पृथ्वीको चन्द्रमा पृथ्वीको चौडाइको करिब एक चौथाइ छ। अन्य ग्रह र तिनका उपग्रहसँग तुलना नगरेसम्म यो सामान्य लाग्न सक्छ: बृहस्पति र शनिका विशाल चन्द्रमाहरू पनि आफ्ना ग्रहको व्यासको सानो अंश मात्र हुन्। आठ ग्रहहरूमध्ये आफ्नो ग्रहको आकारको तुलनामा सबैभन्दा ठूलो चन्द्रमा पृथ्वीकै छ।
यो विशेषताका दुईवटा अपवाद छन्। हाम्रो चन्द्रमा निरपेक्ष आकारमा सबैभन्दा ठूलो उपग्रह होइन, र बौना ग्रहहरूलाई पनि समावेश गर्दा पृथ्वी–चन्द्रमा सबैभन्दा बराबरीको जोडी होइन। प्लुटोको साथी क्यारोन अनुपातमा निकै ठूलो छ। त्यसैले रोचक प्रश्न केवल “चन्द्रमा कति ठूलो छ?” भन्ने होइन, बरु “कसको तुलनामा ठूलो?” भन्ने हो।
अनुपातले यो प्रश्नलाई उपयोगी तुलनामा बदल्छ। यसले प्रायः एकअर्कासँग मिसाइने तीनवटा विचारलाई पनि छुट्याउन मद्दत गर्छ: भौतिक आकार, गुरुत्वीय महत्त्व र आकाशमा देखिने आकार। अन्तर्क्रियात्मक सौर्यमण्डल नक्साले ग्रहहरूको वर्तमान स्थान देखाउँछ; तलका तुलनाले त्यस प्रणालीको अर्को पक्ष—ग्रह र तिनका चन्द्रमाको आकारबीचको भिन्नता कति छ—बुझाउँछन्।
चन्द्रमा पृथ्वीको चौडाइको एक चौथाइभन्दा ठूलो छ
चन्द्रमाको अर्धव्यास 1,737.4 km छ। पृथ्वीको औसत अर्धव्यास करिब 6,371 km मानेर चन्द्रमाको अर्धव्यासलाई पृथ्वीको अर्धव्यासले भाग गर्दा लगभग 0.273 आउँछ। अर्को शब्दमा, चन्द्रमाको व्यास पृथ्वीको व्यासको करिब 27.3% छ। अर्धव्यास र व्यासका लागि यही अनुपात लाग्छ, किनकि दुवै मापनलाई दोब्बर गर्दा तिनको अनुपात उस्तै रहन्छ।
पृथ्वीलाई 30 cm चौडाइ भएको बलका रूपमा कल्पना गर्नुहोस्। त्यही मापनमा चन्द्रमा करिब 8.2 cm चौडा देखिनेछ: सानो गोटीभन्दा ठूलो सुन्तलासँग बढी मिल्दोजुल्दो। यो निकै ठूलो साथी हो। तर यस नमुनाले चित्रहरूमा हुने एउटा सामान्य भ्रम पनि देखाउँछ। पृथ्वी–चन्द्रमाबीचको 384,400 km औसत दूरीमा, ती दुई बलका केन्द्रहरू करिब 9.1 m टाढा हुनेछन्। तिनीहरूलाई लगभग छोएको देखाउने चित्रले सापेक्ष आकार त देखाउन सक्छ, तर बीचको खाली ठाउँलाई निकै खुम्च्याएको हुन्छ।
यो साझेदारी नाप्ने एउटा तरिका मात्र व्यास हो। चन्द्रमाको द्रव्यमान पृथ्वीको द्रव्यमानको करिब एकासी भागको एक भाग, अर्थात् लगभग 1.2% छ, 27.3% होइन। आयतन व्यासको घनसँगै बढ्छ: उस्तै आकार भएको वस्तुको चौडाइ 0.273 गुणा भएमा त्यसको आयतन केवल करिब 0.020 गुणा हुन्छ। त्यो लगभग 2% हो।
