ליברציות

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

ליברציות (באנגלית: Librations) הינן מגוון התופעות הפיזקליות והגאומטריות המאפשרות לצופה מכדור הארץ לראות יותר מ 50% משטח הירח וזאת למרות שזמן סיבובו סביב צירו שווה לזמן ההקפה שלו את כדור הארץ.

לעיתים המילה ליברציות בשימוש עבור תנועת גוף הוא מסלול ביחס לתנועה ממוצעת.

הסבר

הירח מסתובב סביב צירו באותו פרק זמן שבו הוא מקיף את כדור הארץ (חודש סידרלי), ולכן הוא מפנה אל כדור הארץ את אותו הצד כל הזמן. תופעה זו, של נעילת זמן הסיבוב סביב הציר וסביב כדור הארץ, נגרמה כתוצאה מכוחות הגאות בין הירח לכדור הארץ והיא שכיחה למדי במערכת השמש. למעשה, צופה העומד על כדור הארץ יכול לראות בסה"כ 59% משטחו של הירח. על כן לירח יש צד אחד הנראה מכדור הארץ (הצד הנראה של הירח או הצד הקרוב של הירח) וצד מוסתר (הצד המוסתר של הירח או הצד הרחוק של הירח). הצד המוסתר צולם לראשונה ע"י החללית הסובייטית לונה 3 (Luna 3) בשנת 1959 (ראו: מאמר מורחב בנושא הירח).

התופעה, שלמרות הנעילה מחזורי הסיבוב, מאפשרת לנו לראות מעט יותר מ-50% משטח הירח נקראת ליברציות והיא מחולקת למספר סוגים:

ליברציות אופטיות

ליברציות אופטיות (באנגלית: Optical Librations) מהוות את רוב האפקט של תופעת הליברציות והן מחולקות שלני סוגים:

ליברציות בקו אורך

תיאור גאומטרי של החוק השני של קפלר. הקו שמחבר בין כוכב הלכת והשמש מכסה שטחים שווים בזמנים שווים. כפי שנראה באיור שטח המשולש SAB זווה לשטח המשולש CDS ועל כן הזמן שבו לוקח לכוכב הלכת לנוע מ A ל B זהה לזמן שבו הוא גומע את המרחק בין הנקודות C ל D. מאחר והירח מסתובב סביב צירו באופן אחיד (ראו הסתיגות בליברציות פיזיקליות) אזי לעיתים ניתן לראות מעט יותר מצידו המערבי וליעתים מעט יותר מצידו המזרחי.

ליברציות בקו אורך (באנגלית: Librations in Longitude) - הירח מסתובב סביב צירו בקצב כמעט אחיד (ראו הסתיגות בליברציות פיזיקליות), בעוד שאת כדור הארץ הוא מקיף במסלול אליפטי ועל כן מהירותו המסלולית משתנה (ראו: חוקי קפלר ואיור משמאל). על כן לעיתים הירח מסתובב סביב צירו בקצב זוויתי גבוה יותר מאשר הקצב הזוויתי הרגעי שבו הוא מקיף את כדור הארץ ואז ניתן לראות אזורים בקצה המזרחי של הירח שאינם מופנים לכדור הארץ בד"כ. ולעיתים, הירח מסתובב סביב צירו בקצב זוויתי נמוך יותר מאשר הקצב הזוויתי שבו הוא מקיף את כדור הארץ, ואז ניתן לראות אזורים בקצה המערבי של הירח שאינם מופנים לכדור הארץ בד"כ.

המשרעת הממוצעת של הליברציות בקו האורך היא 6 מעלות ו 9 דקות קשת בכל כיוון. המשרעת המירבית של התופעה הינה קצת יותר מ 8 מעלות וזאת כתוצאה מהפרעות במסלול הירח כתוצאה מהשפעתן הכבידתית של השמש וכוכבי הלכת.

המחזור של הליברציות בקו אורך זהה לאורכו של החודש האנומליסטי שהוא פרק הזמן בין שני מעברים עוקבים של הירח בפריגהי (הנקודה הקרובה ביותר במסלול הירח לכדור הארץ). אורכו של החודש האנומליסטי הינו 27.554549878 יוםשנת 2000).

המשרעת של הליברציות בקו אורך הינה ההבפרש בין האנומליה האמיתית של הירח לאנומליה הממוצעת שלו (ראו: משוואת קפלר).

החוק השני של קפלר מודגם באיור משמאל. אם שטחו של המשולש SAB שווה לשטחו של המשולש CDS, אזי פרק הזמן שבו כוכב הלכת עובר מנקודה A לנקודה B שווה לפרק הזמן שבו כוכב הלכת נע מהנקודה C לנקודה D. משמעותו של החוק הנ"ל הוא שכאשר כוכב הלכת קרוב לשמש (מסומנת בעגול צהוב), אזי הוא נע מהר יותר ביחס למהירותו כאשר הוא רחוק מהשמש. החוק השני של קפלר נובע מחוק שימור התנע הזוויתי.

