شکل های ماه — اشکال ماه در روزهای مختلف چرا و چگونه تغییر می کند؟

اینکه هر شب ماه را به شکل‌های گوناگون در آسمان می‌بینیم چیزی از جذابیت و زیبایی این پدیده کم نمی‌کند. در این مطلب از مجله فرادرس قصد داریم در مورد شکل های ماه در طول یک دوره چرخش به دور زمین صحبت کنیم و دلیل مشاهده اشکال مختلف ماه از زمین را بررسی کنیم.

ماه چیست؟

ماه تنها ماهواره طبیعی زمین و پنجمین قمر از نظر اندازه در منظومه شمسی است. حضور ماه در اطراف سیاره زمین باعث تثبیت زمین و جلوگیری از لرزش‌های آن و متعادل شدن آب و هوا می‌شود.

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

فاصله ماه با زمین 385,000 کیلومتر (240,000 مایل) است. ماه اتمسفر بسیار نازکی دارد که به آن اگزوسفر می‌گویند. تمام سطح ماه پر از حفره است و این حفره‌ها به دلیل برخوردهایی که با سطح ماه رخ داده به وجود آمده است. برای آشنایی بیشتر در مورد ماه، مطلب ماه چیست؟| به زبان ساده را در مطالب فیزیکِ مجله فرادرس مطالعه کنید. در ادامه در مورد شکل های ماه و ویژگی‌های آن صحبت می‌کنیم.

چرا ماه فازهای مختلفی دارد؟

دلیل اصلی تفاوت در شکل های ماه در آسمان این است که فازهای ماه با تغییر زاویه (موقعیت‌های نسبی) زمین، ماه و خورشید همانطور که ماه به دور زمین می‌چرخد، ایجاد می‌شوند. بابلی‌ها بر اساس شکل های ماه تقویمی را براساس چرخه ماه و خورشید تهیه کردند.

برای هزاران سال انسان‌ها با مشاهده تغییر ظاهر ماه، زمان را پیگیری می‌کردند. در حقیقت ممکن است متوجه شده باشید که در زبان انگلیسی کلمه قمر ماه (Moon) چند حرف اول خود را با کلمه ماه (Month) مشترک دارد و این موضوع تصادفی نیست. این موضوع در زبان فارسی نیز به صورت کامل‌تری صدق می‌کند و هر دو واژه یکسان است. در این نوشتار برای ایجاد تمایز بین ماه به عنوان یک جرم نجومی از عبارت قمر ماه استفاده می‌شود. همچنین در استفاده از این عبارت به عنوان تعداد مشخصی از روزهای سال از عبارت ماه به تنهایی استفاده می‌شود.

مراحل مختلف قمر ماه یعنی ماه نو، ربع اول، ماه کامل و ربع آخر تقریباً هر ماه یک بار تکرار می‌شوند. اما چرا قمر ماه دارای فازهای مختلفی است؟ برای پاسخ به این سوال درک دو واقعیت مهم ضروری است.

اول از همه قمر ماه هر 29٫5 روز یک بار به دور زمین می‌چرخد و دوم اینکه قمر ماه در حالی که سفر خود را به دور سیاره ما انجام می‌دهد در زاویه‌های مختلفی توسط خورشید روشن می‌شود.

نیمی از ماه همیشه توسط خورشید روشن می‌شود. اما اینجا روی زمین، ما همیشه نمی‌توانیم تمام نیمه ماه را که روشن است، ببینیم. آنچه ما فازهای قمر ماه می‌نامیم نمایانگر بخش‌های مختلف نیمه روشن ماه است كه می‌توانیم آن را در هنگام چرخش ماه حول زمین مشاهده کنیم.

وقتی ماه و خورشید در دو طرف متفاوت از زمین قرار بگیرند، ماه را به صورت یک دایره کامل می‌بینیم. با این حال هنگامی که خورشید و ماه در یک طرف زمین قرار دارند می‌گوییم «ماه نو یا جدید» (New Moon) است.

