Perhatikan Bulan selama beberapa malam dan tanda-tandanya yang biasa kelihatan kekal di tempat yang sama. Tompok-tompok luas dataran gelap di permukaan Bulan yang sama sentiasa menghadap Bumi, sehingga Bulan mungkin kelihatan seperti tidak berputar. Sebenarnya, Bulan berputar sekali pada paksinya bagi setiap orbit mengelilingi Bumi. Penyelarasan ini, yang dipanggil penguncian pasang surut, menyebabkan kita melihat hampir hemisfera yang sama dan bukannya sisi yang berbeza secara bergilir-gilir.
Hemisfera yang bertentangan sering dipanggil sisi jauh. Sisi ini tidak sentiasa gelap. Cahaya Matahari menyinari kebanyakan permukaan Bulan pada waktu yang berbeza dalam kitaran Bulan, walaupun beberapa kawah dalam di kawasan kutub kekal dalam bayang-bayang. Geometri orbit Bulan, putarannya dan sedikit ayunan ketara semuanya membantu menjelaskan perkara yang dapat kita lihat.
Satu putaran bagi satu orbit
Bulan mengambil masa 27.32166 hari untuk melengkapkan satu putaran relatif kepada bintang-bintang yang jauh, dan 27.32166 hari untuk melengkapkan satu orbit mengelilingi Bumi. Oleh sebab kedua-dua tempoh ini sama, bahagian umum yang sama sentiasa menghadap planet kita. Jika Bulan tidak berputar langsung, perubahan kedudukannya sepanjang orbit akan membawa longitud yang berbeza ke dalam pandangan. Sebaliknya, Bulan berputar dengan tetap sambil bergerak, seiring dengan orbitnya.
Perbandingan yang mudah dibayangkan ialah berjalan mengelilingi seseorang sambil terus menghadapnya. Anda perlu berpusing sekali sepanjang perjalanan itu, walaupun orang yang memandang anda melihat sisi kepala anda yang sama sepanjang masa. Putaran Bulan kurang ketara kerana tiada tanda tempat di Bumi yang memudahkan kita menyedari putarannya dari satu malam ke malam berikutnya.
Tempoh putaran 27.32166 hari bukanlah tempoh antara satu bulan purnama dengan bulan purnama yang seterusnya. Kitaran fasa itu mengambil masa 29.53059 hari kerana semasa Bulan mengorbit Bumi, sistem Bumi-Bulan juga bergerak mengelilingi Matahari. Selepas melengkapkan satu orbit, Bulan perlu bergerak sedikit lebih jauh untuk kembali kepada jajaran yang sama dengan Matahari dan Bumi. Panduan tentang fasa Bulan menerangkan cara perubahan sudut Matahari-Bumi-Bulan menghasilkan fasa yang kita lihat.
Cara daya pasang surut menyelaraskan putaran Bulan
Penguncian pasang surut ialah kesan graviti yang bertindak pada jasad berputar dari semasa ke semasa. Graviti Bumi menarik sisi Bulan yang paling dekat dengan Bumi dengan lebih kuat berbanding sisi jauhnya. Perbezaan ini sedikit meregangkan Bulan lalu menghasilkan perubahan bentuk akibat pasang surut. Ketika putaran dan orbit Bulan belum selaras, perubahan bentuk ini tidak sejajar dengan sempurna dengan arah Bumi-Bulan. Tork graviti yang terhasil mengubah putaran Bulan, sementara geseran dalaman menghilangkan tenaga putaran.
Lama-kelamaan, kesan tersebut memperlahankan putaran Bulan sehingga satu putaran mengambil masa yang sama dengan satu orbit. Dalam keadaan selaras ini, perubahan bentuk akibat pasang surut kekal hampir sejajar dengan Bumi, maka tork berulang yang mengubah putaran menjadi jauh lebih kecil. Penguncian pasang surut bukanlah daya khas yang menahan satu sisi supaya tidak bergerak; sebaliknya, ia ialah keadaan stabil yang terhasil daripada putaran, graviti dan kehilangan tenaga.
Kesan pasang surut masih penting dalam sistem Bumi-Bulan. Bulan semakin menjauhi Bumi pada kadar kira-kira 3.8 cm setahun, akibat interaksi pasang surut yang memindahkan momentum sudut dalam sistem ini. Pergerakan sebenar ini tidak dapat dilihat melalui satu pemerhatian sahaja, tetapi ia menghubungkan putaran Bulan yang terkunci dengan pertukaran berterusan antara orbit dan putaran.