बाँकी भिन्नता घनत्वका कारण हो। पृथ्वीको औसत घनत्व चन्द्रमाको भन्दा बढी छ; पृथ्वीको ठूलो, फलामयुक्त केन्द्रकले यसको द्रव्यमानमा उल्लेख्य योगदान गर्छ। त्यसैले कुनै चन्द्रमा आफ्नो ग्रहको छेउमा प्रभावशाली रूपमा ठूलो देखिन सक्छ, तर गुरुत्वीय साझेदारका रूपमा बराबरीको नजिक पनि नहुन सक्छ। पृथ्वी र चन्द्रमा दोहोरो ग्रहजस्तै छन् कि छैनन् भन्ने छलफल गर्दा व्यास र द्रव्यमानलाई अलग राख्नु अत्यावश्यक छ।
ठूला चन्द्रमाहरू पनि सापेक्ष रूपमा साना साथी हुन सक्छन्
बृहस्पतिको ग्यानिमिड सौर्यमण्डलको सबैभन्दा ठूलो चन्द्रमा हो, जसको व्यास करिब 5,268 km छ। शनिको टाइटन अर्को ठूलो हो, जसको व्यास करिब 5,149 km छ। दुवै बुधभन्दा चौडा छन् र 3,474.8 km व्यास भएको हाम्रो चन्द्रमाभन्दा निकै चौडा छन्। तैपनि तिनले आफ्ना ग्रहलाई सानो देखाउँदैनन्।
औसत व्यासका आधारमा ग्यानिमिड बृहस्पतिको चौडाइको केवल करिब 3.8% छ। टाइटन शनिको चौडाइको करिब 4.4% छ। त्यसैले पृथ्वीको 27.3% अनुपात तीमध्ये कुनै पनि अनुपातभन्दा छ गुणाभन्दा बढी छ। यसको अर्थ हाम्रो चन्द्रमा छ गुणा ठूलो छ भन्ने होइन; यसको अर्थ आफ्नै ग्रहको छेउमा यसको आनुपातिक आकार छ गुणाभन्दा बढी छ भन्ने हो।
नेप्च्युनले अर्को उपयोगी तुलना दिन्छ। यसको सबैभन्दा ठूलो चन्द्रमा ट्राइटन, नेप्च्युनको व्यासको करिब 5.5% छ। यो ग्यानिमिड वा टाइटनको अनुपातभन्दा ठूलो भए पनि पृथ्वी–चन्द्रमा अनुपातभन्दा निकै कम छ। मंगल ग्रह यसको विपरीत छ: यसका दुईवटा साना, अनियमित आकारका चन्द्रमा ग्रहको तुलनामा अत्यन्तै साना छन्।
यी तुलनाले व्यासका आधारमा चन्द्रमाको क्रमले कुन ग्रह प्रणालीमा सबैभन्दा उल्लेख्य साथी छ भन्ने प्रश्नको उत्तर किन दिँदैन भन्ने बुझाउँछन्। भौतिक आकारका आधारमा हाम्रो चन्द्रमा सौर्यमण्डलका चन्द्रमामध्ये पाँचौँ स्थानमा पर्छ, तर आठ ग्रहहरूमध्ये आफ्नो ग्रहसँगको अनुपातका आधारमा पहिलो स्थानमा छ। उपग्रहहरूको विस्तृत सूचीका लागि सौर्यमण्डलका चन्द्रमाबारेको मार्गदर्शिका हेर्नुहोस्; यहाँको मुख्य भिन्नता निरपेक्ष क्रम र अनुपातबीचको हो।
के यसले पृथ्वी र चन्द्रमालाई दोहोरो ग्रह बनाउँछ?
