Κοιτάξτε τη Σελήνη για αρκετές νύχτες και τα γνώριμα σημάδια της μοιάζουν να μένουν στη θέση τους. Οι ίδιες μεγάλες, σκοτεινές σεληνιακές πεδιάδες είναι στραμμένες προς τη Γη, κάνοντας τη Σελήνη να φαίνεται σαν να μην περιστρέφεται. Κι όμως, περιστρέφεται: η Σελήνη γυρίζει μία φορά γύρω από τον άξονά της για κάθε περιφορά της γύρω από τη Γη. Αυτός ο συγχρονισμός, που ονομάζεται παλιρροϊκός συγχρονισμός, είναι ο λόγος που βλέπουμε σχεδόν πάντα το ίδιο ημισφαίριο και όχι όλες τις πλευρές διαδοχικά.
Το απέναντι ημισφαίριο αποκαλείται συχνά αθέατη πλευρά. Δεν είναι μονίμως σκοτεινό. Το ηλιακό φως φτάνει στο μεγαλύτερο μέρος της σεληνιακής επιφάνειας σε διάφορα σημεία του σεληνιακού κύκλου, αν και ορισμένοι βαθιοί κρατήρες κοντά στους πόλους παραμένουν σε μόνιμη σκιά. Η γεωμετρία της τροχιάς της Σελήνης, η περιστροφή της και μια μικρή φαινόμενη ταλάντωση εξηγούν όλα μαζί τι μπορούμε να δούμε.
Μία περιστροφή για κάθε περιφορά
Η Σελήνη χρειάζεται 27.32166 ημέρες για να ολοκληρώσει μία περιστροφή ως προς τα μακρινά άστρα και 27.32166 ημέρες για να κάνει μία περιφορά γύρω από τη Γη. Επειδή αυτές οι περίοδοι είναι ίσες, η ίδια γενική πλευρά της παραμένει στραμμένη προς τον πλανήτη μας. Αν η Σελήνη δεν περιστρεφόταν καθόλου, η μεταβαλλόμενη θέση της στην τροχιά της θα έφερνε διαφορετικά γεωγραφικά μήκη στο οπτικό μας πεδίο. Αντί γι’ αυτό, περιστρέφεται σταθερά καθώς κινείται, παραμένοντας συγχρονισμένη με την τροχιά της.
Μια οικεία παρομοίωση είναι να περπατάτε γύρω από έναν άνθρωπο έχοντας διαρκώς το πρόσωπό σας στραμμένο προς εκείνον. Πρέπει να περιστραφείτε μία φορά στη διάρκεια της διαδρομής, παρόλο που ο άνθρωπος που σας κοιτάζει βλέπει συνεχώς την ίδια πλευρά του κεφαλιού σας. Η περιστροφή της Σελήνης είναι λιγότερο εμφανής, επειδή δεν υπάρχει κάποιο σημείο αναφοράς στη Γη που να κάνει εύκολα αντιληπτή την περιστροφή της από νύχτα σε νύχτα.
Η περίοδος περιστροφής των 27.32166 ημερών δεν είναι το διάστημα από τη μία πανσέληνο στην επόμενη. Αυτός ο κύκλος των φάσεων διαρκεί 29.53059 ημέρες, επειδή, όσο η Σελήνη περιφέρεται γύρω από τη Γη, το σύστημα Γης-Σελήνης κινείται και γύρω από τον Ήλιο. Αφού ολοκληρώσει μία περιφορά, η Σελήνη πρέπει να διανύσει λίγο μεγαλύτερη απόσταση για να επανέλθει στην ίδια ευθυγράμμιση με τον Ήλιο και τη Γη. Ο οδηγός για τις φάσεις της Σελήνης εξηγεί πώς οι μεταβαλλόμενες γωνίες Ήλιου-Γης-Σελήνης δημιουργούν τις φάσεις που βλέπουμε.
