ירח

ירח (או לוויין טבעי) הוא עצם טבעי המקיף כוכב לכת, כוכב לכת ננסי או עצם אחר הגדול ממנו כתוצאה מהשפעת כוח הכבידה. אף שלפי הגדרה זו ניתן לכנות בשם "ירחים" גם כוכבי לכת המקיפים כוכב וכן כוכבים המקיפים את מרכז הגלקסיה, שימוש זה במונח "ירח" אינו מקובל. לוויין טבעי אשר מקיף את כוכב הלכת שלו מקרוב, במסלול מעגלי, נוצר ככל הנראה מאותו אזור קריסה של הדיסקה הקדם-פלנטרית שממנה נוצר כוכב הלכת עצמו. ואולם, כאשר מדובר בירחים לא-שגרתיים – קרי, ירחים אשר מקיפים את כוכב הלכת ממרחק גדול, במסלול אקסצנטרי או נגד כיוון הסיבוב של כוכב הלכת – הם ככל הנראה אסטרואידים שנלכדו בכוח המשיכה של כוכב הלכת. לעיתים מדובר אף בכמה ירחים שנוצרו עקב התפרקות של אסטרואיד יחיד. בדרך כלל, ירחיו של עצם שמימי קטנים ממנו באופן ניכר. מערכת כדור הארץ-הירח ומערכת פלוטו-כארון הן יוצאות דופן מבחינה זו: קוטר הירח של כדור הארץ הוא מעט יותר מרבע קוטרו של כדור הארץ עצמו, ואילו קוטרו של כארון הוא מעט יותר ממחצית קוטרו של פלוטו. כל אחת משתי המערכות האלה נוצרה, ככל הנראה, מהתנגשות של שני גרמי שמיים. מרבית הירחים הרגולריים במערכת השמש מפנים תמיד צד אחד ויחיד אל כוכב הלכת שהם מקיפים. זאת, כפי הנראה משום שאיבדו תנע זוויתי כתוצאה מפעולת כוח של כוכב הלכת על בליטת הגאות הפונה אל כוכב הלכת ועל כן נעים בהקפה סינכרונית. יוצאים מכלל זה הירח היפריון המקיף את שבתאי ומסתובב באופן כאוטי בשל מגוון השפעות חיצוניות, כמו ירחי פלוטו הידרה וניקס. בניגוד לכך, רוב הירחים החיצוניים של ענקי הגז רחוקים מהם מכדי להינעל באופן זה. לדוגמה, הירח הימליה של צדק, הירח פיבי של שבתאי והירח נראיד של נפטון הם בעלי משך סיבוב של 10 שעות בהשוואה למשך הקפתם את כוכב הלכת שלהם הנמדדת במאות ימים. מצב שבו שלושת הגופים (הירח, הכוכב וכוכב הלכת) נמצאים על קו ישר אחד יכול לגרום לליקוי מאורות (ליקוי ירח או ליקוי חמה). ירחים שגרתיים (באנגלית: Regular moons) הם ירחים שמקיפים את כוכב הלכת במסלול קרוב למעגל, בכיוון הסיבוב של כוכב הלכת. מסלולם בעל מחזור הקפה קצר יחסית, זווית נטייה נמוכה יחסית. ההשערה היא שירחים אלו נוצרו באותו זמן שבו נוצר כוכב הלכת. יש לפחות כ-55 ירחים שגרתיים במערכת השמש. ירחים לא שגרתיים (באנגלית: Irregular moons) הם ירחים קטנים יחסית (רובם בעלי רדיוס של 100–300 קילומטרים) המקיפים את כוכב הלכת במרחק גדול ממנו (מלבד ירחים כמו נראיד וטריטון המקיפים את נפטון במרחק קרוב מאוד), במסלולים אקסצנטריים, בדרך כלל באקסצנטריות הנעה בין 0 ל-0.5, או מקיפים את כוכב הלכת בנטייה מסוימת. ירח הנע במסלול בעל נטייה קטנה מ-90 מעלות (עם כיוון סיבוב כוכב הלכת) נקרא prograde, וירח הנע במסלול בעל נטייה גדולה מ-90 מעלות (נגד כיוון סיבוב כוכב הלכת) נקרא retrograde. במערכת השמש לא קיימים מסלולים בעלי נטייה בתחום 60–120 מעלות, מכיוון שמסלול כזה הוא מסלול לא