الفلك

فرق الجاذبية على جانبي القمر

فرق الجاذبية على جانبي القمر


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ما مقدار الاختلاف (إن وجد) في الجاذبية الذي ستشعر به إذا كنت على سطح القمر و:

  1. يقف على حق "تحت" الأرض (على وجه التحديد بين القمر والأرض) و
  2. على الجانب الآخر من القمر (لذلك كلاهما ، القمر والأرض تحتك تمامًا)

جدا القليل جدا

من المهم أن تضع في اعتبارك أن القمر يتسارع باستمرار نحو الأرض. عنصر الجاذبية الذي يشعر به المرء على سطح القمر هو الفرق بين تسارع الجاذبية نحو الأرض عند نقطة الاهتمام وتسارع جاذبية القمر تجاه الأرض ككل.

عند نقطة الأرض الفرعية (النقطة الموجودة على القمر الأقرب إلى الأرض) ، يكون تسارع الجاذبية نحو الأرض أكبر قليلاً من تسارع الجاذبية للقمر ككل تجاه الأرض. تقلل الأرض بشكل طفيف من تسارع الجاذبية نحو مركز الأرض عند نقطة الأرض الفرعية للقمر.

عند النقطة المعاكسة لنقطة الأرض الفرعية (النقطة الموجودة على القمر الأبعد عن الأرض ؛ سأسميها النقطة المضادة للأرض الفرعية) ، يكون تسارع الجاذبية نحو الأرض أقل طفيفًا من تسارع الجاذبية في القمر ككل تجاه الأرض. مرة أخرى ، قللت الأرض بشكل طفيف جدًا من تسارع الجاذبية نحو مركز الأرض عند النقطة المضادة للقمر تحت الأرض. التأثير مماثل تقريبًا (ولكن ليس تمامًا) لتلك الموجودة في نقطة تحت الأرض.

هناك أماكن على القمر يؤدي فيها تسارع الجاذبية نحو الأرض إلى زيادة طفيفة في تسارع الجاذبية المرصود ، وهو مجموعة النقاط التي تكون فيها الأرض في الأفق بشكل أو بآخر. هذا التأثير هنا هو حوالي نصف (من حيث الحجم) من التأثيرات في النقاط تحت الأرض ونقاط الأرض الفرعية.

مناقشة نوعية

بتجاهل أن القمر متكتل إلى حد ما بمعنى الجاذبية ، فإن تسارع الجاذبية على سطح القمر بسبب القمر نفسه هو $$ vec a_M = - frac { mu_M} {{r_M} ^ 2} hat r_M $$ أين $ mu_M = G M_M $ هي معلمة جاذبية القمر ، $ r_M $ هو نصف قطر القمر ، $ قبعة r_M $ هو المتجه من مركز القمر إلى نقطة ما على سطح القمر ، و $ boldsymbol a_M $ هو تسارع الجاذبية الناتج عن القمر في تلك النقطة.

عند هذه النقطة ، يكون تسارع الجاذبية نحو الأرض $$ vec a_E = frac { mu_E} {|| R_E hat r_E - r_M hat r_M || ^ 3} (R_E hat r_E - r_M hat r_M) $$ أين $ mu_E = G M_E $ هي معلمة جاذبية الأرض ، $ R_E $ هي المسافة بين مراكز كتلة القمر والأرض ، $ قبعة r_E $ هو المتجه من مركز القمر إلى مركز الأرض ، و $ boldsymbol a_E $ هو تسارع الجاذبية النيوتونية تجاه الأرض عند تلك النقطة.

يتسارع القمر نفسه باتجاه الأرض بسبب الجاذبية الأرضية $$ vec a_ {M، E} = frac { mu_E} {|| R_E hat r_E || ^ 2} hat r_E $$ الوزن المحدد (القوة المقاسة بمقياس زنبركي مقسومًا على الكتلة) عند نقطة الاهتمام هو $$ start {align} vec g & = vec a_M + vec a_E - vec a_ {M، E} & = - frac { mu_M} {{r_M} ^ 2} left ( قبعة r_M- frac {M_E} {M_M} left ( frac {r_M} {R_E} right) ^ 2 left ( frac { hat r_E - frac {r_M} {R_E} hat r_m} { || hat r_E - frac {r_M} {R_E} hat r_m || ^ 3} - hat r_E right) right) end {align} tag {1} $$ في حالة أين $ hat r_E = hat r_M $ (النقطة على القمر الأقرب إلى الأرض) تبسط المعادلة (1) إلى $$ start {align} vec g & = - frac { mu_M} {{r_M} ^ 2} left (1- frac {M_E} {M_M} left ( frac {r_M} {R_E} right) ^ 2 left ( frac {1} {|| 1 - frac {r_M} {R_E} || ^ 2} -1 right) right) hat r_m & almost - frac { mu_M} {{r_M} ^ 2} left (1-2 frac {M_E} {M_M} left ( frac {r_M} {R_E} right) ^ 3 left (1+ frac32 frac {r_m} {R_E} + cdots right) right) hat r_m end {align} $$ في حالة أين $ hat r_E = - hat r_M $ (النقطة على القمر الأبعد عن الأرض) يتم تبسيط المعادلة (1) إلى $$ start {align} vec g & = - frac { mu_M} {{r_M} ^ 2} left (1- frac {M_E} {M_M} left ( frac {r_M} {R_E} right) ^ 2 left (1- frac {1} {|| 1 + frac {r_M} {R_E} || ^ 2} right) right) hat r_m & almost - frac { mu_M} {{r_M} ^ 2} left (1-2 frac {M_E} {M_M} left ( frac {r_M} {R_E} right) ^ 3 left (1- frac32 frac {r_m} {R_E} + cdots right) right) hat r_m end {align} $$ العامل المربك المهيمن ، $ 2 frac {M_E} {M_M} يسار ( frac {r_M} {R_E} right) ^ 3 $ هو نفسه لكلا النقطتين وهو صغير نوعًا ما ، حول 1.5 دولار times10 ^ {- 5} دولار. سيكون وزن الأشخاص في هاتين النقطتين أصغر قليلاً مما لو كانت الأرض غير موجودة. الفرق بين النقطتين أصغر ، عامل حوالي 2 دولار مرات 10 ^ {- 7} دولار.


