فاصله زمین تا ماه

ماه تنها قمر زمین، یکی از اضای کوچک منظومه شمسی و نزدیک ترین جرم آسمانی به ماست. این جسم آسمانی درخشان و جذاب که گاهی شب ها و گاهی ‌روزها در آسمان ما ظاهر می‌شود، همیشه موضوع مورد علاقه بشر بوده وهست. نزدیکی این جرم فرصت مطالعه دقیق تری را در اختیار ما قرار میدهد.

در ادامه می خواهیم بدانیم فاصله ماه، این جرم درخشان و زیبا از زمین چقدر است . درابتدا به بررسی مختصری از مدار ماه به دور زمین می پردازیم سپس با معرفی برخی از روش های اندازه گیری فاصله ماه به بیان این فاصله با کمیت هایی که میشناسیم خواهیم پرداخت.

مدار ماه به دور زمین

همانطور که می دانیم کره ماه به دور زمین در حال چرخش است و هر یک ماه یک دور به دور زمین حرکت می کند. مدار حرکت ماه به دور زمین مانند دیگر اجرامی که به دور جرم دیگر میچرخند یک مدار بیضوی است. به بیان ساده تر ماه در یک مسیر بیضی به دور زمین درحال چرخش است و زمین در یکی از کانون های بیضی قرار دارد. بنابراین فاصله ی زمین و ماه مقدار ثابتی نیست.

در قسمت هایی از مسیر ماه در فاصله های کمتر و در قسمت هایی از مسیر در فاصله های بیشتری نسبت به زمین قرار دارد. جالب است بدانیم این تفاوت در فاصله منجر به تفاوت در سرعت ماه هم میشود که در این مقاله موضوع مورد بحث ما نیست.

فاصله متوسط زمین و ماه

تا اینجا دانستیم که ماه در مدار بیضوی به دور زمین در گردش است ، گاهی از زمین دورتر و گاهی به آن نزدیک تر خواهد بود. پس برای فاصله ی زمین و ماه نمی توانیم مقدار ثابتی را درنظر بگیریم و ناگزیریم یک فاصله ی میانگین از بیشترین فاصله ها و کمترین فاصله ها را به عنوان فاصله ی متوسط زمین و ماه محاسبه نماییم و آن را به عنوان فاصله متوسط ماه و زمین معرفی کنیم.

این فاصله متوسط برابر است با 384400 کیلومتر (240000 مایل) . این مقدارمقدار شناخته شده برای فاصله زمین و ماه و مرجعی برای محاسبات فضایی به حساب می آید.

دور ترین و نزدیکترین فاصله ماه تا زمین

ماه در مسیر بیضوی خود به دور زمین در قسمت های اوج و حضیض مدارش فاصله های متفاوتی نسبت به زمین خواهد داشت. وقتی ماه در بیشترین فاصله اش از زمین قرار دارد اصطلاحا در اوج مدار خود است . در این حالت ماه فاصله ای برابر با 405000  کیلومتر نسبت به زمین دارد. در شرایطی که ماه قسمت های حضیض مدارش راطی میکند و در نزدیک ترین فاصله نسبت به زمین قرار دارد، 363000 تا 366000 کیلومتر از زمین فاصله خواهد داشت.

فاصله زمین تا ماه چند کیلومتر است

با مقدماتی که در بالا گفته شد دریافتیم که ماه در مداری بیضوی به دور زمین در گردش است و زمین در یککی از کانون های این بیضی قرار گرفته. بنابراین بیشترین فاصله زمین و ماه چیزی در حدود 405000 کیلومتر، کمترین فاصله زمین و ماه، 365000 کیلومتر و متوسط فاصله ی ماه و زمین 384400 کیلومتر است. این فواصل و دوری و نزدیکی ماه به زمین موجب بروز پدیده هایی بر روی زمین خواهد شد که موضوع بحث این مقاله نیست و در آینده به آن خواهیم پرداخت.

روش های اندازه گیری فاصله ماه تا زمین

ستاره شناسان برای فاصله سنجی از روش های مختلف با دقت های متفاوتی استفاده میکنند در ادامه برخی روش های متداول برای اندازه گیری فاصله ی ماه تا زمین را بررسی می کنیم..