Πώς οι παλιρροϊκές δυνάμεις συγχρόνισαν τη Σελήνη
Ο παλιρροϊκός συγχρονισμός είναι το αποτέλεσμα της επίδρασης της βαρύτητας σε ένα περιστρεφόμενο σώμα με την πάροδο του χρόνου. Η βαρύτητα της Γης έλκει πιο έντονα την πλευρά της Σελήνης που βρίσκεται πιο κοντά στη Γη απ’ ό,τι την απέναντι πλευρά. Αυτή η διαφορά παραμορφώνει ελαφρά τη Σελήνη, δημιουργώντας μια παλιρροϊκή παραμόρφωση. Όταν η περιστροφή της Σελήνης και η περιφορά της δεν ήταν συγχρονισμένες, η παραμόρφωση δεν ευθυγραμμιζόταν τέλεια με την κατεύθυνση Γης-Σελήνης. Η βαρυτική ροπή που προέκυπτε άλλαζε την περιστροφή της Σελήνης, ενώ η εσωτερική τριβή διέσπειρε την περιστροφική ενέργεια.
Με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα φαινόμενα επιβράδυναν την περιστροφή της Σελήνης, ώσπου μία περιστροφή άρχισε να διαρκεί όσο και μία περιφορά. Σε αυτή τη συγχρονισμένη κατάσταση, η παλιρροϊκή παραμόρφωση παραμένει σχεδόν ευθυγραμμισμένη με τη Γη, οπότε η επαναλαμβανόμενη ροπή που άλλαζε την περιστροφή γίνεται πολύ μικρότερη. Ο παλιρροϊκός συγχρονισμός δεν είναι κάποια ειδική δύναμη που κρατά ακίνητη τη μία πλευρά· είναι μια σταθερή κατάσταση που προκύπτει από την περιστροφή, τη βαρύτητα και την απώλεια ενέργειας.
Οι παλιρροϊκές επιδράσεις εξακολουθούν να έχουν σημασία στο σύστημα Γης-Σελήνης. Η Σελήνη απομακρύνεται από τη Γη με ρυθμό περίπου 3.8 cm ανά έτος, ως συνέπεια των παλιρροϊκών αλληλεπιδράσεων που μεταφέρουν στροφορμή μέσα στο σύστημα. Η ακριβής κίνηση δεν είναι ορατή από μία μόνο παρατήρηση, συνδέει όμως την κλειδωμένη περιστροφή της Σελήνης με τη συνεχιζόμενη ανταλλαγή ανάμεσα στην τροχιακή κίνηση και την περιστροφή.
Η αθέατη πλευρά δεν είναι σκοτεινή πλευρά
Η αθέατη πλευρά είναι απλώς το ημισφαίριο που βρίσκεται στραμμένο μακριά από τη Γη. Δέχεται το ηλιακό φως, όπως και η ορατή πλευρά, καθώς η Σελήνη περιφέρεται γύρω από τον πλανήτη μας. Στην πανσέληνο, η ορατή πλευρά φωτίζεται και η αθέατη πλευρά είναι κυρίως στραμμένη μακριά από τον Ήλιο· στη νέα Σελήνη, φωτίζεται η αθέατη πλευρά, ενώ η ορατή είναι ως επί το πλείστον στο σκοτάδι. Ο κύκλος αντιστρέφεται καθώς η Σελήνη διασχίζει τις φάσεις της.
Υπάρχει μία σημαντική διευκρίνιση: δεν εναλλάσσονται όλα τα σημεία της Σελήνης ανάμεσα στο ηλιακό φως και το σκοτάδι. Κοντά στους πόλους, ο Ήλιος παραμένει χαμηλά πάνω από τον ορίζοντα. Ο πυθμένας ορισμένων βαθιών κρατήρων προστατεύεται τόσο καλά από τα χείλη τους, ώστε το ηλιακό φως δεν φτάνει ποτέ εκεί, αφήνοντας περιοχές σε μόνιμη σκιά. Αυτές οι εξαιρετικές περιοχές οφείλονται στο τοπικό ανάγλυφο και στη χαμηλή γωνία του Ήλιου, όχι στο ότι βρίσκονται στην αθέατη πλευρά.
Επομένως, η φράση «σκοτεινή πλευρά της Σελήνης» μπορεί να παραπλανήσει. Μπορεί να χρησιμοποιείται ανεπίσημα με την έννοια της αθέατης πλευράς, αλλά δεν περιγράφει ένα ημισφαίριο που δεν δέχεται ποτέ ηλιακό φως. Για να δείτε πώς μεταβάλλονται οι ημερομηνίες και οι ώρες των φάσεων στη διάρκεια του κύκλου, χρησιμοποιήστε το ημερολόγιο φάσεων της Σελήνης ανά μήνα.