قليل جدا

جاذبية سطح الأرض 1 جرام دولار، شعرت في دائرة نصف قطرها حوالي $4,000$ أميال من مركز الكوكب. المسافة إلى القمر تقريبًا $240,000$ أميال ، وهي ~$60$ مرات نصف قطر الأرض. لأن الجاذبية تتناقص مع مربع المسافة ، فإن شد الأرض على القمر يكون فقط $ frac {1} {3600} ز $.

جاذبية سطح القمر ~$ frac {1} {6} g $، وستجعلك جاذبية الأرض أخف / أثقل بمقدار ~$ frac {1} {3600} ز $ اعتمادًا على ما إذا كنت تقف على مقربة ، حيث تنحرف الأرض بعيدًا ، لذا فإن الجاذبية هي $ ( frac {1} {6} - frac {1} {3600}) g $ أو الجانب البعيد من القمر ، حيث يوجد $ ( frac {1} {6} + frac {1} {3600}) g $. سيختلف وزنك الظاهر فقط بمقدار بضعة أعشار بالمائة بين الجانب القريب والبعيد من القمر.

لقد تجاهلت نصف قطر القمر نفسه هنا (~$1000$ أميال) ، لأنها صغيرة نسبيًا مقارنة بمسافة الأرض والقمر. ولكن هناك قاطرة أصغر من الأرض على الجانب البعيد من الجانب القريب ، مما يقلل بشكل أكبر من التغيير في الوزن الظاهري.

تحرير: هذه الإجابة خاطئة ، لكنها ستبقى هنا كدليل على التفكير غير الصحيح. لقد صحح @ David Hammen - إن سحب الأرض في الواقع يقلل الوزن الظاهر على كل من الجانبين القريب والبعيد من القمر ، تمامًا مثل كيفية إنشاء القمر لانتفاخ المد والجزر على جانبي الأرض. يتم سحب الجانب القريب من القمر أكثر من القمر ككل ، بينما يتم سحب القمر ككل أكثر من الجانب البعيد. ومع ذلك ، فإن المقياس الإجمالي للتأثيرات صحيح ، حيث تبذل الأرض بضعة أجزاء من عشرة آلاف من g في تلك المسافة.


لتقريب أول جيد ، لا يوجد فرق. هناك طريقة سهلة لرؤية هذا من خلال تجربة فكرية: تخيل أن القمر كان كرة من السائل. الجيود (السلينويد؟) هو السطح الذي لا يميل الماء فيه إلى التدفق في مكان آخر بسبب الجاذبية. إذا كانت الجاذبية أعلى في مكان واحد ، فسيتدفق الماء في هذا الاتجاه مما يرفع ارتفاع السطح ويقلل من قوة الجاذبية حتى يصبح هو نفسه في كل مكان مرة أخرى.

تتدفق الأوساخ والصخور أيضًا ، وإن كان ذلك أبطأ بكثير. يتم ضبط سطح القمر من خلال التوازن بحيث يتبع سطح الجيويد على مساحات كبيرة. (في المناطق الأصغر ، تكفي قوة الصخور لتثبيت الأشياء في مكانها لفترة طويلة جدًا ، ومن ثم الفوهات والجبال.) ترجع مناطق كبيرة من المرتفعات في الغالب إلى أن الصخور الموجودة تحتها أقل كثافة وبالتالي تكون منتفخة


الفرق في الجاذبية على جانبي القمر - علم الفلك

لماذا يرتفع المد والجزر ليس فقط أثناء القمر الجديد ، ولكن أيضًا أثناء اكتمال القمر؟

أفهم أن هذا له علاقة بمحاذاة الشمس والأرض والقمر ، لكنني أتوقع أن تكون تأثيرات الجاذبية للقمر أضعف أثناء اكتمال القمر لأن الشمس "تسحب" من الاتجاه المعاكس؟

هذا سؤال رائع! يحدث المد والجزر بسبب قوى المد والجزر ، وتكمن الإجابة على سؤالك في تعريف قوة المد والجزر. ترتبط قوة المد والجزر بالجاذبية ، لكنها ليست نفس الشيء. إنه حقًا الفرق بين قوة الجاذبية في موقعين.

يتناقص التجاذب الثقالي بين جسمين (مثل الأرض والقمر) مع المسافة. هذا يعني أن جاذبية القمر تسحب بقوة أكبر جانب الأرض الأقرب للقمر والأقل بقوة على جانب الأرض الأبعد عن القمر. تسحب قوى المد والجزر على جانب الأرض الأقرب إلى القمر المواد (معظمها من الماء) نحو القمر. تقوم قوى المد والجزر على الجانب الآخر من الأرض بسحب المواد بعيدًا عن القمر. يبدو التشوه الناتج عن الأرض كما هو عندما يكون القمر على جانبي مداره ، مثل اكتمال القمر والقمر الجديد أو الربع الأول والربع الثالث ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي بهذه الصفحة. هذا هو السبب في أن المد والجزر حول خط الاستواء يكون أعلى خلال كل من القمر الجديد والقمر الكامل (المد الربيعي).

