الفيزياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
11القمر في السماء
في بعض الأمسيات تتعلّق ابتسامة فضّية رفيعة فوق السطوح؛ وبعد أسبوعين يغمر فانوس مستدير كامل الحديقةَ بضوء شاحب. إنه القمر نفسه — أقرب جيراننا في السماء، والعالَم الآخر الوحيد الذي مشى عليه الناس يومًا. فقد آن أن نتعارف على أصوله.
11.1 جارنا في السماء
تعريف 11.1 (القمر)
القمر كرة ضخمة من الصخر الرمادي تسافر حول الأرض، ورفيقنا الوفيّ في الفضاء. وهو أصغر من الأرض بكثير، وبعيد جدًّا — أبعد من أن تبلغه طائرة، حتى إن روّاد الفضاء الذين زاروه سافروا ثلاثة أيام ليصلوا إليه.
مثال 11.2 (نظرة عن قرب)
يُظهر القمر للعين المجرّدة بقعًا شاحبة ومناطق ساطعة — ويرى فيها بعض الناس وجهًا. وعبر منظار مقرّب (وهو أمر رائع أن تجرّبه في ليلة بدر) تتّضح البقع سهولًا وفوّهات مستديرة، وهي ندوب على شكل أوعية خلّفتها صخور من الفضاء اصطدمت به منذ زمن بعيد. والقمر يحفظ ندوبه إلى الأبد: فليس عنده ريح ولا مطر يمحوانها — بل ليس عنده هواء البتة. وانعدام الهواء يعني أيضًا عالَمًا صامتًا: فعلى القمر، لا تُحدث الصرخة صوتًا.
مثال 11.3 (القمر الذي يتبعك)
امشِ في الشارع في مساء مقمر: تنزلق البيوت والأشجار مبتعدة، لكن القمر يبدو تابعًا لك، عند كتفك دائمًا. وهو لا يطاردك حقًّا — إنما هو من البعد بحيث لا يغيّر قطعُ شارع كامل منظرَه لك البتة، بينما تتغيّر البيوت القريبة في كل لحظة. فالأشياء البعيدة جدًّا تبدو تابعة لكل مسافر؛ والقمر أحسنها فعلًا لأنه بطل البعد.
11.2 ضوء منعكس
مثال 11.4 (ضوء القمر ضوء شمس منعكس)
أهو منبع ضوء؟ تذكّر اختبار السنة الماضية: أيصنع ضوءه بنفسه؟ لا — فالقمر كرة من صخر داكن، مثل حصاة ضخمة في السماء. وما نسمّيه ضوء القمر ضوءُ شمس ينعكس عن ذلك الصخر — يرتدّ نحونا، كما يضيء الجدار الأبيض غرفةً من غير أن يكون مصباحًا. الشمس تضيء القمر ساطعًا في جهة واحدة؛ ونحن نرى ما يواجهنا من تلك الجهة المضيئة.
ملاحظة 11.5 (قمر نهاري)
يظنّ كثير من الناس أن القمر من مخلوقات الليل — لكن ارفع بصرك في بعض العصريات فإذا هو هناك، شبح شاحب في السماء الزرقاء! فالقمر يسافر حول الأرض وفق جدوله الخاص ولا يعنيه أعندنا نهار أم ليل. وهو لا يظهر بالنهار إلا أقلّ اعتدادًا بنفسه، حين يملأ وهجُ الشمس السماء.
11.3 القمر يغيّر شكله
مثال 11.6 (أشكال القمر المتغيّرة)
راقب القمر أمسياتٍ كثيرة تجده يغيّر شكله: هلال رفيع كقُلامة ظفر، ثم نصف دائرة، ثم شكل ممتلئ يكاد يستدير، ثم قرص البدر الكامل — ثم يهبط راجعًا، إلى هلال متّجه في الجهة الأخرى، حتى يبدو القمر ليلة أو ليلتين وقد اختفى تمامًا. ويستغرق العرض كله نحو شهر، ثم يعيد نفسه، في وثوق النهار والليل.
طريقة 11.7 (مفكّرة القمر)
- في كل مساء صافٍ، في الساعة نفسها تقريبًا، ابحث عن القمر؛
- ارسم الشكل الذي تراه في مربّع صغير من تقويم — دائرة، وظلّل الجزء المعتم؛
- وإن حجبته الغيوم فاكتب “غيوم” وواصِل؛
- وبعد أسبوعين، صُفّ رسومك في صفّ واحد.
