تاریخ انتشار : ۱۴۰۲/۰۵/۰۸ ساعت ۱۲:۲۱
کد مطلب : ۴۱۸۹۰۲
ماه چطور باعث طولانی‌تر شدن روز‌ها می‌شود؟
گروه علمی: میلیاردها سال پیش میانگین طول روز روی زمین کمتر از ۱۳ ساعت بود، اما با گذشت زمان بر مدت آن افزوده شد و این روند همچنان ادامه دارد. دلیل این مساله در رابطه میان ماه و اقیانوس‌های روی زمین نهفته است.
در طول تاریخ، ماه همیشه بخشی لاینفک و در عین حال شبح‌آلود از آسمان بالای سر بشر بوده است. کشش گرانشی ملایم ماه ریتم جزر و مد را تنظیم و نور کم‌رنگ آن مراسم جفت‌گیری شبانه بسیاری از گونه‌ها را روشن می‌کند. تمدن‌های مختلف تقویم‌های خود را بر اساس نمود‌های ماه (حالت‌های مختلف دیده شدن بخش روشن ماه از زمین) تنظیم کرده و برخی از حیوانات - از جمله سرگین غلتان - از نور خورشید که از سطح ماه منعکس می‌شود برای مسیریابی استفاده می‌کنند.
اما مهم‌تر از آن طبق برخی نظریه‌ها، ماه احتمالا در ایجاد شرایطی که زندگی روی کره زمین را ممکن ساخته، نقش داشته و حتی ممکن است در وهله اول به شروع حیات در این سیاره هم کمک کرده باشد. علاوه بر این گفته می‌شود مدار غیرعادی و نا‌مدور آن به دور زمین در برخی از سیستم‌های آب و هوایی مهمی که زندگی امروز ما را تحت تاثیر قرار داده‌اند، نقش داشته است. اما همین ماه دارد به تدریج از ما دور می‌شود.
ماه همزمان با اجرای باله ظریف و متوازن خود به دور زمین، طی فرآیندی که «پس‌روی ماه» نام گرفته به تدریج از سیاره ما دور می‌شود - ماه در حین این رقص با همان سرعتی که دور خود می‌چرخد به دور زمین چرخ می‌زند و به همین خاطر است که ما همیشه فقط یک طرف آن را می‌بینیم - دانشمندان اخیراً توانسته‌اند با پرتاب اشعه لیزر بر روی بازتابنده‌هایی که توسط فضانوردان ماموریت آپولو بر روی سطح ماه قرار داده شده‌اند، سرعت عقب‌نشینی ماه را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کنند.
محققان تایید کرده‌اند که ماه هر سال ۳/۸ سانتی‌متر از زمین دور می‌شود و در نتیجه آن روزهای ما هم کمی طولانی‌تر می‌شوند.دیوید والتام، استاد ژئوفیزیک دانشگاه رویال هالووی که روی رابطه ماه و زمین مطالعه می‌کند، می‌گوید: «همه چیز به جزر و مد مربوط می‌شود. کشش گرانشی ناشی از جزر و مد روی زمین چرخش این سیاره را کند می‌کند و ماه این انرژی را به شکل تکانه زاویه‌ای دریافت می‌کند.»
اساساً همان‌طور که زمین هر روز به دور خود می‌چرخد، جاذبه ماه آب‌هایی را که در نزدیکترین فاصله قرار دارند، به سمت خود می‌کشد و جزرو مد ایجاد می‌کند. این جزر و مد‌ها در واقع یک «برآمدگی» بیضی شکل هستند که از یک طرف تحت تاثیر نیرو‌های گرانشی به سمت ماه کشیده می‌شوند و از سوی دیگر اینرسی می‌کوشد آن‌ها را سر جای خود نگه دارد.
اما سرعت چرخش زمین حول محور خود بسیار تندتر از گردش ماه در مدارش است، به این معنی که اصطکاک ناشی از حوضه‌های اقیانوسی در حال حرکت در زیر آب، آب را به همراه خود می‌کشد و در نتیجه برآمدگی کمی جلوتر از ماه در مدار خود حرکت می‌کند. این مسأله باعث کاهش تدریجی انرژی چرخشی زمین می‌شود و حرکت آن را کند می‌کند. این در حالی است که ماه انرژی می‌گیرد و در نتیجه به مدار بالاتری حرکت می‌کند.