تؤثر الشمس أيضًا على المد والجزر على الأرض. ومع ذلك ، فإن قوى المد والجزر الناتجة عن الشمس تعادل نصف قوة المد والجزر بسبب القمر. يبدو هذا غريباً ، لأن جاذبية الشمس على الأرض أقوى بكثير من جاذبية القمر. لكن تذكر أن المد والجزر يتعلق بالفرق بين سحب الجاذبية على جانبي الأرض المتعاكسين. نصف قطر الأرض هو جزء صغير جدًا من المسافة بين الشمس والأرض ، حوالي 0.005٪. نتيجة لذلك ، فإن الفرق بين قوة جاذبية الشمس على طرفي الأرض صغير. في المقابل ، يبلغ نصف قطر الأرض حوالي 1.7٪ من المسافة بين الأرض والقمر. لذلك على الرغم من أن جاذبية القمر ليست بنفس قوة جاذبية الشمس ، إلا أن قوى المد والجزر القمرية أقوى من قوى المد والجزر الشمسية ، لذا فإن المد والجزر القمرية أقوى من المد والجزر الشمسي.

تم آخر تحديث لهذه الصفحة في 11 فبراير 2016.

عن المؤلف

ميشيل فيك

ميشيل طالبة دراسات عليا في السنة الثانية في علم الفلك في جامعة كورنيل. تعمل مع البروفيسور دونغ لاي لدراسة تفاعلات المد والجزر بين الأقزام البيضاء والثقوب السوداء.


2 إجابات 2

بادئ ذي بدء ، المد والجزر ليست بسيطة مثل التبسيط & quottwo-bulge & quot. في الواقع ، الرسم البياني المعروض مضلل. يظهر الانتفاخان بافتراض أن محيطًا ذي عمق ثابت يغطي سطح الأرض بالكامل. من الواضح أن هذا ليس هو الحال وفي الرسم التخطيطي يمكنك رؤية القارات. بالنظر إلى الأحجام المختلفة للأحواض والخصائص الاحتكاكية المميزة في كل موقع ، يكون تأثير المد والجزر الناتج أكثر تعقيدًا. يظهر الاختلاف في الطور والسعة هنا ويظهر بوضوح أن المد والجزر يتغير لنفس خط الطول. لن يكون هذا هو الحال في الشرح البسيط أعلاه. مصدر ويكيبيديا.

إن النظر إلى الرسوم المتحركة للمد والجزر من TPXO هو أيضًا توضيحي.

سيؤدي التفسير البسيط & quottwo-buldge & quot إلى ذروة المد والجزر اليومية مرتين. ليس هذا هو الحال بالتأكيد في أماكن مثل خليج المكسيك.

كما هو مذكور في إجابة كاميلو رادا ، فإن الانتفاخات هي نتيجة لقوة المد والجزر. هذه القوة الظاهرة ناتجة عن اختلاف القوة في مجال الجاذبية. والنتيجة هي أن جسم الأرض يتمدد باتجاه مركز كتلة نظام الأرض والقمر وبعيدًا عنه. وبالتالي ، فإن الماء يتكيف مع هذا الاختلاف في العوامل الجيولوجية مما يؤدي إلى المد والجزر.

يأتي تفسير المد ثنائي الانتفاخ من حقيقة أن القمر والأرض يشكلان نظامًا يتكون من جسمين يدور حول محور يقع داخل الأرض.

يمكن تفسير انتفاخ الماء على جانب الأرض المواجه للقمر بسهولة. إنه بسبب الجاذبية بين القمر والأرض ، بما في ذلك الماء على الأرض. هذا الجذب يسحب الماء نحو القمر ويخلق "انتفاخًا" على سطح الأرض. يعود سبب الانتفاخ على الجانب الآخر من الأرض إلى القصور الذاتي. القصور الذاتي هو ميل الجسم الساكن إلى الراحة وميل الجسم المتحرك لمواصلة حركته في خط مستقيم.

هناك ميل بالقصور الذاتي ناتج عن دوران نظام الأرض والقمر للأجسام (الماء فيما بينها) للابتعاد عن جانبي الأرض - الجانب المواجه للقمر والجانب المواجه بعيدًا. يوضح النموذج أن تأثير تحرك الأشياء بعيدًا عن الأرض يكون أكبر بكثير على الجانب المواجه بعيدًا عن القمر.

تستخدم العديد من الكتب المدرسية والمصادر الأخرى مفهوم "قوة الطرد المركزي" - وهو في الواقع تصور مسبق - لشرح آثار القصور الذاتي. وفقًا لهذا التصور المسبق ، هناك قوة تؤثر على جميع الأشياء التي تتحرك بشكل دائري ، وهذه القوة تدفع أو تسحب الجسم خارج الدائرة. لا توجد مثل هذه القوة. ينشأ التصور المسبق من تجربتنا الخاصة مع الحركة الدائرية.

تسبب قوى الجاذبية للأرض والشمس والقمر انتفاخًا للماء في أقرب جانب وانتفاخًا متساويًا على الجانب الآخر. وهكذا ، في هذا السيناريو البسيط ، يتكون المد من انتفاخين من الماء (أربعة ، في الواقع) ، يسافران حول العالم بينما يدور العالم. عند محاذاة القمر والشمس ، تضاف الانتفاخات الخاصة بهما معًا لتشكيل المد والجزر & quotspring & quot كل أسبوعين. عندما يكون القمر والشمس في زاويتين قائمتين ، فإننا نواجه المد والجزر & quot ؛ حيث يضيف انتفاخ الشمس إلى انخفاض المد القمري ، مما يؤدي إلى ارتفاع المد والجزر وانخفاض المد والجزر.

قيود هذا النموذج هي:

  • لا يمكن أن يوضح أن هناك أماكن خالية من المد والجزر ، مع ارتفاع واحد يوميًا ، ومعظم المد والجزر مرتان كل يوم.
  • ارتفاع المد والجزر ليس الحد الأقصى عند خط الاستواء (والحد الأدنى عند القطبين) كما يوحي التبسيط.
  • ارتفاع المد والجزر لا يرتبط بموقع القمر. يحدث في أوقات مختلفة من الدورة القمرية حسب الموقع.
  • إذا تم تضمين القارات ، فإن موجة المد والجزر ستنعكس عن الجرف القاري عند وصولها إلى القارة. سوف تنتشر موجة مدية متساوية الحجم تقريبًا في الاتجاه المعاكس ، وهو ما لم يتم ملاحظته.
  • سيتعين على موجات المد والجزر المطلوبة لهذا النموذج السفر بسرعات أعلى بكثير ممكنة في الواقع.

