Amati Bulan selama beberapa malam, dan tanda-tanda yang sudah akrab tampak tetap berada di tempatnya. Bagian luas dataran gelap Bulan yang sama menghadap Bumi, sehingga Bulan mungkin terlihat seolah-olah tidak berputar. Padahal Bulan berputar: Bulan berotasi sekali pada porosnya untuk setiap satu kali mengorbit Bumi. Sinkronisasi yang disebut penguncian pasang surut inilah sebabnya kita melihat hampir belahan yang sama, bukan sisi-sisinya secara bergantian.
Belahan yang berlawanan sering disebut sisi jauh. Sisi ini tidak selalu gelap. Sinar Matahari mencapai sebagian besar permukaan Bulan pada titik-titik berbeda dalam siklus Bulan, meskipun beberapa kawah kutub yang dalam selalu berada dalam bayangan. Geometri orbit Bulan, rotasinya, dan sedikit goyangan semu membantu menjelaskan apa yang dapat kita lihat.
Satu rotasi untuk satu orbit
Bulan membutuhkan waktu 27.32166 hari untuk menyelesaikan satu rotasi relatif terhadap bintang-bintang jauh, dan 27.32166 hari untuk mengorbit Bumi satu kali. Karena kedua periode ini sama, sisi umum yang sama selalu menghadap planet kita. Jika Bulan tidak berotasi sama sekali, perubahan posisinya sepanjang orbit akan membuat garis bujur yang berbeda terlihat. Sebaliknya, Bulan berputar dengan mantap saat bergerak, mengikuti laju orbitnya.
Perbandingan yang mudah dipahami adalah berjalan mengitari seseorang sambil terus menghadap orang itu. Anda harus berputar sekali selama mengelilinginya, meskipun orang yang melihat Anda akan selalu melihat sisi kepala yang sama. Rotasi Bulan tidak begitu kentara karena tidak ada penanda di Bumi yang membuat rotasinya mudah diketahui dari satu malam ke malam berikutnya.
Periode rotasi 27.32166 hari bukanlah selang waktu dari satu purnama ke purnama berikutnya. Siklus fase itu berlangsung selama 29.53059 hari karena, saat Bulan mengorbit Bumi, sistem Bumi-Bulan juga bergerak mengelilingi Matahari. Setelah menyelesaikan satu orbit, Bulan harus bergerak sedikit lebih jauh untuk kembali ke posisi sejajar yang sama terhadap Matahari dan Bumi. Panduan fase Bulan menjelaskan bagaimana perubahan sudut Matahari-Bumi-Bulan menghasilkan fase-fase yang kita lihat.
Bagaimana gaya pasang surut menyinkronkan Bulan
Penguncian pasang surut merupakan hasil pengaruh gravitasi terhadap benda yang berotasi selama kurun waktu tertentu. Gravitasi Bumi menarik sisi Bulan yang lebih dekat ke Bumi lebih kuat daripada sisi jauhnya. Perbedaan ini sedikit meregangkan Bulan dan menimbulkan deformasi pasang surut. Ketika rotasi dan orbit Bulan belum tersinkronisasi, deformasi itu tidak tepat sejajar dengan arah Bumi-Bulan. Torsi gravitasi yang dihasilkan mengubah putaran Bulan, sementara gesekan internal menghamburkan energi rotasi.
Seiring waktu, efek tersebut memperlambat rotasi Bulan hingga satu putaran memerlukan waktu yang sama dengan satu orbit. Dalam keadaan tersinkronisasi ini, deformasi pasang surut tetap hampir sejajar dengan Bumi, sehingga torsi berulang yang mengubah putaran menjadi jauh lebih kecil. Penguncian pasang surut bukanlah gaya khusus yang menahan satu sisi agar tidak bergerak; kondisi ini merupakan hasil stabil dari rotasi, gravitasi, dan hilangnya energi.
Efek pasang surut masih berpengaruh dalam sistem Bumi-Bulan. Bulan menjauh dari Bumi sekitar 3.8 cm per tahun, sebagai akibat interaksi pasang surut yang memindahkan momentum sudut dalam sistem tersebut. Gerakan ini tidak dapat terlihat dari satu pengamatan, tetapi menghubungkan rotasi Bulan yang terkunci dengan pertukaran berkelanjutan antara orbit dan putaran.
