نظام الارض والشمس والقمر
الدرس الثاني
نظام الأرض والشمس والقمر
أنظر وأتساءل
كيف يبدو القمر عن قرب خلال مراقبتنا للقمر من الأرض يبدو أن شكل القمر يتغير من يوم إلى آخر. ما سبب ذلك؟
أستكشف
ما سبب تغير أوجه القمر؟
الهدف
يظهر القمر أحيانًا مستديرًا تمامًا، وفي أوقات أخرى يظهر على شكل هلال مضيء ومعتم أحيانًا. لماذا يظهر القمر بأشكال أو أطوار مختلفة؟ لمعرفة ذلك أعمل نموذجًا يوضح تغير موقع القمر بالنسبة إلى الشمس والأرض.
أحتاج إلى:
ثلاث كرات مختلفة الأحجام.
قلم تلوين.
الخطوات
- أعمل نموذجًا. تمثل الكرة الكبيرة الشمس، والكرة المتوسطة الأرض، والكرة الصغيرة القمر. أضع الشمس عند طرف الطاولة. أستخدم قلم التخطيط في تعتيم نصف الكرة الصغيرة ليمثل الجزء المعتم من القمر، أما الجزء الأبيض فيمثل الجزء المضاء. وعندما يدور القمر حول الكرة التي تمثل الأرض يجب أن يبقى الجزء المضاء مواجهًا للشمس، والجزء المعتم بعيدًا عنها.
- ألاحظ. أتعاون مع زميلي لأرتب نموذج الشمس والأرض والقمر بطريقة يشاهد فيها من على الأرض القمر بدرًا.
- أدون البيانات. أرسم مخططًا لمواقع الشمس والقمر والأرض في النموذج، وأكتب أسماء الأجزاء، ووصفًا لما سيبدو عليه القمر لمشاهد على الأرض.
- أجرب. أدير الكرة التي تمثل القمر حول الأرض، وأقرر كيف يظهر القمر من مواقع مختلفة على الأرض. أضيف هذه المعلومات إلى مخططي.
أستخلص النتائج
- أفسر البيانات. هل يتغير شكل القمر وحجمه حقيقة أو ينتج لي مشاهدة القمر من الشمس مما سيكون له أطوارًا؟ أوضح ذلك.
- أفسر البيانات. ما الذي يسبب ظهور القمر بأطوار مختلفة؟
أستكشف أكثر
هل تظهر الأرض بأطوار مختلفة لو شاهدتها من القمر؟ أكتب توقعًا، وأصمم نموذجًا مماثلًا لاختبار توقعي، وأنفذ تجربة وأشارك زملائي ما أتوصل إليه.
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
ما الذي يحدث نتيجة دوران القمر حول الأرض؟
المفردات
الفوهة
أطوار القمر
خسوف القمر
كسوف الشمس
المد والجزر
الجاذبية
مهارة القراءة
السبب والنتيجة
كيف يبدو القمر؟
كان القمر مصدرًا للتساؤل عبر التاريخ، ومع تقدم التقنيات سعى الناس إلى معرفة المزيد عنه. وزودت المناظير الفلكية العلماء بالكثير من المعلومات عن القمر. وحتى في السيارة الفضائية التي أرسلت إليه بينت إليه معلومات قيمة عنه. ومع ذلك فإن معظم المعلومات التي لدينا حول القمر قد حصلنا عليها من رحلات أبولو، التي تضمنت ست عمليات هبوط على سطحه بين عامي ١٩٦٩م و١٩٧٢م. وفي العام ٢٠١٨م تم استخدام النظام السعودي لاستكشاف سطح القمر ضمن بعثة الفضاء الصينية لتوفير بيانات علمية إضافية عن القمر، ولقد سهل ذلك تركيب النظام السعودي المتطور لاحتوائه على وحدة تصوير ومعالجة، وجاهزية بيانات تتيح إمكانية تصوير القمر بزوايا وارتفاعات مختلفة. ونعرف الآن أنه ليس للقمر مجال مغناطيسي، وربما كان له مجال مغناطيسي قديمًا. وتوفر عينات صخور القمر معلومات عن القمر وعن تاريخ الأرض القديم أيضًا.
