የማይቀያየረው የጨረቃ ፊት፡ ተፈጥሮ ወይስ የፊዚክስ ህግ?

በማታው ሰማይ ላይ ጨረቃን ተመልክተው የሚያውቁ ከሆነ፣ አንድ ያስተዋሉት ነገር ይኖራል፤ ይኸውም ሁሌም የምናየው የጨረቃን አንድ ገጽታ ብቻ መሆኑን ነው። ሙሉ ጨረቃ በሆነችበትም ጊዜ ሆነ በግማሽ ጨረቃ ወቅት፣ በላዩ ላይ የምናየው የ "ሰው መሰል" ምስል (The Man in the Moon) ወይም ደግሞ ጠቃጠቆች በጭራሽ ቦታቸውን አይቀይሩም።

ይህ ለምን የሆነ ይመስልዎታል? ጨረቃ በራሷ ዙሪያ አትሽከርከርም ማለት ነው? ወይስ ሌላ የተለየ የፊዚክስ ህግ አለ? ይህ ክስተት በሳይንስ "ታይዳል ሎኪንግ" (Tidal Locking) ወይም በግርድፉ ሲተረጎም "የስበት ቁልፍ" ተብሎ ይጠራል። ናሳ (NASA) እና የአውሮፓ ስፔስ ኤጀንሲ (ESA) ያወጡትን መረጃዎች መሰረት በማድረግ፣ ይህ አስደናቂ ክስተት እንዴት እንደሚፈጠር፣ ሳይንሳዊ ምክንያቱ ምን እንደሆነ እና በጨረቃ ላይ ምን ተጽእኖ እንዳለው በዝርዝር እንመልከት።

ታይዳል ሎኪንግ (Tidal Locking) ምንድን ነው?

በቀላል አማርኛ፣ "ታይዳል ሎኪንግ" ማለት አንድ የሰማይ አካል (ለምሳሌ ጨረቃ) በሌላ ትልቅ አካል (ለምሳሌ መሬት) ዙሪያ ሲዞር፣ በራሱ ዙሪያ ለመሽከርከር የሚፈጅበት ጊዜ እና ያንን ትልቅ አካል ዞሮ ለመጨረስ የሚፈጅበት ጊዜ እኩል የሚሆኑበት ሁኔታ ነው።

በጨረቃ ጉዳይ ላይ የሚከተለውን እውነታ ልብ ማለት ያስፈልጋል፡

1. ጨረቃ በራሷ ዘንግ ላይ ትሽከረከራለች። (ብዙ ሰዎች ጨረቃ የምትሽከረከር አይመስላቸውም፣ ግን ትሽከረከራለች።)
2. ጨረቃ መሬትን ትዞራለች።

ሚስጥሩ ያለው እዚህ ጋር ነው፡ ጨረቃ በራሷ ዘንግ ላይ አንዴ ለመሽከርከር 27 ቀናት ይፈጅባታል። በተመሳሳይ ሁኔታ መሬትን አንድ ጊዜ ዞሮ ለመጨረስም ያንኑ 27 ቀናት ይፈጅባታል።

እነዚህ ሁለት እንቅስቃሴዎች ፍጹም በሆነ መንገድ ስለተናበቡ (Synchronized ስለሆኑ)፣ ጨረቃ መሬትን በምትዞርበት ፍጥነት ልክ በራሷም ትሽከረከራለች። በዚህም ምክንያት የመሬት ሰዎች ሁሌም የጨረቃን አንድ ፊት ብቻ ለማየት ይገደዳሉ። ይህንን በምሳሌ ለማስረዳት፡ አንድ ጓደኛዎ መሃል ላይ ቢቆም እና እርስዎ ፊቶን ወደ እርሱ አዙረው በዙሪያው እየራመዱ ቢዞሩት፣ ሁልጊዜ ፊቶን እንዲያይ ከፈለጉ፣ እርስዎም ሰውነትዎ በተዘዋወረ ቁጥር አንገትዎንም ወይም ሰውነትዎን ቀስ ብለው ማዞር አለብዎት። ልክ እንደዛ ሁሉ ጨረቃም ፊቷን ወደ መሬት እንዳዞረች ትቀራለች።

ጨረቃ ከመፈጠሯ ጀምሮ እንዴት ታይዳል ሎኪንግ ላይ እንደደረሰች የሚያሳይ ተንቀሳቃሽ ምስል

ሳይንሳዊው ማብራሪያ፡ ይህ እንዴት ተፈጠረ?

