الفلك

تقدير معدل ابتعاد القمر عن الأرض

تقدير معدل ابتعاد القمر عن الأرض

تمت مناقشة سبب ابتعاد القمر عن الأرض بمعدل 1.5 بوصة في السنة. هل هناك أي طريقة يمكننا من خلالها تقدير القيمة (على سبيل المثال ، 1.5 بوصة في السنة) رياضيًا؟


هذه مشكلة معقدة لدرجة أنني أعتقد أن فرصك في الحصول على إجابة دقيقة تكاد تكون معدومة.

أولاً ، من المحتمل أن تكون المعادلات معقدة للغاية إذا كنت تريد أن تكون دقيقة حتى عُشر البوصة. على سبيل المثال ، ستحتاج إلى نمذجة الشكل الدقيق للأرض بسبب المد والجزر على القمر ، على الأرجح بدقة وصولاً إلى المتر أو نحو ذلك. لقد فعل العلماء هذا في المتوسط، ولكن العثور على كيفية تغيير هذه الأنواع من النماذج بدقة على مدار الساعة أمر شبه مستحيل. البيانات فقط غير موجودة.

ثانيًا ، من المحتمل أن يكون ملء المتغيرات الموجودة في معادلاتك أمرًا مستحيلًا لأن الكثير منها لن يعرف. على سبيل المثال ، هل تعرف الانثناء / المرونة / قوة الشد / إلخ. من قشرة الأرض بأكملها في كل نقطة على الأرض بمرور الوقت؟ تخميني هو أنك لا تفعل ذلك. ستحتاج إلى معرفة ذلك لإجراء حسابات دقيقة حقًا.

الطريقة الوحيدة لمعرفة معدل ركود القمر هي من خلال القياسات. قد تحصل على النماذج الأولية من أرقام الحجم الخام ، ولكن لتتناسب مع دقة الملاحظات سيتطلب نماذج أكثر استنارة مما نحن عليه حاليًا.


سهل. ارتد الليزر عن سطح القمر في وقت محدد من اليوم وافعل ذلك كل يوم لسنوات وسنوات. يمكنك في الواقع الحصول على المسافة التي يتحرك بها بعيدًا عن الأرض وصولاً إلى اليوم فقط بالوقت الذي يستغرقه ضوء الليزر للعودة إلى جهازك.

اضرب الوقت الذي يستغرقه الضوء ليعود بسرعة الضوء وقسمه على 2. دوّن الوقت كل يوم وتحقق من الاختلافات بمرور الوقت. ستكون قادرًا على تخفيض معدل التغيير إلى اليوم.

هيك ، يمكننا حتى العودة إلى القمر ، وإيواء جهاز كمبيوتر به بعض البطاريات وبعض الألواح الشمسية لشحنها وإجراء اختبار الاتصال عليها. في رحلة العودة ، قم بإنزال عدد قليل من الأقمار الصناعية على بعد 22000 ميل إلى الأرض لتعزيز الإشارة حتى يتمكن من الاتصال بالإنترنت. المرح جانبا.


القمر يبتعد عن الأرض وهذا يجعل الأيام أطول

نتمنى أحيانًا أن تكون الأيام أطول لتناسب جداولنا المزدحمة. لحسن الحظ ، هناك شخص ما هناك يستمع. لا ، إنه & # 8217s ليس إلهًا كليًا & # 8212 & # 8217m يشير إلى جارنا السماوي الودود الظاهر ، القمر. وفقًا لدراسة تاريخية ، استمر اليوم على الأرض 18 ساعة فقط منذ حوالي 1.4 مليار سنة. نظرًا لأن القمر يبتعد ببطء عن الأرض ، فإن تأثيره على كوكبنا ودورانه حول محوره يتضاءل ، مما يجعل الأيام تدوم لفترة أطول.

& # 8220 مع تحرك القمر بعيدًا ، تبدو الأرض مثل متزلج على الجليد يتباطأ أثناء مد أذرعهم ، & # 8221 يشرح ستيفن مايرز ، أستاذ علوم الأرض في جامعة ويسكونسن ماديسون والمؤلف المشارك للجديد دراسة نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

في كل عام ، يبتعد القمر عن الأرض بمعدل 3.78 سم (1.48 بوصة) سنويًا ، أو بنفس السرعة التي تنمو بها أظافرنا. ترجع هجرة القمر بعيدًا عن الأرض بشكل أساسي إلى تأثير المد والجزر على الأرض.

بدون القمر ، يمكن أن تتباطأ الأرض بما يكفي لتصبح غير مستقرة ، لكن هذا قد يستغرق مليارات السنين وقد لا يحدث على الإطلاق.

يعتقد العلماء أنه عندما تشكلت الأرض والقمر بالكاد منذ حوالي 4.5 مليار سنة ، كانت الأيام تستغرق خمس ساعات فقط. مع انجراف القمر الصناعي بعيدًا عن الأرض ، تطول الأيام وهذا يمكن تتبعه في سجلات الحفريات لبعض المخلوقات. على سبيل المثال ، تسجل مجموعات النمو اليومية للشعاب المرجانية عدد الأيام التي حدثت سنويًا في العصور القديمة. حسب أحد التقديرات ، أصبحت الأيام أطول بمعدل 19 ساعة كل 4.5 مليار سنة.

الآن ، باستخدام طريقة جديدة ، تمكن مايرز وزملاؤه من ابتكار طريقة جديدة لحساب تأثير القمر على الأيام على الأرض.

تجمع الطريقة الإحصائية للباحثين & # 8217 بين علم الفلك والبيانات الجيولوجية من أجل عكس هندسة الأرض والماضي الجيولوجي # 8217s. يسمي العلماء هذه الطريقة بعلم الفلك.

