In astronomi , ayın uzaklığı merkezi arasındaki mesafedir, Dünya'nın ve merkezinde Ay 384.400 olduğunu km . Gerçek mesafe onun Ay'ın konumuna göre değişir yörüngede 356.410 arasında, Km de yerberi ve 405.500 km onun en dorukta . Ay mesafesinin yüksek hassasiyetli ölçümleri , Dünya'daki LIDAR istasyonları ile Ay'a yerleştirilen geri yansıtıcılar arasındaki ışığın seyahat süresi ölçülerek yapılır .
Ay Lazer Mesafe Deneyi'ne göre Ay , Dünya'dan yılda ortalama 3.78 cm hızla uzaklaşıyor . Mevcut giden hız alışılmadık derecede yüksek olarak kabul edilir. Tesadüfen Ay'a yerleştirilen geri yansıtıcıların reflektörlerinin boyutu da 3,78 cm'dir .
Gelgit yayılımının hızı, Dünya'nın jeolojik tarihi boyunca değişiklik göstermiştir.
Ay'ın mesafeyi ölçmek için ilk kişiydi Sisamlı Aristarkus , astronom ve matematikçi III inci yüzyıl M.Ö.. AD . Ay tutulmasının gözlemini, Dünya'nın yarıçapına dayalı olarak Dünya-Ay mesafesini hesaplamak için kullandı (kendisi tarafından bilinmiyor). Samoslu Aristarchus, Ay'dan olan uzaklığı, Dünya'nın gölgesinin ay diski üzerindeki geçişini gözlemleyerek hesapladı. Dünya-Ay mesafesi, Dünya'nın yarıçapı birimlerinde verildi.
NASA'nın Dünya'ya yakın nesneler kataloğu, ay mesafesini ve ua'da asteroitlerin ve kuyruklu yıldızların Dünya'ya yaklaşma mesafesini verir .
Dünya'dan Ay'a olan mesafe sürekli değişiyor. Ay'ın dairesel olmayan yörüngesi nedeniyle, bu mesafe sadece 6 saatte 75 m/s'ye kadar, hatta 1.000 kilometreden fazla değişebilir. Diğer faktörler de Dünya-Ay mesafesini etkiler.
Değişken eksantriklik ile eliptik yörüngesi nedeniyle , anlık mesafe aylık periyodikliğe göre değişir. Buna ek olarak, mesafe, çeşitli gök cisimlerinin yerçekimi etkilerinden etkilenir - en önemlisi Güneş'inki ve daha az ölçüde Jüpiter'inkidir . Güneş sistemindeki diğer gezegenler, asteroitler , gelgit kuvvetleri ve göreceli etkiler gibi küçük rahatsızlıklardan sorumludur . Güneş radyasyonundan kaynaklanan basıncın etkisi, ay mesafesinde ± 3,6 mm'lik varyasyonların üretilmesine katkıda bulunur.
Ölçülen ay mesafesi, bir ay boyunca ortalama değerden 21.000 km'den fazla değişebilir. Bu rahatsızlıklar iyi anlaşılmıştır ve ay uzaklığı binlerce yıl boyunca doğru bir şekilde modellenebilir.
Mevcut durgunluk oranı yılda 3.805 ± 0.004 cm'dir. Bu oranın son zamanlarda arttığı görülmektedir. Gerçekten de, 3,8 cm/yıllık bir mesafe hızı, Ay'ın sadece 1,5 milyar yaşında olduğu anlamına gelirken, bilim adamları yaklaşık 4 milyar yıllık bir yaş civarında hemfikirdir. Dahası, bu anormal derecede yüksek yabancılaşma oranı hızlanmaya devam ediyor gibi görünüyor.
Bilim adamları, Dünya ve Ay yerçekimi ile kilitlenene ve eşzamanlı olarak dönene kadar ay mesafesinin artmaya devam edeceğini öngörüyor. Bu, Ay'ın yörünge periyodunun uzunluğu, Dünya'nın dönüş periyoduna eşit olduğunda gerçekleşir. İki cisim daha sonra dengededir ve başka hiçbir dönme enerjisi değiş tokuş edilmez. Modeller, bu konfigürasyona ulaşmak için 50 milyar yıl gerektiğini tahmin ediyor.
yörünge tarihiOrtalama ay mesafesi artıyor, bu da Ay'ın geçmişte daha yakın olduğunu gösteriyor. Prekambriyen çağda ortalama ay mesafesinin yaklaşık 52 R⊕ (Dünya yarıçapı) veya bugün yaklaşık 60R⊕ ile karşılaştırıldığında 2500 milyon yıl önce olduğuna dair jeolojik kanıtlar var.
