إذا نظرت إلى القمر في ليالٍ متعاقبة، فستبدو علاماته المألوفة ثابتة في مكانها. وتواجه الأرضَ البقعُ الواسعة نفسها من السهول القمرية الداكنة، ما قد يوحي بأن القمر لا يدور. لكنه يدور بالفعل: إذ يتم القمر دورة واحدة حول محوره مع كل دورة له حول الأرض. وهذا التزامن، الذي يُسمى التقييد المديّ، هو سبب رؤيتنا نصف الكرة نفسه تقريبًا بدلًا من رؤية جميع جوانبه بالتناوب.
يُطلق غالبًا على نصف الكرة المقابل اسم الجانب البعيد. وهو ليس مظلمًا على الدوام. يصل ضوء الشمس إلى معظم سطح القمر في أوقات مختلفة من الدورة القمرية، مع أن بعض الفوهات القطبية العميقة تبقى في ظلام دائم. ويساعدنا كل من شكل مدار القمر ودورانه وتأرجحه الظاهري البسيط على فهم ما يمكننا رؤيته.
دورة واحدة حول المحور لكل دورة مدارية
يستغرق القمر 27.32166 يومًا ليتم دورة واحدة حول محوره بالنسبة إلى النجوم البعيدة، ويستغرق 27.32166 يومًا ليتم دورة واحدة حول الأرض. ولأن هاتين الفترتين متساويتان، يظل الوجه نفسه عمومًا متجهًا نحو كوكبنا. ولو لم يدر القمر إطلاقًا، لأدى تغير موضعه على طول مداره إلى ظهور خطوط طولية مختلفة منه. لكنه يدور بثبات أثناء انتقاله، مواكبًا دورته المدارية.
ومن المقارنات المألوفة أن تتخيل نفسك تمشي حول شخص مع إبقاء وجهك متجهًا نحوه. لا بد أن تستدير مرة واحدة خلال الدورة، رغم أن الشخص الذي ينظر إليك يرى الجانب نفسه من رأسك طوال الوقت. ويصعب ملاحظة دوران القمر لأننا لا نرى معلمًا على الأرض يجعل دورانه واضحًا من ليلة إلى أخرى.
ولا تمثل فترة الدوران البالغة 27.32166 يومًا المدة الفاصلة بين اكتمالَي بدر متتاليين. فتستغرق دورة الأطوار 29.53059 يومًا، لأن منظومة الأرض والقمر تتحرك أيضًا حول الشمس بينما يدور القمر حول الأرض. وبعد إكمال دورة مدارية واحدة، يتعين على القمر أن يقطع مسافة إضافية قليلة ليعود إلى المحاذاة نفسها مع الشمس والأرض. يشرح دليل أطوار القمر كيف تنتج الأطوار التي نراها عن تغير الزوايا بين الشمس والأرض والقمر.
كيف تزامنت حركة القمر بفعل قوى المد
التقييد المديّ هو نتيجة تأثير الجاذبية في جسم دوار بمرور الزمن. تجذب جاذبية الأرض الجانب القريب منها من القمر بقوة أكبر من جذبها جانبه البعيد. ويؤدي هذا الفرق إلى تمدد القمر قليلًا، محدثًا تشوهًا مديًا. وعندما لم يكن دوران القمر ودورته المدارية متزامنين، لم يكن هذا التشوه مصطفًا تمامًا مع الاتجاه بين الأرض والقمر. وغيّر عزم الجاذبية الناتج دوران القمر، فيما بددت الاحتكاكات الداخلية طاقة دورانه.
وبمرور الزمن، أبطأت هذه التأثيرات دوران القمر حتى أصبحت مدة دورانه حول محوره مساوية لمدة دورته حول الأرض. وفي هذه الحالة المتزامنة، يظل التشوه المدي مصطفًا تقريبًا مع الأرض، فتقل كثيرًا قوة العزم المتكرر الذي كان يغيّر الدوران. وليس التقييد المديّ قوة خاصة تثبت وجهًا واحدًا في مكانه؛ بل هو نتيجة مستقرة للدوران والجاذبية وفقدان الطاقة.
ولا تزال تأثيرات المد مهمة في منظومة الأرض والقمر. فالقمر يبتعد عن الأرض بمعدل يقارب 3.8 cm في السنة، نتيجة التفاعلات المدية التي تنقل الزخم الزاوي عبر المنظومة. ولا يمكن ملاحظة هذه الحركة الدقيقة برصد واحد، لكنها تربط دوران القمر المقيد بتبادل مستمر بين الحركة المدارية والدوران حول المحور.
