הירח הוא לוויינו הטבעי, היחיד והמיוחד של כדור הארץ, וגרם השמיים הקרוב אליו ביותר. המרחק הממוצע בין מרכזו של הירח למרכז כדור הארץ הוא כ-384,403 קילומטר – פי 30 מקוטרו של כדור הארץ. זהו מרחק אדיר, שקשה לתפוס. למעשה, אילו סידרנו את כל כוכבי הלכת שבמערכת השמש בשורה, סמוכים זה לזה, מכדור הארץ אל עבר הירח – גם אז לא היינו מגיעים לירח.
מרחקו המשתנה של הירח
הירח נע במסלול אליפטי סביב הפלנטה שלנו, ולכן מרחקו מאיתנו איננו קבוע במשך החודש הירחי. נוסף על כך, המסלול עצמו משתנה במקצת במהלך החודש, בהשפעת הכבידה של השמש. בפריגיאה, שהיא הנקודה הקרובה אלינו ביותר במסלולו, ייראה שכנינו במרחק ממוצע של 363,104 ק"מ בלבד. מרחק זה קטן בכ-48,000 ק"מ ממרחקו הממוצע באפוגיאה, שהיא הנקודה הרחוקה ביותר, ובה יתרחק הירח עד ל-405,696 ק"מ בממוצע. הפער בין נקודות הקיצון האלו הוא בערך 14% מהמרחק לירח, כלומר הוא גדול למדי וניתן להבחין בו.
פעמים אחדות בשנה הירח נמצא סמוך לנקודת הפריגיאה שלו כשהוא במילואו. בהצטלבות מקרים שכזו מקשט את שמי הלילה ירח מלא, גדול ובהיר מהממוצע, בעל נוכחות מרשימה. תופעה זו זכתה לכינוי "סופרמון" (ירח-על). ללא נקודת ייחוס אולי יהיה קשה להבחין בשינוי בגודלו של הירח, אולם בהירותו, לעומת זאת, גדלה בכ-20%, והרחק מאורות העיר קשה להתעלם ממופעו המרשים של הסופרמון.
מסלול הירח סביב כדור הארץ
השפעת הכבידה העצומה של השמש מחוללת שינויים הן במרחק של הירח מכדור הארץ והן במישור הסיבוב של הירח סביב כדור הארץ ביחס לשמש. על מסלולו המוזר של הירח מבחינת מרחקו ונטייתו נערכו מחקרים לרוב. באחד מהם, שהתפרסם בכתב העת Nature בשנת 2016, בחנו החוקרים את יחסי הגומלין המורכבים בין כדור הארץ לירח, והציעו להם מודל חדש ומקורי. התנגשות אימתנית בין כדור הארץ לגוף שמימי ענק, בגודלו של מאדים – אשר לפי התאוריה הרווחת היא שיצרה את הירח – האיצה מאוד את סיבובו של כדור הארץ סביב צירו, ויממה חלפה לה בשעתיים וחצי בלבד! נוסף על כך, ציר הסיבוב שלו הוסט לזווית נטייה עצומה של 60–80 מעלות. בהדמיות של החוקרים נראה בבירור כיצד במשך 4 מיליארד שנה הואטה בהדרגה מהירות הסיבוב הזו, בהשפעת כוח הכבידה של הירח, ונטיית הציר קטנה לזווית הידועה בת ה-23.5 מעלות, זו שמקנה לנו את עונות השנה. השינויים הללו השפיעו מאוד גם על מסלולו האליפטי של הירח.
כיצד מודדים את מרחקו של הירח?
שכננו הקרוב סקרן את תושבי כדור הארץ הקדמונים כבר מהעת העתיקה, וניסיונות רבים נערכו במטרה למדוד את מרחקו המדויק מאיתנו. כבר בשנת 150 לפנה"ס הצליח האסטרונום היווני היפארכוס לחשב לראשונה את גודלו של הירח ואת מרחקו מכדור הארץ. הוא עשה זאת באמצעות תצפית על צל כדור הארץ בעת ליקוי ירח מלא.
כ-300 שנה לאחר מכן, במאה השנייה לספירה, השתמש האסטרונום תלמי בשיטת הטריאנגולציה: הוא הציב שני צופים בשתי נקודות שונות, כאשר אחד מהם רואה ברגע מסוים את הירח בזנית (בדיוק מעל ראשו). כך נוצר משולש שקדקודיו הם מרכז כדור הארץ, הירח (הצופה הראשון נמצא על הצלע המחברת אותם) ומקומו של הצופה השני. בעזרת טריגונומטריה פשוטה ניתן לחשב את צלעותיו של המשולש. תלמי קבע כי המרחק בין כדור הארץ לירח גדול פי 59 מהרדיוס של כדור הארץ, תוצאה מדויקת להפליא יחסית לאמצעי המדידה דאז.
מרחקו של הירח מכדור הארץ בעתיד
הירח וכדור הארץ מפעילים זה על זה כוח משיכה. הירח נמצא במצב של "נעילת גאות", כלומר פני הירח שפונים לארץ "כלואים" בכבידה של כדור הארץ ויפנו אלינו תמיד. אלא שקצב סיבובו של הירח סביב כדור הארץ וקצב סיבוב כדור הארץ סביב צירו אינם זהים. לפיכך כל נקודה על כדור הארץ למעשה מאיצה את הירח סביבה, ומצד שני, מהירות הסיבוב של כדור הארץ סביב צירו מואטת.
האם ההאטה הזו מורגשת? ובכן, סביר להניח שלא תחושו בהאטה של 0.0016 שניות בכל 100 שנה. גם תאוצת ההקפה של הירח אינה מורגשת, אולם על פני מיליוני שנה שכננו הנאמן ילך ויתרחק מאיתנו בגללה. קצב ההתרחקות אומת במדויק באמצעות מראות מיוחדות שהשאירו האסטרונאוטים של תוכנית אפולו על הירח. קרני לייזר משודרות אל עבר המראות, והזמן שבו הן עוברות את המרחק הלוך ושוב נמדד. לפי המדידות, הירח מתרחק מאיתנו במהירות של 3.8 ס"מ לשנה, ולפיכך בימיה האחרונים של השמש שלנו, בעוד כמה מיליארדי שנים, יגדל מרחקו מאיתנו פי שניים בערך.