Sisi jauh bukanlah sisi gelap
Sisi jauh hanyalah belahan yang menghadap menjauhi Bumi. Sisi itu menerima sinar Matahari, sama seperti sisi dekat, saat Bulan mengorbit planet kita. Saat purnama, sisi dekat diterangi dan sisi jauh sebagian besar membelakangi Matahari; saat Bulan baru, sisi jauh diterangi sementara sisi dekat sebagian besar berada dalam kegelapan. Siklus ini berbalik seiring Bulan bergerak melalui fase-fasenya.
Ada satu hal penting yang perlu diperhatikan: tidak semua lokasi di Bulan bergantian antara terkena sinar Matahari dan berada dalam kegelapan. Di dekat kutub, Matahari berada rendah di atas cakrawala. Beberapa dasar kawah yang dalam begitu terlindung oleh tepian kawah sehingga sinar Matahari tidak pernah mencapainya, dan wilayah tersebut selalu berada dalam bayangan. Tempat-tempat istimewa ini terjadi akibat kondisi medan setempat dan sudut Matahari yang rendah, bukan karena berada di sisi jauh.
Karena itu, ungkapan “sisi gelap Bulan” dapat menyesatkan. Ungkapan ini mungkin digunakan secara informal untuk menyebut sisi jauh, tetapi tidak menggambarkan belahan yang tidak pernah mendapat sinar Matahari. Untuk melihat perubahan tanggal dan waktu fase sepanjang siklus, gunakan kalender fase Bulan bulanan.
Goyangan kecil menyingkap lebih banyak permukaan
Seiring waktu, Bumi tidak melihat tepat separuh Bulan. Orbit Bulan sedikit lonjong, sehingga kecepatannya berubah: Bulan bergerak lebih cepat saat berada paling dekat dengan Bumi dan lebih lambat saat berada lebih jauh. Laju rotasinya tetap hampir konstan, sehingga perubahan kecepatan orbit membuat Bulan tampak sedikit bergoyang dari sisi ke sisi. Gerakan semu ini disebut librasi dalam bujur.
Librasi dalam lintang memiliki penyebab berbeda. Poros rotasi Bulan miring sebesar 1.54 derajat terhadap ekliptika, dan orbitnya memiliki inklinasi 5.14 derajat terhadap ekliptika. Kedua sudut ini memungkinkan pengamat melihat sedikit lebih jauh melewati kutub utara atau selatan Bulan pada titik-titik berbeda dalam orbitnya. Jarak Bulan dan lokasi pengamat di Bumi juga sedikit memengaruhi pandangan.
Librasi tidak menyingkap seluruh sisi jauh sekaligus. Librasi memungkinkan pengamat mengintip melewati tepian semu seiring waktu. Secara keseluruhan, sekitar 59 persen permukaan Bulan dapat terlihat dari Bumi pada waktu tertentu, meskipun tidak lebih dari sekitar separuhnya yang terlihat pada satu saat. Penyingkapan bertahap inilah sebabnya peta permukaan Bulan yang terperinci mencakup area di luar sisi yang tampak berada di tengah dalam pandangan biasa.
Hal yang dapat diamati dari Bumi
Cara yang berguna untuk mengamati efek ini adalah membandingkan fitur yang mudah dikenali di dekat tepi Bulan pada tanggal berbeda. Librasi menggeser tepian Bulan yang tampak, sehingga kawah atau dataran gelap yang dekat dengan tepi mungkin terlihat lebih terbuka pada suatu tanggal dibandingkan tanggal lainnya. Perubahannya tidak kentara tanpa teleskop atau teropong, dan perubahan orientasi Bulan di langit juga dapat menyulitkan perbandingan. Ingat satu fitur yang sama dan bandingkan pemandangan yang diamati pada fase serupa.
Pemandangan bergantung pada lokasi Anda di Bumi maupun waktu pengamatan. Dasbor Bulan untuk kota menyediakan fase dan iluminasi lokal, waktu terbit dan terbenam Bulan, ketinggian dan azimut, jarak, serta kondisi langit dan cuaca setempat. Untuk membuat rencana pengamatan, panduan waktu terbaik untuk melihat Bulan membahas bagaimana fase dan kondisi setempat memengaruhi waktu Bulan berada di atas cakrawala. Rotasi Bulan yang tersinkronisasi menjelaskan mengapa sisi yang akrab selalu menghadap kita; librasi memberi pengamat yang sabar pandangan sekilas yang berubah-ubah tepat di baliknya.