“दोहोरो ग्रह” भन्ने वर्णन आकर्षक छ, तर यसको सर्वमान्य औपचारिक परिभाषा छैन। प्रस्तावित एउटा परीक्षणले दुई पिण्डको साझा द्रव्यमान केन्द्र कहाँ पर्छ भनेर हेर्छ। दुवै पिण्ड यस बिन्दुको वरिपरि परिक्रमा गर्छन्; यसलाई गुरुत्वकेन्द्र भनिन्छ। सानो पिण्डले पूर्ण रूपमा स्थिर ठूलो पिण्डलाई मात्र परिक्रमा गर्दैन।
पृथ्वी र चन्द्रमाका लागि गुरुत्वकेन्द्र पृथ्वीभित्र पर्छ। द्रव्यमानको अनुपात प्रयोग गरेर यसको स्थान अनुमान गर्न सकिन्छ। यदि पृथ्वीको द्रव्यमान चन्द्रमाको भन्दा करिब 81 गुणा छ भने, गुरुत्वकेन्द्र पृथ्वीको केन्द्रबाट केन्द्रदेखि केन्द्रसम्मको दूरीको करिब एक बयासी भाग टाढा हुन्छ। 384,400 km को औसत दूरी प्रयोग गर्दा यो करिब 4,700 km हुन्छ। यो पृथ्वीको लगभग 6,371 km अर्धव्यासभन्दा कम हो, त्यसैले यस सरल गणनामा उक्त बिन्दु सतहभन्दा करिब 1,700 km तल पर्छ।
अब प्लुटो र क्यारोनसँग तुलना गर्नुहोस्। क्यारोनको चौडाइ प्लुटोको करिब आधा छ र यसको द्रव्यमान प्लुटोको करिब आठौँ भाग छ। तिनीहरूको गुरुत्वकेन्द्र प्लुटोबाहिर पर्छ, जसले तिनीहरूलाई द्वैध जोडीको अझ बलियो उदाहरण बनाउँछ। प्लुटोलाई बौना ग्रहका रूपमा वर्गीकृत गरिएको छ, त्यसैले यसले आठ ग्रहहरूमध्ये पृथ्वीको विशिष्टता बदल्दैन।
गुरुत्वकेन्द्रको परीक्षण उपयोगी छ, तर पूर्ण वर्गीकरण नियम होइन। यसको स्थान द्रव्यमानसँगै दूरीमा पनि निर्भर गर्छ: उही दुई पिण्डलाई अझ टाढा सार्दा गुरुत्वकेन्द्र दुवै केन्द्रबाट अझ टाढा सर्छ। त्यसैले ठूलो पिण्डबाहिर पर्ने बिन्दुले मात्र सर्वमान्य “दोहोरो ग्रह”को दर्जा स्थापित गर्दैन। चन्द्रमाको सापेक्ष व्यास असाधारण रूपमा ठूलो भए पनि परम्परागत रूपमा पृथ्वी ग्रह र चन्द्रमा यसको प्राकृतिक उपग्रह नै रहन्छ।
चन्द्रमाको उत्पत्तिबारे एउटा सङ्केत
चन्द्रमाको ठूलो आकार यसको उत्पत्तिको कुनै पनि सिद्धान्तले व्याख्या गर्नुपर्ने विभिन्न विशेषतामध्ये एक हो। प्रमुख व्याख्या विशाल टक्करको परिकल्पना हो: पृथ्वीको प्रारम्भिक इतिहासमा भएको ठूलो ठक्करले पदार्थलाई कक्षामा पुर्यायो र कक्षामा घुमिरहेको भग्नावशेषबाट चन्द्रमा बनेको थियो। यसको समग्र चित्रलाई बलियो समर्थन प्राप्त छ, तर ठक्करका ठ्याक्कै परिस्थितिहरू र त्यसपछिको विकास अझै अनुसन्धानका विषय हुन्।
आकारले मात्र त्यो कथा प्रमाणित गर्दैन। वैज्ञानिकहरूले प्रणालीको कोणीय संवेग, चन्द्रमाको तुलनात्मक रूपमा सानो धातुयुक्त केन्द्रक, र पृथ्वी तथा चन्द्रमाका पदार्थबीचका रासायनिक तथा समस्थानिक समानताहरूलाई पनि विचार गर्छन्। सफल व्याख्याले नक्कली नमुनामा ठूलो उपग्रह मात्र बनाउनुभन्दा यी सबै अवलोकनलाई एकैसाथ व्याख्या गर्नुपर्छ।