طبق آخرین تحلیل انجام شده، روند فزاینده کاهش سرعت در چرخش زمین به این معنی است که میانگین طول یک روز زمینی از اواخر سده ۱۷میلادی حدود ۱/۰۹ میلی ثانیه در هر قرن افزایش یافته است. سایر برآورد‌ها که بر اساس مشاهدات کهن‌تر ثبت‌شده از کسوف‌ها انجام شده‌اند، این رقم را کمی بالاتر یعنی ۱/۷۸ میلی‌ثانیه در قرن تخمین زده‌اند.
این نوسان‌ها شاید چندان زیاد به نظر نرسند، اما مجموع آن‌ها در طول تاریخ ۴/۴ میلیارد ساله زمین، تغییرات عمیقی را با خود دنبال دارد.تصور می‌شود که ماه حدود ۵۰ میلیون سال پس از تولد منظومه شمسی شکل گرفته است. طبق نظریه‌ای که به طور گسترده مورد تایید قرار گرفته کره زمین در دوران ابتدایی تشکیل خود با یک جسم آسمانی دیگر به نام «تیا» که تقریبا به اندازه مریخ بوده، برخورد کرده است. انفجار ناشی از این برخورد باعث ایجاد ابر عظیمی از گرد و خاک و تکه‌های جدا شده از دو کره در فضا شده که از به هم پیوستن‌شان، آنچه امروزه ماه می‌نامیم، پدید آمده است. با توجه به داده‌های زمین شناسی حفظ شده بر نوار‌های سنگی روی زمین، ماه در گذشته نسبت به امروز به زمین بسیار نزدیک‌تر بوده است.
ماه در حال حاضر در فاصله ۳۸۴ هزار و ۴۰۰ کیلومتری از زمین قرار دارد. اما یک مطالعه جدید نشان داده که حدود ۳/۲ میلیارد سال پیش - درست زمانی که صفحات تکتونیکی شروع به حرکت کردند و میکروارگانیسم‌های ساکن اقیانوس‌ها نیتروژن موجود در آن را می‌بلعیدند - ماه فقط ۲۷۰ کیلومتر از زمین فاصله داشته که این معادل ۷۰ درصد فاصله فعلی آن است.
تام اولنفلد، ژئوفیزیکدان از دانشگاه فردریش شیلر در شهر ینا در آلمان و سرپرست این مطالعه می‌گوید: «به دلیل سرعت بیشتر چرخش زمین، طول روز کوتاه‌تر بود به طوری که (در یک بازه زمانی ۲۴ ساعته) دو طلوع و دو غروب خورشید رخ میداد، نه مثل الان که خورشید فقط یک بار طلوع و یک بار غروب می‌کند. چنین چیزی می‌تواند موجب کاهش تفاوت دما بین روز و شب شود و بر فرایند‌های شیمیایی در بدن موجودات فتوسنتز‌کننده تأثیر بگذارد.»
با این حال، آنچه مطالعاتی از این دست نشان می‌دهند این است که نرخ پس‌روی ماه نیز ثابت نبوده و سرعت آن در طول زمان دچار افزایش یا کاهش شده است. بر اساس مطالعه‌ای که وانینا لوپز د‌آزارویچ، زمین‌شناس در دانشگاه ملی سالتا در آرژانتین انجام داده، حدود ۶۲۵ تا ۵۵۰ میلیون سال پیش سرعت پس‌روی ماه احتمالا ۷ سانتی متر در سال بوده است.
اولنفلد می‌گوید: «سرعت دور شدن ماه از زمین قطعاً در طول زمان تغییر کرده و در آینده نیز تغییر خواهد کرد. با این حال ماه در طول تاریخ خود عمدتا با سرعت بسیار کمتری نسبت به امروز در حال دور شدن از زمین بوده است.»
در واقع، ما در حال حاضر در دوره‌ای زندگی می‌کنیم که سرعت پس‌روی به شکل غیر‌معمولی بالاست. با سرعت پس‌روی فعلی، ماه برای قرار گرفتن در موقعیت کنونی خود نسبت به زمین فقط به مدت ۱/۵ میلیارد سال زمان نیاز داشت. اما این روند از زمان شکل‌گیری آن در ۴/۵ میلیارد سال پیش آغاز شده و این ثابت می‌کند که در برخی دوره‌ها در گذشته سرعت عقب‌نشینی بسیار کندتر بوده است.
