحدثها القمر على الكوكب، مما يؤدي إلى إبطاء دورانه. والنتيجة النهائية هي تناقص مدار القمر تدريجيًا أثناء اقترابه من الكوكب. كما تتسارع سرعة دوران الكوكب قليلًا خلال هذه العملية. في المستقبل البعيد، ستصطدم هذه الأقمار بالكوكب أو تعبر ضمن نطاق روش الخاص بها ، فتتفكك بفعل قوى المد والجزر إلى أجزاء. مع ذلك، فإن جميع هذه الأقمار في النظام الشمسي صغيرة جدًا، والانتفاخات المدية التي تُحدثها على الكوكب صغيرة أيضًا، لذا يكون التأثير عادةً ضعيفًا ويتناقص المدار ببطء. الأقمار المتأثرة هي: يفترض البعض أنه بعد أن تصبح الشمس عملاقًا أحمر، سيصبح دوران سطحها أبطأ بكثير، مما سيؤدي إلى تباطؤ المد والجزر لأي كواكب متبقية. [ 38 ]
  2. الأقمار الصناعية ذات الحركة التراجعية : تتعرض جميع الأقمار الصناعية ذات الحركة التراجعية لتباطؤ المد والجزر بدرجة ما، لأن حركتها المدارية ودوران كوكبها في اتجاهين متعاكسين، مما يُسبب قوى استعادة ناتجة عن انتفاخات المد والجزر. ويكمن الاختلاف عن حالة "القمر الصناعي السريع" السابقة هنا في أن دوران الكوكب يتباطأ أيضًا بدلًا من أن يتسارع (يظل الزخم الزاوي محفوظًا لأن قيم دوران الكوكب ودوران القمر في هذه الحالة تكون متعاكسة الإشارة). القمر الصناعي الوحيد في المجموعة الشمسية الذي يكون هذا التأثير عليه ملحوظًا هو قمر نبتون، تريتون . أما جميع الأقمار الصناعية الأخرى ذات الحركة التراجعية فتقع في مدارات بعيدة، وتكون قوى المد والجزر بينها وبين الكوكب ضئيلة.

يُعتقد أن عطارد والزهرة ليس لهما أقمار بشكل رئيسي لأن أي قمر صناعي افتراضي كان سيتعرض للتباطؤ منذ زمن بعيد ويصطدم بالكواكب بسبب سرعات الدوران البطيئة للغاية لكلا الكوكبين؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن الزهرة لها أيضًا دوران رجعي .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "القفل المدّي" . علوم ناسا . ناسا. 6 يونيو 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مايو 2025 .
  2. ↑ إي هالي (1695)، "بعض المعلومات عن الحالة القديمة لمدينة تدمر، مع ملاحظات موجزة على النقوش الموجودة هناك" ، مجلة الفلسفية ، المجلد 19 (1695-1697)، الصفحات 160-175؛ وخاصةً الصفحات 174-175. (انظر أيضًا النسخة المكتوبة بخط حديث هنا )
  3. ↑ ريتشارد دنثورن (1749)، "رسالة من القس السيد ريتشارد دنثورن إلى القس السيد ريتشارد ماسون، زميل الجمعية الملكية وأمين متحف وود-وارديان في كامبريدج، بشأن تسارع القمر" ، المعاملات الفلسفية ، المجلد 46 (1749-1750) #492، الصفحات 162-172؛ وردت أيضًا في المعاملات الفلسفية (مختصرات) (1809)، المجلد 9 (لـ 1744-1749)، الصفحات 669-675 بعنوان "حول تسارع القمر، بقلم القس ريتشارد دنثورن".
  4. ^ J de Lalande (1786): “Sur les Equations Seculaires du Soleil et de la Lune” ، Memoires de l'Academie Royale des Sciences، الصفحات من 390 إلى 397، في الصفحة 395.
  5. ↑ JD North (2008), "Cosmos: an illustred history of astronomy and cosmology", (University of Chicago Press, 2008), chapter 14, at page 454 .