यो विशाल ग्रहहरूका ठूला, नियमित आकारका चन्द्रमाबारेको सामान्य चित्रभन्दा फरक छ। ती चन्द्रमाहरू बढ्दै गरेका ग्रहलाई घेर्ने ग्यास र ठोस पदार्थका चक्रभित्र बनेको बुझिन्छ। उत्पत्तिका फरक वातावरणले ग्रह र तिनका साथीबीच फरक अनुपात बनाउन सक्छन्। प्रत्येक ग्रह प्रणाली अरूको सानो वा ठूलो प्रतिरूप हुनैपर्छ भन्ने छैन।
उत्पत्ति र त्यसपछिको विकासलाई पनि छुट्टाछुट्टै बुझ्नुपर्छ। ज्वारीय अन्तरक्रियाले समयसँगै पृथ्वी–चन्द्रमा प्रणालीलाई परिवर्तन गरेको छ, र चन्द्रमा पृथ्वीबाट प्रतिवर्ष करिब 3.8 cm टाढिँदै छ। यसले तिनीहरूबीचको दूरी बदल्छ, व्यासको अनुपात होइन। यही अन्तरक्रियाले तिनीहरूको कक्षा र घूर्णनबीचको समकालिक सम्बन्ध बुझाउन पनि मद्दत गर्छ; यसबारे हामी सधैँ चन्द्रमाको एउटै पाटो किन देख्छौँ भन्ने लेखमा चर्चा गरिएको छ।
ठूलो साथी पनि आकाशमा सानो किन देखिन्छ
पृथ्वीको तुलनामा सापेक्ष आकार हुनु र पृथ्वीबाट हेर्दा देखिने आकार हुनु एउटै कुरा होइन। देखिने आकार तपाईंबाट चन्द्रमाको दूरीले भाग गरेको यसको व्यासमा निर्भर गर्छ। 3,474.8 km व्यास र पृथ्वी–चन्द्रमाबीचको केन्द्रदेखि केन्द्रसम्मको 384,400 km औसत दूरी प्रयोग गर्दा कोणीय व्यास करिब 0.52 डिग्री आउँछ। यो कुनै खास अवलोकन स्थानका लागि ठ्याक्कै भविष्यवाणी होइन, उपयोगी मोटामोटी अनुमान हो।
त्यसैले पृथ्वीको चौडाइको एक चौथाइभन्दा ठूलो साथी पनि आकाशको सानो भाग मात्र ओगटेको देखिन्छ। पिण्डहरूबीचको खाली ठाउँ तिनको कुनै पनि व्यासको तुलनामा विशाल छ। चन्द्रमा अझ टाढा भएमा यो भौतिक रूपमा सानो नभईकन वा पृथ्वीको तुलनामा यसको असाधारण आकार अनुपात नगुमाइकन सानो देखिने थियो।
यो भिन्नताले चन्द्रमाका तस्बिर तुलना गर्दा व्यावहारिक जाँचको आधार दिन्छ। फरक फोकल लम्बाइ, काटिएको भाग वा अग्रभूमिको संयोजन प्रयोग गरेर खिचिएका तस्बिरले चन्द्रमाको भौतिक आकारमा परिवर्तन भएको प्रमाण दिन सक्दैनन्। देखिने व्यासको अर्थपूर्ण तुलना गर्न तस्बिरको मापन समान हुनुपर्छ। सहरअनुसारका चन्द्रमा ड्यासबोर्डहरूले कला र प्रकाशसँगै दूरी, उचाइ र दिगंश पनि उपलब्ध गराउँछन्, जसले अवलोकन अभिलेख राख्न उपयोगी सन्दर्भ दिन्छ। क्यामेराको सेटअप स्थिर राख्नुहोस्, दूरी टिप्नुहोस्, र हाम्रो साथी पृथ्वीको छेउमा वास्तवमा कति ठूलो छ भन्ने अझ आधारभूत प्रश्नसँग नझुक्कीकन चन्द्रमाको देखिने आकार कसरी बदलिन्छ भनेर अध्ययन गर्न सक्नुहुन्छ।