چرا همیشه یک روی ماه را می‌بینیم؟

به گزارش خبرگزاری آنا؛ اگر ماه به دور زمین می‌گردد، پس چرا در طول این گردش، بخش‌های مختلف سطح آن را نمی‌بینیم؟ این پرسش در نگاه اول ساده به نظر می‌رسد، اما پاسخ آن به برهم‌کنش گرانشی زمین و ماه و تغییراتی مربوط است که در طول زمان در حرکت این قمر رخ داده‌اند. نکته جالب اینجاست که ماه برخلاف تصوری که گاهی شکل می‌گیرد، به دور محور خودش هم می‌چرخد؛ فقط این چرخش به‌گونه‌ای با گردش آن به دور زمین هماهنگ شده که تقریبا همیشه یک سمتش رو به ما باقی می‌ماند.

ماه می‌چرخد؛ اما چرا سمتش عوض نمی‌شود؟

برای درک این پدیده، باید دو حرکت ماه را از یکدیگر تشخیص دهیم: چرخش به دور محور خودش و گردش به دور زمین. براساس توضیح ناسا، مدت زمانی که ماه برای یک دور چرخیدن به دور محور خود نیاز دارد، با مدت گردش آن به دور زمین برابر است. در نتیجه، هر بار که ماه یک دور به دور زمین می‌گردد، یک دور هم به دور خودش چرخیده است. این هماهنگی باعث می‌شود سمت مشخصی از ماه تقریبا همیشه رو به زمین باشد.

این وضعیت را «قفل کشندی» یا «چرخش هم‌زمان» می‌نامند. برای تصور آن می‌توان فردی را در نظر گرفت که دور شخص دیگری حرکت می‌کند، اما در تمام مسیر صورتش را به سمت او نگه می‌دارد. اگر این فرد هنگام یک دور کامل، دقیقا یک دور هم به دور خودش بچرخد، طرف مقابلش در طول مسیر همان سمت بدن او را خواهد دید.

البته این مثال فقط برای فهم بهتر حرکت است. در مورد ماه، موضوع به هماهنگی واقعی دو حرکت مربوط می‌شود؛ پدیده‌ای که در اثر برهم‌کنش گرانشی شکل گرفته است. ناسا همچنین اشاره می‌کند که قفل کشندی پدیده‌ای نادر و منحصر به ماه زمین نیست و بسیاری از قمر‌های بزرگ منظومه شمسی نیز در چنین وضعیتی قرار دارند.

گرانش چگونه چرخش ماه را آهسته کرد؟

پرسش بعدی این است که این هماهنگی چگونه به وجود آمد. توضیح ناسا به روز‌های آغازین شکل‌گیری ماه بازمی‌گردد؛ زمانی که ماه جوان، داغ و مذاب بود و بسیار سریع‌تر از وضعیت کنونی می‌چرخید.

براساس توضیح ناسا، در مراحل آغازین شکل‌گیری ماه، گرانش زمین شکل ماه را تغییر می‌داد. این تغییرشکل در ماه جوان، که به زمین نزدیک‌تر و هنوز کاملا جامد نشده بود، شدیدتر بود. با چرخش ماه، برآمدگی ناشی از کشش گرانشی زمین نیز تغییر موقعیت می‌داد؛ اما، چون مواد ماه برای تغییر شکل به زمان نیاز داشتند، این برآمدگی با تأخیر جابه‌جا می‌شد و دقیقا در راستای زمین قرار نمی‌گرفت.

گرانش زمین پیوسته این برآمدگی را به سمت هم‌راستایی می‌کشید. تغییرشکل مداوم ماه در این فرایند، انرژی آزاد می‌کرد که بخشی از آن به گرما تبدیل می‌شد. با اتلاف تدریجی انرژی، چرخش ماه آهسته شد تا مدت یک دور چرخش آن به دور محور خودش با مدت یک دور گردش آن به دور زمین برابر شود. این هماهنگی باعث شد ماه تقریبا همیشه یک سمت خود را به زمین نشان دهد.

به این ترتیب، آنچه امروز از زمین می‌بینیم نتیجه یک وضعیت ثابت از ابتدا نیست؛ بلکه حاصل فرایندی طولانی در تاریخ حرکت ماه است.

