ضوء الأرض: لماذا يتوهج الجزء المظلم من الهلال الفتي

الجواب القصير

حين يكون القمر هلالاً رفيعاً، كثيراً ما يظهر باقي قرصه كرةً رمادية خافتة. وهذا التوهج هو ضوء الأرض: ضوء شمس ارتد عن الأرض، وسافر إلى القمر، فأضاء جانبه الليلي. وكما تُرى من القمر، تمر الأرض بأطوار هي عكس أطوار القمر، فحين نرى هلالاً رفيعاً، يرى القمر أرضاً شبه مكتملة. والأرض أعرض من القمر بـ3.7 مرة وتعكس نحو 30 في المئة من ضوء الشمس الذي يصلها، لذا تكون الأرض المكتملة في سماء القمر أسطع بنحو 49 مرة من البدر في سمائنا. وتكون الإضاءة الأرضية في أقوى حالاتها حول المحاق وتخبو كلما كبر الهلال: إلى 80 في المئة عند ثلاثة أيام و30 في المئة عند التربيع الأول.

ضوء الشمس، منعكساً مرتين

كل ما على الجانب النهاري من القمر تضيئه الشمس. أما جانبه الليلي فلا يصله ضوء الشمس أبداً، لكنه ليس في ظلام تام: فالأرض معلقة في سمائه، وجانبها النهاري يعكس ضوء الشمس نحوه. ويعكس سطح القمر بعض ذلك الضوء مرة أخرى، عائداً نحو الأرض، وهذا ما نراه. فضوء الأرض ضوء شمس انعكس مرتين، مرة عن الأرض ومرة عن القمر، قبل أن يبلغ العين.

ويسميه الفرنسيون lumière cendrée، أي الضوء الرمادي، والعبارة الإنجليزية "القمر القديم في أحضان القمر الجديد" تصف المشهد نفسه: القرص الكامل الخافت محتضناً بين ذراعي الهلال الساطعتين.

طور الأرض عكس طور القمر

يتوقف طور أي جرم على الزاوية بين الشمس والراصد، كما تُرى من ذلك الجرم. فعند المحاق يقع القمر بين الأرض والشمس: فنرى نحن الجانب غير المضاء من القمر، ويرى القمر الجانب المضاء كلياً من الأرض. وعند البدر تقع الأرض بينهما: فنرى القمر بدراً، ويرى القمر الجانب الليلي من الأرض. وفيما بين ذلك يكمل الطوران أحدهما الآخر دائماً: فحين يكون 4 في المئة من القمر مضاءً بالنسبة إلينا، يكون 96 في المئة من الأرض مضاءً بالنسبة إلى القمر.

والأمر نفسه ينطبق على شدة الإضاءة الأرضية على القمر، وإن كانت تخبو أسرع من الجزء المضاء من الأرض. فالكرة المضاءة من جهة واحدة تعكس معظم ضوئها مباشرة عائداً نحو الشمس، لذا لا ترسل الأرض المضاءة نصفها إلى القمر نصف ضوء الأرض المكتملة، بل نحو ثلثه.

بالنسبة إلى الشهر القمري الذي بدأ بمحاق 10 أكتوبر 2026 عند 15:50 بالتوقيت العالمي:

تنخفض الإضاءة الأرضية إلى ما دون نصف شدتها عند المحاق عند 5.9 أيام، حين يكون 30 في المئة من القمر مضاءً. وبعد ذلك يكون الجزء المضاء بضوء الأرض أخفت وأصعب رؤيةً بجوار جزء مضاء بالشمس يكبر، لذا فضوء الأرض عملياً ظاهرة من ظواهر الهلال: الهلال المسائي في الأيام القليلة الأولى والهلال الصباحي في الأيام القليلة الأخيرة. ولا يبلغ مجموع الجزأين المضاءين في الجدول 100 في المئة تماماً لأن الشمس ليست على بعد لا نهائي، لكنهما لا يبتعدان عنه أبداً بأكثر من 0.13 في المئة.

ما مدى سطوع الأرض المكتملة؟

الأرض من القمر هدف كبير. فنصف قطرها المتوسط 6,371 كم مقابل 1,737 كم للقمر، فهي أعرض بـ3.67 مرة، وتغطي 13.4 ضعف المساحة، وعند المسافة المتوسطة البالغة 384,400 كم تمتد على 1.9 درجة من السماء، مقابل 0.52 درجة للقمر كما يُرى من الأرض.