& # 8220 كان أحد طموحاتنا هو استخدام علم الفلك لإخبار الوقت في الماضي البعيد ، لتطوير مقاييس زمنية جيولوجية قديمة جدًا ، & # 8221 مايرز يقول. & # 8220 نريد أن نكون قادرين على دراسة الصخور التي يبلغ عمرها مليارات السنين بطريقة تضاهي الطريقة التي ندرس بها العمليات الجيولوجية الحديثة. & # 8221

تسمى الاختلافات في دوران الأرض ودوران # 8217 بدورات ميلانكوفيتش وهي تحدد مكان توزيع ضوء الشمس على الأرض ، والذي يحدد أيضًا إيقاعات مناخ الأرض. يتم تسجيل مثل هذه الاختلافات في سجل الصخور ، ومن الناحية النظرية ، من الممكن تتبع تاريخ دوران E arth & # 8217s إلى بلايين السنين في الماضي.

يكمن التحدي في حقيقة أن سلوك الأرض ، مثل حركتها حول محورها ، لا يتم تحديده فقط من خلال شد الحبل بين قوى جاذبية الأرض والقمر ، ولكن أيضًا من خلال تأثير الشمس و كواكب أخرى. حتى التأثيرات الصغيرة يمكن أن تتراكم إلى نسب كبيرة على مدى ملايين وملايين السنين. لذلك ، كلما حاولت إلقاء نظرة خاطفة في الماضي ، كلما كان من المرجح أن تكون النتيجة أقل موثوقية.

بحثًا عن طريقة أفضل لحساب حركة جيراننا من الكواكب ، تعاون مايرز مع ألبرتو مالينفيرنو ، أستاذ أبحاث لامونت في كولومبيا ، ودمج طريقة إحصائية مصممة للتعامل مع عدم اليقين ، تسمى TimeOpt ، مع النظرية الفلكية والبيانات الجيولوجية و نهج إحصائي متطور يسمى انعكاس بايزي.

تم اختبار النهج الجديد ، المسمى TimeOptMCMC ، على عينات صخرية تم جمعها من موقعين: تكوين Xiamaling عمره 1.4 مليار عام من شمال الصين ورقم قياسي عمره 55 مليون عام من Walvis Ridge.

باستخدام مثل هذا النهج ، قام مايرز وزملاؤه بتقييم الاختلافات في محور دوران Earth & # 8217s في كل من الأزمنة الأحدث والأقدم ، مع معالجة عدم اليقين أيضًا. هذه هي الطريقة التي تمكنوا من تحديد طول اليوم ، وكذلك المسافة بين الأرض والقمر ، لفترات مختلفة.

تم فحص نهج الدراسة & # 8217s سابقًا من قبل فريق في لامونت دوهرتي استخدم تشكيلًا صخريًا في ولاية أريزونا لتقييم تقلبات مدار الأرض من شبه دائرية إلى أكثر بيضاوية على دورة 405000 عام. في مكان آخر ، درس الباحثون في نيوزيلندا الذين عملوا عن كثب مع مايرز كيف أثرت التغييرات في مدار الأرض ودورانها حول محورها على دورات التطور والانقراض في الكائنات البحرية المسماة Graptoloids ، والتي تعود إلى 450 مليون سنة.

& # 8220 السجل الجيولوجي هو مرصد فلكي للنظام الشمسي المبكر ، & # 8221 يقول مايرز. & # 8220 نحن ننظر إلى إيقاعها النابض المحفوظ في الصخر وتاريخ الحياة. & # 8221


المسافة والدوران

من خلال قياس الوقت الذي يستغرقه شعاع الليزر للوصول إلى العواكس الموضوعة على القمر خلال بعثات أبولو والعودة إلى الأرض ، وجد العلماء أن القمر يتحرك ببطء بعيدًا عن الأرض ، بمعدل حوالي 3.8 سم في السنة. في الوقت نفسه ، يتناقص معدل دوران الأرض ببطء بمرور الوقت. يعرف العلماء مقدار تناقص معدل دوران الأرض بناءً على دراسات ملاحظات الكسوف التاريخية ، والحفريات ، ورواسب الرواسب.

يتم الحفاظ على إجمالي الطاقة لنظام الأرض والقمر ، مما يعني أنها ستكون ثابتة بمرور الوقت. عندما تفقد الأرض الطاقة وتتباطأ ، يكتسب القمر الطاقة ، مما يزيد من فترة مداره وبعده عن الأرض. يمكن للعلماء حساب الطاقة الإجمالية لنظام الأرض والقمر باستخدام كتل الأرض والقمر ، ومدى سرعة دورانهما على محاورهم ، والمسافة بينهما. نظرًا لأنهم يعرفون معدل تناقص دوران الأرض ومعدل ابتعاد القمر ، يمكن للعلماء حساب القيم التي كانت عليها منذ فترة طويلة.

على سبيل المثال ، يوضح الرسم البياني أنه منذ حوالي 900 مليون سنة ، كان للقمر مسافة تقارب 54 نصف قطر الأرض ، مقارنةً بـ

60 نصف قطر الأرض اليوم. مع وجود القمر على تلك المسافة ، كان طول يوم الأرض حوالي 19 ساعة ، وكان من 23 إلى 24 يومًا في الشهر وحوالي 464 يومًا في السنة.

دون ملاحظات

اشرح ما إذا كانت المعلومات حول التغيرات في دوران الأرض ومسافة القمر عن الأرض بمرور الوقت تدعم فرضية التأثير العملاق. كيف يمكن لزاوية الاصطدام ، كما هو موضح في المحاكاة في الصفحة 2 ، أن تؤثر على دوران الأرض؟


القمر يبتعد عن الأرض - هل النظرية صحيحة؟

تردد المد والجزر يتناسب مع 1 / dd
د = المسافة إلى القمر.