في الواقع ، المد والجزر بدلاً من الجري من الشرق إلى الغرب أثناء دوران الأرض ، تنتشر موجات المد والجزر في دوائر حول الجزر ، ونقاط معينة في البحر تسمى العقد المدية أو النقاط البرمائية. يمكن رؤية هذه العقد في الشكل الأول من هذه الإجابة.

وبالتالي ، فإن أنماط المد والجزر في المحيط هي مجموعة من الموجات الدائمة الدوارة. هذه الموجات لها فترات تمثل فترات الرنين الطبيعي لأحواض المحيطات. يمكن اعتبار هذه الموجات أنماط & quot؛ اهتزاز & quot ويمكن أن تتحلل باستخدام تحلل فورييه. هذا هو مصدر مكونات المد والجزر المختلفة المستخدمة حاليًا للتنبؤ بالمد والجزر.


صورة اليوم لعلم الفلك

اكتشف الكون! كل يوم يتم عرض صورة أو صورة مختلفة لكوننا الرائع ، إلى جانب شرح موجز مكتوب بواسطة عالم فلك محترف.

2011 1 نوفمبر
المطرقة مقابل الريش على القمر
حقوق الصورة: أبولو 15 كرو ، ناسا

تفسير: إذا أسقطت مطرقة وريشة معًا ، أيهما يصل إلى الأرض أولاً؟ إنها المطرقة على الأرض ، لكن هل السبب هو مقاومة الهواء فقط؟ حتى قبل أن يفكر العلماء في هذه التجربة البسيطة ويختبرونها ، شعر العلماء أنه بدون مقاومة الهواء ، ستسقط جميع الأجسام بالطريقة نفسها. اختبر جاليليو هذا المبدأ بنفسه ولاحظ أن كرتين ثقيلتين من كتل مختلفة وصلت إلى الأرض في وقت واحد ، على الرغم من أن العديد من المؤرخين يشككون في أنه أجرى هذه التجربة من برج بيزا المائل في إيطاليا كما يوحي الفولكلور. يُعد قمر الأرض مكانًا جيدًا خالٍ من مقاومة الهواء لاختبار مبدأ التكافؤ هذا ، ولذلك في عام 1971 ، أسقط رائد فضاء أبولو 15 ديفيد سكوت مطرقة وريشة معًا باتجاه سطح القمر. من المؤكد ، تمامًا كما توقع العلماء بما في ذلك جاليليو وآينشتاين ، وصلوا إلى سطح القمر في نفس الوقت. ينص مبدأ التكافؤ الموضح على أن التسارع الذي يشعر به الجسم بسبب الجاذبية لا يعتمد على كتلته أو كثافته أو تكوينه أو لونه أو شكله أو أي شيء آخر. مبدأ التكافؤ مهم جدًا للفيزياء الحديثة لدرجة أن عمقها ونطاقها لا يزالان قيد المناقشة والاختبار حتى اليوم.


هل يمكن أن يفسر تصادم طويل الأمد قمرنا ذي الوجهين؟

بقلم: خافيير باربوزانو 28 مايو 2019 1

احصل على مقالات مثل هذه المرسلة إلى صندوق الوارد الخاص بك

يُظهر بحث جديد أن تأثيرًا على كوكب الأرض قد يجعل قمرنا غير متماثل.

تصوير فنان لتصادم بين جسمين كوكبيين.
ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتقنية

ظل العلماء يخدشون رؤوسهم بشأن الاختلافات المذهلة بين الجانبين القريب والبعيد لقمرنا لمدة 60 عامًا ، منذ أن دار القمر الصناعي السوفيتي لونا 3 حول القمر في عام 1959. عندما أرسل الصور الأولى للقمر البعيد المخفي منذ فترة طويلة ، رأى العلماء لم يكن يشبه "رجل على القمر" الذي اعتدنا رؤيته في السماء. الآن ، تزعم إحدى الدراسات أن تشرح هذا الانقسام.

لأن القمر يدور حول الأرض عن قرب ، فهو كذلك مغلق تدريجيًا، إبقاء أحد نصفي الكرة الأرضية يتجه نحونا باستمرار والآخر يتجه بعيدًا. يُظهر الجانب القريب نوعين متميزين من التضاريس: المرتفعات ذات الألوان الفاتحة والظلام ماريا (اللاتينية "البحار"). تشكلت المرتفعات عندما برد القمر بعد فترة وجيزة من تكوينه قبل 4 مليارات ونصف المليار عام ، تشكلت ماريا بعد ذلك بكثير ، منذ حوالي 3.1 إلى 3.9 مليار سنة ، عندما ملأت الانفجارات البركانية أحواض الصدمات الموجودة مسبقًا.

يُظهر التوزيع الطبوغرافي (أ) وسمك القشرة (ب) وتوزيع الثوريوم للقمر فرقًا كبيرًا بين الجانب القريب والجانب البعيد. يمثل النجم الموجود بالجانب القريب مركز حوض التأثير المقترح. تمثل الخطوط السوداء المتقطعة حدود Imbrium (Im) و Orientale (Or) و Apollo (Ap) basin ، على التوالي.

JGR: Planets / Zhu et al. 2019 / AGU

على النقيض من ذلك ، فإن الجانب البعيد من القمر المليء بالفوهات ليس به أي ماريا تقريبًا بينما تندب أحواض التصادم جانبي القمر بالتساوي ، ملأت الحمم البركانية فقط تلك الموجودة على الجانب القريب. اكتشف المسبار المداري لاستعادة الجاذبية والمختبر الداخلي (GRAIL) التابع لناسا أن طبقة إضافية من المواد تقع فوق القشرة البدائية.