  6. ^ انظر أيضًا P Puiseux (1879)، “Sur l'acceleration seculaire du mouvement de la Lune” ، Annales Scientifiques de l'Ecole Normale Superieure، السلسلة الثانية المجلد 8 (1879)، الصفحات من 361 إلى 444، في الصفحات من 361 إلى 365.
  7. ↑ بريتون، جون (1992). النماذج والدقة: جودة ملاحظات بطليموس ومعاييره . دار غارلاند للنشر ، ص 157. ISBN  978-0-8153-0215-5.
  8. ↑ آدامز، ج. س. (1853). "حول التغير العلماني لحركة القمر المتوسطة". معاملات الجمعية الملكية بلندن الفلسفية 143 : 397-406 . doi : 10.1098 /rstl.1853.0017 . S2CID 186213591 . 
  9. ↑ دي إي كارترايت (2001)، "المد والجزر: تاريخ علمي" ، (مطبعة جامعة كامبريدج 2001)، الفصل 10، القسم: "التسارع القمري، وتباطؤ الأرض، والاحتكاك المدّي" في الصفحات 144-146.
  10. ↑ خالد، م.؛ سلطانة، م.؛ زيدي، ف. (2014). "دلتا: تقريب متعدد الحدود للفترة الزمنية 1620-2013" . مجلة الفيزياء الفلكية . 2014 : 1-4 . doi : 10.1155/2014/480964 .
  11. ↑ FR Stephenson (2002)، "محاضرة هارولد جيفريز 2002: الكسوف التاريخي ودوران الأرض" ، في علم الفلك والجيوفيزياء ، المجلد 44 (2002)، الصفحات 2.22-2.27.
  12. ↑
    (1) في: مكارثي، د.د.؛ هاكمان، س.؛ نيلسون، ر.أ. (2008). "الأساس الفيزيائي للثانية الكبيسة" (ملف PDF) . المجلة الفلكية . 136 (5): 1906-1908 . رمز Bibcode : 2008AJ....136.1906M . doi : 10.1088/0004-6256/136/5/1906 . مؤرشف من الأصل في 22 سبتمبر 2017.ورد في الصفحة 1908 أن "الثانية في النظام الدولي للوحدات تعادل مقياسًا أقدم للثانية في التوقيت العالمي الأول (UT1)، والذي كان صغيرًا جدًا في البداية، ويزداد التباين كلما زادت مدة الثانية في التوقيت العالمي الأول".  (2) في أواخر خمسينيات القرن العشرين، استُخدم معيار السيزيوم لقياس كلٍّ من متوسط ​​طول الثانية في التوقيت الشمسي المتوسط ​​(UT2) (النتيجة: 9192631830 دورة) وثانية التوقيت الفلكي (ET) (النتيجة: 9192631770 ± 20 دورة)، انظر "المقاييس الزمنية" بقلم ل. إيسن ، في مجلة Metrologia، المجلد 4 (1968)، الصفحات 161-165، وتحديدًا الصفحة 162. وكما هو معروف، فقد تم اختيار الرقم 9192631770 للثانية في النظام الدولي للوحدات . ذكر إل إيسن في نفس المقالة عام 1968 (ص 162) أن هذا "يبدو معقولا بالنظر إلى الاختلافات في UT2".
  13. ↑ "ما هي الثانية الكبيسة؟" . Timeanddate.com .
  14. ↑ مونك، والتر (1997). "مرة أخرى: مرة أخرى - الاحتكاك المدّي". التقدم في علم المحيطات . 40 ( 1-4 ): 7-35 . Bibcode : 1997PrOce..40....7M . doi : 10.1016/S0079-6611(97)00021-9 .
  15. ↑ بونيت كوليبارا (22 يناير 2014)، "الأرض لن تموت بالسرعة التي كان يُعتقد بها" ، مجلة ساينس .
  16. ↑ موراي، سي دي؛ ديرموت، ستانلي إف. (1999). ديناميكيات النظام الشمسي . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 184. ISBN  978-0-521-57295-8.
  17. ↑ ديكنسون، تيرينس (1993). من الانفجار العظيم إلى الكوكب العاشر . كامدن إيست، أونتاريو: دار كامدن . الصفحات 79-81 . ISBN  978-0-921820-71-0.