Yaygın olarak kabul edilen bir teori olan Dev Etki Hipotezi, Ay'ın başka bir gezegen ile Dünya arasındaki yıkıcı bir etkinin sonucu olarak yaratıldığını ve bunun da 3.8 R ⊕ başlangıç mesafesinde parçaların birikmesine neden olduğunu iddia eder. İlk etkinin 4,5 milyar yıl önce meydana geldiği tahmin ediliyor.
Gelgit kuvvetleri tarafından dağılmaAy'ın Dünya'ya uyguladığı çekme, gelgit frenlemesi olarak bilinen bir etki olan Dünya'nın dönüşünü de yavaşlatır . Aksi takdirde açısal momentum , Dünya'nın dönüşünden Ay'ın yörüngesine yavaşça aktarılır. Bu daha yavaş dönüş, günlerin uzunluğunda (24 saat) yüzyılda 2,3 milisaniyelik bir artışa neden olur. Dünya tarafından kaybedilen enerji, daha sonra Dünya'dan olan mesafesini yılda 3,8 santimetre oranında artıran Ay'a aktarılır. Bu aktarımın nedeni, Dünya'nın dönüşünün, gelgitlerle yer değiştiren okyanuslardan gelen suyun taşınmasına neden olması, bu da Dünya'nın kütle merkezini kaydırarak Ay'da teğetsel bir ivme oluşturarak yörüngesindeki hızını kademeli olarak artırmasıdır. Bu nedenle, Dünya'nın dönme hızı belirsiz bir şekilde azalır ve Ay yörüngesinde hızlanır, yarıçapı giderek artar.
Dünya-Ay mesafesini ölçen ilk astronomlar muhtemelen antik Yunan astronomlarıdır . Samoslu Aristarchus , Ay'dan olan uzaklığı, Dünya'nın gölgesinin ay diski üzerindeki geçişini gözlemleyerek hesapladı.
1950'lerin sonlarına kadar, tüm ay mesafe ölçümleri optik açısal ölçümlere dayanıyordu. Uzay çağı, bu ölçümün kesinliğini ve doğruluğunu önemli ölçüde artıran bir dönüm noktası oldu. 1950'ler ve 1960'larda radar, lazerler, uzay araçları ve bilgisayar modelleri kullanılarak deneyler yapıldı .
Aşağıdaki paragraflar, ay mesafesini belirlemek için kullanılan tarihsel olarak önemli veya başka türlü ilginç yöntemlerden bazılarını açıklamaktadır ve ayrıntılı olması amaçlanmamıştır.
Ay uzaklığını belirlemenin en eski yöntemi, Ay ile birkaç yerden seçilen bir referans noktası arasındaki açıyı aynı anda ölçmektir. Senkronizasyon, önceden belirlenmiş bir zamanda veya tüm taraflarca gözlemlenebilir bir olay sırasında ölçümler alınarak koordine edilebilir. Hassas mekanik kronometrelerin ortaya çıkmasından önce, zamanlama olayı genellikle bir ay tutulması veya ayın meridyeni geçtiği zamandı (gözlemciler aynı boylamı paylaşıyorsa). Bu ölçüm tekniği ay paralaksı olarak bilinir .
Artan doğruluk için, atmosferdeki ışığın kırılmasını ve bozulmasını hesaba katmak için ölçülen açının düzeltilmesi gibi bazı sistematik hataların dikkate alınması gerekir.
Dünya ile Ay arasındaki mesafeyi ölçmeye yönelik ilk girişimler, Dünya'nın yarıçapı ve Güneş'in Ay'ınkinden daha büyük mesafesi bilgisine dayanan ay tutulması gözlemlerinden yararlandı. Ay tutulmasının geometrisini gözlemleyerek, trigonometri kullanılarak ay mesafesi hesaplanabilir.
Ay kullanarak trigonometri olan mesafeyi ölçmek için bir girişim ilk rapor Yunan astronom ve matematikçi tarafından yapıldı IV inci yüzyıl M.Ö.. AD , Samoslu Aristarchus , daha sonra, hesaplamaları 59-67 R⊕ sonucunu veren Hipparchus tarafından . Bu son yöntem, en uzak noktasında 64 1/6 R⊕ mesafeyi hesaplayan Ptolemy'nin çalışmasında ele alındı.