Sisi jauh bukan sisi gelap
Sisi jauh hanyalah hemisfera yang menghadap menjauhi Bumi. Sisi ini menerima cahaya Matahari, sama seperti sisi yang menghadap Bumi, semasa Bulan mengorbit planet kita. Ketika bulan purnama, sisi yang menghadap Bumi disinari, manakala sisi jauh kebanyakannya membelakangi Matahari; ketika anak bulan, sisi jauh disinari, manakala sisi yang menghadap Bumi kebanyakannya gelap. Kitaran ini berbalik apabila Bulan bergerak melalui fasanya.
Namun, ada satu perkara penting: bukan semua lokasi di Bulan mengalami pertukaran antara cahaya Matahari dengan kegelapan. Berhampiran kutub, Matahari kekal rendah di atas ufuk. Beberapa lantai kawah yang dalam begitu terlindung oleh pinggir kawah sehingga cahaya Matahari tidak pernah sampai ke situ, lalu membentuk kawasan yang sentiasa berbayang. Tempat-tempat luar biasa ini wujud akibat bentuk muka bumi setempat dan sudut Matahari yang rendah, bukannya kerana terletak di sisi jauh.
Oleh itu, ungkapan “sisi gelap Bulan” boleh mengelirukan. Ungkapan ini mungkin digunakan secara tidak formal untuk merujuk kepada sisi jauh, tetapi tidak menggambarkan hemisfera yang tidak pernah menerima cahaya Matahari. Untuk melihat perubahan tarikh dan waktu fasa sepanjang kitaran, gunakan kalendar fasa Bulan bulanan.
Ayunan kecil mendedahkan lebih banyak permukaan
Dari semasa ke semasa, Bumi tidak melihat tepat separuh daripada Bulan. Orbit Bulan sedikit elips, maka kelajuannya berubah: Bulan bergerak lebih pantas ketika paling hampir dengan Bumi dan lebih perlahan ketika lebih jauh. Kadar putarannya pula hampir tetap, jadi perubahan kelajuan orbit menyebabkan Bulan kelihatan berayun sedikit dari sisi ke sisi. Gerakan ketara ini dipanggil librasi longitud.
Librasi latitud berpunca daripada perkara yang berbeza. Paksi putaran Bulan condong sebanyak 1.54 darjah terhadap ekliptik, manakala orbitnya condong sebanyak 5.14 darjah terhadap ekliptik. Gabungan sudut ini membolehkan pemerhati melihat sedikit lebih jauh melepasi kutub utara atau selatan Bulan pada waktu yang berbeza dalam orbitnya. Jarak Bulan dan lokasi pemerhati di Bumi juga sedikit mempengaruhi pandangan.
Librasi tidak mendedahkan seluruh sisi jauh serentak. Sebaliknya, librasi membolehkan pemerhati mengintai melepasi pinggir ketara Bulan dari semasa ke semasa. Secara keseluruhan, kira-kira 59 peratus permukaan Bulan dapat dilihat dari Bumi pada suatu waktu, walaupun tidak lebih daripada kira-kira separuh dapat dilihat pada satu-satu ketika. Pendedahan beransur-ansur ini menjelaskan sebab peta terperinci permukaan Bulan merangkumi kawasan di luar bahagian yang kelihatan di tengah-tengah dalam pandangan biasa.
Perkara yang boleh diperhatikan dari Bumi
Salah satu cara yang berguna untuk memerhatikan kesan ini ialah membandingkan ciri yang mudah dikenal pasti berhampiran pinggir Bulan pada tarikh yang berbeza. Librasi mengubah kedudukan anggota Bulan yang kelihatan, maka kawah atau dataran gelap berhampiran pinggir mungkin kelihatan lebih terdedah pada satu tarikh berbanding tarikh lain. Perubahannya sukar dilihat tanpa teleskop atau teropong, dan orientasi Bulan yang berubah-ubah di langit juga boleh menyukarkan perbandingan. Ingat ciri yang sama dan bandingkan pandangan yang dibuat ketika fasa yang hampir serupa.
Pandangan bergantung pada lokasi anda di Bumi serta waktu anda melihatnya. Papan pemuka Bulan untuk bandar menyediakan maklumat fasa dan pencahayaan setempat, waktu terbit dan terbenam Bulan, altitud dan azimut, jarak serta keadaan langit bersama cuaca setempat. Untuk membuat perancangan, panduan tentang waktu terbaik untuk melihat Bulan membincangkan cara fasa dan keadaan setempat mempengaruhi waktu Bulan berada di atas ufuk. Putaran Bulan yang selaras menjelaskan sebab sisi yang biasa kita lihat sentiasa menghadap kita; librasi memberikan pemerhati yang sabar pandangan sekilas yang berubah-ubah ke kawasan di sebaliknya.