ما هي المسافة إلى القمر؟ ما هي المسافة من الأرض إلى القمر؟ لماذا توقفت الرحلات الجوية إلى القمر والعمل على تطويره؟

لقد جذب القمر دائمًا انتباه الإنسان. ربما كان كل واحد منا يحلم عندما كان طفلاً بأن يكون رائد فضاء ويزوره. نظرا لأن السياحة الفضائية تكتسب زخما نشطا في العالم اليوم، فإن الكثيرين مهتمون بمسألة الوقت الذي يقضيه على الطريق من الأرض إلى القمر.

أدنى مسافة من الأرض إلى القمر هي 354.988 كيلومترًا. للتغلب على هذا المسار سيحتاج الشخص إلى:

• 9 سنواتالمشي المستمر بسرعة 5-6 كيلومتر في الساعة؛
• 160-163 يوماإذا كنت تقود السيارة بسرعة 100-105 كم/ساعة؛
• 20-21 يومارحلة مستمرة على متن طائرة، تغطي سرعة 800-850 كيلومترًا في الساعة؛
• للطيران من الأرض إلى القمر على متن مركبة أبولو الفضائية، سوف تحتاج 72-74 ساعة;
• فإذا تحركت نحو القمر بسرعة الضوء وهي 300 ألف كيلومتر في الثانية فإن الطريق بأكمله سيستغرق 1.25 ثانية ضوئية.

إذا كنت تستخدم وسائل النقل الجوي الخاصة فقط، فستنفق على الطريق إلى القمر:

• سنة و1.5 شهر، إذا سافرت على جهاز من نوع المسبار وكالة الفضاء الأوروبية سمارت-1. وميزته هو المحرك الأيوني الذي يعتبر الأكثر اقتصادا من نوعه. وعلى الرغم من أن هذه الرحلة كانت الأبطأ، إلا أنها كانت الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية. تم إطلاق المسبار القمري SMART-1 التابع لوكالة الفضاء الأوروبية في 27 سبتمبر 2003 واستخدم محركًا أيونيًا ثوريًا للطيران إلى القمر. وعلى الرغم من وصول وكالة الفضاء الأوروبية سمارت-1 إلى القمر بعد 410 أيام، إلا أنها استهلكت 82 كجم فقط من الوقود خلال رحلتها. في الوقت الحالي، هذه هي الطريقة الأكثر اقتصادا للسفر.
• 5 أيام على القمر الصناعي الصيني تشانغ إه-1. تتم رحلة الجهاز بفضل محركات الصواريخ. لكن كان عليه أن يبقى في مدار أرضي منخفض حتى 31 أكتوبر، في انتظار نقطة الانطلاق الصحيحة. وصلت إلى القمر في 5 نوفمبر، باستخدام محركات صاروخية تقليدية أثناء رحلتها.
• 36-37 ساعة إذا سافرت على جهاز مثل القمر الصناعي السوفيتي لونا-1. ومر القمر الصناعي على مسافة 500 كيلومتر فقط من القمر، وبعد ذلك دخل في مدار حول مركزية الشمس. استغرق القمر الصناعي 36 ساعة فقط للوصول إلى القمر.
• ما يقرب من 9 ساعات إذا كنت تستخدم التطوير ناسا "آفاق جديدة"مهمات بلوتو.

أسرع رحلة إلى القمر حتى الآن هي مهمة نيو هورايزنز بلوتو التابعة لناسا. منذ البداية، كان القمر الصناعي ملتزماً بتسارع عالٍ، حيث بلغت سرعة الحركة حوالي 58000 كم/ساعة. تم ذلك حتى يتمكن القمر الصناعي من التغلب على جاذبية الشمس في النظام الشمسي. ومع ذلك، وعلى الرغم من هذه السرعة المذهلة، فقد استغرق القمر الصناعي ثماني ساعات وخمسة وثلاثين دقيقة ليقطع مسافة 380 ألف كيلومتر.

وبالتالي، فإن الشركات العاملة في مجال السياحة الفضائية لديها عدة خيارات للجولات السياحية حول القمر. يمكنهم تقديم رحلات بحرية طويلة باستخدام المحركات الأيونية، أو رحلات بحرية قصيرة باستخدام صواريخ سريعة وقوية لنقل الناس إلى القمر لقضاء عطلة نهاية الأسبوع.

لماذا توقفت الرحلات الجوية إلى القمر والعمل على استكشافه؟

هل ذهب أحد إلى القمر الصناعي للأرض؟ وإذا كان الأمر كذلك، فلماذا توقفت الدول عن الذهاب إلى القمر؟ وكما ذكر الأمريكان، فقد أُرسلت البعثة الأولى عام 1969، أو بتعبير أدق، في 20 يوليو/تموز. قاد نيل أرمسترونج فريق رواد الفضاء. في ذلك الوقت، كان الأمريكيون مبتهجين بكل بساطة. بعد كل شيء، كانوا أول من وضع قدمه على سطح القمر. لكن الكثيرين شككوا في ذلك.