وقبل اختراع المناظير الفلكية ادعى بعض الراصدين الفلكيين أنهم شاهدوا ملامح لوجه بشري على سطح القمر. وعند رؤية القمر بالمناظير الفلكية اختفى هذا الوجه، وظهر بدل ذلك مناطق مضاءة، وأخرى معتمة على شكل صحن أو حفر. وعندما هبط رواد الفضاء على سطح القمر، وقاموا بالتقاط صور لسطحه، ظهرت بعض هذه المعالم مثل بقع من الأرض، وبعضها بدا مختلفًا جدًّا. فما هذه المعالم؟ وكيف تشكلت؟
فريق تصميم وتصنيع النظام السعودي لاستكشاف سطح القمر.
يمشي رائد الفضاء على سطح القمر.
معالم سطح القمر
تعرف العلماء بعض معالم سطح القمر، ومنها الفوهات، وهي حفر على شكل صحون عميقة، ناتجة عن اصطدام الأجرام الفضائية بسطح القمر. وقد تم التقاط صور للعديد منها باستخدام النظام السعودي لاستكشاف سطح القمر، كمقدمة وكبداية، ولو فوهة تيربولفسكي؟ بها، ومع أن الأجرام الفضائية تصطدم بالقمر والأرض بالمعدل نفسه تقريبًا فإننا نجد عدد الفوهات على سطح القمر أكبر مما هو على سطح الأرض؛ حيث يسبب الغلاف الجوي للأرض احتراق معظم الأجرام الساقطة فيه. وحتى إذا وصلت هذه الأجرام إلى سطح الأرض فإن الفوهات الناتجة عن الاصطدام تمحى عن طريق تعرية الرياح والمياه الجارية للصخور.
ليس هناك خوف دائم على سطح القمر، وليس هناك قمم واضحة للجبال، وهذا يدل على أن عمليات تعرية جارية على سطح القمر، رغم عدم وجود هواء أو مياه جارية هناك.
ومن المعالم الأخرى على سطح القمر البحار القمرية، وهي مساحات مستوية داكنة وكبيرة المساحة، وتخلو من الماء، لكن الناس قديمًا اعتقدوا أنها بحار من الماء؛ بسبب مظهرها المستوي. ويفسر العلماء حاليًّا نشأة البحار القمرية بأنها نتجت عن اصطدام بعض الأجرام الفضائية الكبيرة بسطح القمر، ممّا أدى إلى ملء أماكن التصادم بالحمم «اللابة»، التي بردت وتصلبت؛ فاكتسبت البحار القمرية مظهرها الحالي ولونها الداكن.
ومن معالم سطح القمر الأراضي المرتفعة، وهي مناطق فاتحة اللون، قريبة من قطبي القمر، وأكثر ارتفاعًا من البحار القمرية. ويوجد في الأراضي المرتفعة فوهات أكثر مما يوجد في البحار القمرية؛ لذلك يعتقد العلماء أن الأراضي المرتفعة هي أقدم المعالم على سطح القمر.
تحيط الجبال القمرية عند حواف البحار الكبيرة، وسميت هذه الجبال نسبة إلى أسماء سلاسل جبلية موجودة على الأرض. ولعلها تشكلت نتيجة اصطدامات نفسها التي شكلت البحار القمرية.
وتوجد على القمر أودية قليلة الانحدار غالبًا، وتدل دراسات حديثة على أن أودية القمر العميقة قد تحوي كميات قليلة من الجليد.
أختبر نفسي
السبب والنتيجة. ما سبب تشكل الجبال حول حواف البحار القمرية؟
التفكير الناقد. هل يمكن الاستفادة من الإبرة المغناطيسية في تحديد الاتجاهات على سطح القمر؟
أطوار القمر
ما الذي يسبب أطوار القمر؟
يدور القمر حول الأرض، وتدور الأرض حول الشمس. وعند مراقبة القمر يبدو كأنه يغير من شكله، وشكل القمر الذي نراه في السماء ليلًا يسمى طور القمر.
وفي الحقيقة، أن شكل القمر لا يتغير. أما ما نراه فإنما هو الجزء المضاء من القمر. فالقمر لا يضيء بنفسه، وإنما يعكس أشعة الشمس الساقطة عليه، ويكون نصف كرة القمر المواجه للشمس مضاء، بينما يكون النصف الآخر مظلمًا.
وعندما يكون القمر في طور المحاق فإنه يقع بين الأرض والشمس، ونصفه المضاء يكون بعيدًا عن الأرض، ومن ثم لا يمكننا أن نراه.
