זנב הנתרן של הירח

ממוזער|הבהירות של הכתם הממוקד בזנב הירח
זנב הנתרן של הירח (באנגלית: Moon's Sodium Tail) הוא מבנה גזי דליל המורכב מאטומי נתרן המשתחררים מפני השטח של הירח. אטומים אלו מואצים על ידי לחץ קרינת השמש לכיוון המנוגד לה, מה שיוצר מבנה דמוי זנב של שביט המשתרע לאורך מאות אלפי קילומטרים בחללBaumgardner, J., et al. (2021). "Long‐Term Observations and Physical Processes in the Moon's Extended Sodium Tail". Journal of Geophysical Research: Planets, 126, e2020JE006671.. אחת לחודש, סמוך למועד מולד הירח, כדור הארץ חולף דרך זרם אטומים זהMatta, M., et al. (2009). "The sodium tail of the Moon". Icarus, 204(2), 409-417.. כבידת כדור הארץ פועלת כעדשה הממקדת את הנתרן לקרן צפופה יותר, המופיעה בשמי הלילה ככתם חיוור המכונה כתם הנתרן הירחי (Sodium Moon Spot; SMS)Smith, S., Wilson, J., Baumgardner, J., & Mendillo, M. (1999). "Discovery of the distant lunar sodium tail and its enhancement following the Leonid meteor shower of 1998". Geophysical Research Letters, 26(12), 1649-1652.. הכתם חיוור פי 50 מסף הראייה של עין בלתי מזוינת וניתן לצפייה רק באמצעות מצלמות רגישות עם מסננים ספקטרליים מיוחדיםMaurane Gisiger (2021). "The Comet-Like Tail of the Moon". Telescope Live..

 היסטוריה וגילוי 
כבר בסוף המאה ה-19 שיערו אסטרונומים כי לירח עשויה להיות אטמוספירה דלילה מאוד המשתרעת למרחק ניכרBerry, A. (1898). "A short history of astronomy". London: John Murray, Albemarle Street: University Extension Manuals.. בשנת 1961 צוין כי ניסויי הסתרת כוכבים העלו שאטמוספירת הירח דלילה פי 2,000 לפחות מזו של כדור הארץPannekoek, A. (1961). "A history of astronomy". New York: Dover Publications. pp. 372–374.. גילוי פליטות נתרן ואשלגן בסביבת הירח התרחש רק בשנת 1988 באמצעות מכשור ספקטרוסקופיPotter, A. E., & Morgan, T. H. (1988). "Discovery of Sodium and Potassium Vapor in the Atmosphere of the Moon". Science, 241(4866), 675–680..

הגילוי של "זנב הנתרן המרוחק" אירע במקרה בנובמבר 1998, כאשר אסטרונומים מאוניברסיטת בוסטון ניסו לצלם את מטר המטאורים הליאונידים ממצפה הכוכבים מקדונלד בטקסס. הם זיהו כתם אור מפוזר בקוטר של כ-3 מעלות בכיוון האנטי-סולארי (הפוך מהשמש), ולאחר ששללו הסברים אחרים כגון שביט חולף, הסיקו כי מדובר באטומי נתרן המשתחררים מהירח וממוקדים על ידי כדור הארץ.

 תהליכי היווצרות ופיזיקה 
הנתרן משתחרר מהרגולית (אבק הירח) לחלל באמצעות מספר תהליכים פיזיקליים, מה שיוצר "אטמוספירה זמנית" המתחדשת ואובדת באופן רציף:
 פגיעת מיקרו-מטאורואידים: פגיעות של אבני חלל זעירות המאדות חומר מפני השטח. זהו המקור המרכזי לאטומים מהירים המסוגלים להימלט מכבידת הירח.
 התזת רוח שמש (Sputtering): הפגזה של פני השטח על ידי חלקיקים טעונים מהשמש.
 דסורפציה מעוררת פוטונים (PSD): פוטונים מהשמש משחררים אטומי נתרן הקשורים לאבק הירח.
לאחר שחרורם, אטומי הנתרן נדחפים על ידי לחץ קרינת השמש. האטומים עוברים את המרחק מהירח לסביבת כדור הארץ בתוך כיומיים בממוצע. כבידת כדור הארץ מעקמת את מסלול האטומים וממקדת אותם לאזור צפוף ובהיר יותר, המופיע ככתם בשמיים לאורך הציר שמש-ירח-ארץ.

 מאפיינים ותצפיות 
מחקרים ארוכי טווח שנערכו במצפה הכוכבים אל לאונסיטו בארגנטינה (2006–2019) חשפו את המאפיינים של הכתם:
 בהירות: הבהירות הממוצעת נעה סביב 40–80 ריילי. הבהירות אינה מגיעה לשיאה בדיוק ברגע המולד, אלא כ-5 שעות לאחריו.
 צורה וגודל: קוטר הכתם הוא כ-3 מעלות (בערך פי 6 מקוטר הירח המלא). צורתו משתנה ממעגלית סמוך למולד לצורה מוארכת או כקשת ביום שלפני או אחרי המולד.
 מהירות: מדידות הראו כי האטומים נעים במהירות ממוצעת של כ-12.4 ק"מ לשנייה, ומגיעים עד ל-30 ק"מ לשנייה עקב האצת קרינת השמשMierkiewicz, E., Line, M., Roesler, F., & Oliversen, R. (2006). "Radial velocity observations of the extended lunar sodium tail". Geophysical Research Letters, 33, L20106..

 גורמים המשפיעים על בהירות הזנב 
ניתוח סטטיסטי של 14 שנות תצפית העלה ממצאים לגבי הגורמים המשפיעים על כמות הנתרן הנפלט:
 מטאורים ספורדיים: נמצא מתאם חזק (0.83) בין בהירות הכתם לבין קצב המטאורים ה"ספורדיים" (אקראיים) הפוגעים בירח. אלו מטאורים מהירים ויעילים יותר בשחרור נתרן מאשר מטרי מטאורים רגילים.
 מטרי מטאורים: בניגוד להערכות ראשוניות, לא נמצא מתאם עקבי בין מטרי מטאורים שנתיים לבין עלייה בבהירות הכתם לאורך זמן.
 גאומטריה: הכתם בהיר יותר כאשר הירח נמצא בנקודה הקרובה ביותר לכדור הארץ (פריגיאה) וכאשר הוא נמצא צפונית למילקה בעת המולד.
 רוח השמש: לא נמצא מתאם בין בהירות הכתם לבין עוצמת רוח השמש או מחזור השמש בן 11 השנים.

 השוואה לגופים אחרים 
הירח אינו הגוף היחיד במערכת השמש בעל זנב נתרן. גם לכוכב חמה (מרקורי) יש זנב נתרן הנוצר בתהליכים דומים, אם כי הזנב של מרקורי בהיר בהרבה וקל יותר לצפייה בשל קרבתו הגדולה לשמש והאטמוספירה שלוLeblanc, F., Schmidt, C., et al. (2022). "Comparative Na and K Mercury and Moon Exospheres". Space Science Reviews, 218..
זנב הנתרן של הירח מתנהג בדומה לאלומה של מגדלור קוסמי: הוא זורם ללא הרף בחלל, אך הופך ל"גלוי" עבורנו רק כאשר הגאומטריה המדויקת של המולד מאפשרת לכבידת כדור הארץ לרכז את הנתרן לכדי קרן ממוקדת.

 ראו גם 
 אקסוספירה
 לחץ קרינה
 מטאורואיד

 הערות שוליים 

קטגוריה:הירח
קטגוריה:אסטרונומיה
קטגוריה:מערכת השמש