لمحث:
عندما يكون هناك تيار متناوب جيبي (AC) من خلال محث ، يتم إحداث جهد جيبي. اتساع الجهد يتناسب مع حاصل ضرب السعة (IP) للتيار والتردد (f) للتيار.

الحث هو المكافئ الكهربائي للكتلة.

لذا فإن ارتفاع المد والجزر (التيار) = قوة المد والجزر (الجهد) مقسومًا على التردد

الذي يعمل بشكل مثالي. سيستغرق القمر ملياري سنة للوصول إلى موقعه الحالي.

أعتقد أنني حصلت عليه أخيرًا (الكلمات الأخيرة الشهيرة). كانت مجرد مسألة تأثير التردد.

ما هو تسارع القمر في اتجاه مداره مع الأخذ في الاعتبار انتفاخات المد والجزر ذات الكتلة = 1 والتي تتخلف عن القمر بالمسافة x؟
دع القمر يكون في الأصل. دع مركز الأرض يكون عند (د ، 0). دع انتفاخ واحد يكون في (d-r ، -x). دع الانتفاخ اثنين يكون في (d + r ، x). دع d & gt & gtr & gt & gtx. دع x يكون ثابتًا. دع L1 = المسافة من القمر إلى الانتفاخ واحد. دع L2 = المسافة من القمر إلى الانتفاخ اثنين.

للحصول على متجه وحدة يشير في اتجاه الانتفاخ الأول ، نقسم ببساطة كل مكون من إحداثيات الانتفاخ واحدًا على L1. وبالمثل لانتفاخ اثنين.

صافي القوة الناتجة عن الانتفاخ على سطح القمر هي 1 / L1 ^ 2. بالضرب في متجه الوحدة وأخذ المكون x فقط نحصل على x / L1 ^ 3. في حالة الانتفاخ الثاني نحصل على x / L2 ^ 3. مجموع هذين الرقمين (أحدهما سالب) هو صافي تسارع القمر في اتجاه مداره.

هذا يتناسب مع L1 ^ 3-L2 ^ 3 / (L1 ^ 3 * L2 ^ 3)

لحل هذا نحتاج إلى تقريب .. (أو على الأقل أفعل)
دع L1 = d + a (حيث d & gt & gta)
دع L2 = d-a

ينخفض ​​البسط إلى 6d ^ 2a + 2a ^ 3 بالضبط (تلغي شروط d ^ 3)
المقام لم أحسبه بالضبط ولكن من الواضح أن أكبر حد له هو d ^ 6.

منذ d & gt & gta يمكن تجاهل المصطلح a ^ 3. لذلك أحصل على صافي القوة / التسارع (لمجموعة معينة من الانتفاخات) يتناسب مع 1 / د ^ 4

ولكن ما هو حجم الانتفاخات كدالة على مسافة القمر من الأرض؟
قوة المد والجزر تتناسب مع 1 / د ^ 3.

تردد المد والجزر يتناسب مع 1 / dd
د = المسافة إلى القمر.

لمحث:
عندما يكون هناك تيار متناوب جيبي (AC) من خلال محث ، يتم إحداث جهد جيبي. اتساع الجهد يتناسب مع حاصل ضرب السعة (IP) للتيار والتردد (f) للتيار.

الحث هو المكافئ الكهربائي للكتلة.

لذا فإن ارتفاع المد والجزر (التيار) = قوة المد والجزر (الجهد) مقسومًا على التردد

ارتفاع المد والجزر (حجم الانتفاخات) = d√d / d ^ 3 = 1 / d√d

التي حاصل ضربها في 1 / d ^ 4 المشتق أعلاه يعطي التسارع الصافي للقمر في اتجاه مداره على مسافة d. نريد الآن معرفة الوقت المتناهي الصغر الذي يقضيه القمر عند كل مسافة متناهية الصغر من الأرض.

الزخم الزاوي للقمر mvd.

عزم الدوران هو القوة مضروبة في د. ينتج تغيرًا في الزخم الزاوي تمامًا كما تنتج القوة تغيرًا في الزخم.

قوة الطرد المركزي mv ^ 2 / d

يجب أن تكون قوة الطرد المركزي مساوية لقوة الجاذبية
ع ^ 2 / د = 1 / د ^ 2
ت = 1 / √ د
وبالتالي فإن سرعة القمر على مسافة d من الأرض هي 1 / √d
لذلك فإن الزخم الزاوي للقمر على مسافة d يساوي √d
لذلك فإن مشتق √d يعطي مقدار ذلك الزخم الزاوي عندما يتحرك القمر عبر المسافة d.
د / ي ي * √ د = 1 / (2 * √ د)

قوة المد والجزر المؤثرة على القمر (لتسريعها) على مسافة d هي 1 / d ^ 5.5
لذلك فإن عزم الدوران (معدل تغير الزخم الزاوي في كل مرة) الذي يعمل على القمر على مسافة d هو 1 / d ^ 4.5

الوقت المتناهي الصغر الذي يقضيه في كل مسافة متناهية الصغر هو تغيير الزخم الزاوي لكل مسافة مقسومًا على عزم الدوران (معدل تغير الزخم الزاوي في كل مرة).
dt = [1 / (2 * √d)] / [1 / d ^ 4.5] * C * dd
dt = d ^ 4.5 / (2 * √d) ≡d ^ 4 * C * dd

معدل الركود الحالي للقمر حوالي 30 ملم / سنة.
1 سنة = (380.000.000.000) ^ 4 * C * 30 ملم
ج = 1.6 * 10 ^ -48

ر (380.000.000.000 مم) = 2.5 مليار سنة.