اقترح العلماء العديد من النظريات على مر السنين لشرح هذه الاختلافات. أشار البعض إلى تأثير جاذبية الأرض ، والتي ربما تكون قد أضعفت القشرة وزادت النشاط البركاني على الجانب القريب. اقترح آخرون أن نوعًا من الكارثة جعلت الجانبين مختلفين تمامًا ، مثل الاصطدام بقمر فرعي أو كوكب قادم قادم.

أفاد Meng-Hua Zhu (جامعة ماكاو للعلوم والتكنولوجيا) وزملاؤه في 20 مايو في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الكواكب أن الأخير هو احتمال حقيقي. أجرى الفريق سلسلة من عمليات المحاكاة الحاسوبية لإظهار أنه ، في ظل ظروف معينة ، فإن الاصطدام بكوكب قزم أصغر قليلاً من سيريس يمكن أن ينتج قمرًا ذا وجهين مثل الذي لدينا اليوم.

لكي ينجح هذا السيناريو ، كان من الممكن أن يحدث التأثير بعد تكوين قشرة صلبة للقمر ، ولكن قبل أن تصبح هذه القشرة شديدة الصلابة ، كان السطح سيحافظ على ندوب من مثل هذه الضربة الهائلة.

في عمليات المحاكاة ، وجد الفريق أن جسمًا بقطر 780 كيلومترًا (480 ميلاً) - أصغر قليلاً من سيريس - سيحتاج إلى ضرب قرب القمر بسرعة 22500 كيلومتر في الساعة (14000 ميل في الساعة) لإعادة إنتاج عدم التناسق في القشرة. كان من الممكن أن يكون مثل هذا التأثير بطيئًا نسبيًا ، أي ربع السرعة التي تضرب بها النيازك الأرض.

أظهرت عمليات المحاكاة أن التأثير كان سيخرج كميات هائلة من المواد ، والتي كانت ستهبط في الغالب على الجانب البعيد من القمر ، ودفن قشرته الأصلية في 5-10 كيلومترات من الحطام ، أي ما يعادل الطبقة الإضافية التي تم اكتشافها في ملاحظات GRAIL.

يضرب صادم يبلغ قطره 780 كيلومترًا (مع قلب حديدي يبلغ قطره 200 كيلومترًا) القمر بسرعة 22500 كيلومتر في الساعة (14000 ميل في الساعة). في كل لوحة ، يمثل النصفان الأيسر المواد المستخدمة في النموذج: الجابرويك أنورثوسيت (أخضر شاحب) ، دونيت (أزرق) ، وحديد (برتقالي) يمثلان قشرة القمر ، والعباءة ، واللب ، على التوالي. يمثل الأنورثوسيت الجبري (الأصفر الباهت) أيضًا مادة التصادم. يمثل النصف الأيمن تغير درجة الحرارة أثناء عملية التأثير. تمثل الأسهم الموجودة في (C) و (D) المواد المحلية التي تم نقلها وشكلت القشرة الجديدة جنبًا إلى جنب مع رواسب المواد التي تم تفجيرها من التأثير.
JGR: Planets / Zhu et al. 2019 / AGU

ومع ذلك ، فإن نماذج التصادم العملاق مثل هذا النموذج لا تحتاج فقط إلى تصحيح الميكانيكا ، بل تحتاج أيضًا إلى مطابقة كل شيء آخر نعرفه عن القمر.

يقول ويليام بوتكي (معهد ساوث ويست للأبحاث) ، الذي لم يشارك في الدراسة: "من الصعب جدًا الحصول على نموذج يدعي أنه يمكن أن يتطابق مع جميع القيود". هناك الكثير من القيود: نحن نعرف سمك قشرة القمر ، بفضل ملاحظات GRAIL ، لكننا نعرف أيضًا التركيب الكيميائي والنظيري للصخور السطحية. يحتوي القمر والأرض على تركيبات نظيرية متشابهة بشكل لافت للنظر ، مما يشير إلى أن لبنات البناء الخاصة بهما بالفعل نفس التركيب النظيري أو أن بعض الآليات غير المعروفة حركت كل شيء معًا بعد تشكل القمر مباشرة. إذا أدى تأثير عملاق ، مثل الذي اقترحه تشو وزملاؤه ، إلى إضافة كمية كبيرة من المواد إلى القمر بعد تشكله ، فمن غير المرجح أن يظل القمر يحتوي على تركيبة نظيرية مماثلة لتكوين الأرض. يقول Botkke: "إذا تمكنوا بالفعل من الوفاء بكل هذه القيود ، فأعتقد أن الأمر يبدو ممتعًا للغاية".

وصف ديفيد ستيفنسون (معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا) ، الذي لم يشارك أيضًا في الدراسة ، السيناريو بأنه "غير محتمل" - ليس فقط بسبب التشابه النظيري بين القمر والأرض ، ولكن أيضًا بسبب التوقيت "المناسب تمامًا" للتأثير . كما أنه يرى أنه من الملائم جدًا أن ينتج عن الاصطدام نصفي الكرة الأرضية المتميزين.

في النهاية ، يمكن أن تغير العينات المأخوذة من الجانب البعيد من القمر فهمنا للاختلافات بين الجانب القريب للقمر والجانب البعيد. في هذه اللحظة بالذات ، تقوم المركبة الفضائية الصينية Chang'e 4 بجمع البيانات من الجانب البعيد من القمر. بعد هبوطها على سطح القمر في الثالث من يناير ، نشرت مركبة جوالة صغيرة تسمى Yutu-2 ، والتي اكتشفت علامات على وجود مواد وشاح محفورة على سطح الجانب البعيد. Chang’e 4 ليس نموذجًا لمهمة العودة ، لكن Chang’e 5 القادم سيكون كذلك ، ومن المتوقع إطلاقه في وقت لاحق في 2019.