وهي أيضاً مرآة أفضل. إذ تعطي صحائف بيانات NASA للأرض بياضاً كلياً (Bond albedo) قدره 0.294، أي أنها تعكس نحو 29 في المئة من ضوء الشمس الذي يصلها، وللقمر 0.11. ووجد مشروع ضوء الأرض في مرصد بيغ بير الشمسي، الذي يقيس انعكاسية الأرض من ضوء الأرض نفسه، متوسطاً قدره 0.297 (Goode وآخرون، 2001). فصخر القمر الرمادي داكن؛ أما غيوم الأرض وجليدها وصحاريها فساطعة.

ولمقارنة الأرض المكتملة كما تُرى من القمر بالبدر كما يُرى من الأرض، خذ الحجم والانعكاسية معاً. فالجرمان على البعد نفسه من الشمس وعلى البعد نفسه أحدهما من الآخر، لذا فالنسبة هي نسبة مساحتيهما مضروبة في نسبة انعكاسيتيهما. والانعكاسية المناسبة لجرم مضاء كلياً يُرى من الأمام هي البياض الهندسي (geometric albedo)، 0.434 للأرض و0.12 للقمر (NASA):

• 13.45 (المساحتان) × 0.434 / 0.12 = نحو 49.
• وباستخدام البياض الكلي بدلاً منه، تكون النسبة نحو 36.

وبمقياس القدر عند الفلكيين، يعادل عامل 49 فرقاً قدره 4.2 قدر، لذا فالأرض المكتملة من القمر قدرها نحو −17، مقابل −12.7 للبدر من الأرض.

والحساب نفسه يعطي الضوء الذي يلقيه كل جرم على الآخر. فالأرض المكتملة تضيء الجانب الليلي للقمر بنحو 1/8,400 من ضوء الشمس المباشر؛ والبدر يضيء الأرض بنحو 1/408,000. ويمكن التحقق من هذا الرقم الثاني بالقياس: فقدر الشمس −26.74 وقدر البدر −12.74، والفرق 14 قدراً، أي عامل قدره 398,000. فالليلة تحت أرض مكتملة أشد سطوعاً بكثير من أي ليلة نعرفها.

وتفترض هذه الأرقام أرضاً تعكس الضوء بالتساوي، ككرة غير لامعة. والأرض الحقيقية ليست كذلك.

لماذا يتغير ضوء الأرض من ليلة إلى أخرى

تأتي الإضاءة الأرضية على القمر من نصف الأرض الذي يواجه القمر ويكون مضاءً بالشمس في تلك اللحظة، وسطوع ذلك النصف يتوقف على ما يغطيه. فالمحيط المفتوح داكن؛ والغيوم والثلج والجليد والصحراء ساطعة. لذا فضوء الأرض مقياس لطقس الأرض، وقد استُخدم كذلك منذ 1998. فمرصد بيغ بير الشمسي في كاليفورنيا يقيس ضوء الأرض بانتظام منذ ديسمبر 1998. ووجدت نتائجه الأولى أن انعكاسية الأرض تتغير بنحو 5 في المئة من يوم إلى آخر مع الطقس في الجانب الآخر من الكرة الأرضية، وأن التغيرات الفصلية أكبر بنحو الضعف مما توقعته محاكاة المناخ، وأن الأرض تكون أسطع ما تكون في الربيع (Goode وآخرون، 2001). وجمعت دراسة لاحقة بيانات ضوء الأرض مع سجلات الغيوم من الأقمار الصناعية لإعادة بناء انعكاسية الأرض رجوعاً إلى 1984 (Pallé وآخرون، 2004).

والهندسة تحدد أيضاً أي جزء من الأرض يضيء القمر. فبالنسبة إلى راصد في أوروبا، يتدلى قمر الهلال المسائي فوق الأفق الغربي بعد غروب الشمس، ويقع الجزء المضاء بالشمس من الأرض الذي يستطيع رؤيته إلى الغرب، فوق الأطلسي والأمريكتين، حيث لا يزال الوقت بعد الظهر. أما الهلال الصباحي فتضيئه الأرض إلى الشرق، فوق آسيا، حيث بدأ النهار. وقد يختلف الاثنان في السطوع اختلافاً قابلاً للقياس.

