आपल्याला चंद्राची नेहमी तीच बाजू का दिसते, याचे स्पष्टीकरण

काही रात्री चंद्राकडे पाहिल्यावर त्यावरील परिचित खुणा त्याच जागी असल्यासारख्या वाटतात. चंद्रावरील विस्तीर्ण गडद मैदाने पृथ्वीकडेच दिसत राहतात, त्यामुळे चंद्र फिरतच नाही असा भास होऊ शकतो. पण तो फिरतो: पृथ्वीभोवतीच्या प्रत्येक कक्षापरिभ्रमणादरम्यान चंद्र स्वतःच्या अक्षाभोवती एकदा फिरतो. ज्वारीय बद्धता असे म्हणतात त्या या समकालिकतेमुळे आपल्याला चंद्राच्या सर्व बाजू एकापाठोपाठ न दिसता जवळजवळ तोच गोलार्ध दिसतो.

विरुद्ध गोलार्धाला अनेकदा दूरची बाजू म्हणतात. ती कायम अंधारात नसते. चंद्राच्या चक्रातील वेगवेगळ्या टप्प्यांवर सूर्यप्रकाश चंद्राच्या पृष्ठभागाच्या बहुतेक भागापर्यंत पोहोचतो; मात्र ध्रुवांजवळील काही खोल विवरे कायम सावलीत असतात. चंद्राच्या कक्षेची भूमिती, त्याचे अक्षाभोवतीचे फिरणे आणि दिसणारे त्याचे थोडेसे डुलणे यांमुळे आपल्याला काय दिसते हे स्पष्ट होते.

एका कक्षापरिभ्रमणाला एक अक्षभ्रमण

दूरच्या ताऱ्यांच्या संदर्भात एक अक्षभ्रमण पूर्ण करण्यासाठी चंद्राला 27.32166 दिवस लागतात आणि पृथ्वीभोवतीची एक कक्षा पूर्ण करण्यासाठीही 27.32166 दिवस लागतात. हे कालावधी समान असल्याने चंद्राचा साधारण तोच भाग आपल्या ग्रहाकडे वळलेला राहतो. चंद्र अक्षाभोवती अजिबात फिरत नसता, तर कक्षेतील त्याची बदलती जागा वेगवेगळे रेखांश आपल्या दृष्टीस आणली असती. त्याऐवजी तो प्रवास करताना नियमितपणे फिरतो आणि आपल्या कक्षेच्या गतीशी जुळवून घेतो.

याची एक परिचित तुलना म्हणजे एखाद्या व्यक्तीकडे तोंड करून तिच्याभोवती फिरणे. एक फेरी पूर्ण करताना तुम्हाला एकदा वळावे लागेल, तरी तुमच्याकडे पाहणाऱ्या व्यक्तीला तुमच्या डोक्याची तीच बाजू संपूर्ण वेळ दिसेल. चंद्राचे अक्षाभोवतीचे फिरणे सहज लक्षात येत नाही, कारण पृथ्वीवर अशी कोणतीही खूण नाही की जिच्यामुळे रात्री-रात्री त्याचे फिरणे ओळखणे सोपे होईल.

27.32166 दिवसांचा अक्षभ्रमणाचा कालावधी म्हणजे एका पौर्णिमेपासून पुढच्या पौर्णिमेपर्यंतचा काळ नव्हे. चंद्राच्या कलांचे एक चक्र 29.53059 दिवसांचे असते, कारण चंद्र पृथ्वीभोवती फिरत असताना पृथ्वी-चंद्र प्रणालीही सूर्याभोवती फिरत असते. एक कक्षा पूर्ण केल्यानंतर सूर्य आणि पृथ्वी यांच्या तुलनेत पुन्हा त्याच रेषेत येण्यासाठी चंद्राला थोडे अधिक अंतर पार करावे लागते. चंद्राच्या कलांविषयीचे मार्गदर्शन सूर्य-पृथ्वी-चंद्र यांच्यातील बदलते कोन आपल्याला दिसणाऱ्या कला कशा निर्माण करतात, हे स्पष्ट करते.