خرائط الجاذبية تكشف سبب تغطية الجانب البعيد للقمر بالحفر

عندما أرسل المسبار السوفيتي لونا 3 الطلقات الأولى للجانب المظلم من القمر ، أظهروا أنه كان أكثر انتشارًا بالحفر من الجانب القريب. على النقيض من ذلك ، كان للقشرة القريبة أحواض ضحلة أكبر. بعد مرور أكثر من 50 عامًا على هذه الصور حيرت الباحثين لأول مرة ، نشرت دراسة اليوم في علم يشرح الملاحظات.

تشير بعض النظريات إلى أن الأحواض الكبيرة على الجانب القريب كانت ناجمة عن اصطدامات من كويكبات أكبر من تلك التي تسببت في الحفر على الجانب البعيد. لكن الدراسة الأخيرة تشير إلى أن الأحواض المرصودة لا تعكس بدقة حجم التأثير الأولي ، لأنه عندما ضربت الكويكبات سطح القمر في التاريخ المبكر للنظام الشمسي ، ذابت قشرة القمر القريبة الأكثر دفئًا وليونة مثل الزبدة ، منتجة تدفقات الحمم البركانية العملاقة التي ملأت الحفر الناتجة عن الاصطدام وحولتها إلى أحواض.

لتحسين التقديرات السابقة لحجم الأحواض وتوزيعها ، استخدم الفريق المسؤول عن الدراسة بيانات من NASA و rsquos Gravity Recovery and Interior Laboratory Mission (GRAIL) ، وهما قمرين صناعيين يدوران منذ عام 2011 حول القمر ورسم خرائط الاختلافات الدقيقة في قوة مجال الجاذبية. تقول الكاتبة الأولى كاتارينا ميليكوفي ، عالمة الكواكب في معهد باريس لفيزياء الأرض ، إن الأحواض تتميز بقشرة أرق. استخدم الفريق خرائط الجاذبية GRAIL & # 39s للعثور على مثل هذه القشرة الرقيقة وقياس الحجم الحقيقي للأحواض.

& ldquo لم يكن علينا & rsquot أن ننظر إلى التضاريس على الإطلاق تقريبًا ، فقط في سمك القشرة ، & rdquo يقول Miljkovi. وجد الباحثون أنه على الرغم من أن كلا جانبي القمر لهما نفس العدد الإجمالي لحفر الصدمة ، إلا أن الجانب القريب به ثمانية أحواض يزيد قطرها عن 320 كيلومترًا ، بينما كان للجانب البعيد واحد فقط.

ضربة ساخنة
ويشير ميلجكوفي إلى أن قصف الكويكب كان يجب أن يصيب كلا الجانبين بالتساوي. يمكن أن يكون عدم التناسق قد نشأ من أجسام صغيرة نسبيًا تثقب فوق وزنها على الجانب القريب ، مما ينتج أحواضًا بسهولة أكبر من الجانب البعيد.

أظهرت عمليات المحاكاة أنه إذا كانت أكبر منطقة مظلمة على الجانب القريب و [مدش] ، فإن سهل الصخور البركانية المعروفة باسم Oceanus Procellarum & [مدش] كانت أكثر سخونة بمئات الدرجات من القشرة على الجانب البعيد ، فإن التأثيرات هناك ستنتج أحواضًا تصل إلى ضعف التأثيرات من مماثلة- أجسام كبيرة الحجم على الجانب البعيد (انظر الفيديو أدناه).

هبوط أكثر صلابة وليونة: تُظهر هذه المحاكاة أن تحطم كويكب على سطح القمر الصغير كان سيخلق فوهة بركان أكبر في منطقة ترتفع فيها درجة حرارة القشرة بسبب النشاط الإشعاعي (يمين) مما يحدث في منطقة في درجة الحرارة العادية (يسار).

وبالفعل ، منذ حوالي 4 مليارات سنة ، أو 500 مليون سنة بعد تشكل القمر ، كان من الممكن أن يكون الجانب القريب أكثر دفئًا من الجانب البعيد. اكتشف الباحثون الذين ينظرون إلى الجانب القريب وجود نظائر مشعة كان من الممكن أن يؤدي تحللها إلى تسخين الصخور ، كما توضح المؤلفة المشاركة في الدراسة ماريا زوبر ، عالمة الكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج والباحث الرئيسي في GRAIL.

تتلاءم النتائج جيدًا مع الملاحظات ، ولكن لا يوجد إجماع حول سبب عدم التناسق المذهل في محتوى النظائر بين الجانب القريب والجانب البعيد ، كما يقول جيفري تايلور ، عالم القمر في جامعة هاواي في هونولولو. تفترض إحدى النظريات الرائدة أن مادة غنية بالعناصر المشعة ارتفعت في عمود بركاني عملاق وشكلت حوض صهارة أخرى أنها جاءت من تصادم مع قمر شقيق يبلغ قطره حوالي 1000 كيلومتر.

يقول ويليام بوتكي ، عالم القمر في معهد الأبحاث الجنوبي الغربي في بولدر ، كولورادو ، إن العمل يمكن أن يقود الباحثين إلى مراجعة مدى تأثير قصف الكويكبات الدراماتيكي في النظام الشمسي المبكر. & quot؛ يمكن استخدام هذا للحصول على شكل أكثر دقة لاشتقاق ما كانت عليه مجموعات الأجسام الصغيرة قبل أربعة مليارات سنة. & rdquo

هذا المقال مستنسخ بإذن من المجلة طبيعة. نُشر المقال لأول مرة في 7 نوفمبر 2013.

عن المؤلفين)

دافيد كاستلفيتشي هو مراسل أقدم في طبيعة في لندن تغطي الفيزياء وعلم الفلك والرياضيات وعلوم الكمبيوتر.


هناك دوران أرضي واحد فقط ، فلماذا يحدث المدان المنخفض والعالي كل يوم؟

والسبب في ذلك هو وجود جسمين فلكيين يؤثران على المد والجزر. لأن كل من الشمس والقمر لهما تدرج جاذبي خاص بهما يتغير اعتمادًا على موقع كل منهما.

