Айға бірнеше түн қатарынан қарасаңыз, оның таныс бедерлері орнынан қозғалмай тұрғандай көрінеді. Айдағы қараңғы жазықтардың бірдей ірі бөліктері Жерге қарап тұрады, сондықтан Ай мүлде айналмайтын сияқты әсер қалдыруы мүмкін. Бірақ ол айналады: Ай Жерді бір рет айналып шыққан сайын өз осінен де бір рет айналады. Тасулық синхрондалу деп аталатын осы үйлесімді қозғалыстың арқасында біз Айдың барлық жағын кезек-кезек емес, оның бір жарты шарын дерлік үнемі көреміз.
Қарама-қарсы жарты шарды көбіне арғы бет деп атайды. Ол үнемі қараңғы болмайды. Ай циклінің әр кезеңінде Күн сәулесі оның бетінің басым бөлігіне түседі, дегенмен полюстер маңындағы кейбір терең кратерлер мәңгі көлеңкеде жатады. Ай орбитасының геометриясы, оның айналуы және көзге байқалатын аздаған тербелісі нені көре алатынымызды түсіндіруге көмектеседі.
Бір айналымға бір орбита
Ай алыстағы жұлдыздарға қатысты өз осінен бір рет айналуға 27.32166 күн, ал Жерді бір рет айналып шығуға да 27.32166 күн жұмсайды. Бұл кезеңдер бірдей болғандықтан, Айдың бір беті жалпы алғанда ғаламшарымызға қарап тұрады. Егер Ай мүлде айналмаса, орбита бойындағы орны өзгерген сайын оның бойлық бағыттағы әртүрлі бөліктері көрінер еді. Ал шын мәнінде Ай қозғала отырып бірқалыпты айналады да, орбитасымен қатарласады.
Мұны бір адамды айнала жүріп, жүзіңізді үнемі соған қаратып ұстаумен салыстыруға болады. Шеңбер жасап жүргенде бір рет бұрылуыңыз керек, бірақ сізге қарап тұрған адам басыңыздың бір жағын ғана көреді. Айдың айналуы онша байқалмайды, өйткені Жер бетінде оның түннен түнге қалай айналатынын аңғартатын белгі жоқ.
27.32166 күндік айналу кезеңі бір толған Айдан келесі толған Айға дейінгі уақытпен бірдей емес. Ай фазаларының толық циклі 29.53059 күнге созылады, өйткені Ай Жерді айналып жүргенде Жер мен Ай жүйесі де Күнді айналады. Бір орбитаны аяқтағаннан кейін Ай Күн мен Жерге қатысты бастапқы қалпына қайта келу үшін сәл ұзағырақ жол жүруі керек. Ай фазалары туралы нұсқаулықта Күн, Жер мен Ай арасындағы бұрыштардың өзгеруі біз көретін фазаларды қалай туғызатыны түсіндіріледі.
Тасу күштері Ай қозғалысын қалай синхрондады
Тасулық синхрондалу — уақыт өте айналып тұрған денеге тартылыс күші әсер етуінің нәтижесі. Жердің тартылыс күші Айдың Жерге жақын жағын арғы жағынан күштірек тартады. Осы айырмашылық Айды аздап созып, тасулық деформация туғызады. Айдың айналуы мен орбитасы әлі синхрондалмаған кезде бұл деформация Жер мен Айды қосатын бағытпен дәл келмеген. Соның салдарынан пайда болған гравитациялық айналдыру моменті Айдың айналысын өзгерткен, ал ішкі үйкеліс айналу энергиясын шашыратқан.
Уақыт өте осы әсерлер Айдың айналуын баяулатып, оның бір рет айналу уақыты бір орбитаға кететін уақытпен теңескен. Осы синхрондалған күйде тасулық деформация Жермен бағыттас дерлік болып тұрады, сондықтан айналысты өзгерткен қайталанатын айналдыру моменті едәуір азаяды. Тасулық синхрондалу — бір бетті қозғалтпай ұстайтын ерекше күш емес; ол айналу, тартылыс және энергия жоғалуының тұрақты нәтижесі.
Тасу әсерлері Жер мен Ай жүйесінде әлі де маңызды. Тасулық өзара әсерлесулер жүйедегі бұрыштық импульсті тасымалдайтындықтан, Ай Жерден жылына шамамен 3.8 см алыстап барады. Бұл қозғалыс бір ғана бақылаудан байқалмайды, бірақ ол Айдың синхрондалған айналысы мен орбита және айналыс арасындағы үздіксіз алмасудың байланысын көрсетеді.