وفي الأطوار النامية يصبح النصف المضاء للقمر مرئيًّا شيئًا فشيئًا. فإذا كنت أرى أقل من نصف قرص القمر مضاء من اليمين فإن طور القمر هو الهلال الأول. وإن كنت أرى النصف الأيمن من القرص مضاء كله فهذا طور التربيع الأول. ومع استمرار دوران القمر حول الأرض يصبح الجزء الأكبر من النصف المضاء للقمر مرئيًّا من الأرض، وهذا طور الأحدب الأول.
وحين يصبح النصف المضاء من القمر كله مواجهًا للأرض نرى القمر دائرة لامعة في السماء، وهذا هو طور البدر. وتستغرق الفترة الزمنية بين المحاق والبدر ١٤ يومًا تقريبًا.
تنقص رؤية النصف المضاء للقمر تدريجيًّا بعد طور البدر. وهذه هي الأطوار المتناقصة؛ حيث تبدأ برؤية طور الأحدب الأخير حين يكون الجزء المضاء عن اليسار، يتبعه طور التربيع الأخير، ثم الهلال الأخير، ثم طور المحاق من جديد. وتأخذ الفترة الزمنية بين البدر والمحاق التالي حوالي ١٥ يومًا، وما بين المحاق الأول والمحاق الذي يليه يستغرق نحو ٢٩,٥ يومًا، والشهر القمري هو المستخدم في التقويم الهجري، وتتم تتبع أطوار القمر لتحديد بداية الشهر القمري ونهايته؛ حيث يتم رصد اللحظة التي ينحرف منها القمر وهو في طور المحاق عن موضع استقامة مع الأرض والشمس، وهذه اللحظة تسمى ولادة الهلال، ويعتمد عليها علماء الفلك لتحديد بداية الشهر القمري قال تعالى:
هُوَ الَّذِي جَعَلَ الشَّمْسَ ضِيَاءً وَالْقَمَرَ نُورًا وَقَدَّرَهُ مَنَازِلَ لِتَعْلَمُوا عَدَدَ السِّنِينَ وَالْحِسَابَ مَا خَلَقَ اللَّهُ ذَلِكَ إِلَّا بِالْحَقِّ يُفَصِّلُ الْآيَاتِ لِقَوْمٍ يَعْلَمُونَ
[يونس].
أختبر نفسي
السبب والنتيجة. ما سبب حدوث أطوار القمر؟
التفكير الناقد. لو عكست اتجاه أشعة الشمس في الرسم الموضح في هذه الصفحات فماذا يحدث للقمر عندما يكون بدرًا؟
أطوار القمر في الرسم
اليوم ١: المحاق
الأيام ٤-٥: الهلال الأول
الأيام ٧-٩: التربيع الأول
الأيام ١٢-١٣: الأحدب الأول
الأيام ١٥-١٦: البدر
الأيام ١٩-٢٠: الأحدب الأخير
الأيام ٢٢-٢٤: التربيع الأخير
الأيام ٢٦-٢٧: الهلال الأخير
الأيام ٢٢-٢٤ يكون القمر قد أكمل ٣/٤ دورته حول الأرض، ويسمى هذا أيضًا تربيعًا ثانيًا.
الأيام ٢٥-٢٩ كلما استمر القمر في دورانه حول الأرض تنقص المساحة المضيئة التي يمكن رؤيتها.
الأيام ٢٩-٢٧ الجزء الأيسر المضيء هو الجزء الوحيد الذي يمكن مشاهدته مضاء خلال اليومين التاليين تكتمل أطوار القمر.
اليوم الموافق يقع القمر بين الأرض والشمس، فالجزء المضيء المنعكس عن القمر لا يمكن رؤيته.
الأيام ١-٥ عندما يتحرك القمر في مداره تزداد مساحة الجزء المضاء من القمر.
الأيام ٧-٩ يكون القمر قد أكمل ١/٤ دورته حول الأرض ويسمى هذا تربيعًا أول.
أقرأ الشكل
ما المدة التي يستغرقها القمر ليكمل أطواره جميعها؟
إرشاد: أجمع أعداد الأيام لأطوار القمر.
الخسوف والكسوف
ما سبب حدوث الكسوف والخسوف؟
خسوف القمر
تقع الأرض في أثناء دورانها حول الشمس بين الشمس والقمر، وتحجب أشعة الشمس عن القمر، فيحدث خسوف القمر. يميل مدار القمر حول الأرض قليلًا عن مدار الأرض حول الشمس؛ لذلك يكون القمر في العادة فوق مدار الأرض أو تحته. ويتقاطع مدار القمر مع مستوى مدار الأرض مرتين خلال الشهر الواحد.