لماذا 30 مم / سنة؟ حسب ويكيبيديا:
سجل جيولوجي يتوافق مع هذه الظروف منذ 620 مليون سنة: كان اليوم 21.9 ± 0.4 ساعة ، وكان هناك 13.1 ± 0.1 شهرًا مجمعيًا / سنة و 400 ± 7 يوم شمسي / سنة

من ذلك ، حسبت أن متوسط ​​معدل الركود لآخر 600 مليون سنة هو 30 ملم / سنة


يولد القمر المد والجزر ، والتي تنطوي على حركة كميات هائلة من المياه. حركة كل ذلك الماء تسبب الاحتكاك مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة على شكل حرارة. تأتي الطاقة في الواقع من الجمود الدوراني للأرض. يؤدي المد والجزر حرفياً إلى إبطاء دوران الأرض.

نظرًا لأن دوران الأرض يتباطأ ، فإن القمر يتحرك بعيدًا. يجب أن تفعل ذلك لعكس الزخم الزاوي.

يتسبب الاحتكاك الذي ذكره الكروت في تحرك انتفاخات المد والجزر للأمام بالنسبة للقمر. تكون قوة الجاذبية المؤثرة على القمر أكبر قليلاً بسبب هذه الانتفاخات التي تدفع قليلاً قبل القمر. يتسبب هذا في أن تكون سرعة القمر أعلى قليلاً مما ينبغي ، مما يتسبب في ابتعاد القمر بعيدًا عن الأرض.

لاحظ أنه من خلال الفعل هو رد فعل ناقص ، فإن سحب القمر يكون صعبًا على الانتفاخات حيث تسحب الانتفاخات على القمر. هذا يعني أنه بالإضافة إلى قوى الاحتكاك التي تمارسها الأرض على الانتفاخات ، هناك قوة المد والجزر التي يمارسها القمر على الانتفاخات أيضًا. نظرًا لأن الانتفاخات تتحرك بسرعة ثابتة مع القمر ، فهناك توازن: المكون المماسي لقوة الجاذبية التي يمارسها القمر على الانتفاخات هو سالب قوة الاحتكاك التي تمارسها الأرض.

سمعت أن المادة المظلمة من المفترض أن تبقي كل شيء معًا وأن الطاقة المظلمة من المفترض أن تفصل كل شيء. هل أي من هذا صحيح؟

إذا كان هذا صحيحًا ، فكيف تؤثر المادة المظلمة والطاقة المظلمة على نظامنا الشمسي ، إذا كان الأمر كذلك على أي حال؟ وأيضًا إذا كان هذا صحيحًا ، فهل من الممكن أن تكون الطاقة المظلمة هي التي تسحب / تفصل القمر عن الأرض؟

يولد القمر المد والجزر ، والتي تنطوي على حركة كميات هائلة من المياه. حركة كل ذلك الماء تسبب الاحتكاك مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة على شكل حرارة. تأتي الطاقة في الواقع من الجمود الدوراني للأرض. يؤدي المد والجزر حرفياً إلى إبطاء دوران الأرض.

نظرًا لأن دوران الأرض يتباطأ ، فإن القمر يتحرك بعيدًا. يجب أن تفعل ذلك لعكس الزخم الزاوي.

يتسبب الاحتكاك الذي ذكره الكروت في تحرك انتفاخات المد والجزر للأمام بالنسبة للقمر. تكون قوة الجاذبية المؤثرة على القمر أكبر قليلاً بسبب هذه الانتفاخات التي تدفع قليلاً قبل القمر. يتسبب هذا في أن تكون سرعة القمر أعلى قليلاً مما ينبغي ، مما يتسبب في ابتعاد القمر بعيدًا عن الأرض.

لاحظ أنه من خلال الفعل هو رد فعل ناقص ، فإن سحب القمر يكون صعبًا على الانتفاخات حيث تسحب الانتفاخات على القمر. هذا يعني أنه بالإضافة إلى قوى الاحتكاك التي تمارسها الأرض على الانتفاخات ، هناك قوة المد والجزر التي يمارسها القمر على الانتفاخات أيضًا. نظرًا لأن الانتفاخات تتحرك بسرعة ثابتة مع القمر ، فهناك توازن: المكون المماسي لقوة الجاذبية التي يمارسها القمر على الانتفاخات هو سالب قوة الاحتكاك التي تمارسها الأرض.

القمر لا يتحرك بشكل أسرع في المدارات الأعلى ، إنه يتحرك بشكل أبطأ. معادلة المدار الدائري: [tex] frac= فارك[/ tex] لذلك [tex] v = sqrt < frac[/ tex] يظهر هذا بوضوح.

هذا بسبب النظرية الفيروسية. زيادة الطاقة التي تمنحها قوى المد والجزر للقمر تزيد من طاقته الكلية (تذكر أن إجمالي الطاقة سالب). وفقًا للنظرية الفيروسية: & ltV & gt = -2 & ltT & gt بحيث تكون E = & ltV & gt + & ltT & gt = - & ltT & gt. كلما زادت E (تصبح أقل سلبية) ، يجب أن تنخفض & ltT & gt - أي تصبح أبطأ. يذهب تعزيز الطاقة مرتين إلى الطاقة الكامنة ، لذا يجب أن تنخفض الطاقة الحركية بمقدار ضعف زيادة الطاقة للحفاظ على الطاقة.

القمر لا يتحرك بشكل أسرع في المدارات الأعلى ، إنه يتحرك بشكل أبطأ. معادلة المدار الدائري: [tex] frac= فارك[/ tex] لذلك [tex] v = sqrt < frac[/ tex] يظهر هذا بوضوح.