  18. 1 2 3 4 5 ويليامز، جيمس ج.؛ بوغز، ديل هـ. (2016). "التغيرات المدية العلمانية في مدار القمر ودوران الأرض" . الميكانيكا السماوية وعلم الفلك الديناميكي . 126 (1): 89-129 . Bibcode : 2016CeMDA.126...89W . doi : 10.1007/s10569-016-9702-3 . ISSN 0923-2958 . S2CID 124256137 .  
  19. ↑ مونك، والتر (1997). "مرة أخرى: مرة أخرى - الاحتكاك المدّي". التقدم في علم المحيطات . 40 ( 1-4 ): 7-35 . Bibcode : 1997PrOce..40....7M . doi : 10.1016/S0079-6611(97)00021-9 .
  20. ↑ مونك، دبليو؛ وونش، سي (1998). "وصفات الأعماق السحيقة II: طاقة اختلاط المد والجزر والرياح". أبحاث أعماق البحار، الجزء الأول . 45 (12): 1977-2010 . Bibcode : 1998DSRI...45.1977M . doi : 10.1016/S0967-0637(98)00070-3 .
  21. ↑ ويليامز، جورج إي. (2000). "القيود الجيولوجية على تاريخ ما قبل الكمبري لدوران الأرض ومدار القمر". مراجعات الجيوفيزياء . 38 (1): 37-60 . Bibcode : 2000RvGeo..38...37W . CiteSeerX 10.1.1.597.6421 . doi : 10.1029/1999RG900016 . S2CID 51948507 .  
  22. ↑ «صدفة قديمة تُظهر أن الأيام كانت أقصر بنصف ساعة قبل 70 مليون سنة: صدفة على شكل كوب بيرة، قريبة من المحار الحديث، التقطت صورًا لأيام حارة في أواخر العصر الطباشيري» . ساينس ديلي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2020 .
  23. ↑ وينتر، نيلز ج. دي؛ جوديريس، ستيفن؛ مالديرين، ستاين جيه إم فان؛ سينيسيل، ماتياس؛ فانستينبيرج، ستيف؛ سنويك، كريستوف؛ بيلزا، جوك؛ فانهايك، فرانك؛ كلايس، فيليب (2020). "التغيرات الكيميائية على نطاق أقل من يومي في صدفة روديست من نوع توريتس سانشيزي: دلالات على علم الأحياء القديمة للروديست ودورة الليل والنهار في العصر الطباشيري" . علم المحيطات القديمة وعلم المناخ القديم . 35 (2) e2019PA003723. Bibcode : 2020PaPa...35.3723W . doi : 10.1029/2019PA003723 . hdl : 1854/LU-8685501 . ISSN 2572-4525 . 
  24. ↑ معظم نبضات الليزر، بنسبة 78%، موجهة إلى موقع أبولو 15. انظر ويليامز وآخرون (2008)، صفحة 5.
  25. ↑ فُقد عاكسٌ وضعته المركبة القمرية لونوخود 1 عام 1970 لسنواتٍ عديدة. انظر كتاب " المفقودات والموجودات القمرية: البحث عن المركبات الفضائية القديمة" للكاتب ليونارد ديفيد.
  26. ^ ميرفي، تي دبليو الابن. اديلبيرجر، على سبيل المثال؛ بطاط، جميرا بيتش ريزيدنس؛ وآخرون، آل. (2011). "يتراوح الليزر إلى عاكس لونوخود 1 المفقود" . ايكاروس . 211 (2): 1103– 1108. أرخايف : 1009.5720 . بيب كود : 2011Icar..211.1103M . دوى : 10.1016/j.icarus.2010.11.010 . ISSN 0019-1035 . S2CID 11247676 .  