יציב, וגוף הנמצא במסלול מסוג זה עלול לצאת ממנו. ההשערה היא שירחים אלו הם אסטרואידים שנלכדו בשדה הכבידה של כוכב הלכת, או גופים אשר מסלוליהם הושפעו כבידתית על ידי גופים מסיביים אחרים ונהיו יותר אקסצנטריים או בעלי נטייה יותר גדולה. במערכת השמש, יש לפחות 113 ירחים הנחשבים ירחים לא שגרתיים. ירחים בעלי מסלול משותף (באנגלית: Co-orbital) אלו ירחים בעלי מסלול כמעט זהה, וכמעט אותו ציר ראשי. כתוצאה מההשפעה הכבידתית של ירח אחד על השני, הירחים מחליפים מיקום מבחינת קרבה לכוכב הלכת. הירח הפנימי מקבל תאוצה גבוהה יותר ותופס מסלול חיצוני ומכיוון שכך הוא מאט את תנועתו, ואילו הירח הפנימי מאט ו"נופל" למסלול פנימי יותר כתוצאה מכך מגביר את מהירותו. במערכת השמש ירחי שבתאי אפימתאוס ויאנוס הם הירחים היחידיים המוכרים כירחים בעלי מסלול משותף. ירחים רועים (באנגלית: Shepherd satellites) הם ירחים הנמצאים בקצוות של טבעת סביב כוכב לכת. כתוצאה מכח הכובד שהם מפעילים ירחים אלו מונעים מהחלקיקים בטבעת הפנימית מלהתפזר. במערכת השמש לירחים רועים הם קורדיליה ואופיליה השומרים על טבעת אפסילון סביב אורנוס, והירחים פרומתאוס ופנדורה השומרים על טבעת F סביב שבתאי. במערכת השמש אין דוגמה ל"ירח של ירח". אין ביטחון שמערכת כזו תוכל להיות יציבה בטווח ארוך. במרבית המקרים, כוח הכבידה של כוכב הלכת יהפוך מערכת כזו לבלתי יציבה. כאשר מחשבים את מסלולו של "ירח של ירח" יש לקחת בחשבון את כוחות הכבידה של הכוכב, של כוכב הלכת, של הירח ושל ירחים אחרים וכל אלו עלולים לשנות את מסלולו של העצם הנדון עד שהוא יתפרק, יתרחק או יקרוס לתוך כוכב הלכת. לשני ירחים במערכת השמש ידוע שיש מלווים קטנים בנקודות לגראנז' L4 ו-L5, כלומר 60 מעלות לפני ואחרי העצם, באותו המסלול. מלווים אלה מכונים ירחים טרויאניים, משום שמיקומם דומה לאסטרואידים טרויאניים ביחס לצדק. הירחים שבהם מדובר הם הירחים של שבתאי טלסטו וקליפטו הנחשבים לירחים שבאים לפני ואחרי תטיס, וכן הלנה ופולידיקוס, החולקים את מסלולו של דיוני. גילויו בשנת 1993 של ירחו של האסטרואיד 243 אידה, שזכה לשם דקטיל הוכיח כי לכמה אסטרואידים יש ירחים. אחרים כמו אנטיופה, הם מערכות של אסטרואיד כפול המכילות שני אסטרואידים בגודל דומה. לאסטרואיד סילביה יש שני ירחים. במערכת השמש עשרות רבות של ירחים, ומדי שנה מתגלים מספר ירחים נוספים, בעיקר סביב צדק ושבתאי. בעוד שמרבית הירחים הסובבים את כוכבי הלכת החיצוניים (וגם ירחי מאדים) הם אסטרואידים שנלכדו, בסוף המאה ה-20 החלו להתגלות אסטרואידים רבים אשר להם גם ירחים. לכדור הארץ יש ירח אחד. למאדים יש שני ירחים. לצדק (הנקרא גם יופיטר) 79 ירחים, בהם ארבעה גדולים שניתן לראות במשקפת הקרויים גם הירחים הגליליאניים, ובהם ל-50 יש שמות. לשבתאי 82 ירחים ובהם ל-53 יש שמות. לאורנוס 27 ירחים. לנפטון 14 ירחים. לפלוטו 5 ירחים. לאריס ירח אחד. להאומיה שני ירחים. חלק מהאסטרואידים