هذا بسبب النظرية الفيروسية. زيادة الطاقة التي تمنحها قوى المد والجزر للقمر تزيد من طاقته الكلية (تذكر أن إجمالي الطاقة سالب). وفقًا للنظرية الفيروسية: & ltV & gt = -2 & ltT & gt بحيث تكون E = & ltV & gt + & ltT & gt = - & ltT & gt. كلما زادت E (تصبح أقل سلبية) ، يجب أن تنخفض & ltT & gt - أي تصبح أبطأ. يذهب تعزيز الطاقة مرتين إلى الطاقة الكامنة ، لذا يجب أن تنخفض الطاقة الحركية بمقدار ضعف دفعة الطاقة للحفاظ على الطاقة.

هذا ليس صحيحا تماما. نعم ، يتحرك القمر بشكل أسرع قليلاً مما لو كانت الانتفاخات غير موجودة. ومع ذلك ، ليس هذا هو سبب انحسار القمر. لنفترض أن الأرض كانت مقفلة تدريجيًا على القمر وكانت مغطاة بمحيط شامل. ستكون انتفاخات المد والجزر محاذية تمامًا للخط الفاصل بين الأرض والقمر. لا يزال القمر يتحرك أسرع قليلاً مما لو كانت الانتفاخات غير موجودة - ولن ينحسر القمر.

سبب انحسار القمر هو أن الانتفاخات تقود الخط الفاصل بين الأرض والقمر. هذا يعطي القمر مكونًا عرضيًا لمتجه التسارع. هذا هو التسارع العرضي الذي يجعل القمر ينحسر.

لقد بدأت موضوع آخر حول هذا. https://www.physicsforums.com/showthread.php؟t=406050" أنا أبحث في الواقع عن & quot؛ شرح أفضل & quot يمكن لشخص آخر تقديمه. أجابني شخص آخر بنفس الطريقة التي أجابني بها والتي لا تخبرني بأي شيء من حيث الجوهر. أنا أبحث عن إجابة أكثر علمية مع المعادلات وما شابه ذلك.

لكني سأجيب على السؤال الذي طرحته علي. مجرد النظر إلى القمر لا يعطيني أي بيانات حول التأثيرات السابقة وتأثير تلك التأثيرات. أستطيع أن أنظر إلى القمر وأتخيل حجم الأشياء التي اصطدمت به ، ويمكنني حتى البحث عن أن بعض الحفر مليئة بالحمم البركانية ولم تترك سوى حافة وأتخيل مدى ضخامة الجسم الذي اصطدم بالقمر في تلك المنطقة بالذات ، ولكن لأكون صادقًا ، هذا لا يعطيني أي معلومات عن كيفية تأثر القمر بتلك التأثيرات السابقة ، إن وجدت. لذلك هو نفسه مع LCROSS. لا أعرف السرعة التي كان يسافر بها صاروخ القنطور أو المركبة الفضائية الراعية قبل اصطدامه بالقمر ، ولا أعرف مقدار المادة التي تم إزاحتها أو حجم الحفرة التي تركتها ، ولا أعرف قوة التأثير . لا أعرف كيف أحسب تأثير الأجسام x و y التي تتحرك بسرعة z كم / ساعة لتؤثر على جسم مثل القمر الذي يبلغ حوالي 2٪ من حجم الأرض على المسار المداري للكائن المذكور أو اهتزازه إن وجد . أنا لا أطلب & تأثير ملحوظ ، & quot إذا تأثر المدار أو المدار على الإطلاق ، أود أن أعرف ما هي النسبة المئوية وإذا لم يكن هناك أي تأثير ، أود أن أعرف كيف تم إجراء الحساب ، كما لو كان هناك تأثير .

لكنني عازم على مواصلة الدراسة بمفردي حيث أجابني شخص واحد فقط بجدية حتى الآن. يجب أن أحصل على بعض الفصول بخصوص هذا في المستقبل ، لذا ربما في ذلك الوقت سيتم شرحها بشكل أفضل لي. أعلم أن هناك أشخاصًا متخصصين هنا في مجالات الفيزياء هذه يمكنهم شرح ذلك لي ولهذا السبب سألت.


زحل و # 8217s قمر تيتان ينجرف بعيدًا أسرع مما كان يعتقد سابقًا

أكبر من كوكب عطارد ، يُرى القمر الضخم تيتان هنا وهو يدور حول زحل. يوجد أسفل تيتان الظلال التي ألقتها حلقات Saturn & # 8217s. تم إنشاء عرض الألوان الطبيعي هذا من خلال الجمع بين ست صور تم التقاطها بواسطة NASA و # 8217s المركبة الفضائية كاسيني في 6 مايو 2012. Credit: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute

مثلما يطفو قمرنا بعيدًا عن الأرض أكثر قليلاً كل عام ، فإن الأقمار الأخرى تفعل الشيء نفسه مع الكواكب المضيفة. عندما يدور القمر حوله ، تسحب جاذبيته الكوكب ، مما يتسبب في انتفاخ مؤقت في الكوكب أثناء مروره.

بمرور الوقت ، تنتقل الطاقة الناتجة عن الانتفاخ والهبوط من الكوكب إلى القمر ، مما يدفعه أبعد وأبعد. يبتعد قمرنا عن الأرض بمقدار 1.5 بوصة (3.8 سم) كل عام.

اعتقد العلماء أنهم يعرفون المعدل الذي يتحرك به القمر العملاق تيتان بعيدًا عن زحل ، لكنهم توصلوا مؤخرًا إلى اكتشاف مفاجئ: باستخدام بيانات من مركبة الفضاء كاسيني NASA & # 8217s ، وجدوا أن تيتان ينجرف أسرع بمئة مرة مما كان يُفهم سابقًا. حوالي 4 بوصات (11 سم) في السنة.

