Vaadake Kuud mitmel õhtul järjest ja selle tuttavad märgid näivad püsivat paigal. Samad laiad tumedate Kuu merede laigud on Maa poole suunatud, mistõttu võib jääda mulje, nagu Kuu ei pöörlekski. Tegelikult pöörleb: Kuu teeb iga tiiruga ümber Maa ühe pöörde ümber oma telje. See sünkroniseerumine, mida nimetatakse loodete lukustumiseks, on põhjus, miks näeme peaaegu alati sama poolkera, mitte Kuu eri külgi kordamööda.
Vastaspoolkera nimetatakse sageli Kuu tagaküljeks. See pole püsivalt pime. Päikesevalgus jõuab Kuutsükli eri etappidel suurema osani Kuu pinnast, kuigi mõned sügavad polaaralad kraatrid jäävad alatiseks varju. Seda, mida me näeme, aitavad selgitada Kuu orbiidi ja pöörlemise geomeetria ning väike näiv võnkumine.
Üks pööre ühe tiiru kohta
Kuul kulub 27.32166 päeva ühe pöörde tegemiseks kaugete tähtede suhtes ja 27.32166 päeva ühe tiiru tegemiseks ümber Maa. Kuna need perioodid on võrdsed, püsib meie planeedi poole suunatuna üldjoontes sama külg. Kui Kuu üldse ei pöörleks, tooks selle muutuv asukoht orbiidil vaatevälja eri pikkuskraadid. Selle asemel pöörleb ta liikudes ühtlaselt, hoides orbiidiga sammu.
Tuttav võrdlus on kõndida ümber inimese, hoides samal ajal nägu tema poole. Peate ringi jooksul korra pöörama, kuigi teid vaatav inimene näeb kogu aeg sama külge teie peast. Kuu pöörlemist on raskem märgata, sest Maal pole orientiiri, mille järgi oleks lihtne ööst öösse selle pöörlemist jälgida.
27.32166-päevane pöörlemisperiood ei ole kahe täiskuu vaheline ajavahemik. See faasitsükkel kestab 29.53059 päeva, sest Kuu tiirlemise ajal ümber Maa liigub ka Maa-Kuu süsteem ümber Päikese. Pärast ühe tiiru läbimist peab Kuu liikuma veel veidi edasi, et jõuda tagasi samasse asendisse Päikese ja Maa suhtes. Kuu faaside juhend selgitab, kuidas Päikese, Maa ja Kuu nurkade muutumine tekitab nähtavad faasid.
Kuidas loodejõud Kuu pöörlemise sünkroniseerisid
Loodete lukustumine on tulemus, mille annab gravitatsiooni pikaajaline mõju pöörlevale taevakehale. Maa gravitatsioon tõmbab Maale lähemal asuvat Kuu külge tugevamini kui selle kaugemat külge. See erinevus venitab Kuud veidi ja tekitab loodelise deformatsiooni. Kui Kuu pöörlemine ja tiirlemine polnud veel sünkroonis, ei langenud deformatsioon Maa ja Kuu suunaga täpselt kokku. Sellest tulenev gravitatsiooniline pöördemoment muutis Kuu pöörlemist, samal ajal kui sisehõõrdumine hajutas pöörlemisenergiat.
Aja jooksul need mõjud aeglustasid Kuu pöörlemist, kuni üks pööre kestis sama kaua kui üks tiir. Selles sünkroonses olekus püsib loodeline deformatsioon Maaga peaaegu ühel joonel, mistõttu pöörlemist muutnud korduv pöördemoment väheneb märgatavalt. Loodete lukustumine pole eriline jõud, mis hoiab üht külge paigal, vaid pöörlemise, gravitatsiooni ja energiakao stabiilne tulemus.
Loodelised mõjud mängivad Maa-Kuu süsteemis endiselt olulist rolli. Kuu eemaldub Maast umbes 3.8 cm aastas. See on loodeliste vastastikmõjude tagajärg: need kannavad süsteemis üle impulsimomenti. Täpset liikumist ühe vaatlusega näha ei saa, kuid see seob Kuu lukustunud pöörlemise jätkuva vahetusega orbiidi ja pöörlemise vahel.