  27. ١ ٢ ج. ج. ويليامز، د. هـ. بوغز، و و. م. فولكنر (٢٠١٣). DE٤٣٠ مدار القمر، والتذبذبات الفيزيائية، وإحداثيات السطح ، ص ١٠. "تعتمد هذه القيم المستنتجة على نظرية غير دقيقة بالنسبة لعدد الأرقام المعطاة." انظر أيضًا : شابرونت، شابرونت-توزيه، فرانكو (٢٠٠٢). تحديد جديد لمعلمات مدار القمر، وثابت التبادر، وتسارع المد والجزر من قياسات LLR
  28. ↑ ستيفنسون، ف. ر.؛ موريسون، ل. ف. (1995). "التقلبات طويلة الأمد في دوران الأرض: من 700 قبل الميلاد إلى 1990 ميلاديًا" (ملف PDF) . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن، السلسلة أ . 351 (1695): 165-202 . رمز Bibcode : 1995RSPTA.351..165S . doi : 10.1098/rsta.1995.0028 . S2CID 120718607 . 
  29. ↑ جان أو. ديكي (1995): "تغيرات دوران الأرض من ساعات إلى قرون". في: آي. أبينزيلر (محرر): أبرز أحداث علم الفلك . المجلد 10، الصفحات 17-44.
  30. ↑ "IERS – القيم المرصودة لـ UT1-TAI، 1962-1999" . www.iers.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-06-2019 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14-03-2019 .
  31. ↑ "LOD" . مؤرشف من الأصل في 8 سبتمبر 2001.
  32. ↑ ديكي، جان أو.؛ ​​بيندر، ب. ل.؛ فالر، ج. إ.؛ نيوهال، إكس إكس؛ ريكليفز، ر. ل.؛ ريس، ج. ج.؛ شيلوس، ب. ج.؛ فييه، س.؛ وآخرون . (1994). "قياس المسافة بالليزر على سطح القمر: إرث مستمر لبرنامج أبولو" ( ملف PDF) . مجلة ساينس . 265 (5171): 482-490 . رمز Bibcode : 1994Sci...265..482D . doi : 10.1126/science.265.5171.482 . PMID 17781305. S2CID 10157934 .   
  33. ↑ إف آر ستيفنسون (1997). الكسوفات التاريخية ودوران الأرض . مطبعة جامعة كامبريدج. رقم ISBN 978-0-521-46194-8.
  34. ↑ ستيفنسون، ف. ر.؛ موريسون، ل. ف.؛ هوهنكيرك، س. ي. (2016). "قياس دوران الأرض: من 720 قبل الميلاد إلى 2015 ميلادي" . وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 472 (2196) 20160404. رمز Bibcode : 2016RSPSA.47260404S . doi : 10.1098/rspa.2016.0404 . PMC 5247521. PMID 28119545 .  
  35. ↑ موريسون، إل في؛ ستيفنسون، إف آر؛ هوهنكيرك، سي واي؛ زاويلسكي، إم. (2021). "ملحق 2020 لكتاب "قياس دوران الأرض: من 720 قبل الميلاد إلى 2015 ميلادي"" . وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 477 (2246) 20200776. Bibcode : 2021RSPSA.47700776M . doi : 10.1098/rspa.2020.0776 . S2CID 231938488. " 
  36. ↑ ويغيرت، ب.؛ غاليازو، م.أ. (أغسطس 2017). "نيازك من فوبوس وديموس على الأرض؟". علوم الكواكب والفضاء . 142 : 48-52 . arXiv : 1705.02260 . Bibcode : 2017P & SS..142...48W . doi : 10.1016/j.pss.2017.05.001 . ISSN 0032-0633 . 
  37. ↑ زان، جيه-بي. (1977). "الاحتكاك المدّي في النجوم الثنائية المتقاربة". علم الفلك والفيزياء الفلكية 57 : 383-394 . رمز Bibcode : 1977A & A....57..383Z .
  38. ↑ شرودر، ك.-ب.؛ سميث، ر.س. (2008). "إعادة النظر في مستقبل الشمس والأرض البعيد" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 386 (1): 155-163 . arXiv : 0801.4031 . Bibcode : 2008MNRAS.386..155S . doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x . S2CID 10073988 . انظر أيضًا: بالمر، ج. (2008). "تتضاءل الآمال في بقاء الأرض بعد موت الشمس" . مجلة نيو ساينتست . تاريخ الاسترجاع: 24 مارس 2008 .