أصبحت العديد من الصور وتسجيلات المحادثات بين ممثلي البعثة والأرض سببًا لخلافات المتشككين. ومع ذلك، في ذلك الوقت كان من الصعب جدًا تزييف أي صور. ناهيك عن المعدات وعاكسات الليزر التي تركت على سطح القمر لمزيد من الدراسة. يقترح البعض أن المعدات تم تسليمها بواسطة وحدة بدون طيار. يكاد يكون من المستحيل إثبات أن شخصًا ما قد قام أو لم يقم بزيارة سطح القمر الصناعي للأرض. وبالإضافة إلى ذلك، لا تزال العديد من الوثائق سرية.

الوضع السياسي

وهذا هو السبب الأول وراء توقف الرحلات الجوية إلى القمر. لا تنسوا أنه في ذلك الوقت كان هناك سباق بين دولتين كبيرتين للحصول على فرصة أن تكونا أول من يطلق صاروخًا إلى الفضاء. وكان الحدث الحاسم في هذه المعركة هو استخدام التفاعلات النووية. لم تكن الاحتمالات التي جاءت مع هذا الاكتشاف مثيرة فحسب، بل كانت أيضًا شاقة. علاوة على ذلك، لم يكن هناك زعيم واضح في هذا السباق. أولى كل من الاتحاد السوفييتي وأمريكا الكثير من الاهتمام للرحلات الفضائية. الاتحاد السوفياتي- هذه أول دولة ترسل إنساناً إلى الفضاء. إذا حقق الاتحاد السوفياتي مثل هذه الفرصة، فلماذا فشلت الرحلات الجوية إلى القمر؟ لماذا توقفوا قبل أن يبدأوا؟

لقد تم تحدي أمريكا. وفي المقابل، بذلت ناسا الكثير من الجهود للقيام بخطوة انتقامية. الرحلات الجوية المثيرة إلى القمر ليست مجرد إنجاز. هذه محاولة لإظهار تفوقك على العالم كله. ربما كان هذا هو السبب وراء إغلاق البرنامج. ففي نهاية المطاف، لم يكن لدى الدول الأخرى الأموال الكافية للذهاب إلى أبعد من أمريكا في مشاريعها التطويرية. فهل يستحق الدولة أن تنفق جهودها ومواردها أكثر؟

اقتصاد الدول

وبطبيعة الحال، هناك سبب آخر لتوقف الرحلات الجوية إلى القمر، وهو اقتصاديات الدول. للتطوير مركبة فضائيةوخصصت الدول الكثير من الموارد المالية لإطلاقها. ولو أمكن تقسيم سطح الأرض التابعة لها، لأصبحت أراضيها لقمة لذيذة لكثير من الأثرياء.

ومع ذلك، بعد مرور بعض الوقت، تم إنشاء اتفاق بموجبه تكون جميع الأجرام السماوية ملكًا للإنسانية. وأي استكشاف للفضاء يجب أن يتم فقط لصالح جميع البلدان. ويترتب على ذلك أن تخصيص كميات كبيرة من الموارد المالية لبرامج استكشاف الفضاء لن يكون مفيداً بكل بساطة. والدولة التي خصصت الأموال ببساطة لن تكون قادرة على التطور. ونتيجة لذلك، ليس هناك أي معنى لإنفاق مبالغ كبيرة من المال. بعد كل شيء، يمكنك الاستفادة من إنجازات البلدان الأخرى.

منطقة الإنتاج

منذ وقت ليس ببعيد، كان من الأفضل إعادة تجهيز أي مؤسسة لتلبية احتياجات الدولة. الآن أصبح من المستحيل ببساطة إنتاج صواريخ ذات معايير معينة، وذلك ببساطة لأنه لا يوجد مكان للقيام بذلك. على أية حال، فإن إعادة توظيف المؤسسة هي عملية معقدة إلى حد ما.

المشكلة في هذه الحالة ليست فقط الجانب المالي للقضية. والسبب يكمن في عدم توفر العدد المطلوب من المتخصصين المدربين. لقد تقاعد الجيل الذي عمل في البرنامج القمري منذ فترة طويلة. أما بالنسبة للموظفين الجدد، فهم لم يتمتعوا بالخبرة الكافية بعد. ليس لديهم كل المعرفة في هذا المجال. لكن الرحلات الجوية إلى القمر لا تغفر الأخطاء. سعرها، كقاعدة عامة، هو حياة رواد الفضاء. ولهذا السبب فمن الأفضل عدم السفر إلى القمر. وليس من الصعب تخمين سبب توقفهم.

ليس سراً أن الناس طالما حلموا بالطيران إلى الفضاء - فالمساحات الشاسعة المجهولة تبهر وتغري، لكن السياحة الفضائية لم تصبح بعد صناعة ضخمة. لماذا؟ نعم، لأن الوصول إلى كوكب آخر ليس بالأمر السهل. وحتى القمر، الذي يبدو في متناول اليد عندما ننظر إليه ليلاً، يقع على بعد عدة كيلومترات. كم من الوقت يستغرق الطيران إلى القمر؟

المسافة من الأرض إلى القمر

متوسط ​​المسافة من الأرض إلى القمر هو 384399 كم.