قد تساعد النتائج في معالجة سؤال قديم. بينما يعرف العلماء أن كوكب زحل قد تشكل قبل 4.6 مليار سنة في الأيام الأولى للنظام الشمسي ، إلا أن هناك المزيد من عدم اليقين بشأن وقت تشكل حلقات الكوكب ونظامه المكون من أكثر من 80 قمراً. يبعد تيتان حاليًا 759000 ميل (1.2 مليون كيلومتر) عن زحل. يشير المعدل المنقح لانجرافه إلى أن القمر بدأ في الاقتراب أكثر من زحل ، مما يعني أن النظام بأكمله توسع بسرعة أكبر مما كان يعتقد سابقًا.

& # 8220 هذه النتيجة تجلب قطعة جديدة مهمة من اللغز للسؤال الذي نوقش بشدة حول عمر نظام زحل وكيف تشكلت أقماره ، & # 8221 قال فاليري ليني ، المؤلف الرئيسي للعمل المنشور في 8 يونيو في Nature Astronomy. أجرى البحث كعالم في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا & # 8217s في جنوب كاليفورنيا قبل الانضمام إلى مرصد باريس في جامعة PSL.

جعل الشعور بالهجرة إلى القمر

توفر النتائج المتعلقة بمعدل الانجراف Titan & # 8217s أيضًا تأكيدًا مهمًا لنظرية جديدة تشرح وتتنبأ بكيفية تأثير الكواكب على أقمارها & # 8217 مدارات.

على مدار الخمسين عامًا الماضية ، طبق العلماء نفس الصيغ لتقدير مدى سرعة انجراف القمر عن كوكبه ، وهو معدل يمكن استخدامه أيضًا لتحديد عمر القمر # 8217. تم تطبيق هذه الصيغ والنظريات الكلاسيكية التي استندت إليها على الأقمار الكبيرة والصغيرة في جميع أنحاء النظام الشمسي. افترضت النظريات أنه في أنظمة مثل Saturn & # 8217s ، مع عشرات الأقمار ، هاجرت الأقمار الخارجية مثل Titan إلى الخارج بشكل أبطأ من الأقمار القريبة منها لأنها بعيدة عن كوكبها المضيف وجاذبية # 8217s.

قبل أربع سنوات ، نشر عالم الفيزياء الفلكية النظري جيم فولر ، الذي يعمل حاليًا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، بحثًا قلب هذه النظريات رأساً على عقب. تنبأت نظرية Fuller & # 8217s أن الأقمار الخارجية يمكن أن تهاجر إلى الخارج بمعدل مماثل للأقمار الداخلية لأنها تصبح محبوسة في نوع مختلف من نمط المدار الذي يرتبط بالتذبذب المعين لكوكب ويقذفها إلى الخارج.

تشير القياسات الجديدة إلى أن هذا النوع من التفاعلات بين الكواكب والقمر يمكن أن يكون أكثر بروزًا من التوقعات السابقة وأنه يمكن تطبيقه على العديد من الأنظمة ، مثل أنظمة القمر الكوكبية الأخرى والكواكب الخارجية & # 8211 تلك الموجودة خارج نظامنا الشمسي & # 8211 و حتى أنظمة النجوم الثنائية ، حيث تدور النجوم حول بعضها البعض ، & # 8221 قال فولر ، المؤلف المشارك للورقة الجديدة.

للوصول إلى نتائجهم ، قام المؤلفون بتعيين النجوم في خلفية صور كاسيني وتتبع موقع Titan & # 8217. لتأكيد النتائج التي توصلوا إليها ، قاموا بمقارنتها بمجموعة بيانات مستقلة: بيانات علوم الراديو التي جمعتها كاسيني. خلال عشر رحلات طيران قريبة بين عامي 2006 و 2016 ، أرسلت المركبة الفضائية موجات راديو إلى الأرض. درس العلماء كيف تم تغيير تردد الإشارة & # 8217s من خلال تفاعلاتهم مع محيطهم لتقدير كيفية تطور مدار Titan & # 8217s.

& # 8220 باستخدام مجموعتي بيانات مختلفتين تمامًا ، حصلنا على نتائج متوافقة تمامًا ، وأيضًا بالاتفاق مع نظرية Jim Fuller & # 8217s ، التي تنبأت بهجرة أسرع بكثير لـ Titan ، & # 8221 قال المؤلف المشارك Paolo Tortora ، من إيطاليا & # 8217s جامعة بولونيا. تورتورا عضو في فريق علوم راديو كاسيني وعمل على البحث بدعم من وكالة الفضاء الإيطالية.

كانت كاسيني ، التي يديرها مختبر الدفع النفاث ، مركبة مدارية راقبت زحل لأكثر من 13 عامًا قبل أن تستنفد إمدادات الوقود الخاصة به. دفعته المهمة إلى الغلاف الجوي للكوكب & # 8217s في سبتمبر 2017 ، جزئيًا لحماية قمره إنسيلادوس ، الذي اكتشفت كاسيني أنه قد يحتوي على ظروف مناسبة للحياة.

مهمة Cassini-Huygens هي مشروع تعاوني بين NASA و ESA (وكالة الفضاء الأوروبية) ووكالة الفضاء الإيطالية. يدير مختبر الدفع النفاث ، وهو قسم من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا ، مهمة مديرية المهام العلمية التابعة لناسا و # 8217s في واشنطن. قام مختبر الدفع النفاث بتصميم وتطوير وتجميع مركبة كاسيني المدارية.


بعد 40 عامًا وانعكاس # x27 ، تم إلغاء مشروع مرآة القمر الليزري

بدأت تجربة عندما ترك رواد فضاء أبولو 11 نيل أرمسترونج وباز ألدرين مرآة على سطح القمر قبل 40 عامًا للسماح لعلماء الفلك الأرضيين بإطلاق أشعة الليزر عليه ، وقد أنهىها رؤساء العلوم الأمريكيون.