ستبيّن رسومك أنت أن الشكل يتغيّر، قليلًا كل ليلة. أما لماذا يفعل القمر ذلك فأحجية لذيذة — وستُحلّ على أصولها في سنة لاحقة من هذا المنهاج، ومفكّرتك أول خطوة في البرهان.
11.4 تمارين
تمرين 11.1 ★
أالقمر أكبر من الأرض أم أصغر؟ وأقرب من الغيوم أم أبعد؟ وكيف نعلم أن الناس يستطيعون زيارته؟
حل
حل التمرين 11.1.
أصغر من الأرض بكثير، وأبعد من الغيوم بكثير — أبعد من أن تبلغه طائرة. ونعلم أن الناس يستطيعون زيارته لأن روّاد الفضاء فعلوا: واستغرقت الرحلة ثلاثة أيام في كل اتجاه.
تمرين 11.2 ★
ما اسم العلامات المستديرة الشبيهة بالأوعية على القمر، وما الذي صنعها؟ ولماذا ما زالت هناك بعد كل هذا الزمن؟
تمرين 11.3 ★
أالقمر منبع ضوء مثل المصباح، أم لاقط ضوء مثل الجدار الأبيض؟ ومن أين يأتي ضوء القمر حقًّا؟
تمرين 11.4 ★
أيّ نصف من القمر تضيئه الشمس: النصف المواجه للشمس دائمًا، أم النصف نفسه دائمًا، أم نصف مختلف على غير قاعدة؟
حل
حل التمرين 11.4.
النصف المواجه للشمس دائمًا — فالجهة المشمسة ساطعة، والجهة البعيدة في ليلها الخاص.
تمرين 11.5 ★
أيمكن أن يُرى القمر في النهار؟ وإن قال صديق لا، فما الذي يقنعه؟
حل
حل التمرين 11.5.
نعم — ففي كثير من العصريات يتعلّق قمر شاحب في السماء الزرقاء. وخير برهان لصديق شاكّ: أن تخرجا في عصريّة كهذه وتشير إليه.
تمرين 11.6 ★
سمِّ أشكال القمر بالترتيب، ابتداءً من قُلامة الظفر الرفيعة وانتهاءً بالفانوس المستدير. وكم يستغرق العرض كله تقريبًا قبل أن يعيد نفسه؟
تمرين 11.7 ★
ليس على القمر هواء. فماذا يحدث لصرخة هناك؟ وللطائرة الورقية؟
تمرين 11.8 ★
ابدأ الليلة مفكّرة القمر في الطريقة 11.7. وما الشيئان اللذان يجب أن يبقيا على حالهما كل مساء حتى تكون المفكّرة عادلة؟
حل
حل التمرين 11.8.
الساعة نفسها، والرسم الأمين نفسه في كل مساء (والمكان نفسه يساعد أيضًا): فالمفكّرة العادلة لا تغيّر إلا شيئًا واحدًا في كل مرة — الليلة.
تمرين 11.9 ★★
تقول روزا الصغيرة: “تبعنا القمر بسيارتنا إلى البيت كله!” اشرح لها، مستعينًا بنزهة الشارع في المثال 11.3، لماذا تبدو الأشياء البعيدة جدًّا تابعة بينما تنزلق القريبة مبتعدة.
حل
حل التمرين 11.9.
البيوت قريبة، فمرورها في السيارة يغيّر منظرها عند روزا — تنزلق وتذهب. أما القمر فمن البعد بحيث لا تغيّر الرحلة كلها منظره لها البتة: فيبقى عند كتفها كأنه تابع. وبطل البعد “يتبع” دائمًا.
تمرين 11.10 ★★
في ليلة هلال، انظر بعناية: يتوهّج الجزء المعتم من القمر أحيانًا توهّجًا خافتًا جدًّا، حتى تكاد تحزر الدائرة كلها. والشمس لا تشرق على ذلك الجزء — لكن شيئًا آخر يشرق قريبًا منه. فأيّ كرة كبيرة ساطعة تضيئها الشمس يمكن أن تضيء جانب القمر المعتم، كما يضيء القمر لياليَنا؟ (تلميح: أنت واقف عليها.)