در بازه‌ای که ماه نو رخ می‌دهد، طرف قمر ماه که می‌توانیم از زمین ببینیم به هیچ وجه با تابش مستقیم خورشید روشن نمی‌شود. بین ماه نو و ماه کامل، ماه یک هلال و کمتر از یک نیم‌ دایره روشن است که به آن هلال افزاینده نیز می‌گویند. سپس این هلال بزرگتر شده و به نیمه ماه (نیمه روشن) تبدیل می‌شود. نیمه اول ماه پس از ماه جدید را ربع یا یک چهارم اول می‌نامند زیرا در این مرحله، ماه یک چهارم از چرخه ماهانه فازهای خود را طی کرده است. نام دیگر این فاز را تربیع اول نیز می‌گویند.

بعد از تربیع اول، نیمه روشن ماه حالت کج به خود می‌گیرد که به آن هلال محدب یا برآمده نیز می‌گویند (بیش از نیمی از قرص ماه روشن است) و سرانجام مرحله یک ماه کامل فرا می‌رسد.

پس از این مرحله چرخه فازها برعکس تکرار می‌شود. پس از فاز ماه کامل، چیزی که ما از قرص ماه در آسمان می‌بینیم کوچک و کم می‌شود و تبدیل به ماه محدب یا برآمده، نیمه ماه (که ربع یا یک چهارم آخر نیز نامیده می‌شود)، هلال و سرانجام ماه نو می‌شود.

درست قبل و بعد از ماه نو، وقتی یک هلال باریک از ماه در آسمان ظاهر می‌شود می‌توان بقیه ماه را نیز به صورت کم نور مشاهده کرد. این موضوع به دلیل تابش نور خورشید از زمین است که قسمت تاریک ماه را که در مقابل ما قرار دارد، روشن می‌کند. به این پدیده یعنی انعکاس نور خورشید از زمین به ماه «تابش زمین» (earthshine) می‌گویند.

فازهای مهم قمر ماه یعنی ماه نو، ربع اول، ماه کامل، ربع آخر و ماه نو بعدی به طور متوسط ​​با فاصله حدود 7٫4 روز اتفاق می‌افتد. اگر برای ردیابی این مراحل مختلف قمر ماه به کمک نیاز دارید یا اگر می‌خواهید ببینید که ماه در یک روز مهم در تاریخ در چه فازی بوده است، ناسا یک تقویم آنلاین از تاریخ و زمان تمام مراحل ماه برای دوره شش هزار ساله بین سال‌های 2000 قبل از میلاد تا سال 4000 بعد از میلاد مسیح ارائه کرده است که می‌توانید آن را در اینجا (+) مشاهده کنید.

اولین کسی که ماه و فازهای آن را مطالعه کرد که بود؟

عموماً و اصولاً یک دستاورد بزرگ در علم یک فرآیند یک یا دو روزه نبوده و نیست. به همین دلیل همواره محققین موفق تاریخ علم را مورد توجه خود قرار داده‌اند. در مورد مطالعه در مورد ماه و فازهای آن نیز این موضوع صدق می‌کند.

فرآیند مشخص شدن فازهای متفاوت قمر ماه از سال 1609 آغاز شد. در ابتدا و نقطه شروع این فرآیند هانس لیپرشی بود که تلسکوپ را اختراع کرد. در سال 1610 ستاره شناس ایتالیایی گالیلئو گالیله اولین رصد تلسکوپی ماه را با تغییرات و بهبود بر روی تلسکوپ لیپرشی انجام داد. در سال 1610 توماس هریوت و گالیلئو گالیله اولین نمایش تلسکوپی ماه را ترسیم کردند. در نهایت و در سال 1645 «مایکل فلورنت ون لنگرن» (Michel-Florent Van Langren) ستاره شناس آلمانی اولین نقشه ماه را رسم کرد.