Fransız doğumlu astronom A.CD Crommelin liderliğindeki bir keşif gezisi , aynı gece Ay'ın güney geçişini iki farklı konumdan gözlemledi (Ay'ın doğrudan kutupların üstünden ve üzerinden geçen hayali bir daireyi geçtiği an). 1905'ten 1910'a kadar olan diğer kesin ölçümler, aşağı yukarı aynı boylamda bulunan Greenwich istasyonlarından ve Ümit Burnu'ndan belirli bir ay krateri (Mösting A) meridyeni geçerken yükseklik açısını ölçtü . Mesafe daha sonra ± 30 km'lik bir belirsizlikle hesaplandı ve sonraki yarım yüzyıl için referans ay mesafesi değeri olarak kaldı.
Ay'ın bir arka plan yıldızını gizlediği anı, bilinen ayırma mesafesinin çeşitli yerlerinden kaydederek veya önceden belirlenmiş bir zamanda Ay ile arka plandaki bir yıldız arasındaki açıyı ölçerek, ay mesafesi hesaplanabilir.
Gökbilimciler O'Keefe ve Anderson, 1952'de dokuz bölgeden dört okültasyon gözlemleyerek ay mesafesini hesapladılar. Ortalama 381.504,6 ± 4,7 km'lik bir mesafe hesapladılar, ardından değer 1962'de Irene Fischer tarafından rafine edildi ve daha kesin jeodezik veriler (geometrik veriler) dahil edildi. Dünya) 381.50.2 ± 2 km'lik bir değer üretmek için.
1957'de Amerikan Deniz Araştırma Laboratuvarı tarafından gerçekleştirilen bir deney , Dünya-Ay mesafesini belirlemek için radar sinyallerinin yankısını kullandı . 2 ms süreli radar darbeleri, çapı 15 metreden daha büyük bir radyo anteninden yayınlandı. Ay yüzeyindeki radyo dalgalarının yankısı kaydedildi ve dalganın seyahat süresi ölçüldü. Bu ölçümden mesafe hesaplanabilir. Ancak pratikte, doğru bir ölçümün güvenilir bir şekilde üretilebilmesi için yeterince net bir sinyal (kaçak dalgalar olmadan) elde etmek zordu.
Deney 1958'de İngiltere'deki Kraliyet Radar Kuruluşunda tekrarlandı. 5 ms süreli radar darbeleri, saniyede 260 darbe hızında 2 megavatlık bir tepe gücüyle iletildi. Bir önceki deneyde olduğu gibi, Ay'ın yüzeyindeki radyo dalgalarının yankısı kaydedildi ve dalganın seyahat süresi ölçüldü. Özellikle osiloskopun izlerini bir fotoğraf filmi üzerine bindirerek daha güvenilir bir sinyal elde edebilmek için birkaç ölçüm eklendi. Bu ölçümlerden, mesafe sadece 1,25 km'lik bir belirsizlikle hesaplanabildi.
Bu erken deneyler, kavram deneylerinin kanıtı olarak tasarlandı ve sadece bir gün sürdü. Takipleri bir ay sürdü ve o zamanki en doğru ay mesafesi ölçüsü olan 384.402 ± 1.2 km'lik bir ortalama değer elde edildi.
Bir lazer ışınının doğrudan Ay'ın yüzeyine yansıdıktan sonra dönüşünü yapması için geçen sürenin ölçümü ilk olarak 1962'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden bir ekip ve Kırım Astrofizik Gözlemevi'nden bir Sovyet ekibi tarafından yapıldı .
1969'daki Apollo misyonları sırasında , astronotlar bu ölçüm tekniğinin doğruluğunu iyileştirmek için Ay'ın yüzeyine retro reflektörler yerleştirdiler. Mevcut ölçümler hala bu ekipmanı kullanıyor ve dünya çapında birden fazla lazer kurulumunu içeriyor. Menzilli Ay Lazeri deneylerinin anlık doğruluğu, milimetrenin altında çözünürlüğe ulaşır ve bugüne kadar Ay mesafesini belirlemek için en güvenilir yöntemdir.
Hassas zamanlama cihazlarına, yüksek çözünürlüklü dijital kameralara , GPS alıcılarına , güçlü bilgisayarlara ve anlık yakın iletişim cihazlarına çağdaş kolay erişilebilirlik sayesinde, amatör astronomların yüksek seviyeli ölçümler yapması mümkün hale geldi .
Örneğin, 23 Mayıs 2007'de, Regulus'un neredeyse örtülmesi sırasında Ay'ın dijital fotoğrafları Yunanistan ve İngiltere'deki iki yerden çekildi . Ay ile arka plandaki bir yıldız arasındaki paralaksı ölçerek, ay mesafesi hesaplanabilir.
Eski Yunan astronomuna atıfta bulunarak "Arisarchus Kampanyası" adı verilen daha iddialı bir proje, 15 Nisan 2014'teki ay tutulması sırasında gerçekleştirildi .