هناك دورتان من المد والجزر المرتفعة والمنخفضة في يوم واحد لأن الاثنين سيتداخلان مع دوران القمر حول الأرض طوال اليوم. وكما تدور الشمس حول الشمس في نفس الوقت.


عندما يكون القمر في السماء مباشرة ، هل تجعلنا الجاذبية وزنًا أقل بمقدار قابل للقياس؟

من الواضح أن جاذبية القمر و # x27s تؤثر على الأشياء على الأرض (المد والجزر) ، لكن هل الأجسام الموجودة على سطح الأرض & # x27s تزن فعليًا أقل عندما يكون القمر فوق الرأس مباشرة؟ هل هناك أي تطبيقات تتطلب قياسات للوزن دقيقة للغاية بحيث يجب أخذها في الاعتبار؟

* التحرير النهائي: & # x27ll اترك هذا الحساب هنا من أجل المتعة ، لكن به أخطاء. الإجابة النهائية أدناه في إجابتي على سؤال AtTheLeftThere & # x27s. اليوم ، أعدت تعلم كيفية عمل المد والجزر.

سؤال مهم. يمكننا حل هذا ، على الرغم من. لنفترض & # x27s وجود كائن عند خط الاستواء. للحصول على أقصى قدر من التأثير ، دع & # x27s ننظر إلى القمر عند الحضيض عندما & # x27s مباشرة فوق الرأس وعندما & # x27s على الجانب الآخر من الأرض.

عند خط الاستواء ، تبلغ عجلة الجاذبية 9.7805 م / ث² (ويكيبيديا).

عند نقطة الحضيض ، يبعد القمر 359861 كم عن مركز الأرض (المصدر). لكن نصف قطر الأرض عند خط الاستواء هو 6،378 كم (القطر الاستوائي مأخوذ من أعلى رابط ويكيبيديا).

هذا يعني أن القمر عند نقطة الحضيض هو 359،861 كم - 6،378 كم = 353،483 كم. على الجانب الآخر عند الحضيض ، القمر 359،861 كم + 6،378 كم = 366،239 كم

الآن استخدم Wolfram Alpha لترى التسارع على جانب واحد زائد التسارع من جهة أخرى (هو & # x27 فرقًا في التسارع ، لكنهما يسيران في اتجاهين متعاكسين ، لذا اجمع القدر معًا): WolframAlpha. ينتج عن هذا 7.58 * 10-5 م / ث².

كجزء من العجلة بسبب الجاذبية عند خط الاستواء ، هذا & # x27s 7.75 * 10 -6 ، أو 0.000775٪.

هذا & # x27s له تأثير أكبر مما كنت أتوقعه ، وأتصور أنه قد يكون مهمًا لبعض التطبيقات. من الممكن أيضًا أن أفسد الحساب - لقد مر وقت طويل منذ أن اعتقدت أنني سأكون رائدًا في الفيزياء.

* تحرير: شاهد تعليق benjaffe & # x27s وتعليق Astrokiwi & # x27s. سيؤدي تسارع الأرض نفسها إلى إلغاء هذا التأثير إلى حد كبير.

هنا & # x27s عملية حسابية محدثة تطرح منها تسارع الأرض من كل اتجاه: WolframAlpha = 7.14 * 10 -8 m / s². هذا أصغر 1000 مرة.

لكنها & # x27s لا تزال أكبر من سحب بعوضة واحدة على بعد 10 سم (تعليق oats2go & # x27s ، حساب WolframAlpha) ، لذلك أتساءل عما إذا كنت ما زلت أفتقد شيئًا ما.

هذا لن يكون في الواقع هو الفرق في الوزن الذي تقيسه ، لأن القمر يسرع الأرض تحتك أيضًا. ما تحتاج حقًا إلى قياسه هو الفرق بين جاذبية القمر و # x27s على الأرض تحتك ، وجاذبية القمر & # x27s عليك - أي ما هي قوة المد على مقياس شخص ما. سيكون ذلك أصغر بكثير.

كيف يصبح المد والجزر عالياً جدًا إذا كان سحب القمر و # x27s ضئيلًا علينا؟ تعتقد & # x27d أنه سيكون أكثر وضوحًا.

يمكنني قراءة كل ذلك ، أو يمكنك فقط أن تعطيني إجابة بنعم أو لا وتوفر لنا بعض الوقت.

(يجب أن أنام في غضون 10 دقائق ، لذلك أنا كسول وأريد فقط الإجابة!)

نعم. & # x27m لست متأكدًا من المصدر ، لكني أتذكر أنني قرأت هذا في مكان ما. & # x27ll أحاول وأجده.

كنت مخطئا فعلا. وفقًا لـ Scientific American:

لاحظ عالم الفلك الراحل جورج أبيل من جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، البعوضة التي تجلس على ذراعنا تمارس جاذبية أقوى منا مما يفعل القمر. حتى الآن ، على حد علمنا ، لم تكن هناك تقارير عن "تأثير جنون البعوض". ثانيًا ، تؤثر قوة جاذبية القمر على المسطحات المائية المفتوحة فقط ، مثل المحيطات والبحيرات ، ولكنها لا تؤثر على مصادر المياه المحتواة ، مثل الدماغ البشري.

كما تمت صياغته ، هذا الاقتباس خاطئ. تؤثر قوة الجاذبية القمرية على كل شيء في الكون (وفقًا لنيوتن ، والجهل الداعي إلى النسبية وتأثيرها) - بما يتناسب مع الجسم وكتلة # x27s والتناسب العكسي مع مربع المسافة.

نظرًا لأننا & # x27re على نفس المسافة من القمر مثل المحيطات ، فإننا نتأثر بنفس القدر مثل المحيطات. ينطبق هذا أيضًا على الماء في أي مكان على الأرض ، سواء أكان محتواه أم لا.