چرا فقط نصف ماه را می‌بینیم؟

فقط یک طرف ماه از زمین قابل مشاهده است زیرا ماه در محور خود نیز چرخش دارد، یعنی همزمان که ماه به دور زمین می‌چرخد در محور خود نیز می‌چرخد و به این چرخش، «چرخش همزمان» (synchronous rotation) می‌گوییم. در ادامه در مورد چرخش همزمان توضیحاتی ارائه خواهیم داد.

همانگونه که پیشتر نیز گفتیم ماه به طور مستقیم توسط خورشید روشن می‌شود و شرایط دید دوره‌ای متفاوت باعث ایجاد شکل های ماه متفاوت می‌شود.

آیا ماه می‌چرخد؟

ماه در محور خود می‌چرخد. این چرخش تقریباً به اندازه یک دور چرخش حول مدار  زمین زمان می‌برد. اگر قمر ماه با سرعت بیشتری بچرخد، یعنی در هر ماه تقویمی چندین بار در محور خود چرخش کامل انجام دهد یا اصلاً نچرخد، ساکنین زمین یعنی ما انسان‌ها قادر به دیدن تمام قمر ماه بودیم.

فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی در فرادرس

کلیک کنید

دلیل نامیدن این چرخش به نام چرخش همزمان این است که مدت زمانی که طول می‌کشد تا ماه در محور خودش یک دور بچرخد برابر با مدت زمان چرخش ماه دور مدار زمین است. این ویژگی بسیاری از قمرهای منظومه شمسی است. بدین ترتیب باید گفت ماه زمین علاوه بر چرخش حول مدار زمین، در محور خود نیز چرخش دارد و این چرخش ۲۷٫۳۲ روز طول می‌کشد.

چه کسی برای اولین بار بر روی ماه قدم گذاشت؟

نیل آرمسترانگ فضانورد آمریکایی بود که در سال ۲۰۱۲ دارفانی را وداع گفت. این فضانورد در 20 جولای سال 1969 به همراه «باز آلدرین» (Buzz Aldrin) اولین انسان‌هایی بودند که بر روی قمر ماه پا گذاشتند. نیل و آلدرین دو ساعت و نیم خارج ماشینی که با آن بر روی قمر ماه فرود آمده بودند، بر روی آن گردش کردند.

آیا می توان پرچم آمریکا را روی ماه دید؟

این پرچم احتمالاً هنوز بر روی ماه است اما نمی‌توان آن را توسط تلسکوپ مشاهده کرد و تنها سایه‌هایی از آن قابل مشاهده است. برای مشاهده این پرچم ۱۲۵ متری به یک تلسکوپ با توانایی اپتیکی بالا و قطر حدود ۲۰۰ متر نیاز دارید.

سمت تاریک ماه چیست؟

سمت تاریک ماه به نیمکره‌ای از ماه اشاره دارد که سمت دور از سیاره زمین است. با این حال در حقیقت این نیمکره تاریک‌تر نیست، زیرا که خورشید به طور یکسان و یکنواخت بر روی کره ماه می‌تابد.

در حقیقت این نیمکره از دید ما تیره است زیرا که به دلیل چرخش همزمان قمر ماه در محور خودش و حول سیاره زمین، هیچ گاه توسط ناظری بر روی زمین قابل مشاهده نیست.

به همین دلیل بهتر است به جای واژه نیمه تاریک قمر ماه از واژه نیمه دور قمر ماه نسبت به زمین استفاده کنیم.

آیا هر قمری دارای سمت تاریک است؟

همان طور که گفتیم قسمت تاریک ماه به نیمکره‌ای از قمر ماه اشاره دارد که رو به زمین نیست و در واقع تاریک‌تر از هر قسمت دیگری از سطح ماه نیست، زیرا نور خورشید در واقع به همان اندازه در همه طرف ماه می‌تابد.

طرف تاریک ماه چقدر سرد است؟

در طول دوره ماه کامل یا ماه نو در آسمان زمین، نیمه تاریک قمر ماه واقعاً تاریک است. دانشمندان تخمین می‌زنند که سمت دور قمر ماه نسبت به زمین در طول روز به 127 درجه سانتیگراد (260 درجه فارنهایت) و در شب به منفی 183 درجه سانتیگراد (منفی 297 درجه فارنهایت) می‌رسد. این اطلاعات توسط ماشین ماه‌گرد «چانگ-۴ چینی» (China's Chang'e-4) جمع آوری شده است.