الجانب البعيد ليس جانبًا مظلمًا
الجانب البعيد هو ببساطة نصف الكرة الذي يواجه بعيدًا عن الأرض. وهو يتلقى ضوء الشمس، مثل الجانب القريب، أثناء دوران القمر حول كوكبنا. عند اكتمال القمر، يكون الجانب القريب مضاءً ويكون الجانب البعيد متجهًا في معظمه بعيدًا عن الشمس؛ وعند المحاق، يضاء الجانب البعيد بينما يكون الجانب القريب في معظمه مظلمًا. وتتبادل الجهتان الحال مع تقدم القمر عبر أطواره.
لكن ثمة قيدًا مهمًا: لا تتناوب جميع المواقع على القمر بين ضوء الشمس والظلام. فبالقرب من القطبين، تبقى الشمس منخفضة فوق الأفق. وتكون بعض قيعان الفوهات العميقة محمية بحوافها إلى حد لا يصل معه ضوء الشمس إليها أبدًا، فتظل مناطقها في ظلام دائم. وتنجم هذه المواقع الاستثنائية عن التضاريس المحلية وانخفاض زاوية الشمس، لا عن وقوعها على الجانب البعيد.
لذلك قد تكون عبارة «الجانب المظلم من القمر» مضللة. فقد تُستخدم على نحو غير رسمي للدلالة على الجانب البعيد، لكنها لا تصف نصف كرة لا تصله أشعة الشمس أبدًا. ولمعرفة كيف تتغير تواريخ الأطوار وأوقاتها خلال الدورة، استخدم تقويم أطوار القمر الشهري.
تأرجح بسيط يكشف مزيدًا من السطح
لا ترى الأرض نصف القمر نفسه تمامًا بمرور الزمن. فمدار القمر إهليلجي قليلًا، ولذلك تتغير سرعته المدارية: يتحرك بسرعة أكبر عندما يكون أقرب إلى الأرض، وببطء أكبر عندما يبتعد عنها. أما معدل دورانه فيبقى شبه ثابت، لذا يجعل تغير السرعة المدارية القمر يبدو كأنه يتأرجح قليلًا من جانب إلى آخر. وتُسمى هذه الحركة الظاهرية التحرر في الطول.
أما التحرر في العرض، فله سبب مختلف. يميل محور دوران القمر بزاوية 1.54 درجة بالنسبة إلى مستوى الكسوف، ويميل مداره بزاوية 5.14 درجات بالنسبة إلى مستوى الكسوف. وتتيح هاتان الزاويتان معًا للمراقبين رؤية مساحة أبعد قليلًا وراء القطب الشمالي أو الجنوبي للقمر في مواضع مختلفة من مداره. كما يؤثر بُعد القمر وموقع الراصد على الأرض قليلًا في المشهد.
لا يكشف التحرر الظاهري الجانب البعيد كله دفعة واحدة، بل يتيح للمراقبين إلقاء نظرة خاطفة وراء الحافة الظاهرة مع مرور الوقت. ويمكن رؤية نحو 59 بالمئة من سطح القمر إجمالًا من الأرض في وقت ما، مع أن ما يظهر في اللحظة الواحدة لا يتجاوز نحو نصفه. وهذا الانكشاف التدريجي هو سبب امتداد الخرائط التفصيلية لسطح القمر إلى ما وراء الوجه الذي يبدو في وسط المشهد عند النظر إليه عادةً.
ما الذي ينبغي ملاحظته من الأرض
من الطرق المفيدة لمراقبة هذا التأثير مقارنة معلم مميز قرب حافة القمر في تواريخ مختلفة. إذ يغيّر التحرر الظاهري موضع الحافة، ولذلك قد تبدو فوهة أو سهل داكن قريب من الطرف أكثر انكشافًا في تاريخ منه في تاريخ آخر. ويصعب ملاحظة التغير من دون تلسكوب أو منظار، كما أن تغير اتجاه القمر في السماء قد يجعل المقارنة صعبة. ركّز على المعلم نفسه وقارن بين مشاهدات أُخذت في أطوار متقاربة.
يعتمد المشهد على موقعك على الأرض، وكذلك على وقت الرصد. وتعرض لوحة القمر للمدينة الطور والإضاءة المحليين، وموعدي شروق القمر وغروبه، وارتفاعه وسمته، وبُعده، ومشهد السماء مع الطقس المحلي. وللتخطيط، يناقش دليل أفضل وقت لرؤية القمر كيف يؤثر الطور والظروف المحلية في وقت ظهوره فوق الأفق. يفسر دوران القمر المتزامن بقاء وجهه المألوف مواجهًا لنا، فيما يمنح التحرر الظاهري المراقبين الصبورين لمحة متغيرة لما يقع وراءه مباشرة.