הירח

מסלול הירח והשפעתו

הירח הוא גרם השמיים הקרוב ביותר לכדור הארץ, והמרחק הממוצע בין מרכזו למרכז הארץ הוא כ-384,403 קילומטר, שהם פי 30 מקוטרו של כדור הארץ, בקירוב, ומשתנה בין כ-363 אלף קילומטר (בפריגיאה – הנקודה הקרובה ביותר במסלול הירח לכדור הארץ), לבין כ-405 אלף קילומטר (באפוגיאה – הנקודה הרחוקה ביותר מהארץ במסלול הירח). המשיכה הכבידתית על-פני הירח היא כשישית מזו שעל פני כדור הארץ.
הירח משלים הקפה שלמה סביב כדור הארץ כל כ-27.3 יום (חודש סידרי). כדור הארץ מתקדם במסלולו סביב השמש במהלך החודש הסידרי, ולכן הירח אינו חוזר לאותו מופע לאחר ההקפה. משך הזמן בין מופעי ירח זהים, לדוגמה בין מולד ירח אחד למשנהו, הוא כ-29.5 יום (חודש סינודי). ההבדל בין החודשים נובע ממערכות הייחוס השונות - החודש הסידרי הוא זמן ההקפה במערכת בה כוכבי השבת נמצאים במנוחה, והחודש הסינודי הוא זמן ההקפה במערכת בה כדור הארץ נמצא במנוחה. מקובל להניח כי זמן ההקפה מתארך בהדרגה במשך הזמן (בשנייה אחת כל כ-500 שנה) בגלל התרחקות הדרגתית של הירח מכדור הארץ.

גאות ושפל והתרחקות הירח

תופעת הגאות והשפל בכדור הארץ נגרמת כתוצאה מכוח הגאות, שהוא תוצאה של ההפרשים של כוח הכבידה של הירח במקומות שונים על פני כדור הארץ.
הגאות והשפל גורמים להגדלה הדרגתית של המרחק בין הירח לכדור הארץ. הם גורמים לאיבוד אנרגיה שמאטה את מהירות סיבוב כדור הארץ סביב עצמו. מכיוון שהתנע הזוויתי הכולל במערכת כדור הארץ - ירח נשמר, המרחק בין הירח לארץ צריך לגדול. כדי למדוד את קצב ההתרחקות של הירח מכדור הארץ, הציבו האסטרונאוטים של אפולו 11 על פני הירח בשנת 1969 מערכת מחזירי אור המיועדים להחזרת אור לייזר. במדידות שנערכו מאז נמצא שהירח מתרחק מכדור הארץ בקצב ממוצע של 3.8 ס"מ בשנה.

השפעות ביולוגיות

העובדה כי לכדור הארץ יש ירח אחד וגדול, תורמת ליציבות תנאי האקלים. קיומו של ירח יחיד, בניגוד למרבית כוכבי הלכת האחרים שלהם מספר ירחים, מונע התנהגות כאוטית שאופיינית לבעיה תלת או רב-גופית בפיזיקה. גודלו של הירח תורם ליציבות יחסית של נטיית ציר הסיבוב של כדור הארץ ביחס למישור המלקה, ובכך מקבע את עונות השנה ומונע שינויים גדולים בנטיית ציר הארץ, שיביאו למזג אוויר קיצוני והרסני. אקלים יציב מקל על הישרדות אורגניזמים חיים.
ישנם סרטנים היכולים לחוש את כבידת הירח ולהשתמש בה כסימן מקדים לגאות.
החזרת אור השמש בידי הירח משנה את תנאי התאורה בלילה והדבר מצריך בעלי חיים פעילי לילה להסתגל למגוון תנאי תאורה. בהשוואה לזמן הופעתו של ירח מלא, במולד הירח האור קלוש ביותר. בנוסף, מספר השעות בהן מאיר הירח אינו קבוע, עקב שעות הזריחה והשקיעה המשתנות לאורך החודש הירחי.

רמות

אזורים בהירים על פני הירח נקראים Terrae (המילה הלטינית ליבשת), או רמות, מאחר שהם גבוהים יותר ממרבית הימות. כמה רכסי הרים בולטים בצדו הקרוב של הירח שוכנים בסמוך לאגני פגיעה ענקיים. בניגוד לכדור הארץ, לא ידועים הרים גדולים בירח שנוצרו כתולדה של אירועים טקטונים.
מצילומים של הגשושית קלמנטיין (Clementine), נראה כי ארבעה אזורים הררים על שפתו של מכתש פירי (Peary), שרוחבו 73 קילומטר בקוטבו הצפוני של הירח, נשארו מוארים במשך יממה ירחית שלמה. פסגות אלו זוכות להארה תמידית בשל הנטייה הקטנה של ציר סיבוב הירח ביחס למישור המילקה. בקוטבו הדרומי של הירח לא נמצאו אזורים דומים שזוכים להארה תמידית, על אף ששפתו של מכתש שקלטון (Shackleton) מוארת במשך כ-80% מהיממה הירחית. תוצאה נוספת של השיפוע הקטן של צירו של הירח, היא שתחתיתם של מכתשים רבים בקוטב הירחי מוצלים באופן קבוע.