מלווים גם הם בירח או במספר ירחים. לדוגמה, האסטרואיד 243 אידה מלווה בירח בשם דקטיל (Dactyl). גם את האסטרואיד סדנה, המצוי בחגורת קויפר מקיף ירח. נכון לשנת 2021, טרם נתגלו ירחים חוץ-שמשיים אף על פי שנתגלו הרבה כוכבי לכת חוץ-שמשיים. מדענים משוכנעים שיש כוכבי לכת וירחים רבים מחוץ למערכת השמש, אלא שבשל תכונותיהם הפיזיות, קשה, לפי שעה, לצפות בהם אף שישנם כמה ירחים משוערים. עד לגילוי ארבעה מירחי צדק בידי גלילאו בשנת 1610, הירח היחיד שהיה מוכר היה הירח של כדור הארץ. ולפיכך לא זכו עצמים אלה לסיווג מיוחד. גלילאו בחר להתייחס לעצמים שגילה פשוט כאל כוכבי לכת, אך מגלים מאוחרים יותר בחרו במונחים אחרים כדי להבדיל בין העצמים הללו מהגוף אותו הם מקיפים. כריסטיאן הויגנס, מגלהו של טיטאן היה הראשון להשתמש במונח ירח לעצמים אלו, וקרא לטיטאן "הירח של שבתאי" (אנגלית: "Luna Saturni" או "Luna Saturnia") משום שהוא הפגין את אותם יחסים עם שבתאי כפי שעושה הירח עם כדור הארץ. ככל שהתגלו עוד ירחים של שבתאי, נזנח המונח. ג'ובאני קאסיני התייחס לעצמים שגילה כ"כוכבי לכת" (צרפתית: "planètes"), אך לעיתים תכופות יותר הוא השתמש במונח "לוויינים" (אנגלית: "satellites"), תוך שימשו במונח הנגזר מהמונח הלטיני satelles, שמשמעותו שומרים, נלווים או מלווים משום שהלווינים מתלווים לכוכב הלכת העיקרי עמו הם נוסעים ברחבי השמיים. המונח לוויינים הפך למונח המקובל בהתייחסות לעצמים המקיפים כוכב לכת, וכך נמנע הצורך להשתמש במונח ירח, ולגרום בכך לבלבול בין הירח של כדור הארץ לבין ירחים של כוכבי לכת אחרים, ואולם בשנת 1957, עם שיגור העצם המלאכותי ספוטניק 1, היה צורך למצוא מונח חדש. המונחים "לוויין מעשה ידי אדם" או "ירח מלאכותי" נזנחו במהרה לטובת המונח הפשוט יותר "לוויין". כתוצאה מכך, המונח נהייה מזוהה עם עצמים מלאכותיים החגים בחלל – לרבות, לעיתים, גם כאלו שאינם מקיפים אף כוכב לכת. כתוצאה מכך הוחלט לקרוא לכל העצמים הטבעיים המקיפים כוכבי לכת בשם ירחים וכך התפתח הנוהג גם במאמרים מדעיים. לעיתים, כדי להבהיר את הכוונה משתמשים במונח "לוויין טבעי". בקהילה המדעית התקיים ויכוח אודות ההגדרה המדויקת של המונח ירח. ויכוח זה נגרם בשל קיומן של מערכות היקפיות שבהן ההבדל במסה בין הגוף הגדול יותר והלוויין שלו קטן מהמקובל במערכות טיפוסיות. שתי דוגמאות לכך כוללות את המערכת פלוטו-כארון ואת המערכת כדור הארץ-הירח. קיומן של מערכות אלה גרם לוויכוח אודות השאלה היכן להעביר את הגבול בין מערכת כפולה לבין מערכת הכוללת גוף פלנטרי וירח. המוסכמה המקובלת היא האם נקודת מרכז המסה של המערכת נמצא מתחת לפני השטח של הגוף הגדול או בחלל שביניהם. קביעה זו אינה רשמית ושרירותית במידת-מה. בקצה השני של המגוון נמצאים גושי סלע וקרח היוצרים את מערכות הטבעות סביב ענקי הגז של מערכת השמש ואין נקודת התייחסות שתאפשר לקבוע אם אחד הגושים הללו גדול דיו כדי להיות מסווג