تعريف القمر
قبل اختراع التلسكوب في أوائل القرن السابع عشر الميلادي، عرّف الإنسان القمر بأنه جسم فلكي مستدير يستنير به الناس في ظلمة الليل، ومع مرور الوقت اكتشف علماء الفلك أن القمر ليس حكرًا للأرض فقط وأن الكواكب الأخرى لها أقمارها التابعة الخاصة.
يُعرف القمر بأنه جسم سماوي يصنع مدارًا حول كوكب معين بما في ذلك الكواكب الثمانية الكبرى والكواكب القزمة والكواكب الصغيرة، وبعد قمر الأرض كانت أقمار جاليلي للمشتري هي الأقمار الأولى التي اكتشفت، وقد سميت باسم الفلكي والمكتشف جاليليو جاليلي، ويُشار إلى أن الأقمار "Io" و"Europa" و"Ganymede" و"Callisto" هي أكبر وأول أقمار المشتري التي تم الكشف عنها من بين 63 قمرًا مكتشفًا حتى الآن.[1]
مدار القمر
ربما لاحظ أغلب الأشخاص أن القمر يمر بأطوار محددة كل شهر تقريبًا، وعلى الرغم من صحة هذا إلا أن الوقت المستغرق ليس شهرًا كاملًا بالضبط، حيث يطلق على الوقت اللازم للقمر من أجل الرجوع لنفس المرحلة التي يراها مراقب على الأرض بالشهر القمري وتستغرق 29.5305882 يومًا في المتوسط، والفرق في المدة هو نتيجة بعد المسافة وتفاوتها بين الأرض والقمر، وفي حال مراقبة القمر من خارج النظام الشمسي فإن الوقت المطلوب لإكمال دورة كاملة حول الأرض هو 27.3217 يومًا أي أقل بيومين تقريبًا، ويطلق على هذه المدة اسم الفترة الفلكية أو المدارية، ويرجع السبب وراء اختلاف مدة الشهر بين الفترة الفلكية والشهر القمري هو أنه على الأرض يُشاهد المراقب دوران القمر من نقطة متحركة - حركة الأرض لمدة شهر تقريبًا على مدارها حول الشمس طوال العام - مما يغير زاوية الرؤية فيما يتعلق بالقمر، وبالتالي تزيد الفترة الزمنية لبلوغ القمر المرحلة التي بدأ منها، ويُشار إلى أنه يمكن حساب طور القمر بدقة عن طريق التقسيم البسيط للأيام، ولأن حركة القمر تتأثر بقوى مختلفة يتم استخدام معادلات معقدة لتحديد الموقع الدقيق للقمر وطوره في أي نقطة في مدة زمنية معينة.
في أوقات محددة خلال العام يصطف كل من الأرض والقمر والشمس على استقامة واحدة، وعندما يحجب القمر كامل أشعة الشمس أو جزء منها عن الأرض يطلق على هذا الحدث اسم كسوف الشمس، ويمكن أن يحدث فقط خلال مرحلة القمر الجديدة، وعندما تُلقي الأرض بظلالها على القمر يطلق على هذه الظاهرة اسم خسوف القمر ويمكن أن تحدث فقط خلال مرحلة اكتمال القمر، وتشهد الأرض ما يقرب من 4 إلى 7 مرات حدوث للكسوف في كل سنة تقريبًا ولكن معظمها كسوف طفيف أو جزئي، والخسوف القمري أو الشمسي الرئيسي غير شائع نسبيًا.[2]
نظريات تشكل القمر
من خلال التالي من الممكن التعرف على النظريات الأربع حول تشكل القمر، وهي:[3]
- نظرية الانشطار (Fission theory): في القرن التاسع عشر اقترح جورج داروين ابن تشارلز داروين أن القمر جزء من الأرض، وأوضح أنه في مرحلة ما كانت الأرض تدور بسرعة كبيرة لدرجة أن جزءًا منها انطلق إلى الفضاء ولكنه بقي مقيدًا بجاذبية الأرض، ويفترض منظرو الانشطار أن المحيط الهادئ قد يكون هو المكان في الأرض الذي تكونت منه المواد القمرية، ولكن وبعد تحليل صخور القمر تم إبطال صحة هذه النظرية إلى حد كبير حيث إن تركيبات صخور القمر اختلفت عن تلك الموجودة في المحيط الهادئ، وباختصار يمكن القول أن المحيط الهادئ هو أصغر من أن يكون مصدر تكون القمر.