نقول متوسط ​​لأن مدار القمر ليس دائريا، بل بيضاويا - وهذا يعني أن المسافة بين الأرض والقمر تتغير. عند نقطة الحضيض - أقرب نقطة إلى الأرض - تبلغ المسافة 363.104 كم، عند نقطة الأوج - أبعد نقطة - 405.696 كم.

إذن، نحن نعرف المسافة، مما يعني أنه للعثور على الوقت المستغرق للوصول إلى القمر، ما عليك سوى قسمته على السرعة. وبناء على هذه الحقيقة نحصل على:

• سوف يستغرق المشي إلى القمر 9 سنوات (وسيتعين عليك المشي بشكل مستمر بسرعة 5 كم / ساعة).
• بالسيارة (إذا كنت تسير بمتوسط ​​سرعة 100 كم/ساعة، ومرة ​​أخرى، دون توقف)، يمكنك الوصول إلى القمر في 160 يومًا.
• وستطير الطائرة (متوسط ​​سرعتها 800 كم/ساعة) خلال 20 يومًا.
• حديث سفينة فضائيةمثل أبولو سوف تكون قادرة على الوصول إلى القمر في ثلاثة أيام.

كما ترون، فإن المسار ليس قصيرا، ولا يستطيع الجميع تحمل مثل هذه الرحلة المستمرة، ومن الجدير بالذكر أن الرحلة ستكلف مبلغًا رائعًا من المال.

منذ زمن سحيق، كان القمر قمرًا صناعيًا ثابتًا لكوكبنا وأقرب جرم سماوي إليه. وبطبيعة الحال، أراد الناس دائما زيارة هناك. ولكن إلى أي مدى يمكن الطيران إلى هناك وإلى أي مدى؟

يتم قياس المسافة من الأرض إلى القمر نظريًا من مركز القمر إلى مركز الأرض. ومن المستحيل قياس هذه المسافة باستخدام الطرق التقليدية المستخدمة في الحياة اليومية. ولذلك، تم حساب المسافة إلى القمر الصناعي للأرض باستخدام الصيغ المثلثية.

على غرار الشمس، يواجه القمر حركة مستمرة في سماء الأرض بالقرب من مسير الشمس. إلا أن هذه الحركة تختلف بشكل كبير عن حركة الشمس. وبالتالي فإن مستويات مدارات الشمس والقمر تختلف بمقدار 5 درجات. ويبدو أنه نتيجة لذلك، فإن مسار القمر في سماء الأرض يجب أن يكون مشابهًا بشكل عام لمسير الشمس، ويختلف عنه بمقدار 5 درجات فقط:

وفي هذا فإن حركة القمر تشبه حركة الشمس من الغرب إلى الشرق الاتجاه المعاكس التناوب اليوميأرض. ولكن بالإضافة إلى ذلك، يتحرك القمر عبر سماء الأرض بشكل أسرع بكثير من الشمس. ويرجع ذلك إلى أن الأرض تدور حول الشمس في 365 يومًا تقريبًا (السنة الأرضية)، ويدور القمر حول الأرض في 29 يومًا فقط (الشهر القمري). أصبح هذا الاختلاف هو الدافع لتقسيم مسير الشمس إلى 12 كوكبة فلكية (في شهر واحد تتحرك الشمس على طول مسير الشمس بمقدار 30 درجة). خلال الشهر القمري يحدث تغيير كامل في أطوار القمر:

بالإضافة إلى مسار القمر، هناك أيضًا عامل المدار الطويل جدًا. يبلغ الانحراف المركزي لمدار القمر 0.05 (للمقارنة، تبلغ هذه المعلمة للأرض 0.017). يؤدي الاختلاف عن المدار الدائري للقمر إلى تغير القطر الظاهري للقمر باستمرار من 29 إلى 32 دقيقة قوسية.

في يوم واحد، يتحول القمر بالنسبة للنجوم بمقدار 13 درجة، وفي ساعة بحوالي 0.5 درجة. غالبًا ما يستخدم علماء الفلك المعاصرون الاحتجابات القمرية لتقدير الأقطار الزاوية للنجوم القريبة من مسير الشمس.

ما الذي يحدد حركة القمر؟

إحدى النقاط المهمة في نظرية حركة القمر هي أن مدار القمر في الفضاء الخارجي ليس ثابتًا ومستقرًا. نظرًا لكتلة القمر الصغيرة نسبيًا، فإنه يتعرض لاضطرابات مستمرة من الأجسام الأكبر حجمًا في النظام الشمسي (الشمس والقمر في المقام الأول). بالإضافة إلى ذلك، يتأثر مدار القمر بتفلطح الشمس ومجالات الجاذبية للكواكب الأخرى في النظام الشمسي. ونتيجة لذلك، يتقلب انحراف مدار القمر بين 0.04 و0.07 خلال فترة 9 سنوات. وكانت نتيجة هذه التغييرات ظاهرة تسمى القمر العملاق. القمر العملاق هو ظاهرة فلكية يكون فيها البدر أكبر عدة مرات في الحجم الزاوي من المعتاد. لذلك، خلال اكتمال القمر في 14 نوفمبر 2016، كان القمر في أقرب مسافة له منذ عام 1948. في عام 1948، كان القمر أقرب بمقدار 50 كيلومترًا مما كان عليه في عام 2016.