همچنین داده‌های این ماه‌گرد نشان داده که هر روز در قمر ماه برابر با ۱۴ روز کره زمین است.

اگر ماه ناگهان ناپدید شود چه اتفاقی می‌افتد؟

این کشش جاذبه ماه روی زمین است که سیاره ما را در جای خود نگه می‌دارد. بدون وجود ماه و تثبیت شیب زمین در مدار چرخش‌اش به دور خورشید ممکن است که شیب زمین به شدت متفاوت باشد. در این حالت اتمسفر و آب و هوای زمین از شیب صفر به معنای عدم وجود فصل‌های متفاوت به یک شیب بسیار بزرگ که به معنای آب و هوای شدید و حتی عصر یخبندان است، تغییر می‌کند.

شکل های ماه در آسمان چه نامی دارند؟

شکل های ماه در آسمان به اسامی مختلفی شناخته می‌شوند که در ادامه آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

• ماه جدید یا  ماه نو
• هلال نازک یا افزاینده
• ربع اول یا تربیع اول
• هلال محدب افزاینده
• ماه کامل
• هلال محدب کاهنده
• ربع آخر یا تربیع سوم
• هلال در حال کاهش یا کاهنده
• ماه نو

شکل های ماه در آسمان چگونه هستند؟

قمر ماه مانند زمین یک کره است و همیشه توسط خورشید به صورت نیمه روشن می‌شود. وقتی ماه به دور زمین می‌چرخد ​ما آن را کم و بیش نیمه روشن را می‌بینیم. فازهای ماه توصیف می‌کنند که چه مقدار از قرص ماه از دید ما روشن و قابل مشاهده می‌شود.

ماه جدید، ماه نو یا New Moon

در این حالت ماه بین زمین و خورشید است و طرف ماه رو به ما هیچ نور مستقیمی از خورشید دریافت نمی‌کند و فقط توسط نور خورشید کم نور از زمین روشن می‌شود.

هلال نازک، افزاینده یا Waxing crescent

با حرکت ماه به دور زمین، طرفی از ماه که می‌توانیم ببینیم به تدریج با تابش مستقیم خورشید بیشتر روشن می‌شود.

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

ربع اول، تربیع اول یا First quarter

ماه در زاویه 90 درجه نسبت به خورشید در آسمان قرار گرفته و از دید ما نیمه روشن است. ما این مرحله را ربع اول می‌نامیم زیرا ماه از ماه نو حدود یک چهارم مسیر حول زمین را طی کرده است.

هلال محدب افزاینده یا Waxing gibbous

منطقه روشن بر روی سطح ماه همچنان در حال افزایش است. در این حالت به نظر می‌رسد که بیش از نیمی از سطح ماه توسط نور خورشید روشن شده است.

ماه کامل یا Full moon

ماه در زاویه 180 درجه نسبت به خورشید قرار دارد و از منظر ما در نزدیکترین فاصله است و کل نیمکره آن که رو به زمین است توسط تابش خورشید روشن است. در این حالت خورشید، زمین و ماه در یک راستا قرار دارند اما از آنجا که مدار ماه دقیقاً در صفحه مشابه مدار زمین به دور خورشید نیست، به ندرت این سه جرم آسمانی  کاملاً بر روی یک خط کامل قرار می‌گیرند، با این حال زمانی که این اتفاق رخ می‌دهد ماه گرفتگی به وقوع می‌پیوندد زیرا که سایه زمین بر روی ماه می‌افتد.

هلال محدب کاهنده، در حال کاهش یا Waning gibbous

در این حالت به نظر می‌رسد که بیش از نیمی از نیمکره ماه در معرض نور خورشید است اما مقدار آن در حال کاهش است.