والتام می‌گوید: «کشش گرانشی جزر و مد در حال حاضر سه برابر آن چیزی است که ممکن است انتظار داشته باشیم.» دلیل این امر شاید اندازه اقیانوس اطلس باشد.طرز قرار‌گیری فعلی قاره‌ها به گونه‌ایست که حوضه اقیانوس اطلس شمالی نسبت‌های مناسب برای ایجاد اثر تشدید را دارد، به طوری که آب درون آن با سرعتی نزدیک به جزر و مد به جلو و عقب حرکت می‌کند. این مساله باعث می‌شود جزر و مد‌ها از حالت عادی بزرگتر باشند. والتام می‌گوید بهتر است برای درک بهتر این موضوع هل دادن یک کودک روی تاب را به ذهن بیاورید؛ اگر فشار ما با حرکت موجود در تاب هماهنگ باشد، تاب بیشتر ارتفاع خواهد رفت.
والتام می‌گوید: «اگر اقیانوس اطلس شمالی کمی عریض‌تر یا باریک‌تر بود، این اتفاق نمی‌افتاد. به نظر می‌رسد این مدل‌ها نشان می‌دهند که چند میلیون سال پیش قدرت جزر و مد به شدت کمتر بوده، چون قاره‌ها در موقعیت‌های متفاوتی قرار داشتند.».اما تغییرات به احتمال زیاد در آینده نیز همچنان ادامه خواهند داشت. طبق مدل‌سازی‌های انجام شده پیش‌بینی می‌شود که ۱۵۰ میلیون سال دیگر یک تشدید جزر و مدی تازه اتفاق بیفتد که حدود ۱۰۰میلیون سال پس از آن با شکل‌گیری یک «ابر قاره» جدید ناپدید خواهد شد.
اما اگر ماه حتی با سرعت فعلی به فاصله گرفتن ادامه دهد، بعید است بشر شاهد جدایی کامل آن از زمین باشد. مرگ فاجعه‌بار خورشید احتمالا پیش از آن و چیزی حدود ۵ تا ۱۰ میلیارد سال دیگر اتفاق خواهد افتاد و نسل انسان‌ها هم به احتمال زیاد تا آن زمان به طور کامل منقرض شده است.با این حال در کوتاه‌مدت خود انسان‌ها هم ظاهرا نقشی در طولانی‌تر کردن روز‌ها دارند؛ چرا که آب شدن یخچال‌های طبیعی و کلاهک‌های یخی به دلیل گرمایش ناشی از تغییرات آب و هوایی در این اتفاق بی‌تاثیر نیست.
به گفته والتام حدود ۶۰۰ تا ۹۰۰ میلیون سال پیش یعنی زمانی که تصور می‌شود کره زمین وارد یک دوره یخبندان خاص موسوم به «زمین گلوله برفی» شده، سرعت دور شدن ماه کاهش چشمگیری داشته است. او می‌گوید: «یخ اساساً جزر و مد را سرکوب می‌کند.» با همه این‌ها به گفته او پیش بینی میزان تأثیر آن کار آسانی نیست و پیچیدگی‌های زیادی را دارد.
به این ترتیب از لحاظ نظری نسل بعدی فضانوردانی که با برنامه آرتمیس ناسا به ماه پرواز می‌کنند، احتمالا می‌توانند بگویند در مقایسه با فضانوردانی که ۶۰ سال پیش با ماموریت آپولو به ماه رفتند، از نقطه‌ای دورتر به زمین نگاه کرده‌اند (هر چند با در نظر گرفتن مدار بیضی شکل گردش ماه به دور زمین، موقعیت ماه در هنگام فرود آن‌ها در میزان این فاصله نقشی تعیین کننده دارد - فاصله بین نزدیکترین و دورترین نقاط مدار ماه نسبت به زمین هر ۲۹ روز ۴۳ هزار کیلومتر تغییر می‌کند.).اما زندگی بیشتر ما کوتاه‌تر از آن است که متوجه شویم هر روزی که از زندگی‌مان می‌گذرد، چند تریلینیوم ثانیه از روز قبل طولانی‌تر است، آنقدر طولانی‌تر که اگر حتی یک پلک بزنیم، متوجه‌اش نخواهیم شد!