כירח, אף כי לעיתים משתמשים במקרה כזה במונח "ירחון" (אנגלית: moonlet) לתיאור עצמים קטנים מאוד המקיפים גוף גדול יותר, וגם כאן אין הגדרה רשמית. טרמינולוגיית שמות הירחים במערכת השמש אינה מקרית, והיא מבוסס רבות על שמו של כוכב הלכת סביבו הם חגים. בעוד שכוכבי הלכת נקראים על שמותיהם של אלים מהמיתולוגיה הרומית (מלבד אורנוס), ומרבית הירחים נקראו על שמות של אלים מהמיתולוגיה היוונית (מלבד ירחי אורנוס). מאדים קרוי על שמו של אל המלחמה הרומאי, ירחי מאדים נקראו על שמותיהם של דימוס, אל הפחד והאימה ופובוס, אל הטרור והאימה, בניו של ארס, אל המלחמה היווני. צדק נקרא על שמו של ראש האלים הרומאי, ואילו ירחי צדק קיבלו שמות לא אחידים. ארבעת הירחים הגליליאניים נקראו על שמות דמויות ונימפות יווניות, ירחים עוקבים נקראו לסירוגין על שמות של דמויות ונימפות שונות ללא מדיניות קבועה, דבר שעורר ביקורת לאורך השנים. כיום, ירחים חדשים שמתגלים נקראים על שמן של המאהבות המיתולוגיות של יופיטר (זאוס) או בנותיו של זאוס. שבתאי נקרא על שמו של אל הזמן הרומאי. ירחי שבתאי נקראו תחילה על שמות גיגאנטים וטיטאנים ילדיהם של אורנוס, אל השמיים וגאיה, אלת האדמה היווניים. ואולם ריבוי הירחים שהתגלה סביב שבתאי, והמחסור בשמות זמינים, הביא להסכמה כי הירחים יכולים להיקרא גם על שמותיהם של ענקים ומפלצות ממיתולוגיות אחרות. אורנוס נקרא על שמו של שליט היקום, והוא הכוכב לכת היחיד שלא נקרא על שמו של אל במיתולוגיה הרומאית אלא על שם אל במיתולוגיה היוונית. ירחי אורנוס קרויים על שמות דמויות מהספרות האנגלית, ביניהם דמויות ממחזותיו של ויליאם שייקספיר ושיריו של אלכסנדר פופ. נפטון נקרא על שמו של נפטון, אל הים הרומאי. כל ירחי נפטון נקראו על שמות של אלים, דמויות, ונימפות הקשורות לים ולאלי הים במיתולוגיה היוונית. פרמטרים פיזיים של לוויינים טבעיים, באתר נאס"א רשימת ירחים שקיבלו שם קבוע רשימת אסטרואידים עם ירחים מאיר ברק, מדוע יש לכדור הארץ רק ירח אחד ולא יותר (כמו לצדק למשל)?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 31 אוגוסט 2009 ״למכירה: הריח״ – פרק בפודקאסט ״מינהר הזמן״, ״כאן״, תאגיד השידור הישראלי ירח, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) לוויינים, דף שער בספרייה הלאומית Jewitt and Haghighipour, Irregular Satellites of the Planets: Products of Capture in the Early Solar System Hagai B. Perets, Matthew J. Payne, Formation of irregular and runaway moons/exomoons through moon-moon scatteringמתוך Earth and Planetary Astrophysics, יולי 2014 ירחי אורנוס באתר של נאס"א אודות ירחי הרועים של שבתאי באתר של נאס"א, אפריל 2004 תמונה של דקטיל באתר נאס"א עם סיפור גילויו J. A. Burns, "Contradictory Clues as to the Origin of the Martian Moons," in Mars, H. H. Kieffer et al., eds., U. Arizona Press, Tucson, 1992