سمت دوردست ماه، همیشه تاریک نیست

وقتی از ماه صحبت می‌کنیم، گاهی اصطلاح «سمت تاریک ماه» را می‌شنویم؛ عبارتی که می‌تواند تصور نادرستی ایجاد کند. اگر یک سمت ماه رو به زمین باشد و سمت دیگر از دید ما پنهان بماند، آیا سمت پنهان هیچ‌وقت نور خورشید را دریافت نمی‌کند؟

پاسخ منفی است. «موزه تاریخ طبیعی بریتانیا» توضیح می‌دهد که اصطلاح دقیق‌تر برای بخشی از ماه که از زمین دیده نمی‌شود، «سمت دوردست» است. با گردش ماه به دور زمین، بخش‌های مختلف سطح آن در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند؛ بنابراین سمت دوردست، برخلاف معنای رایج عبارت «سمت تاریک»، همیشه در تاریکی نیست.

تفاوت میان دو سمت ماه، بااین‌حال، فقط به این محدود نمی‌شود که یکی از زمین دیده می‌شود و دیگری نه. سطح آنها از نظر عوارض نیز تفاوت‌هایی دارد.

سمت نزدیک ماه (سمت چپ) و  سمت پنهان ماه  (سمت راست). عکس: ناسا/گودارد/دانشگاه ایالتی آریزونا

چرا دو سمت ماه شبیه هم نیستند؟

در سمت رو به زمین، لکه‌های تیره و گسترده‌ای دیده می‌شود که در نام‌گذاری نجومی «دریاوار‌های ماه» خوانده می‌شوند. این نواحی در واقع دریا‌های آب نیستند، بلکه دشت‌هایی هستند که از جریان گدازه‌های باستانی شکل گرفته‌اند. در نام برخی از این عوارض، مانند «دریای مسکو»، واژه «دریا» همچنان به کار می‌رود.

«موزه ملی هوا و فضا اسمیتسونین» توضیح می‌دهد که این دشت‌های تیره در سمت نزدیک ماه بسیار گسترده‌ترند، درحالی‌که در سمت دوردست تعدادشان کمتر است. همین تفاوت باعث می‌شود سمت رو به زمین تیره‌تر به نظر برسد. این موزه همچنین می‌گوید نخستین تصاویر سمت دوردست ماه در سال ۱۹۵۹، با مأموریت فضاپیمای لونا ۳ اتحاد شوروی، به دست آمد؛ پیش از آن، انسان‌ها تصویر مستقیمی از این بخش ماه نداشتند.

با وجود این تصاویر، علت تفاوت دو سمت هنوز به‌طور کامل روشن نشده است. اسمیتسونین نیز در توضیح خود تأکید می‌کند که دانشمندان همچنان در تلاش‌اند بفهمند چرا دشت‌های گدازه‌ای در سمت دوردست به این اندازه کمترند. بنابراین، باید میان دو پرسش تفاوت گذاشت: قفل کشندی توضیح می‌دهد چرا از زمین تقریبا همیشه یک سمت ماه را می‌بینیم؛ اما به‌تنهایی علت تفاوت‌های زمین‌شناختی دو سمت را توضیح نمی‌دهد.

ماه هنوز هم از زمین دور می‌شود

حرکت ماه همچنان در حال تغییر است. به گفته ناسا، ماه به‌طور متوسط سالانه حدود چهار سانتی‌متر از زمین دور می‌شود. این روند با نیرو‌های کشندی و برهم‌کنش گرانشی ماه با اقیانوس‌های زمین ارتباط دارد. کشش ماه آب‌های اقیانوس‌ها را جابه‌جا می‌کند و برآمدگی‌هایی به وجود می‌آورد که دقیقا در راستای ماه قرار ندارند. چرخش زمین باعث می‌شود این برآمدگی‌ها اندکی از موقعیت ماه جلو بیفتند. کشش گرانشی میان ماه و این توده‌های آب، بر مدار ماه اثر می‌گذارد و به‌تدریج فاصله آن از زمین را افزایش می‌دهد؛ در همین فرایند، چرخش زمین نیز آهسته‌تر می‌شود.

این فاصله‌گرفتن تدریجی، پاسخ پرسش اصلی گزارش را تغییر نمی‌دهد: ماه همچنان به دور خودش می‌چرخد و به دور زمین می‌گردد، اما مدت این دو حرکت با یکدیگر هماهنگ شده است. همین هماهنگی است که باعث می‌شود از زمین تقریبا همیشه یک روی ماه را ببینیم؛ درحالی‌که سمت دیگر آن نیز بخشی از همان قمر است و نور خورشید را دریافت می‌کند.