ليوناردو ودانجون والقمر القديم في أحضان القمر الجديد

لوحظ التوهج قبل أن يُفسَّر بزمن طويل. وأول تفسير صحيح معروف له موجود في دفتر ليوناردو دافنشي المعروف اليوم بمخطوطة ليستر (Codex Leicester)، المكتوب بين نحو 1506 و1510: فقد استنتج أن الجزء المظلم من القمر يضيئه ضوء الشمس المنعكس عن الأرض. وظن أن الانعكاس يأتي في معظمه من بحار الأرض؛ ونعرف اليوم أن الغيوم تسهم بكثير منه. ولم تُنشر ملاحظات ليوناردو، وبعد قرن ظهر التفسير مطبوعاً من جديد، ومن ذلك في كتاب غاليليو Sidereus Nuncius (الرسول النجمي) (1610).

وتعطي القصيدة الشعبية الإسكتلندية القديمة Sir Patrick Spens المشهدَ عبارته الإنجليزية: فبحّار رأى القمر الجديد والقمر القديم في ذراعه يعدّ ذلك نذيراً بعاصفة. واستخدم كولريدج هذه الأبيات تصديراً لقصيدته Dejection: An Ode (1802).

وأجرى أول القياسات الدقيقة الفلكي الفرنسي أندريه دانجون، منذ أواخر عقد 1920. فقد كانت أداته تقسم صورة القمر إلى اثنتين، ليضع بقعة في ضوء الشمس بجوار بقعة في ضوء الأرض ويخفّت المضاءة بالشمس حتى تتطابقا، ومن النسبة استنتج مقدار الضوء الذي تعكسه الأرض. وتبيّن لاحقاً أن قيمه كانت مرتفعة أكثر من اللازم، لكن الطريقة بقيت. ودانجون هو الفلكي نفسه الذي وصف الحد الذي لا يُرى دونه أي هلال، المشروح في حد دانجون. ومشاريع ضوء الأرض الحديثة هي طريقته بكاميرات إلكترونية.

هل يساعدك ضوء الأرض على رؤية الهلال؟

يساعد قليلاً، وفقط حين يكون الهلال سهل الرؤية أصلاً.

• لا يستطيع أن يكشف هلالاً أصغر من أن يُرى. فالجزء المضاء بضوء الأرض أخفت دائماً بكثير من الهلال المضاء بالشمس، فإن ضاع الهلال نفسه في الشفق، ضاع معه القرص المضاء بضوء الأرض. وفي المساء الذي يكون فيه ضوء الأرض في أقوى حالاته، أي أول مساء بعد المحاق، تكون السماء حول القمر في أشد سطوعها، فلا يمكن رؤية التوهج إطلاقاً. ويشرح مقال حد دانجون السبب.
• يمكنه أن يرشد العين إلى هلال أكبر عمراً. ففي قمر عمره من يومين إلى خمسة أيام، بعد أن تظلم السماء، يمكن للقرص الرمادي أن يُبرز القمر كله، وفي المنظار يساعد على التأكد من أن الشريحة الخافتة هي القمر لا حافة غيمة.
• الهلال هو ما يُعتدّ به. فمعايير الرؤية المستخدمة في هذا الموقع، يالوب وعودة، تتنبأ بإمكانية رؤية الهلال المضاء بالشمس، من عرضه وارتفاعه فوق الشمس، وتقارير الرؤية تصف الهلال. والقرص الرمادي وحده ليس هو الهلال. ويُوصف كيف تُعامل أنواع الرصد المختلفة في العين المجردة أو المنظار أو التلسكوب.

ولتوقيت مساء التحري، متى يصبح الهلال مرئياً أول مرة وكم يبقى في السماء، انظر كيف ترى الهلال للمبتدئين وخريطة الرؤية.

تصوير ضوء الأرض

ضوء الأرض من أمتع ما يمكن تصويره في القمر، لأن الكاميرا تُظهره أوضح بكثير مما تراه العين. وأفضل الأمسيات حين يكون عمر القمر من يومين إلى خمسة أيام، والسماء مظلمة، والقمر لا يزال بعيداً بما يكفي عن الأفق: فبحسب الجدول أعلاه، تكون الإضاءة الأرضية حينئذ بين 89 و59 في المئة من أقوى حالاتها. ويختلف الهلال والقرص المضاء بضوء الأرض في السطوع اختلافاً كبيراً لا تتسع له لقطة واحدة. والحل المعتاد لقطتان، قصيرة للهلال وطويلة، ثانية أو أكثر بقيمة ISO أعلى، للقرص المضاء بضوء الأرض، تُدمجان بعد ذلك. والإعدادات والدمج في كيفية تصوير هلال القمر.