Μια μικρή ταλάντωση αποκαλύπτει μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας
Με την πάροδο του χρόνου, η Γη δεν βλέπει ακριβώς τη μισή Σελήνη. Η τροχιά της Σελήνης είναι ελαφρώς ελλειπτική, οπότε η τροχιακή ταχύτητά της μεταβάλλεται: κινείται ταχύτερα όταν βρίσκεται πιο κοντά στη Γη και βραδύτερα όταν βρίσκεται πιο μακριά. Ο ρυθμός περιστροφής της παραμένει σχεδόν σταθερός, επομένως η μεταβαλλόμενη τροχιακή ταχύτητα κάνει τη Σελήνη να φαίνεται σαν να λικνίζεται λίγο από τη μία πλευρά στην άλλη. Αυτή η φαινόμενη κίνηση ονομάζεται λίκνιση κατά γεωγραφικό μήκος.
Η λίκνιση κατά γεωγραφικό πλάτος έχει διαφορετική αιτία. Ο άξονας περιστροφής της Σελήνης έχει κλίση 1.54 μοιρών ως προς την εκλειπτική, ενώ η τροχιά της έχει κλίση 5.14 μοιρών ως προς την εκλειπτική. Μαζί, αυτές οι γωνίες επιτρέπουν στους παρατηρητές να βλέπουν λίγο πιο πέρα από τον βόρειο ή τον νότιο σεληνιακό πόλο σε διαφορετικά σημεία της τροχιάς. Η απόσταση της Σελήνης και η θέση του παρατηρητή στη Γη επηρεάζουν επίσης ελαφρώς τη θέα.
Η λίκνιση δεν αποκαλύπτει ολόκληρη την αθέατη πλευρά ταυτόχρονα. Επιτρέπει στους παρατηρητές να κοιτάζουν πέρα από το φαινόμενο χείλος σε βάθος χρόνου. Συνολικά, περίπου το 59 τοις εκατό της σεληνιακής επιφάνειας μπορεί να γίνει ορατό από τη Γη κάποια στιγμή, αν και σε κάθε δεδομένη στιγμή είναι ορατό το πολύ περίπου το μισό. Αυτή η σταδιακή αποκάλυψη εξηγεί γιατί οι λεπτομερείς χάρτες της σεληνιακής επιφάνειας εκτείνονται πέρα από την πλευρά που φαίνεται κεντραρισμένη σε μια συνηθισμένη θέα.
Τι να παρατηρήσετε από τη Γη
Ένας χρήσιμος τρόπος να παρακολουθήσετε αυτό το φαινόμενο είναι να συγκρίνετε ένα αναγνωρίσιμο χαρακτηριστικό κοντά στο χείλος της Σελήνης σε διαφορετικές ημερομηνίες. Η λίκνιση μετατοπίζει το φαινόμενο άκρο, οπότε ένας κρατήρας ή μια σκοτεινή πεδιάδα κοντά στο χείλος μπορεί να φαίνεται πιο εκτεθειμένη σε μια ημερομηνία απ’ ό,τι σε κάποια άλλη. Η αλλαγή είναι διακριτική χωρίς τηλεσκόπιο ή κιάλια, ενώ η μεταβαλλόμενη θέση της Σελήνης στον ουρανό μπορεί επίσης να δυσκολέψει τις συγκρίσεις. Συγκρατήστε το ίδιο χαρακτηριστικό και συγκρίνετε παρατηρήσεις που έγιναν σε παρόμοιες φάσεις.
Η θέα εξαρτάται τόσο από το πού βρίσκεστε στη Γη όσο και από το πότε κοιτάζετε. Ο πίνακας Σελήνης για την πόλη σας παρέχει την τοπική φάση και φωτεινότητα, την ανατολή και τη δύση της Σελήνης, το ύψος και το αζιμούθιο, την απόσταση και την εικόνα του ουρανού μαζί με τον τοπικό καιρό. Για τον προγραμματισμό της παρατήρησης, ο οδηγός για την καλύτερη ώρα παρατήρησης της Σελήνης εξηγεί πώς η φάση και οι τοπικές συνθήκες επηρεάζουν το πότε βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα. Η συγχρονισμένη περιστροφή της Σελήνης εξηγεί γιατί η γνώριμη πλευρά της παραμένει στραμμένη προς εμάς· η λίκνιση προσφέρει στους υπομονετικούς παρατηρητές μια μεταβαλλόμενη ματιά λίγο πιο πέρα από αυτήν.