ליברציות בקו רוחב

ליברציות בקו רוחב (באנגלית: Librations in Latitude) - ציר הסיבוב של הירח נטוי בזווית של 1.54242 מעלות (1 מעלה, 32 דקות קשת ו-32.7 שניות קשת) ביחס למישור ההקפה של הירח את כדור הארץ. בנוסף מישור ההפקה של הירח סביב כדור הארץ נטוי בזווית של 5 מעלות ו 8.7 דקות קשת ביחס למישור המילקה. על כן לעיתים ניתן לראות יותר מאיזור הקוטב הצפוני של הירח ולעיתים יותר מאזור הקוטב הדרומי.

המשרעת הממוצעת של הליברציות בקו רוחב היא 6 מעלות ו 40.8 דקות קשת, אך יתכנו שינויים קלים בערך זה כתוצאה מהפרעות כבידתיות של השמש וכוכבי הלכת על מסלול הירח.

המחזוריות העיקרית בליברציות בקו רוחב מושפעת מכך שמסלול הירח סביב כדור הארץ מבצע פרסציה במחזור של 18.61 שנה ובנוסף ציר הסיבוב של הירח סביב צירו מבצע פרסציה ביחס למישור ההקפה של הירח את כדור הארץ גם כן במחזור של 18.61 שנה. על כן המחזוריות של הליברציות בקו רוחב אורכה כשל החודש הדרקוני שהוא פרק הזמן בין שני מעברים עוקבים של הירח את המילקה (ראו גם ליקוי ירח, ליקוי חמה, ומחזור הסארוס). אורכו של החודש הדרקוני הינו 27.212220817 יום (בשנת 2000).

ליברציות פיזיקליות

ליברציות פיזיקליות (באנגלית: Physical Librations) - קצב סיבובו של הירח סביב צירו איננו קבוע בדיוק וזאת כתוצאה מכוחות הגאות של השמש על התפלגות המסה הלא אחידה שלו. אם כן, הירח מתנודד מעט ביחס לסיבובו הממוצע סביב צירו, אפקט המאפשר לראות עוד חלקים של הירח. אפקט זה הינו קטן למדי והוא איננו עולה על 0.04 מעלות בכל ציר.

המשרעת של הליברציות הפיזיקליות תלויה בהתפלגות המסה בתול הירח, על מדידת הליברציות הפיזיקליות, יחד עם מדידות נוספות איפשרו למדוד את מומנט ההתמד של הירח, ולשים חסם עליון על רדיוסה של ליבת הברזל שלו (שארדיוסה אינו עולה על 380 ק"מ). את הליברציות הפיזיקליות ניתן למדוד בדיוק רב באמצעות החזרת קרני ליזר מהירח (ראו מאמר מורחב בנושא: הירח).

חלק מהליברציות הפיזיקליות נובעת מפרסציה חופשית של ציר הסיבוב של הירח (ראו גם: תנודות הקטבים של כדור הארץ).

ליברציות יומיות

ליברציות יומיות (באנגלית: Diurnal Librations) נובעות כתוצאה מכך שצופה על כדור הארץ מסתובב יחד עם כדור הארץ ועל כן נקודת המבט שלו על הירח משתנה מעט כתוצאה ממרחקו הסופי של הירח מכדור הארץ (אפקט הפרלקסה). המשרעת הממוצעת של האפקט הנ"ל זהה כמובן לפרלקסה האופקית של הירח שהיא כ 57 דקות קשת בממוצע.

ליברציות טופוצנטריות

ליברציות טופוצנטריות (באנגלית: Topocentric Librations) - בפועל, מיקומו של הצופה על כדור הארץ יכול לשנות מעט את הליברציות כתוצאה מאפקט הפרלקסה. הליברציות היומיות והליברציות הטופוצנטריות הינן למעשה נובעות מאותה התופעה.

ליברציות של גופים אחרים במערכת השמש

כאמור גם לגופים אחרים במערכת השמש ליברציות. לדוגמא לכוכב חמה ליברציות שנובעות בעיקר מהשפעתה הכבידתית של השמ ושל צדק על צורתו על כדורית מושלמת.

חישוב הליברציות של הירח

חישוב הליברציות המלאות של הירח אפשרי באמצעות חישוב מלא של מסלול הירח והשפעתם הכבידתית של גופים במערכת השמש על הירח וסיבובו סביב צירו. מודלים המתארים את הליברציות באמצעות טורים טריגונומטריים מובאים בקישורים החיצוניים.

ראו גם

הרצאות וידאו


קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית


מחברים


ערן אופק