در طول تاریخ، ماه همیشه بخشی لاینفک و در عین حال شبح‌آلود از آسمان بالای سر بشر بوده است. کشش گرانشی ملایم ماه ریتم جزر و مد را تنظیم و نور کم‌رنگ آن مراسم جفت‌گیری شبانه بسیاری از گونه‌ها را روشن می‌کند. تمدن‌های مختلف تقویم‌های خود را بر اساس نمود‌های ماه (حالت‌های مختلف دیده شدن بخش روشن ماه از زمین) تنظیم کرده و برخی از حیوانات - از جمله سرگین غلتان - از نور خورشید که از سطح ماه منعکس می‌شود برای مسیریابی استفاده می‌کنند.
اما مهم‌تر از آن طبق برخی نظریه‌ها، ماه احتمالا در ایجاد شرایطی که زندگی روی کره زمین را ممکن ساخته، نقش داشته و حتی ممکن است در وهله اول به شروع حیات در این سیاره هم کمک کرده باشد. علاوه بر این گفته می‌شود مدار غیرعادی و نا‌مدور آن به دور زمین در برخی از سیستم‌های آب و هوایی مهمی که زندگی امروز ما را تحت تاثیر قرار داده‌اند، نقش داشته است. اما همین ماه دارد به تدریج از ما دور می‌شود.
ماه همزمان با اجرای باله ظریف و متوازن خود به دور زمین، طی فرآیندی که «پس‌روی ماه» نام گرفته به تدریج از سیاره ما دور می‌شود - ماه در حین این رقص با همان سرعتی که دور خود می‌چرخد به دور زمین چرخ می‌زند و به همین خاطر است که ما همیشه فقط یک طرف آن را می‌بینیم - دانشمندان اخیراً توانسته‌اند با پرتاب اشعه لیزر بر روی بازتابنده‌هایی که توسط فضانوردان ماموریت آپولو بر روی سطح ماه قرار داده شده‌اند، سرعت عقب‌نشینی ماه را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کنند.
محققان تایید کرده‌اند که ماه هر سال ۳/۸ سانتی‌متر از زمین دور می‌شود و در نتیجه آن روزهای ما هم کمی طولانی‌تر می‌شوند.دیوید والتام، استاد ژئوفیزیک دانشگاه رویال هالووی که روی رابطه ماه و زمین مطالعه می‌کند، می‌گوید: «همه چیز به جزر و مد مربوط می‌شود. کشش گرانشی ناشی از جزر و مد روی زمین چرخش این سیاره را کند می‌کند و ماه این انرژی را به شکل تکانه زاویه‌ای دریافت می‌کند.»
اساساً همان‌طور که زمین هر روز به دور خود می‌چرخد، جاذبه ماه آب‌هایی را که در نزدیکترین فاصله قرار دارند، به سمت خود می‌کشد و جزرو مد ایجاد می‌کند. این جزر و مد‌ها در واقع یک «برآمدگی» بیضی شکل هستند که از یک طرف تحت تاثیر نیرو‌های گرانشی به سمت ماه کشیده می‌شوند و از سوی دیگر اینرسی می‌کوشد آن‌ها را سر جای خود نگه دارد.
اما سرعت چرخش زمین حول محور خود بسیار تندتر از گردش ماه در مدارش است، به این معنی که اصطکاک ناشی از حوضه‌های اقیانوسی در حال حرکت در زیر آب، آب را به همراه خود می‌کشد و در نتیجه برآمدگی کمی جلوتر از ماه در مدار خود حرکت می‌کند. این مسأله باعث کاهش تدریجی انرژی چرخشی زمین می‌شود و حرکت آن را کند می‌کند. این در حالی است که ماه انرژی می‌گیرد و در نتیجه به مدار بالاتری حرکت می‌کند.