ربما قصد المؤلف أن المياه المحتواة لن تظهر تقلبات في المد والجزر ، وهذا صحيح (انظر الحاشية).

راجع للشغل ، لقد شعرت بالحيرة لفترة طويلة لماذا يجب أن يكون المد مرتفعًا ، على سبيل المثال ، في على حد سواء جوانب الأرض. كيف يمكن للجاذبية ادفع الماء على الجانب الآخر من الأرض؟

لكن تبين أن التفسير معقول جدًا ، ويتعلق بالاختلاف في قوة الجاذبية على القمر بسبب قطر الأرض.

قد يساعد في تحديد بعض المصطلحات. تخيل دائرة كبيرة (الأرض) بدائرة أصغر (القمر) على بعد مسافة ما. قم باستدعاء المكان الموجود على الأرض حيث يكون القمر فوق الرأس مباشرة ، نقطة زينيث. قم باستدعاء النقطة الموجودة على الأرض المقابلة لنقطة Nadir مباشرة. وتسمي النقاط على الأرض في منتصف المسافة بين زينيث ونادير ، النقاط الوسطى. (يأخذ نفسا عميقا).

تمارس جاذبية القمر & # x27s قوة في النقاط الوسطى ، يطلق عليها القوة الوسطى. At the Zenith point, the gravitational force will be greater, but at the Nadir point the Moon's gravitational force will be less because the Nadir is farther away from the Moon.

So at the Nadir, the ocean feels less of a pull toward the Moon than it does anywhere else: so it can rise higher than at the Middle points. Hope that's clear, it was harder to explain than to visualize.

(Footnote:) Except for me: I'm convinced that my brain has its high and low tides, and currently seems to be pretty low.


How much does Earth's gravity affect the gravity that we feel on the Lunar Surface?

Earth R: 6,371 km
Moon R: 1,737.1 km
d1: 384,400 km (center to center)
d2: 382,663 km (E core to near side)
d3: 386,137 km (E core to far side)
Assuming Earths gravity is 1g, M and E are perfect spheres, orbits are circular, distribution of mass is perfectly uniform, no other forces complicating our system like for example the pull of the sun.
---

A man at the center of the near side of the moon, is standing 60.06 times further away from the Earths CORE compared to a person standing at the surface of Earth. Applying inverse square law we can find that: Earths gravityis 3,488.4 times weaker up there.
Moons surface gravity averaging

0.166g, the Earths pull is -0.0002772g at that point and has a completely oposite orientation (1.66% in comparison),

Simmilar calculations for the far side of the moon (at the point where Earths and Moons gravitational vectors align): 386,137/3671=60.60|sqr(60.60)=3,673.39|That is: +0.000272g or 1.638% in comparison to Moon Average surface gravity

To put that in perspective a cargo box weighting 1000kg will have an average weigth 166Kg on the Lunar surface,
But at the center of NEAR side it will weight (

1.66% less) 163.24Kg, and (+1.638%)168.72Kg @ the center of opposite side,

Thats a whole 5.48 Kg difference for that container, or 548 grams difference for a man that originally weights 100Kg on Earth

(3.35% icrease in weigth) just because you changed location on the Moon, isnt that crazy considering we just took in account the change due to Earths gravity gradient?


The end of a mission

GRAIL's mission ended as the two spacecraft ran out of fuel. The team decided to send the pair out in a blaze of glory, deliberately crashing them into the moon's surface with the hope of revealing more about the lunar composition upon impact.

But before the collision, GRAIL completed one last experiment. Fifty minutes prior to the Dec. 17, 2012, impact, the two spacecraft fired their engines until their propellant was depleted, a maneuver designed to precisely determine the amount of fuel remaining in the tanks. This final act helped NASA engineers validate computer models and improve predictions of fuel needs for future missions.

Because the moon is about 236,000 miles (380 km) away from Earth, it would have been a challenge to observe GRAIL's impact plumes from our planet. So, three weeks before the scheduled impact, GRAIL researchers contacted NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) team, which was also studying the moon.

The LRO team scrambled to get its orbiter in place to witness GRAIL's fiery demise. When Ebb and Flow crashed into the surface, LRO was only about 100 miles (160 km) from the lunar surface. Because the crash site was in the shadows, the team had to wait for the plumes to rise high enough to be visible in the sunlight. LRO's instruments revealed mercury and hydrogen in the plume.

Ebb's and Flow's resting places are both relatively small, only about 13 to 20 feet (4 to 6 meters) in diameter. The material blown up by the impacts created unusual dark patterns on the moon's surface.

"Fresh impact craters on the moon are typically bright, but these may be dark due to spacecraft material being mixed with the ejecta," LRO team member Mark Robinson, of Arizona State University, said in a statement.

Both impact sites lie on the southern stope of an unnamed mountain and are about 7,218 feet (2,200 m) apart. Ebb slammed into the ground about 30 seconds before Flow, which created its crater to the west and north of its twin.

Not long after the pair's demise, their craters were named in honor of former astronaut and GRAIL team leader, Sally Ride, who passed away in July of 2012 while the mission was in progress.

"Sally was all about getting the job done, whether it be in exploring space, inspiring the next generation or helping make the GRAIL mission the resounding success it is today," Zuber said in a statement. "As we complete our lunar mission, we are proud we can honor Sally Ride's contributions by naming this corner of the moon after her."

Over its 15-month mission, GRAIL improved our understanding of the moon, taking some of the steps necessary for eventually bringing humans back to the lunar surface.


شاهد الفيديو: How High You Could Jump on Different Planets in 3D (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Arashidal

    انت مخطئ. يمكنني ان ادافع عن هذا المنصب. اكتب لي في PM ، سنتواصل.

  2. Wayland

    انها لا توافق بالتأكيد

  3. Kagale

    أعتذر ، الأمر ليس متروكًا لي. شكرا لمساعدتك.



اكتب رسالة