أطوار القمر: لماذا لا يسببها ظل الأرض؟

القمر لا يصدر ضوءًا مرئيًا من نفسه، بل يعكس ضوء الشمس. في كل لحظة تقريبًا تكون نصف كرته مضاءة ونصفه في الليل، مثل الأرض. الذي يتغير خلال الشهر هو مقدار الجزء المضاء الذي نستطيع رؤيته من موقعنا، بسبب تغير الزاوية بين الشمس والأرض والقمر أثناء دوران القمر حول الأرض.

عند المحاق يكون القمر في جهة الشمس تقريبًا كما يُرى من الأرض، فيواجهنا معظمه الليلي ويضيع الجزء المضاء في وهج النهار. بعد أيام يظهر هلال رفيع مساءً. تكبر المساحة الظاهرة المضيئة إلى التربيع الأول، حيث نرى نصف قرصه، ثم أحدب متزايد، ثم بدر عندما تصبح الأرض تقريبًا بين الشمس والقمر.

بعد البدر تتناقص المساحة: أحدب متناقص، فتربيع أخير، فهلال صباحي، ثم محاق جديد. تستغرق الدورة من طور مماثل إلى الطور نفسه نحو 29.5 يوم، وهي أطول من زمن دوران القمر حول الأرض بالنسبة إلى النجوم، لأن الأرض نفسها تتحرك حول الشمس وعلى القمر أن يقطع زاوية إضافية ليستعيد الاصطفاف.

حد الضوء على سطح القمر يسمى الفاصل، وهو خط الشروق أو الغروب القمري. قربه تكون الظلال طويلة، فتظهر الفوهات والجبال بوضوح أكبر في منظار صغير. لا يعني الهلال أن جزءًا من القمر اختفى؛ الجزء غير المضاء بالنسبة إلينا موجود، وقد يظهر خافتًا أحيانًا بضوء الأرض، أي ضوء الشمس المنعكس من الأرض إلى القمر ثم إلينا.

لو كان ظل الأرض يصنع الأطوار لحدث خسوف كل شهر، ولرأينا حدًا مختلفًا مرتبطًا بمرور القمر داخل الظل. الخسوف القمري يحدث فقط قرب البدر عندما يصطف الثلاثة بدقة ويدخل القمر ظل الأرض. وقد يبدو محمرًا لأن جزءًا من ضوء الشمس يمر عبر غلاف الأرض الجوي، فتتشتت الأطوال الأقصر وتصل ألوان أكثر احمرارًا إلى سطحه.

لا يحدث خسوف عند كل بدر لأن مدار القمر مائل بنحو خمس درجات عن مستوى مدار الأرض حول الشمس. غالبًا يمر القمر أعلى ظل الأرض أو أسفله. لا يحدث الكسوف الشمسي عند كل محاق للسبب نفسه؛ يلزم أن يكون القمر قرب إحدى نقطتي تقاطع المستويين، المسماة عقدة المدار، في وقت الاصطفاف.

يظهر الوجه نفسه للقمر تقريبًا نحو الأرض لأن زمن دورانه حول محوره يساوي زمن دورانه حول الأرض، وهي حالة تسمى التقييد المدي. لكنه لا يبقى ثابتًا تمامًا في السماء؛ ظاهرة الاهتزاز الظاهري تسمح مع الزمن برؤية أكثر قليلًا من نصف سطحه. والوجه البعيد يتلقى ضوء الشمس بدوره، فلا يصح تسميته الوجه المظلم دائمًا.

يمكن اختبار تفسير الأطوار بمصباح وكرة في غرفة مظلمة. اجعل المصباح شمسًا ورأسك أرضًا، وحرّك الكرة حولك مع إبقائها مضاءة من جهة المصباح. سترى التسلسل نفسه دون وضع الكرة في ظل رأسك. هذا النموذج البسيط يوضح أن الطور مسألة زاوية رؤية، بينما الخسوف حدث ظل استثنائي يحتاج اصطفافًا أدق.