فإذا حدث هذا التقاطع عند طور البدر فإن القمر يمر مباشرة في ظل الأرض، فلا تسقط عليه أشعة الشمس بشكل مباشر، ويصبح القمر معتمًا، ويكون القمر في هذا الوضع في حالة خسوف تام. ويبقى كذلك حتى يخرج من منطقة ظل الأرض، فتسقط عليه أشعة الشمس من جديد.
وعندما يمر القمر جزئيًّا في ظل الأرض يحدث خسوف جزئي. وهذا النوع من الخسوف شائع أكثر من الخسوف الكلي. وبتاريخ ١٤٣٩/١١/١٤ هـ حدث أطول خسوف كلي للقمر في القرن الواحد والعشرين، تمت مشاهدته بوضوح في المملكة العربية السعودية ودول أخرى كثيرة، وأطلق عليه خسوف القرن لاستمرار الخسوف الكلي حوالي ١٠٣ دقائق، وذلك من الحالات النادرة. ورصدت بعض المراصد الفلكية الوطنية هذا الخسوف كمرصد البروني بمكة المكرمة، ومرصد البتاني بحائل، باستخدام مناظير وأجهزة فلكية متطورة. كما نظمت العديد من الجهات فعاليات لرصد الخسوف وبمشاركة عموم المواطنين السعوديين والمقيمين.
كسوف الشمس
عندما تمر الأرض في ظل القمر يحدث كسوف الشمس. ولكي يكون الكسوف كليًّا يجب أن يكون القمر بين الشمس وموقع الراصد على سطح الأرض. وهذا يحدث فقط عندما يكون القمر محاقًا.
وفي الكسوف الكلي يحجب القمر تمامًا قرص الشمس، ويظهر قرص الشمس معتمًا تمامًا؛ عندها يمكن رؤية غازات الغلاف الخارجي للشمس.
لا يدوم الكسوف الكلي للشمس كثيرًا، ونادرًا ما يحدث. وعند حدوثه فإنه يشاهد من مناطق محددة؛ لأن ظل القمر صغير نسبيًّا، ويلقي القمر بظله على مساحة صغيرة من الأرض، والأشخاص الموجودون في منطقة الظل هذه يمكنهم مشاهدة الكسوف الكلي للشمس، ويشاهد آخرون في مناطق أخرى في صورة كسوف جزئي. وغالبًا لا تقع كل من الأرض والشمس والقمر على خط مستقيم؛ لذا لا يحجب قرص الشمس جزئيًّا.
إن أشعة الشمس قوية؛ لذا يجب ألا ينظر إليها مباشرة، سواء في الأوقات العادية أو خلال الكسوف الكلي.
أقرأ الشكل
أين يجب أن يكون القمر ليحدث خسوف أو كسوف؟
إرشاد: أنظر إلى مواقع القمر بالنسبة لكل من الشمس والأرض.
نشاط
عمل نموذج للخسوف والكسوف
- أعمل نموذجًا. أحضر على كرتين من الصلصال مختلفتين في الحجم «حجم إحداهما ضعف حجم الأخرى على الأقل».
- ألاحظ. أضيء مصباحًا يدويًّا وأسلط ضوءه في الغرفة على الكرة الكبيرة من مسافة ١ متر تقريبًا. أضع الكرة الصغيرة بين المصباح اليدوي والكرة الكبيرة، مع مراعاة أن تكون الكرة الصغيرة على بعد ٦٠ سم تقريبًا من الكرة الكبيرة، وأدون ملاحظاتي.
- ألاحظ. أكرر الخطوة الثانية بعد وضع الكرة الكبيرة بين المصباح اليدوي والكرة الصغيرة.
- أستنتج. ماذا يمثل كل من المصباح اليدوي والكرة الصغيرة والكرة الكبيرة في هذا النموذج؟
- أفسر البيانات. ما الظاهرتان اللتان مثلتهما الخطوتان ٢ و٣ في هذا النموذج؟
أختبر نفسي
السبب والنتيجة. ما سبب حدوث خسوف القمر؟ وما سبب حدوث الكسوف الشمسي؟
التفكير الناقد. لماذا يمكننا رؤية كسوف الشمس الجزئي أكثر من رؤيتنا للكسوف الشمسي الكلي؟
حقيقة
الأشعة الضارة بالعين التي تصدرها الشمس أثناء الكسوف هي الأشعة الضارة التي تصدرها عادة.