מכתשים

על פני השטח של הירח ניתן להבחין בבירור במכתשי פגיעה. מכתשים אלו נוצרו כאשר אסטרואידים ושביטים התנגשו בפני השטח של הירח. בסך הכול קיימים על פני הירח למעלה מחצי מיליון מכתשים בקוטר של יותר מקילומטר. מאחר שמכתשי פגיעה נצברים בקצב כמעט קבוע, מספר המכתשים לכל יחידת שטח יכול לשמש כדי לאמוד את גיל פני השטח. היעדר אטמוספירה ופגעי מזג אוויר, והתהליכים הגאולוגיים מבטיחים שרבים ממכתשים אלו השתמרו טוב יחסית בהשוואה לאלו שבכדור הארץ.
המכתש הגדול ביותר בירח, שהוא גם המכתש הגדול ביותר הידוע במערכת השמש, הוא אגן איטקן של קוטב הדרום (South Pole-Aitken Basin). אגן זה נמצא בצדו הרחוק של הירח, בין הקוטב הדרומי לקו המשווה, קוטרו כ-2,240 קילומטר ועומקו כ-13 קילומטר. אגני פגיעה בולטים בצדו הקרוב של הירח הם: ים הגשמים (Imbrium), ים השלווה (Tranquillitatis), ים המשברים (Crisium) וים הנקטר (Nectaris).

רגולית

על פני השטח בירח ישנה שכבה של רגולית אשר נוצרה בתהליכי פגיעה. שכבת הרגולית בשטחים של פגיעות עתיקות היא בדרך כלל עבה יותר מזו שנמצאת בשטחים עם פגיעות צעירות יותר. עובי שכבת הרגולית המוערך בימות הוא 3–5 מטר, וברמות כ-10–20 מטר. מתחת לשכבת הרגולית שעברה שחיקה רבה, נמצאת שכבה של "מגה-רגולית". שכבה זו עבה בהרבה, והיא כוללת סלעי אדמה סדוקים.

הימצאות מים

הפגזתו הממושכת של הירח בשביטים ומטאורואידים תרמה כנראה כמויות קטנות של מים לפני הירח. אם אכן כך, אור השמש גרם לפירוקם של רוב מים אלו ליסודות המרכיבים אותם – חמצן ומימן, ששניהם דלפו ברובם לחלל במשך הזמן, בשל הגרביטציה הנמוכה של הירח. עם זה, בשל הנטייה הקלה של ציר הסיבוב הירחי ביחס למישור המילקה – רק כ-1.5 מעלות – מספר מכתשים עמוקים סמוך לקטבים לא נחשפו מעולם לאור השמש, ולפיכך הם מצויים בחשכה תמידית (כגון מכתש שקלטון). מולקולות מים שנמצאות במכתשים אלו יכולות להיות יציבות לפרקי זמן ארוכים.
גשושית קלמנטיין ביצעה מיפוי של מכתשים חשוכים כאלו בקוטב הדרומי, וסימולציות מחשב מצביעות על כך שייתכן שיש בירח עד כ-14,000 קילומטרים רבועים החשוכים באופן תמידי. תוצאות מניסוי רדאר במשימה של גשושית זו, מלמדות על כיסים קטנים של מים במצב קרח קרוב לפני הקרקע, ומידע מספקטרומטר נייטרונים של משימת לונר פרוספקטור מצביע על ריכוזים גבוהים של מימן הנמצאים בשכבה העליונה של הרגולית קרוב לקטבים. הכמות הכוללת של מים במצב קרח הקיימת בירח, מוערכת בכקילומטר מעוקב אחד.
מים במצב קרח ניתן יהיה לכרות ולהפריד למרכיביהם, למימן ולחמצן, באמצעות תחנות גרעיניות או תחנות חשמליות שיצוידו בלוחות של קולטי שמש. נוכחות של כמות בת שימוש של מים על הירח היא גורם חשוב בניסיון להקים יישוב על פני הירח שיהיה בר-קיימא מבחינת עלויות, וזאת מאחר שהעברת מים מכדור הארץ יקרה. עם זאת, תצפיות עדכניות שנעשו על ידי הרדאר הפלנטרי ארסיבו (Arecibo) מצביעות על כך שמידע הרדאר מהקטבים שהתקבל מקלמנטיין ייתכן שהושפע מסלעים שיצאו ממכתשים צעירים, ולא מנוכחות של מים.
בנובמבר 2009, בעקבות הממצאים שסיפק לוויין המחקר LCROSS, יצאה נאס"א בהודעה רשמית שלפיה נמצאו מאגרי מים גדולים באזור הקוטב הדרומי של הירח.