ይህ ክስተት በአጋጣሚ የተፈጠረ አይደለም። በቢሊዮን ለሚቆጠሩ ዓመታት በዘለቀ የፊዚክስ ሂደት (Process) የመጣ ውጤት ነው። ናሳ እና ሳይንስ ፎከስ እንደሚያብራሩት፣ ዋናው ተዋናይ "ግራቪቲ" (የስበት ኃይል) ነው።

1. የስበት ጉተታ እና ቅርጽ መለወጥ

የመሬት የስበት ኃይል ጨረቃን ወደ ራሱ ይስባል። ነገር ግን ይህ ጉተታ በሁሉም የጨረቃ አካል ላይ እኩል አይደለም። ለመሬት ቅርብ የሆነው የጨረቃ ክፍል፣ ከመሬት ርቆ ካለው ክፍል በበለጠ ኃይል ይሳባል። ይህ ልዩነት "ታይዳል ፎርስ" (Tidal Force) ይባላል።

በዚህ ኃይል ምክንያት፣ ጨረቃ ፍጹም ሉል (Perfect Sphere) አይደለችም። የመሬት ስበት ጨረቃን በመጠኑ እንድትለጠጥ ያደርጋታል (ልክ እንደ አሜሪካን እግር ኳስ ወይም እንቁላል ቅርጽ)። ይህ የተለጠጠው ወይም "ሆድ ያወጣው" የጨረቃ ክፍል ወደ መሬት ያዘነብላል።

2. የፍጥነት መቀነስ (The Braking Mechanism)

ጨረቃ ገና በተፈጠረችበት ጊዜ (ከ4.5 ቢሊዮን ዓመታት በፊት)፣ አሁን ካለችበት ፍጥነት በበለጠ በራሷ ዙሪያ ትሽከረከር ነበር። ያኔ ገና ታይዳል ሎኪንግ አልተፈጠረም ነበር።

ነገር ግን፣ ጨረቃ በፍጥነት በምትሽከረከርበት ጊዜ፣ መሬት የፈጠረችባት "ብልልት" (Bulge) ወይም እብጠት አብሮ ይሽከረከራል። የመሬት ስበት ደግሞ ይህንን እብጠት ወደ ኋላ ይጎትተዋል። ይህ ጉተታ በጨረቃ ሽክርክሪት ላይ እንደ ፍሬን (Brake) ሆኖ ያገለግላል። በሁለቱ አካላት መካከል የሚፈጠረው ሰበቃ (Friction) የጨረቃን የመሽከርከር ኃይል ቀስ በቀስ እንዲቀንስ አደረገው።

በመጨረሻም፣ ከሚሊዮን ዓመታት በኋላ፣ የጨረቃ የመሽከርከር ፍጥነት ቀስ ብሎ በመቀነስ፣ መሬትን ከምትዞርበት ፍጥነት ጋር እኩል ሆነ። በዚህ ጊዜ "ፍሬኑ" ስራውን ጨረሰ፤ ምክንያቱም የጨረቃ "ሆድ" ወይም እብጠት ሁሌም ወደ መሬት እንደዞረ ስለቀረ፣ የስበት ኃይሉ ወደ ኋላ የሚጎትተው ነገር ጠፋ። ጨረቃም "ተቆለፈች" (Locked)።

የተሳሳቱ አመለካከቶች፡ የጨረቃ "ጨለማው" ክፍል (The Dark Side of the Moon)

ስለ ታይዳል ሎኪንግ ሲነሳ ብዙ ጊዜ የሚነሳ አንድ የተሳሳተ አመለካከት አለ። ይኸውም "የጨረቃ የጨለማው ክፍል" (The Dark Side of the Moon) የሚለው ጽንሰ-ሀሳብ ነው። ሰዎች በተለምዶ እኛ የማናየው የጨረቃ ጀርባ ሁሌም በጨለማ የተዋጠ ነው ብለው ያስባሉ። ይህ ፍጹም ስህተት ነው።