روش‌های لیزر و رادار برای اندازه‌گیری فاصله ماه تا زمین از اهمیت بالایی برخوردار هستند. این دو تکنولوژی بر اساس اصول فیزیکی متفاوت عمل می‌کنند که در تحقیقات و مأموریت‌های فضایی به کار می‌روند.

استفاده از لیزر برای تعیین فاصله ماه

در این روش، از لیزر برای اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌شود.به این ترتیب که یک پرتو لیزر به ماه فرستاده می‌شود و نور لیزر از سطح ماه بازتاب می‌یابد. پس از آن یک گیرنده در زمین بازتاب نور را آشکارسازی میکند. حال با اندازه گیری دقیق زمان رفت و برگشت نور لیزر(که با سرعت نور انجام می‌شود)، فاصله ماه تا زمین محاسبه می‌شود. این روش بسیار دقیق است.

روش رادار

در این روش بجای پرتو لیزر از امواج رادیویی برای اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌شود. رادار به ماه امواج رادیویی میفرستد. حال با استفاده از سرعت نور و زمانی که امواج بین فرستنده و گیرنده حرکت می‌کنند، می‌توان فاصله ماه تا زمین را محاسبه کرد.

هر دو روش لیزر و رادار برای اندازه‌گیری فاصله دقیق و با دقت بالا به کار می‌روند و در مأموریت‌های فضایی برای تعیین مسیر و ارسال فضاپیماها به ماه از آنها استفاده می‌شود.

مأموریت‌های فضایی

ارسال فضاپیماها به ماه به عنوان یکی از مهم‌ترین روش‌های اندازه‌گیری فاصله ماه تا زمین شناخته می‌شود. در طول مأموریت‌هایی مانند مأموریت‌های “آپولو” و “آرتمیس” ناسا، از سنسورها و تجهیزات خاص برای اندازه‌گیری فاصله و مسیر فضاپیما نسبت به زمین استفاده می‌شود.

فاصله سنجی با استفاده از اندازه زاویه ای ماه

در این روش میتوان با اندازه‌گیری زاویه‌ای که ماه تحت آن زویه از زمین دیده می‌شود و استفاده از روابط ساده مثلثاتی، فاصله ماه تا زمین را محاسبه کرد. این اندازه گیری با استفاده از تلسکوپ های زمینی قابل انجام است.

طی کردن فاصله زمین تا ماه با سرعت نور

در این قسمت می خواهیم بدانیم سفر نور از زمین تا ماه چه مدت طول میکشد. به بیان دیگر اگر ما پرتوی نوری بودیم که میخواستیم از روی زمین مستقیم به سمت ماه برویم چه زمانی را در راه میگذراندیم ابتدا به تعریف یک کمیت مهم در ستاره شناسی می پردازیم  کمیتی که از واحد های اصلی فواصل نجومی به حساب می آید و هر فرد علاقه مند به نجوم بارها آنرا شنیده است. و آن واحد سال نوری است.

سال نوری

اولین نکته دارای اهمیت در رابطه با سال نوری آن است که بدانیم سال نوری واحدی برای اندازه گیری مسافت و فاصله است. این واحد عبارت است از مسافتی که نور در طی یک سال طی می کند. بطور مثال ستاره ی شباهنگ فاصله ای بیشتر از 8 سال نوری از زمین دارد، این به آن معناست که نور برای آنکه از ستاره شباهنگ به چشم ما برسد 8 سال در راه است. به بیان دیگر 8 سال طول میکشد تا نورشباهنگ از آن ستاره به ما برسد. قابل ذکر است که نور داری سرعتی درحدود 300 هزار کیلو متر درثانیه می باشد.

فاصله ماه تا زمین چند سال نوری است

همانطور که از تعریف سال نوری مشخص است این واحد واحدی بسیار بزرگ است و برای فواصل بسیار دور بکار برده می شود اما ماه در مقایسه با اجرام آسمانی جرمی نزدیک به زمین به حساب می آید بنا براین برای آنکه بتولنیم این فاصله را با استفاده از واحد های نوری بیان کنیم ناچاریم از واحد ای کوچکتری همچون دقیقه ی نوری و ثانیه ی نوری استفاده کنیم. اگر همراه با نور از زمین به سمت ماه حرکت کیم چیزی در حدود 1/28 ثانیه در راه خواهیم بود به بیان دیگر فاصله ی ماه تا زمین 1/28 ثانیه ی نوری است.