טופוגרפיה

הטופוגרפיה של הירח נמדדה באמצעות אלטימטריית לייזר וניתוח תמונות תלת-ממדיות, כשהמידע העדכני ביותר מקורו ממשימת קלמנטיין. האתר הבולט ביותר מבחינה טופוגרפית בירח הוא אגן איטקן הגדול של קוטב הדרום, שבו נמצאים המקומות הנמוכים ביותר על פני הלבנה. המקומות הגבוהים ביותר בפני הירח שוכנים צפון-מזרחה מהאגן. גם באגני פגיעה גדולים אחרים, כדוגמת ים הגשמים, ים השלווה, ים המשברים, ים סמית והים המזרחי, ישנם אזורים נמוכים ושפת המכתשים גבוהה. הגבהים בצד הרחוק של הירח גבוהים בממוצע בכ-1.9 קילומטר מאלו שבצד הקרוב.

עיתוי זריחת הירח ומיקום זריחתו כלפי הצופה

מבחינת הצופה, עיתוי זריחת הירח משתנה מדי יום בהתאם למיקומו של הירח ביחס לכדור הארץ. בנוסף לכך, הצופה הדקדקן יבחין כי הירח עולה במסלול שונה מדי יום בכיפת השמיים המקומית.
עיתוי זריחת הירח ביחס לצופה בנקודה מסוימת, ניתן לניבוי כללי על פי מופעו של הירח. זאת מפני ש"מופע הירח", מעיד גם על מיקומו ביחס לכדור הארץ והשמש. מתחילת החודש הירחי עד אמצע החודש הירחי, קל להתייחס לזמן שקיעת השמש. מדי יום בזמן שקיעת השמש יראה הירח לצופה רחוק יותר מהשמש עד שבאמצע החודש הירח זורח כשהשמש שוקעת. מאמצע החודש עד סוף החודש הירחי קל להתייחס לזמן זריחת השמש. מאמצע החודש יראה הירח לצופה מדי יום קרוב יותר לשמש. משך הזמן משקיעת השמש עד זמן שקיעת הירח או מזריחת הירח עד זריחת השמש מכונה "שירות הירח"].
לדוגמה - ירח מלא, זורח עם שקיעת השמש ושוקע עם זריחתה (בכל עונות השנה). ירח ברבע הראשון (חצי ירח), יזרח בחצות היום, וישקע בחצות הליל (בכל עונות השנה).
מסלול הירח בכיפת השמיים המקומית ומיקום זריחתו ושקיעתו, משתנים גם הם, בהתאם לעונות השונות ובהתאם למופע הירח. הואיל וחילופי העונות, גורמים לשינוי מיקומו של הצופה ביחס לירח, גם אלו מובאים בחשבון. דוגמאות - ירח מלא בעונת הקיץ, זורח בדרום-מזרח ושוקע בדרום-מערב. ירח מלא בעונת החורף, זורח בצפון-מזרח ושוקע בצפון-מערב.

הירח בתרבות האנושית

הירח מופיע בסיפורים ובאגדות שונים במגוון רב של תרבויות. בתרבויות פגניות הירח היווה כוח אלילי, ונערכו לכבודו טקסים רבים ומגוונים. הוא גם היה האל הפטרון של ערים מסוימות. במיתולוגיה השומרית למשל העיר אור נחשבה כקדושה לננה, אל הירח. לוחות שנה רבים מתבססים על שילוב של מחזור הירח ותנועת הארץ סביב השמש, בהם לוח השנה העברי, הלוח הסיני, הלוח ההינדי והלוח הבודהיסטי. לעומתם לוח השנה המוסלמי מתבסס על מחזור הירח בלבד.
הירח העניק ליום השני בשבוע הנוצרי את שמו בשפות רבות (Monday באנגלית ו-Montag בגרמנית, מהמילה Moon או Mon בשפות הגרמאניות; Lundi בצרפתית, Lunes בספרדית ו-Lunedi באיטלקית, מהמילה Luna בשפות הרומאניות).
בתרבות היהודית הירח תופס תפקיד חשוב. ספירת ימי החודש של הלוח העברי נעשית על פי מחזור הירח. החודש מתחיל ב-א' - מולד הירח, ט"ו בחודש - ירח מלא, ומסתיים ב-כ"ט או ב-ל' (תלוי בחודש) - ירח אפל. חלק מהחגים (סוכות, פסח ופורים, ט"ו בשבט וט"ו באב) מכוונים לאמצע החודש הירחי, שבו הירח נראה במילואו. ישנה ברכה מיוחדת (ברכת הלבנה) שנהוג במסורת היהודית לומר כנגד הירח בסביבות רבע ראשון ועד אמצע כל חודש ירחי. על-פי התנ"ך, הירח נברא ביום הרביעי לבריאת העולם. על פי אגדת חז"ל, בתחילה נבראה הלבנה בגודל זהה לגודלה (או אורה) של השמש, ואחר כך, הוקטנה לגודלה העכשווי. עם נחיתת האדם הראשון על הירח, בשנת 1969, נכתבו על ידי הרב מנחם כשר כללים כיצד על יהודים לקיים את מצוות הדת על הירח.