ربع آخر، تربیع سوم یا Last quarter

ماه یک چهارم دیگر از محور زمین را طی کرده و به موقعیت ربع آخر رسیده است. در این حالت نور خورشید به نیمه دیگر نیمکره مرئی ماه می‌تابد.

هلال در حال کاهش، کاهنده یا Waning crescent

در این حالت به نظر می‌رسد که کمتر از نیمی از سطح ماه در معرض نور خورشید است و مقدار آن رو به کاهش است.

سرانجام ماه به موقعیت آغازین ماه نو در مسیر خود باز می‌گردد. اکنون ماه بین زمین و خورشید قرار دارد. معمولاً ماه از نقطه نمای ما از بالا یا زیر خورشید عبور می‌کند اما گاهی اوقات دقیقاً از مقابل خورشید عبور می‌کند و خورشید گرفتگی را تجربه می‌کنیم.

جدول فازهای ماه

در جدول زیر و با توجه به تصویری که در این قسمت آمده است، فازهای متفاوت ماه را به صورت تصویری معرفی می‌کنیم.

فیلم آموزش رصد آسمان و نجوم رصدی در فرادرس

کلیک کنید

فاز ماه	طلوع، عبور و غروب	شکل
ماه نو	با طلوع آفتاب بالا می‌آید، از نصف النهار در ظهر عبور می‌کند و با غروب خورشید پایین می‌رود.
هلال نازک یا هلال افزاینده	قبل از ظهر طلوع می‌کند، قبل از غروب آفتاب از نصف النهار عبور می‌کند و قبل از نیمه شب پایین می‌رود.
ربع اول یا تربیع اول	در ظهر طلوع می‌کند، هنگام غروب خورشید از نصف النهار عبور می‌کند و نیمه شب پایین می‌رود.
هلال محدب یا هلال افزاینده	بعد از ظهر طلوع می‌کند، از نصف النهار بعد از غروب آفتاب عبور می‌کند و بعد از نیمه شب غروب می‌کند.
ماه کامل	هنگام غروب آفتاب طلوع می‌کند، نیمه شب از نصف النهار عبور کرده و هنگام طلوع آفتاب غروب می‌کند.
هلال محدب در حال کاهش یا کاهنده	بعد از غروب آفتاب طلوع می‌کند، بعد از نیمه شب از نصف النهار عبور می‌کند و بعد از طلوع آفتاب غروب می‌کند.
ربع آخر یا تربیع سوم	نیمه شب طلوع می‌کند، هنگام طلوع آفتاب از نصف النهار عبور می‌کند و ظهر غروب می‌کند.
هلال در حال کاهش یا کاهنده	بعد از نیمه شب طلوع می‌کند، بعد از طلوع آفتاب از نصف النهار عبور می‌کند و بعد از ظهر غروب می‌کند.
ماه نو	چرخه تکرار می‌شود.

چند بار در یک سال بر روی زمین ماه کامل را مشاهده می‌کنیم؟

اکثراً در هر سال زمینی ۱۲ بار ماه کامل را مشاهده می‌کنیم، در حقیقت در هر ماه تقویمی یک بار این پدیده قابل مشاهده است. با این حال به این دلیل که تقویم زمانی ما کاملاً منطبق بر رویدادهای نجومی نیست، ممکن است در برخی سال‌ها ۱۳ ماه کامل مشاهده شود که ماه سیزدهم را «ماه آبی» (Blue Moon) می‌نامند.

جمع بندی

در این مطلب از مجله فرادرس در مورد شکل های ماه در زمان‌های مختلف در شب صحبت کردیم. برای ورود به این مبحث ابتدا توضیحاتی در مورد ماه و ویژگی‌های آن بیان کردیم و سپس در مورد دلیل ظاهر شدن اشکال ماه به صورت متفاوت در شب مطالبی را بیان کردیم. تاریخچه مطالعه ماه و اولین قدم زدن در ماه جزء دیگر مطالبی است که در این مطلب پوشش داده‌ایم.