كتبت المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) الأسبوع الماضي إلى العلماء العاملين في محطة ماكدونالد ليزر لتحديد المدى في فورت ديفيس في تكساس لإخبارهم أن التمويل السنوي البالغ 125 ألف دولار لمشروعهم البحثي سينتهي بعد مراجعة مزاياها العلمية.

يعني القرار أنه سيتم إيقاف أربعة عقود من البحث المستمر لليزر القمري في مرصد ماكدونالد ، الذي تديره جامعة تكساس في أوستن ، بحلول نهاية هذا العام. من بين الإنجازات غير المتوقعة للمشروع اكتشاف أن القمر يبتعد عن الأرض بمعدل بوصتين ونصف في السنة.

إن وجود المرآة ، وحقيقة أن علماء الفلك يمكنهم ارتداد أشعة الليزر عنها واكتشاف الشعاع العائد ، قد زود ناسا وعلماء آخرين بدليل مقنع لدحض مزاعم منكري الهبوط على سطح القمر الذين يزعمون أن مهمة أبولو القمرية كانت خدع تم تصويرها استوديو أرضي.

قال بيتر شيلوس ، رئيس مشروع تحديد المدى بالليزر: "إنه شعور حلو ومر أن تعرف أن هذا سينتهي في ماكدونالد". "لقد أنجزنا قدرًا كبيرًا من العمل المهم باستخدام مرايا القمر ولكن من الواضح أن الوقت قد حان لإنهائه. ومع ذلك ، نأمل أن يستمر هذا العمل في مراكز علم الفلك الأخرى".

كانت المرآة التي تركها ألدرين وأرمسترونغ بعد أن هبطتا على بحر الهدوء في 21 يوليو / تموز 1969 ، واحدة من خمس مرايا عُرفت باسم "مرايا الزاوية" أو "مصفوفات عاكسة رجعية" تم نقلها إلى القمر في أواخر الستينيات وأوائل السبعينيات. . تم إحضار مرآتين زاويتين أخريين إلى القمر من قبل رواد الفضاء في رحلات القمر المأهولة لاحقًا ، في مهمتي أبولو 14 وأبولو 15. بالإضافة إلى ذلك ، تم بناء زوج ثانٍ من قبل علماء فرنسيين ونقله الاتحاد السوفيتي إلى القمر على متن مسبار الروبوت الخاص بهما لونا.

المرايا الزاوية هي أدوات علمية مهمة لأنها عندما تصطدم بدقة بشعاع الليزر ، فإنها تعكس ذلك الشعاع في مسار موازٍ مباشرة إلى مصدر الليزر.

قال شيلوس: "بشكل أساسي ، نقيس متى تنقطع تلك الحزمة ومتى تعود". "نحن نعلم سرعة الضوء ، بالطبع ، لذلك يسمح لنا التوقيت بحساب مسافة القمر بدقة لا تصدق."

بعد جمع قياسات الليزر هذه لسنوات ، أظهرت حسابات علماء الفلك في مرصد ماكدونالد أنه بينما يدور القمر حول الأرض ، فإنه يخلق انتفاخًا من الماء يسافر حول الكوكب خلفه. هذا الانتفاخ - الذي نشعر به كمد وجزر - يمارس قوة الجاذبية على القمر ، مما يبطئه أثناء دورانه حول الأرض على مسافة 240 ألف ميل.

نتيجة للتراجع عن هذا السحب ، يتغير مدار القمر ويتحرك ببطء بعيدًا عن الأرض - بمعدل بوصتين ونصف في السنة. وأضاف شيلوس أن هذه القياسات سمحت بدورها للعلماء بإجراء اختبارات قيمة للنظريات حول النسبية والجاذبية.

قال متحدث من NSF لصحيفة الأوبزرفر الأسبوع الماضي أنه بعد إجراء مراجعتين ، قررت أنه لم يعد هناك "حجة علمية قوية" لمواصلة دعمها لمدة 40 عامًا لمشروع تحديد المدى بالليزر القمري. وأضاف المتحدث أن مركزين آخرين لعلم الفلك - في Apache Point في تكساس و Observatoire de la Côte d'Azure في فرنسا - من المتوقع أن يجروا تجارب على القمر في المستقبل.

قال شيلوس "هذه مراكز جيدة للغاية". "ومع ذلك ، فهذا يعني أن استمرارية قياساتنا ، التي أنشأناها منذ بعثات أبولو ، يجب أن تتوقف الآن. إنها للأسف نهاية حقبة".


هل الأرض تبتعد عن الشمس؟

قوات المد والجزر؟ أعتقد أن ما تقصده هو القوة الطاردة. سيسمح إبطاء الدوران للجاذبية بالتأثير علينا بشكل أكبر في جذبنا. تضمن قوة الطرد المركزي بقاءنا في أبعد نقطة تسمح بها الجاذبية.

إليك إجابة أكثر تفصيلاً من نيو ساينتست:

حسب علماء الديناميكيين الروس جريجوري أ.كراسينسكي وفيكتور إيه. برومبرج في عام 2004 ، أن الشمس والأرض تتباعدان تدريجياً. إنه ليس كثيرًا - فقط 15 سم في السنة - ولكن نظرًا لأن هذا أكبر 100 مرة من خطأ القياس ، فلا بد أن شيئًا ما يدفع الأرض إلى الخارج حقًا. ولكن ماذا؟ تتمثل إحدى الأفكار في أن الشمس تفقد كتلة كافية ، عن طريق الاندماج والرياح الشمسية ، لتفقد تدريجيًا قبضتها الجاذبية (انظر قد تحتاج الوحدة الفلكية إلى إعادة تعريف). تشمل التفسيرات المحتملة الأخرى تغيرًا في ثابت الجاذبية G ، وتأثيرات التوسع الكوني ، وحتى تأثير المادة المظلمة. لم تثبت أي منها أنها مرضية. لكن تاكاهو ميورا من جامعة هيروساكي في اليابان وثلاثة من زملائه يعتقدون أن لديهم الإجابة. في مقال تم إرساله إلى المجلة الأوروبية علم الفلك والفيزياء الفلكية ، يجادلون بأن الشمس والأرض تدفعان بعضهما البعض بعيدًا بسبب تفاعلهما المد والجزر. إنها نفس العملية التي تقود مدار القمر تدريجيًا إلى الخارج: المد والجزر التي يرفعها القمر في محيطاتنا تنقل تدريجيًا طاقة دوران الأرض إلى حركة القمر. نتيجة لذلك ، يتمدد مدار القمر كل عام بحوالي 4 سم ويتباطأ دوران الأرض بمقدار 0.000017 ثانية. وبالمثل ، يفترض فريق ميورا أن كتلة كوكبنا تؤدي إلى انتفاخ مد وجزر صغير ومستمر في الشمس. لقد حسبوا أنه بفضل الأرض ، فإن معدل دوران الشمس يتباطأ بمقدار 3 مللي ثانية في كل قرن (0.00003 ثانية في السنة). وفقًا لتفسيرهم ، فإن المسافة بين الأرض والشمس تزداد لأن الشمس تفقد زخمها الزاوي.


تيتان ينجو من قبضة زحل؟ انجراف القمر بعيدًا عن الكوكب أسرع بكثير مما كان متوقعًا

تسافر الأقمار بشكل تدريجي بعيدًا عن كوكبها المضيف كل عام. ومع ذلك ، تظهر البيانات من مهمة كاسيني أن تيتان ربما يتحرك بعيدًا عن زحل أسرع بمئة مرة مما كان متوقعًا في السابق.

عندما يدور القمر حول الأرض ، تسحب جاذبيته الكوكب ، مسببة انتفاخًا مؤقتًا. مع مرور الوقت ، ينتقل رد الفعل هذا من الأرض إلى القمر ، وبالتالي يدفع القمر بعيدًا. في الواقع ، يتحرك القمر كل عام بعيدًا عن الأرض بمقدار 1.5 بوصة أو حوالي 3.8 سم. ومع ذلك ، فإن العملية بطيئة للغاية بحيث لا يوجد خطر من فقدان الأرض للقمر.

Other planets with moons also experience the same effect, including Saturn, the moon king of the solar system with its 82 moons. For five decades, scientists have used the same formula to estimate how fast moons drift away from their host planets, with the theory suggesting that in planets with multiple moons, the outer moons are pushed away farther from the host planet at a much slower rate because they are farther from the host planet's gravity.

In the case of Titan, which is an outer moon, it has been predicted to be migrating away from Saturn at a rate of, at the most, 0.1 centimeters per year.

However, that might not actually be the case.

Pictured: This undated NASA handout shows Saturn's moon, Titan, in ultraviolet and infrared wavelengths. The Cassini spacecraft took the image while on its mission to. gather information on Saturn, its rings, atmosphere and moons. The different colors represent various atmospheric content on Titan. Photo: Getty Images/NASA

For a new study, two teams of scientists used different techniques to measure Titan's orbit for 10 years, both using data from the Cassini spacecraft. One team used the images taken by Cassini, while the other used a technique called radiometry.

"By using two completely independent data sets — astrometric and radiometric — and two different methods of analysis, we obtained results that are in full agreement," the study's first author Valéry Lainey of Paris Observatory, PSL University said, according to Phys.org.

The results showed that Titan is actually migrating away from Saturn at a much faster rate of 4 inches, or 11 centimeters, per year. This suggests that contrary to previous beliefs that moons like Titan formed at an orbit similar to where they are today, they may actually have formed much closer to Saturn, then the system expanded at a more rapid rate than previously predicted.

"This implies that the Saturnian moon system, and potentially its rings, have formed and evolved more dynamically than previously believed," study co-author Jim Fuller of Caltech said.

Fuller was also the one who, four years ago, predicted that outer moons move outward at a similar rate to the inner moons. Now, he is looking at whether the process is the same for exoplanet systems and binary star systems.

"The new measurements imply that these kind of planet-moon interactions can be more prominent than prior expectations and that they can apply to many systems, such as other planetary moon systems, exoplanets — those outside our solar system — and even binary star systems, where stars orbit each other , ” Fuller said, according to ناسا.

ال دراسة is published in the journal Nature Astronomy.

The hazy globe of Titan hangs in front of Saturn and its rings in this natural color view from NASA's Cassini spacecraft. Photo: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute


Sediment solution

One promising approach to resolve this is to try to detect Milankovitch cycles from physical and chemical changes in ancient sediments. These cycles come about because of variations in the shape and orientation of Earth’s orbit, and variations in the orientation of Earth’s axis. These produced climate cycles, such as the ice ages of the last few million years.

Most Milankovitch cycles don’t change their periods over Earth’s history but some are affected by the rate of Earth’s spin and the distance to the moon. If we can detect and quantify those particular periods, we can use them to estimate day-length and Earth-moon distance at the time the sediments were deposited. So far, this has only been attempted for a single point in the distant past. Sediments from China suggest that 1.4 billion years ago the Earth-moon distance was 341,000km (its current distance is 384,000km).

Now we are aiming to repeat these calculations for sediments in hundreds of locations laid down at different time periods. This will provide a robust and near-continuous record of lunar recession over the past few billion years, and give us a better appreciation of how tides changed in the past. Together, these interrelated studies will produce a consistent picture of how the Earth-moon system has evolved through time.


شاهد الفيديو: القمر يبتعد عن الأرض. هذا ما سوف يحصل في المستقبل (ديسمبر 2021).