ትክክለኛው አጠራር "የሩቅ በኩል" (The Far Side) መሆን አለበት።

• ጨረቃ መሬትን ስትዞር፣ ለፀሐይ ብርሃን የተጋለጠው ክፍሏ ይቀያየራል።
• እኛ "ሙሉ ጨረቃ" (Full Moon) የምናይበት ጊዜ፣ እኛ የምናየው የጨረቃ ክፍል ሙሉ በሙሉ በፀሐይ ሲበራ ነው። በዚህ ጊዜ፣ የጨረቃ ጀርባ (የሩቅ በኩል) ሙሉ በሙሉ ጨለማ ነው።
• ነገር ግን "ጨለማ ጨረቃ" (New Moon) በሚሆንበት ጊዜ፣ እኛ የምናየው የጨረቃ ክፍል በጨለማ ይዋጣል (ምክንያቱም ፀሐይ ከጀርባዋ ስላለች)። በዚህ ወቅት፣ እኛ የማናየው የጨረቃ ጀርባ ሙሉ በሙሉ በፀሐይ ብርሃን ታጥቦ ይገኛል።

ስለዚህ፣ የጨረቃ ጀርባም ልክ እንደ ፊት ለፊቱ ሁሉ እኩል የቀን እና የሌሊት ጊዜ አለው። አንድ "ቀን" በጨረቃ ላይ (ማለትም ፀሐይ ወጥታ እስክትጠልቅ) ወደ 29.5 የመሬት ቀናት ይፈጃል። ስለዚህ በጨረቃ ላይ ለሁለት ሳምንት ያህል ብርሃን፣ ለሁለት ሳምንት ያህል ደግሞ ጨለማ ይሆናል ማለት ነው። ልዩነቱ፣ እኛ የመሬት ሰዎች የጀርባውን ብርሃን እና ጨለማ መመልከት አለመቻላችን ብቻ ነው።

ሊብሬሽን (Libration): ጨረቃ ትወዛወዛለች?

ምንም እንኳን ታይዳል ሎኪንግ የጨረቃን አንድ ገጽታ ብቻ እንድናይ ቢያደርገንም፣ በትክክለኛ ስሌት ግን የምናየው 50% የጨረቃን አካል ብቻ አይደለም። በተለያዩ ጊዜያት እስከ 59% የሚሆነውን የጨረቃ ገጽታ ማየት እንችላለን። ይህ ክስተት "ሊብሬሽን" (Libration) ይባላል።

ይህ የሚሆነው በሁለት ምክንያቶች ነው፡

1. የጨረቃ ምህዋር (Orbit) ፍጹም ክብ ስላልሆነ፡ ጨረቃ መሬትን የምትዞረው በኦቫል (Ellipse) ቅርጽ ነው። በዚህም ምክንያት አንዳንድ ጊዜ ትፈጥናለች፣ አንዳንድ ጊዜ ትዘገያለች። ይሁን እንጂ በራሷ ዙሪያ የምትሽከረከርበት ፍጥነት ቋሚ ነው። ይህ አለመጣጣም ጨረቃ በትንሹ እንድትወዛወዝ እና የጎን ክፍሎቿን በትንሹ "ሰረቅ" አድርገን እንድናይ ያስችለናል።
2. የጨረቃ ዘንግ ዘመም ማለት፡ የጨረቃ ወገብ ከመሬት አንጻር በትንሹ ዘመም (Tilt) ስላለ፣ አንዳንድ ጊዜ የጨረቃን የላይኛው (ሰሜን) ጫፍ፣ ሌላ ጊዜ ደግሞ የታችኛውን (ደቡብ) ጫፍ በደንብ ማየት እንችላለን።

ታይዳል ሎኪንግ በሌሎች የሰማይ አካላት ላይ

ይህ ክስተት በጨረቃ እና በመሬት ላይ ብቻ የተወሰነ አይደለም። በስርአተ ፀሐያችን (Solar System) ውስጥ በስፋት የሚታይ ክስተት ነው።