Kuu tagakülg pole pime külg
Kuu tagakülg on lihtsalt poolkera, mis on Maast eemale pööratud. Kuu ümber meie planeedi tiireldes saab see päikesevalgust samamoodi nagu Maale nähtav külg. Täiskuu ajal on valgustatud Maale nähtav külg ja tagakülg on enamasti Päikesest eemale pööratud; noorkuu ajal on valgustatud tagakülg, samal ajal kui Maale nähtav külg on enamasti pime. Kuu faaside muutudes vahetuvad pooled.
Siin on üks oluline täpsustus: kõik Kuu paigad ei vaheldu päikesevalguse ja pimeduse vahel. Pooluste lähedal püsib Päike madalal horisondi kohal. Mõne sügava kraatri põhi on ümbritsevate vallide tõttu nii hästi varjatud, et päikesevalgus ei jõua sinna kunagi; nii tekivad püsivalt varjus olevad alad. Need erandlikud paigad tulenevad kohalikust maastikust ja Päikese madalast kõrgusest, mitte sellest, et nad asuvad Kuu tagaküljel.
Seetõttu võib väljend „Kuu pime külg“ olla eksitav. Seda võidakse kõnekeeles kasutada Kuu tagakülje kohta, kuid see ei kirjelda poolkera, kuhu päikesevalgus kunagi ei jõua. Et näha, kuidas faaside kuupäevad ja kellaajad tsükli jooksul muutuvad, kasutage kuude kaupa esitatud Kuu faaside kalendrit.
Väike võnkumine toob nähtavale rohkem Kuu pinda
Aja jooksul ei näe Maa pealt Kuust täpselt poolt. Kuu orbiit on veidi elliptiline, mistõttu selle tiirlemiskiirus muutub: Maale lähimas punktis liigub Kuu kiiremini ja kaugemal aeglasemalt. Kuu pöörlemiskiirus püsib peaaegu ühtlane, nii et tiirlemiskiiruse muutudes paistab Kuu küljelt küljele veidi õõtsuvat. Seda näivat liikumist nimetatakse pikkuskraadilibratsiooniks.
Laiuskraadilibratsioonil on teine põhjus. Kuu pöörlemistelg on ekliptika suhtes 1.54 kraadi kaldu ja selle orbiit on ekliptika suhtes 5.14 kraadi kaldu. Koos võimaldavad need nurgad eri orbiidipunktides näha veidi rohkem Kuu põhja- või lõunapooluse tagant. Vaadet mõjutavad mõnevõrra ka Kuu kaugus ja vaatleja asukoht Maal.
Libratsioon ei too kogu tagakülge korraga nähtavale. See võimaldab vaatlejatel aja jooksul piiluda üle näiva serva. Kokku on Maalt mingil hetkel võimalik näha umbes 59 protsenti Kuu pinnast, kuigi korraga pole nähtav rohkem kui umbes pool. Aegamööda avanev vaade selgitab, miks Kuu pinna üksikasjalikud kaardid ulatuvad kaugemale sellest küljest, mis tavalises vaates keskel paistab.
Mida Maalt vaadeldes tähele panna
Selle nähtuse jälgimiseks võrrelge mõnel eri kuupäeval mõnd Kuu serva lähedal asuvat äratuntavat pinnavormi. Libratsioon nihutab näivat serva, nii et serva lähedal asuv kraater või tume tasandik võib ühel kuupäeval paista rohkem esile tulevat kui teisel. Ilma teleskoobi või binoklita on muutus väike ning võrdlemise võib keeruliseks teha ka Kuu asendi muutumine taevas. Jätke üks kindel pinnavorm meelde ja võrrelge vaateid, mis on tehtud sarnases faasis.
Vaade oleneb nii teie asukohast Maal kui ka vaatlusajast. Linnapõhine Kuu juhtpaneel näitab kohalikke andmeid Kuu faasi, valgustatuse, kuu tõusu ja loojumise, kõrguse ja asimuudi, kauguse ning kohaliku ilmaga taeva nähtavuse kohta. Vaatluste kavandamisel käsitleb juhend parima aja kohta Kuu vaatlemiseks seda, kuidas faas ja kohalikud olud mõjutavad aega, mil Kuu on horisondi kohal. Kuu sünkroniseerunud pöörlemine selgitab, miks selle tuttav külg on alati meie poole; libratsioon annab kannatlikule vaatlejale võimaluse näha vahelduvat pilguheitu veidi kaugemale.