بالإضافة إلى ذلك، لوحظت تقلبات في ميل مدار القمر إلى مسير الشمس: بحوالي 18 دقيقة قوسية كل 19 عامًا.

ما يساوي

سيتعين على المركبة الفضائية قضاء الكثير من الوقت في الطيران إلى القمر الصناعي للأرض. من المستحيل الطيران إلى القمر في خط مستقيم - سيذهب الكوكب إلى المدار بعيدا عن الوجهة، وسيتعين على المسار تعديله. عند سرعة الهروب الثانية البالغة 11 كم/ث (40.000 كم/ساعة)، ستستغرق الرحلة نظريًا حوالي 10 ساعات، لكنها في الواقع ستستغرق وقتًا أطول. وذلك لأن السفينة في البداية تزيد سرعتها تدريجياً في الغلاف الجوي، لتصل إلى قيمة 11 كم/ثانية، من أجل الهروب من مجال الجاذبية الأرضية. عندها سيتعين على السفينة أن تبطئ سرعتها عندما تقترب من القمر. بالمناسبة، هذه السرعة هي الحد الأقصى الذي تمكنت المركبات الفضائية الحديثة من تحقيقه.

استغرقت الرحلة الأمريكية سيئة السمعة إلى القمر عام 1969، بحسب البيانات الرسمية، 76 ساعة. كانت مركبة نيو هورايزنز التابعة لناسا هي الأسرع التي وصلت إلى القمر في 8 ساعات و35 دقيقة. صحيح أنه لم يهبط على الكوكب، لكنه طار - كان لديه مهمة مختلفة.

سيصل الضوء من الأرض إلى قمرنا الصناعي بسرعة كبيرة - خلال 1.255 ثانية. لكن الطيران بسرعات الضوء لا يزال في عالم الخيال العلمي.

يمكنك محاولة تخيل الطريق إلى القمر بعبارات مألوفة. سيرا على الأقدام وبسرعة 5 كم / ساعة، ستستغرق الرحلة إلى القمر حوالي تسع سنوات. إذا كنت تقود سيارة بسرعة 100 كم/ساعة، فسوف يستغرق الأمر 160 يومًا للوصول إلى القمر الصناعي للأرض. إذا طارت الطائرات إلى القمر، فستستمر الرحلة إليه حوالي 20 يومًا.

كيف قام علماء الفلك في اليونان القديمة بحساب المسافة إلى القمر

أصبح القمر أول جرم سماوي يمكن حساب المسافة إليه من الأرض. ويعتقد أن علماء الفلك في اليونان القديمة كانوا أول من فعل ذلك.

لقد حاول الناس قياس المسافة إلى القمر منذ زمن سحيق - وكان أول من حاول أريستارخوس ساموس. وقدر الزاوية بين القمر والشمس بـ 87 درجة، فتبين أنه القمر أقرب إلى الشمس 20 مرة (جيب تمام الزاوية التي تساوي 87 درجة هو 1/20). ونتج عن خطأ قياس الزاوية خطأ 20 ضعفًا، ومن المعروف اليوم أن هذه النسبة هي في الواقع 1 إلى 400 (الزاوية تساوي 89.8 درجة تقريبًا). سبب الخطأ الكبير هو صعوبة تقدير المسافة الزاوية الدقيقة بين الشمس والقمر باستخدام الأدوات الفلكية البدائية العالم القديم. لقد سمح كسوف الشمس المنتظم بحلول هذا الوقت لعلماء الفلك اليونانيين القدماء باستنتاج أن الأقطار الزاويّة للقمر والشمس كانت متماثلة تقريبًا. وفي هذا الصدد، خلص أريستارخوس إلى أن القمر أصغر بعشرين مرة من الشمس (في الواقع حوالي 400 مرة).

لحساب حجم الشمس والقمر بالنسبة للأرض، استخدم أريستارخوس طريقة مختلفة. نحن نتحدث عن ملاحظات خسوف القمر. بحلول هذا الوقت، كان علماء الفلك القدماء قد خمنوا بالفعل أسباب هذه الظواهر: فقد خسف القمر بظل الأرض.