ज्वारीय बलांनी चंद्राला समकालिक कसे केले

एखाद्या फिरणाऱ्या खगोलीय पिंडावर गुरुत्वाकर्षण दीर्घकाळ कार्य करत राहिल्याने ज्वारीय बद्धता निर्माण होते. पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण चंद्राच्या पृथ्वीजवळच्या बाजूवर दूरच्या बाजूपेक्षा अधिक जोराने ओढते. या फरकामुळे चंद्र किंचित ताणला जातो आणि त्यात ज्वारीय विकृती निर्माण होते. चंद्राचे अक्षाभोवतीचे फिरणे आणि त्याची कक्षा समकालिक नव्हती, तेव्हा ही विकृती पृथ्वी-चंद्र दिशेशी पूर्णपणे सरळ रेषेत नसायची. त्यामुळे निर्माण होणाऱ्या गुरुत्वीय बलाघूर्णामुळे चंद्राच्या फिरण्यात बदल होत असे, तर अंतर्गत घर्षणामुळे फिरण्याची ऊर्जा नष्ट होत असे.

कालांतराने या परिणामांमुळे चंद्राचे अक्षाभोवतीचे फिरणे मंदावले आणि एका अक्षभ्रमणाचा कालावधी एका कक्षेइतका झाला. या समकालिक अवस्थेत ज्वारीय विकृती पृथ्वीशी जवळजवळ सरळ रेषेत राहते, त्यामुळे चंद्राच्या फिरण्यात बदल घडवणारे पुनरावर्ती बलाघूर्ण खूपच कमी होते. ज्वारीय बद्धता हे एखादे विशेष बल नाही, जे चंद्राचा एक भाग स्थिर ठेवते; ती फिरणे, गुरुत्वाकर्षण आणि ऊर्जेचा ऱ्हास यांच्या एकत्रित परिणामातून निर्माण झालेली स्थिर अवस्था आहे.

पृथ्वी-चंद्र प्रणालीत ज्वारीय परिणाम आजही महत्त्वाचे आहेत. ज्वारीय परस्परक्रियांमुळे या प्रणालीत कोनीय संवेगाचे स्थानांतरण होते आणि परिणामी चंद्र दरवर्षी पृथ्वीपासून सुमारे 3.8 cm दूर जात आहे. एका निरीक्षणात ही हालचाल दिसत नाही; पण ती चंद्राच्या बद्ध अक्षभ्रमणाचा आणि कक्षा व अक्षभ्रमण यांमधील सततच्या देवाणघेवाणीचा संबंध दाखवते.

दूरची बाजू अंधारी बाजू नाही

दूरची बाजू म्हणजे पृथ्वीपासून विरुद्ध दिशेला असलेला गोलार्ध. चंद्र आपल्या ग्रहाभोवती फिरत असताना त्या बाजूलाही जवळच्या बाजूप्रमाणे सूर्यप्रकाश मिळतो. पौर्णिमेला जवळची बाजू प्रकाशित असते आणि दूरची बाजू मुख्यतः सूर्यापासून विरुद्ध दिशेला असते; अमावस्येला दूरची बाजू प्रकाशित असते, तर जवळची बाजू मुख्यतः अंधारात असते. चंद्राच्या कलांनुसार हे चक्र उलटत राहते.

मात्र एक महत्त्वाची बाब लक्षात घ्यावी: चंद्रावरील प्रत्येक ठिकाणी प्रकाश आणि अंधार आलटून-पालटून येत नाहीत. ध्रुवांजवळ सूर्य क्षितिजाच्या थोडाच वर राहतो. काही खोल विवरांच्या तळांना त्यांच्या कडांमुळे इतके संरक्षण मिळते की तिथे सूर्यप्रकाश कधीच पोहोचत नाही; त्यामुळे ते प्रदेश कायम सावलीत असतात. ही अपवादात्मक ठिकाणे स्थानिक भूभाग आणि सूर्याच्या कमी उंचीचा परिणाम आहेत, चंद्राच्या दूरच्या बाजूवर असण्याचा नव्हे.

म्हणून “चंद्राची अंधारी बाजू” हा शब्दप्रयोग दिशाभूल करू शकतो. दूरच्या बाजूसाठी अनौपचारिकपणे तो वापरला जात असला, तरी सूर्यप्रकाश कधीच न मिळणारा गोलार्ध असा त्याचा अर्थ नाही. चंद्राच्या कलांच्या तारखा आणि वेळा चक्रभर कशा बदलतात हे पाहण्यासाठी महिन्यानुसार चंद्रकलांचे दिनदर्शिका वापरा.