Айдың арғы жағы қараңғы емес
Арғы бет — Жерден кері қарайтын жарты шар ғана. Ай ғаламшарымызды айналғанда, оған да Күн сәулесі түседі. Толған Ай кезінде бізге қараған беті жарықтанып, арғы беті негізінен Күннен теріс қарап тұрады; жаңа Ай кезінде арғы беті жарықтанып, бізге қараған беті көбіне қараңғы болады. Ай фазалар бойымен қозғалған сайын бұл жағдай керісінше өзгереді.
Дегенмен бір маңызды жайт бар: Айдың әр жері жарық пен қараңғылық кезеңдерін алма-кезек бастан кешірмейді. Полюстер маңында Күн көкжиектен төмен биікте тұрады. Кейбір терең кратерлердің түбі жиектерімен күн сәулесінен соншалықты жақсы қалқаланғандықтан, оларға сәуле ешқашан түспейді. Сөйтіп ол жерлер мәңгі көлеңкеде қалады. Мұндай ерекше аймақтардың болуы Айдың арғы бетінде жатқанына емес, жер бедері мен Күннің төмен бұрышпен түсуіне байланысты.
Сондықтан «Айдың қараңғы жағы» деген тіркес жаңсақ түсінік тудыруы мүмкін. Ол бейресми түрде Айдың арғы бетін білдіруі мүмкін, бірақ Күн сәулесі ешқашан түспейтін жарты шарды сипаттамайды. Ай фазаларының күндері мен уақыттары цикл барысында қалай өзгеретінін көру үшін Ай фазаларының ай сайынғы күнтізбесін пайдаланыңыз.
Аздаған тербеліс беттің көбірек бөлігін көрсетеді
Уақыт өте Жерден Айдың дәл жартысын ғана көрмейміз. Айдың орбитасы сәл эллипс тәрізді болғандықтан, оның орбиталық жылдамдығы өзгеріп тұрады: Жерге ең жақын келгенде жылдамырақ, ал алыстағанда баяуырақ қозғалады. Айналу жылдамдығы бірқалыпты дерлік болғандықтан, орбиталық жылдамдықтың өзгеруі Айды бір бүйірінен екінші бүйіріне қарай аздап шайқалып тұрғандай көрсетеді. Көзге байқалатын бұл қозғалыс бойлық либрация деп аталады.
Ендік бойынша либрацияның себебі басқа. Айдың айналу осі эклиптикаға қатысты 1.54 градусқа, ал орбитасы эклиптикаға қатысты 5.14 градусқа көлбеу. Осы бұрыштардың қосынды әсері орбитаның әр тұсында Айдың солтүстік немесе оңтүстік полюсінің ар жағындағы аумақты сәл көруге мүмкіндік береді. Айға дейінгі қашықтық пен Жердегі бақылаушының орны да көрініске аздап әсер етеді.
Либрация Айдың бүкіл арғы бетін бір мезетте ашып көрсетпейді. Ол уақыт өте көзге көрінетін жиектің ар жағынан сығалап қарауға мүмкіндік береді. Жалпы алғанда, Ай бетінің шамамен 59 пайызы бір кездері Жерден көрінеді, бірақ бір мезетте оның жартысынан көбі көрінбейді. Баяу ашылатын осы көрініс Ай бетінің егжей-тегжейлі карталары неліктен кәдімгі көріністе ортада тұрған беттен әрі қарай созылатынын түсіндіреді.
Жерден бақылағанда нені байқауға болады
Бұл әсерді бақылаудың бір тиімді жолы — Ай жиегіне жақын орналасқан көзге таныс нысанды әр күнгі көріністерден салыстыру. Либрация көрінетін жиекті жылжытатындықтан, жиекке жақын кратер немесе қараңғы жазық бір күні көбірек ашылғандай көрінуі мүмкін. Телескопсыз немесе дүрбімен бұл өзгерісті байқау қиын, ал Айдың аспандағы бағытының өзгеруі салыстыруды да күрделендіруі мүмкін. Бір нысанды есте сақтап, фазалары ұқсас кездерде түсірілген көріністерді салыстырыңыз.
Көрініс бақылау уақытына ғана емес, Жердегі тұрған жеріңізге де байланысты. Қалаға арналған Ай бақылау тақтасында жергілікті фаза мен жарықтану мөлшері, Айдың шығуы мен батуы, биіктігі мен азимуты, қашықтығы және жергілікті ауа райына сай аспан көрінісі көрсетіледі. Бақылауды жоспарлауға арналған Айды көруге ең қолайлы уақыт туралы нұсқаулықта фаза мен жергілікті жағдайлардың Айдың көкжиектен жоғары тұратын уақытына қалай әсер ететіні қарастырылады. Айдың синхрондалған айналысы оның таныс бетін үнемі көріп жүруімізді түсіндіреді, ал либрация шыдамды бақылаушыларға одан сәл әрі жатқан аумақты әртүрлі қырынан көруге мүмкіндік береді.