Se observas a Lúa durante varias noites, as súas marcas máis coñecidas parecen permanecer no mesmo sitio. As mesmas grandes manchas das chairas lunares escuras están orientadas cara á Terra, o que pode dar a impresión de que a Lúa non xira. Si que o fai: a Lúa xira unha vez sobre o seu eixe por cada órbita arredor da Terra. Esta sincronización, chamada bloqueo mareal, é a razón pola que vemos case sempre o mesmo hemisferio, en vez de ver todas as caras por quenda.
O hemisferio oposto adoita chamarse cara oculta. Non está sempre ás escuras. A luz solar chega á maior parte da superficie lunar en distintos momentos do ciclo lunar, aínda que algúns cráteres polares profundos permanecen en sombra permanente. A xeometría da órbita da Lúa, a súa rotación e unha pequena oscilación aparente axudan a explicar o que podemos ver.
Unha rotación por órbita
A Lúa tarda 27.32166 días en completar unha rotación respecto das estrelas distantes e 27.32166 días en completar unha órbita arredor da Terra. Como estes períodos coinciden, a mesma cara, en termos xerais, permanece orientada cara ao noso planeta. Se a Lúa non xirase, o seu cambio de posición ao longo da órbita faría que fosen aparecendo á vista distintas lonxitudes. En cambio, xira de maneira constante mentres se despraza e mantén o ritmo da súa órbita.
Unha comparación coñecida é camiñar arredor dunha persoa mantendo a cara orientada cara a ela. Tes que dar unha volta sobre ti durante o percorrido, aínda que a persoa que te observa vexa sempre o mesmo lado da túa cabeza. O xiro da Lúa é menos evidente porque na Terra non hai ningún punto de referencia que facilite percibir a súa rotación dunha noite para outra.
O período de rotación de 27.32166 días non é o intervalo entre unha lúa chea e a seguinte. Ese ciclo das fases dura 29.53059 días porque, mentres a Lúa orbita arredor da Terra, o sistema Terra-Lúa tamén se despraza arredor do Sol. Despois de completar unha órbita, a Lúa debe percorrer un pouco máis para volver á mesma aliñación co Sol e a Terra. A guía sobre as fases da Lúa explica como os cambios nos ángulos entre o Sol, a Terra e a Lúa producen as fases que vemos.
Como as forzas de marea sincronizaron a Lúa
O bloqueo mareal é o resultado da acción da gravidade sobre un corpo en rotación ao longo do tempo. A gravidade da Terra atrae con máis forza o lado da Lúa máis próximo á Terra ca o lado oposto. Esta diferenza estira lixeiramente a Lúa e provoca unha deformación de marea. Cando a rotación e a órbita da Lúa non estaban sincronizadas, a deformación non quedaba perfectamente aliñada coa dirección Terra-Lúa. O torque gravitatorio resultante modificou o xiro da Lúa, mentres a fricción interna disipaba enerxía rotacional.
Co paso do tempo, estes efectos frearon a rotación da Lúa ata que unha volta sobre o seu eixe tardou o mesmo que unha órbita. Nese estado sincronizado, a deformación de marea permanece case aliñada coa Terra, polo que o torque periódico que modificaba o xiro se fai moito menor. O bloqueo mareal non é unha forza especial que mantén unha cara inmóbil; é un resultado estable da rotación, a gravidade e a perda de enerxía.
Os efectos de marea seguen sendo importantes no sistema Terra-Lúa. A Lúa afástase da Terra uns 3.8 cm por ano, como consecuencia das interaccións de marea que transfiren momento angular a través do sistema. Este movemento exacto non se percibe nunha única observación, pero está relacionado coa rotación bloqueada da Lúa e cun intercambio continuo entre a órbita e o xiro.
A cara oculta non é unha cara escura
A cara oculta é simplemente o hemisferio que está orientado en sentido contrario á Terra. Recibe luz solar, igual ca a cara visible, mentres a Lúa orbita arredor do noso planeta. Na lúa chea, a cara visible está iluminada e a cara oculta queda orientada na súa maior parte en sentido contrario ao Sol; na lúa nova, ilumínase a cara oculta mentres a cara visible permanece na súa maior parte ás escuras. O ciclo invértese a medida que a Lúa avanza polas súas fases.
Cómpre facer unha precisión importante: non todos os lugares da Lúa alternan entre a luz solar e a escuridade. Preto dos polos, o Sol permanece baixo sobre o horizonte. Algúns fondos de cráteres profundos están tan protexidos polos seus bordos que a luz solar nunca os alcanza, e por iso hai rexións en sombra permanente. Estes lugares excepcionais débense ao relevo local e á baixa altura do Sol, non ao feito de estar na cara oculta.
Polo tanto, a expresión «cara escura da Lúa» pode inducir a erro. Pode usarse informalmente para referirse á cara oculta, pero non describe un hemisferio que nunca recibe luz solar. Para ver como cambian as datas e as horas das fases ao longo do ciclo, consulta o calendario mensual das fases da Lúa.
Unha pequena oscilación permite ver máis superficie
Co paso do tempo, desde a Terra non vemos exactamente a metade da Lúa. A órbita da Lúa é lixeiramente elíptica, polo que a súa velocidade orbital cambia: móvese máis rápido cando está máis preto da Terra e máis amodo cando está máis lonxe. A súa velocidade de rotación mantense case constante, así que os cambios na velocidade orbital fan que a Lúa pareza oscilar lixeiramente dun lado a outro. Este movemento aparente chámase libración en lonxitude.
A libración en latitude ten unha orixe distinta. O eixe de rotación da Lúa está inclinado 1.54 graos respecto da eclíptica, e a súa órbita está inclinada 5.14 graos respecto dela. En conxunto, estes ángulos permiten aos observadores ver un pouco máis alá do polo norte ou sur lunar en distintos puntos da órbita. A distancia da Lúa e a localización do observador na Terra tamén modifican lixeiramente a perspectiva.
A libración non deixa ver toda a cara oculta ao mesmo tempo. Permite aos observadores albiscar o que hai máis alá do bordo aparente co paso do tempo. En total, desde a Terra pódese ver nalgún momento arredor do 59 por cento da superficie lunar, aínda que nun instante dado non se ve máis ca aproximadamente a metade. Esta revelación gradual explica por que os mapas detallados da superficie lunar se estenden máis alá da cara que aparece centrada nunha vista habitual.
Que observar desde a Terra
Unha maneira útil de observar este efecto é comparar unha formación recoñecible preto do bordo da Lúa en datas distintas. A libración despraza o limbo aparente, polo que un cráter ou unha chaira escura próxima ao bordo pode parecer máis exposta nunha data ca noutra. O cambio é sutil sen telescopio ou prismáticos, e a orientación cambiante da Lúa no ceo tamén pode dificultar as comparacións. Fíxate nunha mesma formación e compara observacións feitas en fases semellantes.
A perspectiva depende tanto do lugar da Terra onde esteas coma do momento no que observes. Un panel lunar da cidade ofrece información local sobre a fase e a iluminación, a saída e a posta da Lúa, a altura e o acimut, a distancia e a visibilidade do ceo segundo o tempo local. Para planificar a observación, a guía sobre o mellor momento para ver a Lúa explica como a fase e as condicións locais inflúen no tempo que permanece sobre o horizonte. A rotación sincronizada da Lúa explica por que a súa cara coñecida permanece orientada cara a nós; a libración ofrece aos observadores pacientes unha perspectiva cambiante do que hai máis alá.