थोडेसे डुलणे पृष्ठभागाचा अधिक भाग दाखवते

कालांतराने पृथ्वीवरून चंद्राचा नेमका अर्धा भागच दिसत नाही. चंद्राची कक्षा किंचित लंबवर्तुळाकार असल्याने त्याच्या कक्षेतील वेग बदलतो: पृथ्वीच्या सर्वात जवळ असताना तो अधिक वेगाने आणि दूर असताना मंद गतीने फिरतो. त्याच्या अक्षाभोवती फिरण्याचा वेग जवळजवळ स्थिर असतो; त्यामुळे कक्षेतील बदलत्या वेगामुळे चंद्र एका बाजूकडून दुसऱ्या बाजूकडे किंचित डुलत असल्याचा भास होतो. या आभासी हालचालीला रेखांशातील लिब्रेशन म्हणतात.

अक्षांशातील लिब्रेशनचे कारण वेगळे आहे. चंद्राचा अक्षक्रांतीवृत्ताशी 1.54 degrees कोन आहे आणि त्याची कक्षा क्रांतीवृत्ताशी 5.14 degrees कोनात झुकलेली आहे. या दोन्ही कोनांमुळे कक्षेतील वेगवेगळ्या टप्प्यांवर निरीक्षकांना चंद्राच्या उत्तर किंवा दक्षिण ध्रुवापलीकडचा थोडा अधिक भाग दिसतो. चंद्राचे अंतर आणि पृथ्वीवरील निरीक्षकाचे स्थान यांचाही दृश्यावर थोडा परिणाम होतो.

लिब्रेशनमुळे संपूर्ण दूरची बाजू एकाच वेळी दिसत नाही. कालांतराने दिसणाऱ्या कडेपलीकडे डोकावून पाहण्याची संधी ते देते. एकूण चंद्राच्या पृष्ठभागापैकी सुमारे 59 टक्के भाग पृथ्वीवरून कधीतरी दिसू शकतो; मात्र कोणत्याही एका क्षणी अर्ध्यापेक्षा अधिक भाग दिसत नाही. या हळूहळू होणाऱ्या दर्शनामुळे चंद्राच्या पृष्ठभागाचे तपशीलवार नकाशे सामान्य दृश्यात मध्यभागी दिसणाऱ्या भागापलीकडेही पसरलेले आहेत.

पृथ्वीवरून काय पाहावे

हा परिणाम पाहण्याचा एक सोपा मार्ग म्हणजे चंद्राच्या कडेजवळील एखादे ओळखण्याजोगे वैशिष्ट्य वेगवेगळ्या तारखांना पाहून त्यांची तुलना करणे. लिब्रेशनमुळे दिसणारी चंद्राची कड सरकते; त्यामुळे कडेच्या जवळचे विवर किंवा गडद मैदान एखाद्या दिवशी अधिक उघडे दिसू शकते. दुर्बिणीशिवाय किंवा द्विनेत्रीशिवाय हा बदल सूक्ष्म असतो आणि आकाशातील चंद्राची बदलती दिशा तुलना करणे कठीण करू शकते. तोच भाग लक्षात ठेवा आणि जवळपास समान कलांच्या वेळी घेतलेल्या दृश्यांची तुलना करा.

तुम्ही पृथ्वीवर कुठे आहात, तसेच तुम्ही चंद्र कधी पाहता, यावरही दृश्य अवलंबून असते. शहरासाठीचे चंद्र माहितीपटल स्थानिक कल व प्रकाशित भाग, चंद्रोदय व चंद्रास्त, उंची व दिगंश, अंतर आणि स्थानिक हवामानानुसार आकाशाचे दृश्य दाखवते. नियोजनासाठी, चंद्र पाहण्याच्या सर्वोत्तम वेळेविषयीचे मार्गदर्शन कला आणि स्थानिक परिस्थिती यांचा चंद्र क्षितिजावर असण्याच्या वेळेवर कसा परिणाम होतो, हे सांगते. चंद्राचे समकालिक अक्षभ्रमण त्याची परिचित बाजू आपल्याकडे का राहते हे स्पष्ट करते; तर लिब्रेशनमुळे लक्षपूर्वक पाहणाऱ्यांना त्या बाजूपलीकडचे बदलते दृश्य दिसते.