طبق آخرین تحلیل انجام شده، روند فزاینده کاهش سرعت در چرخش زمین به این معنی است که میانگین طول یک روز زمینی از اواخر سده ۱۷میلادی حدود ۱/۰۹ میلی ثانیه در هر قرن افزایش یافته است. سایر برآورد‌ها که بر اساس مشاهدات کهن‌تر ثبت‌شده از کسوف‌ها انجام شده‌اند، این رقم را کمی بالاتر یعنی ۱/۷۸ میلی‌ثانیه در قرن تخمین زده‌اند.
این نوسان‌ها شاید چندان زیاد به نظر نرسند، اما مجموع آن‌ها در طول تاریخ ۴/۴ میلیارد ساله زمین، تغییرات عمیقی را با خود دنبال دارد.تصور می‌شود که ماه حدود ۵۰ میلیون سال پس از تولد منظومه شمسی شکل گرفته است. طبق نظریه‌ای که به طور گسترده مورد تایید قرار گرفته کره زمین در دوران ابتدایی تشکیل خود با یک جسم آسمانی دیگر به نام «تیا» که تقریبا به اندازه مریخ بوده، برخورد کرده است. انفجار ناشی از این برخورد باعث ایجاد ابر عظیمی از گرد و خاک و تکه‌های جدا شده از دو کره در فضا شده که از به هم پیوستن‌شان، آنچه امروزه ماه می‌نامیم، پدید آمده است. با توجه به داده‌های زمین شناسی حفظ شده بر نوار‌های سنگی روی زمین، ماه در گذشته نسبت به امروز به زمین بسیار نزدیک‌تر بوده است.
ماه در حال حاضر در فاصله ۳۸۴ هزار و ۴۰۰ کیلومتری از زمین قرار دارد. اما یک مطالعه جدید نشان داده که حدود ۳/۲ میلیارد سال پیش - درست زمانی که صفحات تکتونیکی شروع به حرکت کردند و میکروارگانیسم‌های ساکن اقیانوس‌ها نیتروژن موجود در آن را می‌بلعیدند - ماه فقط ۲۷۰ کیلومتر از زمین فاصله داشته که این معادل ۷۰ درصد فاصله فعلی آن است.
تام اولنفلد، ژئوفیزیکدان از دانشگاه فردریش شیلر در شهر ینا در آلمان و سرپرست این مطالعه می‌گوید: «به دلیل سرعت بیشتر چرخش زمین، طول روز کوتاه‌تر بود به طوری که (در یک بازه زمانی ۲۴ ساعته) دو طلوع و دو غروب خورشید رخ میداد، نه مثل الان که خورشید فقط یک بار طلوع و یک بار غروب می‌کند. چنین چیزی می‌تواند موجب کاهش تفاوت دما بین روز و شب شود و بر فرایند‌های شیمیایی در بدن موجودات فتوسنتز‌کننده تأثیر بگذارد.»
با این حال، آنچه مطالعاتی از این دست نشان می‌دهند این است که نرخ پس‌روی ماه نیز ثابت نبوده و سرعت آن در طول زمان دچار افزایش یا کاهش شده است. بر اساس مطالعه‌ای که وانینا لوپز د‌آزارویچ، زمین‌شناس در دانشگاه ملی سالتا در آرژانتین انجام داده، حدود ۶۲۵ تا ۵۵۰ میلیون سال پیش سرعت پس‌روی ماه احتمالا ۷ سانتی متر در سال بوده است.
اولنفلد می‌گوید: «سرعت دور شدن ماه از زمین قطعاً در طول زمان تغییر کرده و در آینده نیز تغییر خواهد کرد. با این حال ماه در طول تاریخ خود عمدتا با سرعت بسیار کمتری نسبت به امروز در حال دور شدن از زمین بوده است.»
در واقع، ما در حال حاضر در دوره‌ای زندگی می‌کنیم که سرعت پس‌روی به شکل غیر‌معمولی بالاست. با سرعت پس‌روی فعلی، ماه برای قرار گرفتن در موقعیت کنونی خود نسبت به زمین فقط به مدت ۱/۵ میلیارد سال زمان نیاز داشت. اما این روند از زمان شکل‌گیری آن در ۴/۵ میلیارد سال پیش آغاز شده و این ثابت می‌کند که در برخی دوره‌ها در گذشته سرعت عقب‌نشینی بسیار کندتر بوده است.