• ፕሉቶ እና ሻሮን (Pluto and Charon): የፕሉቶ ጨረቃ የሆነችው ሻሮን በጣም ትልቅ ከመሆኗ የተነሳ፣ ሻሮን ብቻ ሳትሆን ፕሉቶም ተቆልፏል። ይህ ማለት ሁለቱም አካላት ሁሌም ፊት ለፊት ይተያያሉ ማለት ነው። በፕሉቶ ላይ ብትቆሙ፣ ሻሮን ሁሌም በአንድ የሰማይ ቦታ ላይ ቆማ ትታያለች፣ ወይም ደግሞ በሌላኛው የፕሉቶ ጎን ከሆናችሁ በጭራሽ አትታይም።
• የጁፒተር እና ሳተርን ጨረቃዎች: አብዛኞቹ የጁፒተር እና የሳተርን ትልልቅ ጨረቃዎች (እንደ አውሮፓ፣ ጋኒሜድ፣ ታይታን) ከፕላኔቶቻቸው ጋር "ታይዳል ሎኪንግ" ፈጥረዋል።

ወደፊት ምን ይፈጠራል?

አሁን ባለው ሁኔታ ጨረቃ በመሬት ላይ ተቆልፋለች (Tidally Locked)። መሬት ግን በጨረቃ ላይ አልተቆለፈችም። መሬት በራሷ ዙሪያ ለመሽከርከር 24 ሰዓት ብቻ ነው የሚፈጅባት (ከጨረቃ 27 ቀናት ጋር ሲነጻጸር በጣም ፈጣን ነው)።

ነገር ግን የጨረቃ ስበት በመሬት ላይም ተጽእኖ አለው። የመሬት ውቅያኖሶችን በመሳብ ማዕበል (Tides) ይፈጥራል። ይህ የማዕበል ግጭት እና ሰበቃ የመሬትን የመሽከርከር ፍጥነት በትንሹ (በዓመት ማይክሮ ሰከንዶች) እየቀነሰው ነው። በሩቅ ጊዜ (በቢሊዮን ዓመታት ውስጥ)፣ መሬትም ፍጥነቷ ቀዝቅዞ የጨረቃን ምህዋር ፍጥነት የምታክልበት ጊዜ ይመጣል። ያኔ መሬትም በጨረቃ ላይ ትቆለፋለች። ያ ሲሆን፣ ጨረቃ የምትታየው ከመሬት ግማሽ ክፍል ብቻ ይሆናል፤ በሌላኛው የመሬት ክፍል ለሚኖሩ ሰዎች ጨረቃ ለዘላለም አትታይም። ይሁን እንጂ ይህ ከመሆኑ በፊት ፀሐይ እድሜዋን ጨርሳ ልትጠፋ ስለምትችል፣ ይህን ቀን ላይደርስ ይችላል።

ማጠቃለያ

የጨረቃን አንድ ገጽታ ብቻ ማየታችን በአጋጣሚ የተፈጠረ ሳይሆን፣ በመሬት እና በጨረቃ መካከል ባለው የረጅም ጊዜ የስበት ኃይል ዳንስ (Gravitational Dance) የተፈጠረ ውጤት ነው። ታይዳል ሎኪንግ፣ ተፈጥሮ እንዴት ሚዛኗን እንደምትጠብቅ እና የፊዚክስ ህጎች በግዙፍ የሰማይ አካላት ላይ እንዴት እንደሚሰሩ የሚያሳይ ድንቅ ማሳያ ነው።

በሚቀጥለው ጊዜ ጨረቃን ሲመለከቱ፣ እያዩት ያሉት ነገር የረጋ እና የማይንቀሳቀስ ምስል ሳይሆን፣ በቢሊዮን ዓመታት ጉዞ ውስጥ የተፈጠረ፣ እኛን እያየ በራሱ ዙሪያ እና በመሬት ዙሪያ በእኩል ሪትም የሚሽከረከር ታላቅ አለት መሆኑን ያስታውሱ። የሩቅ ክፍሏን (The Far Side) በአይናችን ማየት ባንችልም፣ በ1959 ሩሲያ በላከችው "ሉና 3" መንኮራኩር እና ከዚያም በኋላ በተላኩ የናሳ ተልእኮዎች አማካኝነት ፎቶግራፎቹን አይተናል። እዛ በኩል ብዙ ሜዳዎች ሳይሆኑ፣ ተራራዎች እና በሜትሮይት የተደበደቡ ጉድጓዶች (Craters) በብዛት ይገኛሉ።

የጨረቃ አንድ ፊት፣ አንድ ሚስጥር፣ እና አንድ ዘላለማዊ የሆነ የመሬት ጓደኝነት - ይህ ነው የታይዳል ሎኪንግ ውበት።