المد والجزر
ما الذي يسبب المد والجزر؟
تتقدم مياه البحر في أوقات معينة، وتغطي مناطق أعلى من اليابسة، وتنحسر عنها في أوقات أخرى، ويسمى ارتفاع الماء وانخفاضه على طول الشاطئ المد والجزر.
يحدث المد والجزر بسبب التجاذب بين الأرض والقمر. والجاذبية قوة شد أو سحب تنشأ بين جميع الأجسام.
وكلما ازدادت كتلة الجسم زادت قوة جذبه، ومن ذلك أن جسم الإنسان له جاذبية، وللأرض كذلك جاذبية.
ولأن كتلة الأرض ضخمة فإن لها قوة جذب أكبر من قوة جذب جسم الإنسان. وهناك جاذبية بين الشمس والكواكب، وكذلك بين الكواكب والقمر.
وتتغير الجاذبية بين الأجسام تبعًا للمسافة بينها؛ ففي حالة الجاذبية بين الأرض والقمر تتأثر الأجسام التي على الأرض في الجزء المواجه للقمر بقوة جذب أكبر، وهذا يسبب انجذاب الماء عند الجهة المواجهة للقمر، ويحدث انجذاب آخر للماء على الجهة الأخرى المقابلة من الأرض البعيدة عن القمر، وحيث يكون الانجذاب يرتفع مستوى الماء ويتسع ليغطي مساحات من الشاطئ، بينما ينخفض في المناطق الأخرى وينحسر عن مساحات من الساحل، وهذا ما يسبب تكرار حدوث المد والجزر في أوقات منتظمة.
ويؤثر اصطاف كل من الأرض والشمس والقمر في قوة المد والجزر أو يضعفها. وهذا يحدث مرتين في الشهر، ويعتمد على قوة سحب جاذبية القمر والشمس. وعندما يصطف كل من الشمس والقمر والأرض على استواء واحد يحدث المد العالي؛ حيث يكون مستوى المد أكثر ارتفاعًا من المعتاد، فيمتد الماء ليغطي مساحات أكبر من الشاطئ، ومستوى الجزر أكثر انخفاضًا وينحسر الماء عن مساحات أكبر من الشاطئ أكثر من المعتاد.
وإذا كانت قوة الجاذبية لكل من القمر والشمس بشكل متعامد عندها يكون المد المنخفض؛ حيث يكون مستوى المد أقل ارتفاعًا، والجزر أكثر ارتفاعًا من المعتاد.
أختبر نفسي
السبب والنتيجة. ما الذي يسبب المد والجزر؟
التفكير الناقد. كيف يمكن أن يؤثر المد العالي في حياة الناس؟
مراجعة الدرس
ملخص مصور
للقمر معالم توفر أدلة عن تاريخه.
المواقع النسبية للأرض والقمر والشمس تسبب ظهور أطوار القمر، وحدوث الخسوف والكسوف.
قوة الجاذبية «السحب» بين القمر والأرض تسبب تغيرات المد والجزر.
المطويات
أنظم أفكاري
أعمل مطوية ألخص فيها نظام الأرض والقمر والشمس بحيث تتضمن عبارة حول السبب والنتيجة.
أفكر وأتحدث وأكتب
- المفردات. مساحة الجانب المضاء من القمر التي يمكن مشاهدتها من سطح الأرض تسمى ................
- السبب والنتيجة. ما الذي يسبب الفوهات على سطح القمر؟
- التفكير الناقد. خلال حدوث الخسوف الكلي للقمر، ماذا يمكن لشخص على القمر أن يشاهده؟
- أختار الإجابة الصحيحة. يبدو القمر معتمًا كما يشاهد من الأرض عندما يكون في طور:
أ. البدر
ب. التربيع الأول
ج. المحاق
د. الأحدب الثاني
- أختار الإجابة الصحيحة. أي مما يأتي ليس من معالم سطح القمر؟
أ. الجبال
ب. الأودية
ج. الفوهات
د. المحيطات
- السؤال الأساسي. ما الذي يحدث نتيجة دوران القمر حول الأرض؟
العلوم والكتابة
الأعياد
أبحث عن طريقة تحديد وقتي عيدي الفطر والأضحى، وعلاقتهما بالشهور القمرية وأطوار القمر.
العلوم والرياضيات
حساب المسافة بين الأرض والقمر
ينتقل الضوء بسرعة ٣٠٠٠٠٠ كم/ث، ويقطع شعاع ضوئي المسافة بين الأرض والقمر بـ ١,٢٥ ثانية تقريبًا. كم يبعد القمر عن الأرض؟
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.