يوضح الرسم البياني أعلاه بوضوح أن الفرق في المسافات من الأرض إلى الشمس والقمر يتناسب مع الفرق بين نصف قطر الأرض والشمس وبين نصف قطر الأرض وظلها إلى مسافة القمر. في زمن أريستارخوس، كان من الممكن بالفعل تقدير أن نصف قطر القمر يبلغ حوالي 15 دقيقة قوسية، ونصف قطر ظل الأرض هو 40 دقيقة قوسية. أي أن حجم القمر كان أصغر بحوالي 3 مرات من حجم الأرض. ومن هنا، وبمعرفة نصف القطر الزاوي للقمر، يمكن للمرء بسهولة تقدير أن القمر يقع على بعد حوالي 40 قطرًا للأرض من الأرض. لم يتمكن اليونانيون القدماء من تقدير حجم الأرض إلا بشكل تقريبي. وهكذا فإن إراتوستينس القيرواني (276 - 195 قبل الميلاد) بناءً على الاختلافات في أقصى ارتفاع للشمس فوق الأفق في أسوان والإسكندرية خلال الانقلاب الصيفي، حدد أن نصف قطر الأرض يقترب من 6287 كم ( المعنى الحديث 6371 كم). وإذا استبدلنا هذه القيمة في تقدير أرسطرخوس للمسافة إلى القمر، فإنها ستقابل حوالي 502 ألف كيلومتر (القيمة الحديثة لمتوسط ​​المسافة من الأرض إلى القمر هي 384 ألف كيلومتر).

وبعد ذلك بقليل، عالم رياضيات وفلكي من القرن الثاني قبل الميلاد. ه. حسب هيبارخوس النيقي أن المسافة إلى القمر الصناعي للأرض أكبر بـ 60 مرة من نصف قطر كوكبنا. واستندت حساباته على ملاحظات حركة القمر وخسوفاته الدورية.

نظرًا لأنه في لحظة الكسوف، سيكون للشمس والقمر نفس الأبعاد الزاوية، باستخدام قواعد تشابه المثلثات، يمكن للمرء العثور على نسبة المسافات بين الشمس والقمر. هذا الفرق 400 مرة. وبتطبيق هذه القواعد مرة أخرى، فقط فيما يتعلق بقطر القمر والأرض، حسب هيبارخوس أن قطر الأرض أكبر بمقدار 2.5 مرة من قطر القمر. أي أن R l = R z /2.5.

بزاوية 1′، يمكنك ملاحظة جسم تكون أبعاده أصغر بـ 3483 مرة من المسافة إليه - كانت هذه المعلومة معروفة للجميع في زمن هيبارخوس. أي أنه مع نصف قطر القمر المرصود 15 درجة، سيكون أقرب 15 مرة من الراصد. أولئك. نسبة المسافة إلى القمر إلى نصف قطره ستكون 3483/15 = 232 أو S l = 232R l.

وعليه فإن المسافة إلى القمر هي 232 * R з /2.5 = 60 نصف قطر الأرض. وتبين أن هذا يساوي 6,371*60=382,260 كيلومترًا. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن القياسات التي تم إجراؤها باستخدام الأدوات الحديثة أكدت صحة العالم القديم.

يتم الآن قياس المسافة إلى القمر باستخدام أدوات الليزر التي تسمح بقياسها بدقة عدة سنتيمترات. وفي هذه الحالة، تتم القياسات في وقت قصير جدًا - لا يزيد عن ثانيتين، يتحرك خلالها القمر بعيدًا في مداره على بعد حوالي 50 مترًا من النقطة التي تم إرسال نبضة الليزر إليها.

تطور طرق قياس المسافة إلى القمر

فقط مع اختراع التلسكوب تمكن علماء الفلك من الحصول على قيم أكثر أو أقل دقة لمعلمات مدار القمر وتوافق حجمه مع حجم الأرض.

ظهرت طريقة أكثر دقة لقياس المسافة إلى القمر فيما يتعلق بتطوير الرادار. تم إجراء أول مسح راداري للقمر في عام 1946 في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا العظمى. جعل الرادار من الممكن قياس المسافة إلى القمر بدقة عدة كيلومترات.

أصبح قياس المسافة بالليزر طريقة أكثر دقة لقياس المسافة إلى القمر. ولتنفيذه، تم تركيب عدة عاكسات زاوية على القمر في الستينيات. ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن التجارب الأولى على المدى بالليزر تم إجراؤها حتى قبل تركيب عاكسات الزاوية على سطح القمر. في 1962-1963، تم إجراء العديد من التجارب في مرصد القرم التابع لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية على نطاق الليزر للحفر القمرية الفردية باستخدام التلسكوبات التي يبلغ قطرها من 0.3 إلى 2.6 متر. وتمكنت هذه التجارب من تحديد المسافة إلى سطح القمر بدقة تصل إلى عدة مئات من الأمتار. في 1969-1972، قام رواد فضاء أبولو بتسليم ثلاثة عاكسات زاوية إلى سطح قمرنا الصناعي. ومن بينها، كان الأكثر تقدما هو عاكس مهمة أبولو 15، حيث كان يتألف من 300 منشور، في حين أن الاثنتين الأخريين (بعثتي أبولو 11 وأبولو 14) يتكون كل منهما من مائة منشور فقط.