- نظرية الالتقاط (Capture theory): تشير نظرية الالتقاط أن القمر نشأ في مكان آخر في درب التبانة وهو مستقل تمامًا عن الأرض، وخلال سفره بالقرب من الأرض قُيّدت حركته بسبب تأثير جاذبية الأرض، ولكن تم تفنيد هذه النظرية من خلال التفسيرات القائلة بأن جاذبية الأرض كانت ستتغير بصورة كبيرة من خلال التقاط القمر، وأيضًا تشير المكونات الكيميائية لكل من الأرض والقمر إلى أنها تشكلت في نفس الوقت تقريبًا.
- نظرية التراكم المشترك (Co-accretion theory): تُعرف هذه الفرضية أيضًا باسم نظرية التكثيف ( the condensation theory) وتبين أن القمر والأرض تشكلا بسبب دوران ثقب أسود، ولكن هذه النظرية تجاهلت تفسير سبب دوران القمر حول الأرض كما أنها لا تفسر الاختلاف في الكثافة بين القمر والأرض.
- نظرية التأثير العملاق (Giant impact hypothesis): النظرية السائدة لتكون القمر هي أن جسمًا بحجم المريخ اصطدم بالأرض أدى إلى انفصال جزء من الكوكب، ثم تصلب في النهاية مكونًا القمر، وتعد نظرية التأثير العملاق هي الأفضل في تفسير أوجه التشابه في التركيبات الكيميائية بين الأرض والقمر إلا أنها لا تفسر سبب تطابق القمر والأرض كيميائيًا.
معلومات وحقائق حول القمر
نستعرض من خلال التالي مجموعة من المعلومات والحقائق المثيرة حول القمر ومكوناته، وهي:[4]
- يتكون القمر من طبقات مختلفة مع تركيبات مختلفة، حيث استقرت المواد الثقيلة في مركز القمر بينما ارتفعت المواد الأخف إلى الطبقة الخارجية، وقد مكّنت دراسات قياس الزلازل والدوران والجاذبية من الحصول على نظرة ثاقبة للطبقات المختلفة داخل القمر.
- يوجد في مركز القمر قلب معدني كثيف يتكون بصورة كبيرة من الحديد وبعض النيكل، والنواة الداخلية هي كتلة صلبة يبلغ قطرها حوالي 480 كيلو متر، ويحيط بالنواة الداخلية الصلبة نواة خارجية سائلة وبذلك يصل القطر الإجمالي للنواة ككل إلى حوالي 660 كيلو متر، ويُشار إلى أن حجم نواة القمر تبلغ حوالي 20% من الحجم الكلي وتُغطى بطبقات من الدثار والقشرة.
- تروي الاختلافات في التركيبات بين طبقات القمر قصة تكونه إلى حد كبير، فعندما بدأ محيط الصهارة يبرد بدأت البلورات تتشكل داخل الصهارة، ثم غرقت بلورات المعادن ذات الكثافة الكبيرة مثل الزيتوني والبيروكسين في الجزء الداخلي، ثم تبلورت المعادن الأخف وزنًا مثل الفلسبار والبلاجيوجلاز وأنثوسيتيك وطفت على السطح لتشكل قشرة القمر بسمك يصل إلى 50 كيلو مترًا تقريبًا، أما الدثار فيبلغ سمكه حوالي 1350 كيلو متر، ومن المثير للاهتمام أن القشرة على جانب القمر المواجه للأرض هو أقل سمكًا من القشرة على الجانب الآخر ولا يزال الباحثون يعملون لتحديد سبب ذلك.
- كشفت مقاييس الزلازل التي تركها رواد فضاء أبولو على سطح القمر حدوث مجموعة من الزلازل بقوى مختلفة، وبينت أن الزلازل العميقة تحدث على نطاق واسع على بعد حوالي 700 كيلو متر تحت سطح القمر جرّاء أحداث المد والجزر الناجمة عن سحب جاذبية الأرض وتمدد الهياكل الداخلية للقمر، بينما تحدث الزلازل القمرية التي تنشأ على أو بالقرب من السطح بسبب تأثيرات النيازك على القمر، أما الزلازل الضحلة للغاية فتحدث بسبب التمدد الحراري وانكماش الصخور على السطح أو بالقرب منه حيث تتفاوت درجات الحرارة بصورة كبيرة بين الليلة القمرية شديدة البرودة والنهار القمري شديد الحرارة.
- ينشأ نوع آخر من زلزال القمر على أعماق ضحلة معتدلة تتراوح بين 20-30 كيلو متر، ويمكن أن يسجل قوة تصل حتى 5.5 مذهلة على مقياس ريختر، ويمكن أن يستمر لأكثر من 10 دقائق.