فاصله زمین تا ماه با فضاپیما

تا کنون فاصله ی زمین تا ماه را بر اساس دو واحد کیلومتر و سال نوری بررسی کردیم حال میخواهیم بدانیم یک فضا پیما این فاصله را چکونه طی میکند. در ابتدا مراحل پرتاب و قرار گیری فضاپیما بر روی مدار را مرور کرده و سپس درباره ی مدت زمان این سفر صحبت می کنیم.

چیزی که مشخص است این مطلب است که فضاپیما مانند یک چرتو لیزر بصورت مستقیم مسیر میان زمین و ماه را طی نمی کند بلکه با مسیری پیچیده تر خود را به مدار یا سطح ماه می رساند. بنابراین انتظار نداریم که تنها با دانستن سرعت فضاپیما و فاصله مستقیم بین ماه و زمین بتوانیم مدت زمان این سفر را تعییتن کنیم.

فضاپیما چطور به ماه پرتاب می شود

پرتاب فضا پیما به ماه شامل فرایندی چند مرحله ای می باشد که به وسیله‌ی یک موشک فضایی انجام می‌شود. موشک فضایی از سطح زمین پرتاب می‌شود و با استفاده از موتورهای قوی به ارتفاعی بسیار بالا می‌رسد. پس از اینکه فضاپیما به ارتفاع مشخصی رسید، معمولاً قسمت بالایی از موشک جدا می‌شود. این قسمت می‌تواند یک فضاپیما، ماهواره یا سفینه فضایی باشد که به ماه منتقل می‌شود.

مرحله بعد معکوس کردن مسیراست برای رسیدن به ماه، فضاپیما باید مسیر خود را معکوس کند و به سمت ماه حرکت کند. این عملیات از طریق بررسی اطلاعات و کنترل دقیق انجام می‌شود.

پس از رسیدن به نزدیکی ماه، فضاپیما باید وارد مدار ماه شود. حالا با کنترل مسیرفضاپیما و تنظیم آن قضاپیما وارد مدار ماه می شود. بعد از ورود به مدار ماه، فضاپیما به سمت سطح ماه پایین می رودد. این فرود ممکن است با استفاده از موتورانجام شود. پس از فرود موفقیت‌آمیز، فضاپیما را بر روی سطح ماه قرار می‌ گیرد.

در زیر مراحل ارسال و مسیر حرکت آرتمیس 1 را مشاهده می کنیم:

فاصله زمین تا ماه چند روز است

میخواهیم بدانیم برای فضاپیمایی که از زمین به مقصد ماه می رودفاصله ی زمین تا ماه چند روز است . فضاپیمایی که از زمین به ماه می‌رود، برای رفتن به ماه باید مسافتی بیشتر از مسافت مستقیم بین زمین و ماه (384,400 کیلومتر) را طی کند . این مسافت اضافه چیزی در حدود 10,000 تا 20,000 کیلومتر است.

سفر به ماه با یک فضاپیما زمانی بسیار متغیر و پیچیده است و به عوامل مختلفی مانند نوع فضاپیما، مسیر سفر، سرعت، و فناوری‌های استفاده شده بستگی دارد. در سال 1969، آپولو 11 به ماه رفت و انسان اولین بار روی سطح ماه قدم گذاشت. سفرآپولو 11 حدود 4 روز و 6 ساعت طول کشید. این زمان نسبتاً کوتاه برای مسافتی حدود 384,400 کیلومتر بین زمین و ماه بود. همچنین آرتمیس 1 که جدید ترین فرستاده ناسا به سمت ماه است چیزی در حدود 5 روز بعد از پرتاب در مدار ماه قرار گرفت.

به عنوان یک نکته پایانی، دقت در تعیین زمان سفر به ماه بستگی به شرایط و ویژگی‌های هر مأموریت دارد و ممکن است در آینده با تکنولوژی‌های جدید زمان سفر به ماه کاهش یا افزایش یابد.