الأسئلة الشائعة

هل ضوء الأرض هو نفسه "الضوء الرمادي"؟

نعم، بالنسبة إلى القمر. فـlumière cendrée، أي الضوء الرمادي، هو الاسم الفرنسي القديم لضوء الأرض. وتُستخدم العبارة الإنجليزية المقابلة (ashen light) أيضاً لتوهج مختلف ومتنازع فيه يُبلَّغ عنه على الجانب الليلي من الزهرة.

لماذا لا أرى ضوء الأرض قرب البدر؟

لأن الأرض، كما تُرى من القمر، تكون حينئذ قريبة من المحاق: فهي تدير جانبها الليلي نحو القمر ولا ترسل إليه تقريباً أي ضوء. والجزء الساطع المضاء بالشمس من القمر سيُغرق أي توهج خافت على أي حال.

هل ضوء الأرض أسطع في الهلال الصباحي أم في الهلال المسائي؟

يتوقف ذلك على نصف الأرض الذي يواجه القمر ومدى تغطيته بالغيوم. فبالنسبة إلى راصد بعينه، يضيء الهلالين المسائي والصباحي جزآن مختلفان من الأرض، لذا قد يختلفان، ويتغير الفرق مع الفصل والطقس.

هل يجعل ضوء الأرض التنبؤ بالهلال أسهل؟

لا. فالتنبؤات في هذا الموقع، في صفحة القمر وخريطة الرؤية، هي للهلال المضاء بالشمس ولا تأخذ ضوء الأرض في الحسبان.

هل تضيء الأرض المكتملة الليل القمري؟

نعم. فالأرض المكتملة تعطي الجانب الليلي من القمر نحو 49 ضعف الضوء الذي يعطيه البدر للأرض، وهو ما يكفي لرؤية التضاريس بوضوح.

انظر أيضاً

• حد دانجون: لماذا يستحيل رؤية بعض الأهلة
• كيفية تصوير هلال القمر
• كيف ترى الهلال: دليل المبتدئين
• هل يمكنك رؤية الهلال بالعين المجردة؟
• العلم وراء الهلال
• صفحة القمر، مع طور القمر الليلة وعمره.

المراجع

• الأطوار والإضاءة الأرضية على مدى الشهر ومقارنة الأرض المكتملة بالبدر محسوبة بمحرك الفلك في هذا الموقع. ويعيد إنتاج الأرقام docs/research/earthshine.mjs، ويحسبها packages/astronomy/src/earthshine.ts في الشيفرة المصدرية لموقع Hilal Vision. وتفترض الإضاءة الأرضية أرضاً غير لامعة بالتساوي (لامبرتية) وتأخذ في الحسبان تغير المسافة بين الأرض والقمر.
• Williams, D.R. Earth Fact Sheet, Moon Fact Sheet and Sun Fact Sheet, NASA Space Science Data Coordinated Archive (nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet). أنصاف الأقطار، والبياض الكلي والهندسي، وقدرا الشمس والبدر.
• Goode, P.R., Qiu, J., Yurchyshyn, V., Hickey, J., Chu, M.C., Kolbe, E., Brown, C.T. and Koonin, S.E. (2001). "Earthshine observations of the Earth's reflectance." Geophysical Research Letters, 28(9), 1671 to 1674.
• Pallé, E., Goode, P.R., Montañés-Rodríguez, P. and Koonin, S.E. (2004). "Changes in Earth's reflectance over the past two decades." Science, 304, 1299 to 1301.
• NASA (2001). "Scientists watch dark side of the Moon to monitor Earth's climate", 17 April 2001: عن مشروع بيغ بير، وأولى أرصاد دانجون الكمية، وتفسير ليوناردو.
• Leonardo da Vinci, Codex Leicester (نحو 1506 إلى 1510).
• Galileo Galilei, Sidereus Nuncius (1610).
• Sir Patrick Spens, Child Ballad 58; S.T. Coleridge, Dejection: An Ode (1802).