بالإضافة إلى ذلك، في عامي 1970 و1973، قام الاتحاد السوفييتي بتسليم عاكسين زاوية فرنسيين آخرين إلى سطح القمر على متن المركبات ذاتية الدفع لونوخود-1 ولونوكود-2، والتي يتكون كل منها من 14 موشورًا. إن استخدام أول هذه العاكسات له تاريخ غير عادي. خلال الأشهر الستة الأولى من تشغيل المركبة القمرية بالعاكس، كان من الممكن إجراء حوالي 20 جلسة قياس بالليزر. ومع ذلك، بسبب الوضع المؤسف للمركبة القمرية، لم يكن من الممكن استخدام العاكس حتى عام 2010. فقط الصور الفوتوغرافية لجهاز LRO الجديد ساعدت في توضيح موضع المركبة القمرية مع العاكس، وبالتالي استئناف جلسات العمل معها.

في الاتحاد السوفياتي أكبر عددتم إجراء جلسات تحديد المدى بالليزر على تلسكوب مرصد القرم الذي يبلغ قطره 2.6 متر. وبين عامي 1976 و1983، تم إجراء 1400 قياس بهذا التلسكوب بخطأ قدره 25 سم، ثم توقفت عمليات الرصد بسبب تقليص البرنامج القمري السوفييتي.

في المجموع، في الفترة من 1970 إلى 2010، تم إجراء ما يقرب من 17 ألف جلسة قياس ليزر عالية الدقة في العالم. كان معظمها مرتبطًا بعاكس الزاوية Apollo 15 (كما ذكر أعلاه، فهو الأكثر تقدمًا - مع عدد قياسي من المنشورات):

من بين المراصد الأربعين القادرة على إجراء تحديد المدى بالليزر على القمر، عدد قليل فقط يمكنه إجراء قياسات عالية الدقة:

تم إجراء معظم القياسات فائقة الدقة باستخدام تلسكوب بطول مترين في مرصد ماك دونالد في تكساس:

وفي الوقت نفسه، يتم إجراء القياسات الأكثر دقة بواسطة أداة أبولو، التي تم تركيبها على التلسكوب الذي يبلغ قطره 3.5 متر في مرصد أباتشي بوينت في عام 2006. تصل دقة قياساتها إلى ملليمتر واحد:

تطور نظام القمر والأرض

الهدف الرئيسي من القياسات الدقيقة المتزايدة للمسافة إلى القمر هو محاولة الحصول على فهم أعمق لتطور مدار القمر في الماضي البعيد وفي المستقبل البعيد. حتى الآن، توصل علماء الفلك إلى استنتاج مفاده أن القمر كان في الماضي أقرب عدة مرات إلى الأرض، وكانت له أيضًا فترة دوران أقصر بكثير (أي أنه لم يكن مغلقًا مديًا). تؤكد هذه الحقيقة نسخة تأثير تكوين القمر من المادة المقذوفة من الأرض السائدة في عصرنا. بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير المد والجزر للقمر يتسبب في تباطؤ سرعة دوران الأرض حول محورها تدريجيًا. ومعدل هذه العملية هو زيادة في يوم الأرض كل عام بمقدار 23 ميكروثانية. في سنة واحدة، يتحرك القمر بعيدا عن الأرض بمعدل 38 ملم. تشير التقديرات إلى أنه إذا نجا نظام الأرض والقمر من تحول الشمس إلى عملاق أحمر، فبعد 50 مليار سنة، سيكون يوم الأرض مساويا للشهر القمري. ونتيجة لذلك، سيواجه القمر والأرض دائمًا جانبًا واحدًا فقط تجاه بعضهما البعض، كما هو ملاحظ حاليًا في نظام بلوتو-شارون. بحلول هذا الوقت، سيبتعد القمر إلى ما يقرب من 600 ألف كيلومتر، وستزيد مدة الشهر القمري إلى 47 يومًا. بالإضافة إلى ذلك، من المفترض أن تبخر محيطات الأرض خلال 2.3 مليار سنة سيؤدي إلى تسريع عملية إزالة القمر (المد والجزر الأرضية تبطئ العملية بشكل كبير).

بالإضافة إلى ذلك، تظهر الحسابات أنه في المستقبل سيبدأ القمر مرة أخرى في الاقتراب من الأرض بسبب تفاعل المد والجزر مع بعضها البعض. وعند اقترابه من الأرض على ارتفاع 12 ألف كيلومتر، سيتمزق القمر بفعل قوى المد والجزر، وسيشكل حطام القمر حلقة مشابهة للحلقات المعروفة حول الكواكب العملاقة في المجموعة الشمسية. سوف تكرر الأقمار الصناعية المعروفة الأخرى للنظام الشمسي هذا المصير قبل ذلك بكثير. لذا يُعطى فوبوس ما بين 20 إلى 40 مليون سنة، وعمر تريتون حوالي 2 مليار سنة.

في كل عام، تزداد المسافة إلى القمر الصناعي للأرض بمعدل 4 سم، والأسباب هي حركة الكوكب في مدار حلزوني والتناقص التدريجي لقوة تفاعل الجاذبية بين الأرض والقمر.

من الممكن نظريًا وضع جميع الكواكب بين الأرض والقمر النظام الشمسي. إذا قمت بجمع أقطار جميع الكواكب، بما في ذلك بلوتو، فستحصل على قيمة 382.100 كيلومتر.