والتام می‌گوید: «کشش گرانشی جزر و مد در حال حاضر سه برابر آن چیزی است که ممکن است انتظار داشته باشیم.» دلیل این امر شاید اندازه اقیانوس اطلس باشد.طرز قرار‌گیری فعلی قاره‌ها به گونه‌ایست که حوضه اقیانوس اطلس شمالی نسبت‌های مناسب برای ایجاد اثر تشدید را دارد، به طوری که آب درون آن با سرعتی نزدیک به جزر و مد به جلو و عقب حرکت می‌کند. این مساله باعث می‌شود جزر و مد‌ها از حالت عادی بزرگتر باشند. والتام می‌گوید بهتر است برای درک بهتر این موضوع هل دادن یک کودک روی تاب را به ذهن بیاورید؛ اگر فشار ما با حرکت موجود در تاب هماهنگ باشد، تاب بیشتر ارتفاع خواهد رفت.
والتام می‌گوید: «اگر اقیانوس اطلس شمالی کمی عریض‌تر یا باریک‌تر بود، این اتفاق نمی‌افتاد. به نظر می‌رسد این مدل‌ها نشان می‌دهند که چند میلیون سال پیش قدرت جزر و مد به شدت کمتر بوده، چون قاره‌ها در موقعیت‌های متفاوتی قرار داشتند.».اما تغییرات به احتمال زیاد در آینده نیز همچنان ادامه خواهند داشت. طبق مدل‌سازی‌های انجام شده پیش‌بینی می‌شود که ۱۵۰ میلیون سال دیگر یک تشدید جزر و مدی تازه اتفاق بیفتد که حدود ۱۰۰میلیون سال پس از آن با شکل‌گیری یک «ابر قاره» جدید ناپدید خواهد شد.
اما اگر ماه حتی با سرعت فعلی به فاصله گرفتن ادامه دهد، بعید است بشر شاهد جدایی کامل آن از زمین باشد. مرگ فاجعه‌بار خورشید احتمالا پیش از آن و چیزی حدود ۵ تا ۱۰ میلیارد سال دیگر اتفاق خواهد افتاد و نسل انسان‌ها هم به احتمال زیاد تا آن زمان به طور کامل منقرض شده است.با این حال در کوتاه‌مدت خود انسان‌ها هم ظاهرا نقشی در طولانی‌تر کردن روز‌ها دارند؛ چرا که آب شدن یخچال‌های طبیعی و کلاهک‌های یخی به دلیل گرمایش ناشی از تغییرات آب و هوایی در این اتفاق بی‌تاثیر نیست.
به گفته والتام حدود ۶۰۰ تا ۹۰۰ میلیون سال پیش یعنی زمانی که تصور می‌شود کره زمین وارد یک دوره یخبندان خاص موسوم به «زمین گلوله برفی» شده، سرعت دور شدن ماه کاهش چشمگیری داشته است. او می‌گوید: «یخ اساساً جزر و مد را سرکوب می‌کند.» با همه این‌ها به گفته او پیش بینی میزان تأثیر آن کار آسانی نیست و پیچیدگی‌های زیادی را دارد.
به این ترتیب از لحاظ نظری نسل بعدی فضانوردانی که با برنامه آرتمیس ناسا به ماه پرواز می‌کنند، احتمالا می‌توانند بگویند در مقایسه با فضانوردانی که ۶۰ سال پیش با ماموریت آپولو به ماه رفتند، از نقطه‌ای دورتر به زمین نگاه کرده‌اند (هر چند با در نظر گرفتن مدار بیضی شکل گردش ماه به دور زمین، موقعیت ماه در هنگام فرود آن‌ها در میزان این فاصله نقشی تعیین کننده دارد - فاصله بین نزدیکترین و دورترین نقاط مدار ماه نسبت به زمین هر ۲۹ روز ۴۳ هزار کیلومتر تغییر می‌کند.).اما زندگی بیشتر ما کوتاه‌تر از آن است که متوجه شویم هر روزی که از زندگی‌مان می‌گذرد، چند تریلینیوم ثانیه از روز قبل طولانی‌تر است، آنقدر طولانی‌تر که اگر حتی یک پلک بزنیم، متوجه‌اش نخواهیم شد!
مرجع : فرارو
پربينندهترين مطالب و خبرها