> > > المسافة من الأرض إلى القمر

المسافة بين الأرض والقمر: أقرب وأبعد المسافات بين الأجسام الكونية. اكتشف عدد الكواكب التي يمكن أن تتناسب بين الأرض والقمر في الصورة.

باختصار إذن المسافة من الأرض إلى القمرالمتوسط ​​384403 كم. ولكن من المهم معرفة بعض الفروق الدقيقة. ولم يكن من قبيل الصدفة أننا استخدمنا كلمة "متوسط"، لأن القمر يمر في مسار بيضاوي ويغير المسافة.

أقرب وأبعد مسافة من الأرض إلى القمر

عند أقرب نقطة، تبلغ المسافة من الأرض إلى القمر 363.104 كم، وعند أقصى مسافة 406.696 كم. ترى فرقا قدره 43592 كم، وهو كثير جدا. وهذا يغير حجمه الظاهري بنسبة 15%. كما أنه يؤثر على اللمعان، لأنه سيظهر أكثر سطوعًا بنسبة 30% في المرحلة الكاملة وعند الاقتراب الأقرب. هذه اللحظة تسمى القمر العملاق.

تم إصدار هذا الفيديو في عام 2011 لعرض مرحلة مركز الأرض، وزاوية الموضع المحوري، والميزان، وقطر القمر الظاهري على مدار عام.

ولكن كيف تمكنا حتى من تحديد المسافة بين القمر والأرض؟ حسنًا، كل هذا يتوقف على وقت الحساب. اعتمد اليونانيون القدماء على صيغ هندسية بسيطة. لقد راقبوا التغيرات في الظلال لفترة طويلة وخمنوا أنه يجب أن يكون قطره 108 أضعاف قطر الجسم. ومن هنا نشأت الأفكار حول خسوف القمر والشمس.

لقد وجد العلماء أن الظل يبلغ عرضه حوالي 2.5 مرة عرض القمر. يحتوي الكائن نفسه على معلمات كافية لحجب الشمس عنا بشكل دوري. وبمعرفة قطر الأرض وصيغة المثلث حسبوا المسافة بـ 397.500 كيلومتر. ليست دقيقة تماما، ولكن هذه مؤشرات مذهلة لذلك الوقت.

نستخدم الآن قياس المليمتر - لحساب الوقت الذي تستغرقه الإشارة للانتقال من الأرض إلى جسم ما. وبفضل مهمة أبولو، تمكنا من القيام بذلك باستخدام القمر الصناعي. منذ أكثر من 40 عامًا، قام رواد الفضاء بتركيب مرايا عاكسة خاصة على سطحه، حيث تم إرسال أشعة الليزر من كوكبنا. نحصل على عائد ضعيف، لكنه يكفي للحصول على الرقم الأكثر دقة ممكن.

تبلغ سرعة الضوء 300 ألف كيلومتر في الثانية، لذلك يستغرق قطع المسافة ما يزيد قليلاً عن ثانية واحدة. ثم يتم إنفاق نفس المبلغ على العوائد. وساعدت هذه التقنية أيضًا على فهم أن القمر الصناعي يتحرك بعيدًا بمقدار 3.8 سم كل عام، وبعد مليارات السنين سيظهر بصريًا أصغر من النجم. نعم، سيتعين عليك أن تقول وداعا للكسوف المفضل لديك.

إذا كنت تتذكر حجم كواكبنا (خاصة العمالقة الغازية)، فسوف تتفاجأ بأن هذا قد يكون حقيقيًا. لفهم ذلك، دعونا نلقي نظرة على أقطار الكواكب:

• عطارد – 4879 كم
• كوكب الزهرة – 12104 كم
• المريخ – 6771 كم
• كوكب المشتري – 139822 كم
• زحل – 116464 كم
• اليورانيوم – 50724 كم
• نبتون – 49244 كم
• الإجمالي: 380008 كم

المسافة بيننا وبين القمر الصناعي 384.400 كيلومتر. اتضح أننا نوفر أيضًا 4392 كم. ماذا تفعل بالباقي؟ حسنًا، يمكنك إضافة بلوتو الذي يبلغ طوله 2092 كيلومترًا، بالإضافة إلى بعض الكواكب القزمة الأخرى. بالطبع، لن يتمكنوا من الناحية المادية من الدوران جنبًا إلى جنب، لكن الاحتمال بحد ذاته مثير للدهشة.

حاول اليونانيون القدماء قياس المسافة من الأرض إلى القمر.

لم يصل إلينا إلا المقال أرسطرخوس ساموس"في مقادير ومسافات الشمس والقمر" (القرن الثالث قبل الميلاد)، حيث حاول لأول مرة في تاريخ العلم تحديد المسافات إلى هذه الأجرام السماوية وأحجامها.

لقد تناول أريستارخوس هذه القضية بذكاء شديد. وانطلق من افتراض أن القمر كروي ويضيء بالضوء المنعكس عن الشمس. في هذه الحالة، في تلك اللحظات التي يبدو فيها القمر وكأنه نصف قرص، فإنه يتشكل مثلث قائممع الأرض والشمس:

إذا قمنا في هذه اللحظة بتحديد الزاوية بين الاتجاهات من الأرض إلى القمر وإلى الشمس (CAB) بدقة، فيمكننا استخدام العلاقات الهندسية البسيطة للعثور على عدد مرات الساق (المسافة من الأرض إلى القمر AB) أقل من الوتر (المسافة من الأرض إلى الشمس AC). بالنسبة الى أريستارخوس، CAB = 87 درجة ؛ وبالتالي فإن نسبة هذه الجوانب هي 1:19.

لقد أخطأ أريستارخوس بحوالي 20 مرة: في الواقع، المسافة إلى القمر أقل من المسافة إلى الشمس، حوالي 400 مرة. المشكلة هي أنه من المستحيل تحديد اللحظة التي يكون فيها القمر في ذروته بالضبط. زاوية مستقيمة، فقط على أساس الملاحظات أمر مستحيل. أدنى قدر من عدم الدقة يستلزم انحرافًا كبيرًا عن القيمة الحقيقية.

أعظم علماء الفلك في العصور القديمة، هيبارخوس نيقية، في منتصف القرن الثاني قبل الميلاد. ه. وبثقة كبيرة، حدد المسافة إلى القمر وأبعاده، مع اعتبار نصف قطر الكرة الأرضية واحدًا.

انطلق هيبارخوس في حساباته من الفهم الصحيح لسبب خسوف القمر: يقع القمر في ظل الأرض، الذي له شكل مخروطي ورأسه يقع في مكان ما في اتجاه القمر.

رسم بياني يوضح تحديد نصف قطر القمر بطريقة أرسطرخوس.
نسخة بيزنطية من القرن العاشر.

انظر الى الصورة. ويبين موقع الشمس والأرض والقمر خلال خسوف القمر. ويترتب على تشابه المثلثات أن المسافة من الأرض إلى الشمس AB أكبر بعدة مرات من المسافة من الأرض إلى القمر قبل الميلاد، وكم مرة يكون الفرق في نصف قطر الشمس والأرض (AE) - BF) أكبر من الفرق بين نصف قطر الأرض وظلها على بعد القمر (BF - CG ).

من الملاحظات باستخدام أبسط أدوات قياس الزوايا، يترتب على ذلك أن نصف قطر القمر يبلغ 15 بوصة، ونصف قطر الظل حوالي 40 بوصة، أي أن نصف قطر الظل أكبر بحوالي 2.7 مرة من نصف قطر القمر . وبأخذ المسافة من الأرض إلى الشمس كمسافة واحدة، كان من الممكن إثبات أن نصف قطر القمر أقل بحوالي 3.5 مرة من نصف قطر الأرض.

كان من المعروف بالفعل أنه عند زاوية 1 بوصة يتم ملاحظة جسم ما، فإن المسافة التي تتجاوز حجمه بمقدار 3483 مرة. وبالتالي، استنتج هيبارخوس أنه عند زاوية 15 بوصة، سيكون الجسم المرصود أقرب 15 مرة. وهذا يعني أن القمر يقع على مسافة منا أكبر بـ 230 مرة (3,483:15) من نصف قطره. وإذا كان نصف قطر الأرض حوالي 3.5 نصف قطر القمر، فإن المسافة إلى القمر هي 230: 3.5 ~ 60 نصف قطر الأرض، أو حوالي 30 قطر الأرض (أي حوالي 382 ألف كيلومتر).

وفي عصرنا هذا، تم قياس المسافة من الأرض إلى القمر باستخدام طريقة تحديد المدى بالليزر. جوهر هذه الطريقة هو كما يلي. تم تركيب عاكس زاوية على سطح القمر. يتم توجيه شعاع الليزر من الأرض باستخدام الليزر إلى مرآة عاكسة. في هذه الحالة، يتم تسجيل الوقت الذي صدرت فيه الإشارة بدقة. يعود الضوء المنعكس من الجهاز الموجود على القمر إلى التلسكوب خلال ثانية واحدة تقريبًا. من خلال تحديد الوقت الدقيق الذي يستغرقه شعاع الضوء لقطع المسافة من الأرض إلى القمر والعودة، يمكنك تحديد المسافة من مصدر الإشعاع إلى العاكس.

باستخدام هذه الطريقة، يتم تحديد المسافة من الأرض إلى القمر بدقة تصل إلى عدة كيلومترات (أقصى دقة للقياس حاليًا هي 2-3 سنتيمترات!): في المتوسط، 384,403 كم. "في المتوسط" ليس لأن هذه المسافة مأخوذة من قياسات مختلفة أو تقريبية، ولكن لأن مدار القمر ليس دائرة، بل قطع ناقص. عند الأوج (أبعد نقطة في المدار عن الأرض) تبلغ المسافة من مركز الأرض إلى القمر 406670 كم، عند الحضيض (أقرب نقطة في المدار) - 356400 كم.