Se opp på Månen over flere netter, og de velkjente tegningene ser ut til å holde seg på samme sted. De samme store, mørke områdene på månens overflate vender mot Jorden, noe som kan gi inntrykk av at Månen ikke roterer. Men det gjør den: Månen roterer én gang rundt sin egen akse for hver runde den går i bane rundt Jorden. Denne synkroniseringen, som kalles tidevannslåsing, er grunnen til at vi ser nesten den samme halvkulen i stedet for alle sidene etter tur.
Den motsatte halvkulen kalles ofte baksiden. Den er ikke permanent mørk. Sollyset treffer det meste av månens overflate på ulike tidspunkter i månesyklusen, selv om enkelte dype polkratere ligger i permanent skygge. Geometrien til Månens bane, rotasjonen og en liten tilsynelatende vugging bidrar alle til å forklare hva vi kan se.
Én rotasjon per omløp
Månen bruker 27,32166 dager på å fullføre én rotasjon i forhold til fjerne stjerner, og 27,32166 dager på å gå én runde i bane rundt Jorden. Fordi disse periodene er like lange, vender den samme overordnede siden seg mot planeten vår. Hvis Månen ikke roterte i det hele tatt, ville den skiftende posisjonen langs banen føre til at ulike lengdegrader kom til syne. I stedet roterer den jevnt mens den beveger seg, i takt med banen sin.
En kjent sammenligning er å gå rundt en person mens du hele tiden vender ansiktet mot dem. Du må snu deg én gang i løpet av runden, selv om personen som ser på deg, hele tiden ser den samme siden av hodet ditt. Månens rotasjon er mindre åpenbar fordi det ikke finnes noe landemerke på Jorden som gjør den lett å legge merke til fra natt til natt.
Rotasjonsperioden på 27,32166 dager er ikke tiden fra én fullmåne til den neste. Denne fasesyklusen varer i 29,53059 dager fordi Jorden-Månen-systemet også beveger seg rundt Solen mens Månen går i bane rundt Jorden. Etter å ha fullført én runde må Månen bevege seg litt lenger for å komme tilbake til samme innbyrdes stilling i forhold til Solen og Jorden. Guiden til månens faser forklarer hvordan de skiftende vinklene mellom Solen, Jorden og Månen skaper fasene vi ser.
Hvordan tidevannskreftene synkroniserte Månen
Tidevannslåsing er resultatet av at tyngdekraften virker på et roterende legeme over tid. Jordens tyngdekraft trekker sterkere på den siden av Månen som er nærmest Jorden enn på baksiden. Denne forskjellen strekker Månen litt og skaper en tidevannsdeformasjon. Da Månens rotasjon og bane ikke var synkronisert, var deformasjonen ikke helt på linje med retningen mellom Jorden og Månen. Det resulterende gravitasjonsmomentet endret Månens rotasjon, mens indre friksjon spredte rotasjonsenergi.
Over tid bremset disse virkningene Månens rotasjon, til én omdreining tok like lang tid som ett omløp. I denne synkroniserte tilstanden holder tidevannsdeformasjonen seg nesten på linje med Jorden, slik at det gjentatte dreiemomentet som endret rotasjonen, blir mye mindre. Tidevannslåsing er ikke en særskilt kraft som holder én side i ro; det er en stabil tilstand som skyldes rotasjon, tyngdekraft og energitap.
Tidevannseffekter spiller fortsatt en rolle i Jorden-Månen-systemet. Månen fjerner seg fra Jorden med omtrent 3,8 cm per år, som følge av tidevannsvekselvirkninger som overfører dreieimpuls i systemet. Denne bevegelsen er ikke synlig gjennom én enkelt observasjon, men den knytter Månens låste rotasjon til en pågående utveksling mellom bane og rotasjon.
Baksiden er ikke en mørk side
Baksiden er ganske enkelt den halvkulen som vender bort fra Jorden. Den mottar sollys, akkurat som forsiden, mens Månen går i bane rundt planeten vår. Ved fullmåne er forsiden opplyst, mens baksiden for det meste vender bort fra Solen; ved nymåne er baksiden opplyst, mens forsiden for det meste ligger i mørke. Syklusen snur når Månen beveger seg gjennom fasene sine.
Det finnes ett viktig forbehold: Ikke alle steder på Månen veksler mellom sollys og mørke. Nær polene står Solen lavt over horisonten. Enkelte dype kraterbunner er så godt skjermet av kraterrandene at sollyset aldri når dem, og dermed oppstår områder i permanent skygge. Disse unntakene skyldes det lokale terrenget og den lave solvinkelen, ikke at de befinner seg på baksiden.
Uttrykket «Månens mørke side» kan derfor være misvisende. Det kan brukes uformelt om baksiden, men beskriver ikke en halvkule som aldri får sollys. Se månefasekalenderen måned for måned for å finne ut hvordan datoer og klokkeslett for fasene endrer seg gjennom syklusen.
En liten vugging viser mer av overflaten
Over tid ser vi ikke nøyaktig halvparten av Månen fra Jorden. Månens bane er litt elliptisk, så banehastigheten varierer: Den beveger seg raskere når den er nærmest Jorden, og saktere når den er lenger unna. Rotasjonshastigheten holder seg nesten konstant, så den varierende banehastigheten får Månen til å se ut som om den vugger litt fra side til side. Denne tilsynelatende bevegelsen kalles librasjon i lengdegrad.
Librasjon i breddegrad har en annen årsak. Månens rotasjonsakse heller 1,54 grader i forhold til ekliptikken, og banen dens heller 5,14 grader i forhold til ekliptikken. Til sammen gjør disse vinklene at observatører på ulike steder i banen kan se litt lenger over Månens nord- eller sørpol. Månens avstand og observatørens plassering på Jorden påvirker også utsynet noe.
Librasjon gjør ikke hele baksiden synlig på én gang. Den lar observatører kikke rundt den tilsynelatende kanten over tid. Til sammen kan omtrent 59 prosent av månens overflate ses fra Jorden på et eller annet tidspunkt, selv om ikke mer enn omtrent halvparten er synlig på ett bestemt tidspunkt. Denne langsomme avdekkingen er grunnen til at detaljerte kart over månens overflate strekker seg utenfor den siden som ser ut til å være sentrert i et vanlig syn.
Hva du kan legge merke til fra Jorden
En nyttig måte å følge med på effekten er å sammenligne et gjenkjennelig trekk nær Månens kant på ulike datoer. Librasjon forskyver den tilsynelatende randen, slik at et krater eller et mørkt område nær kanten kan se mer synlig ut på én dato enn på en annen. Endringen er subtil uten teleskop eller kikkert, og Månens skiftende orientering på himmelen kan også gjøre sammenligninger vanskelige. Følg med på det samme trekket, og sammenlign bilder tatt ved lignende faser.
Utsynet avhenger både av hvor du befinner deg på Jorden, og når du ser. Et månedashbord for byen din viser lokal fase og belysning, måneoppgang og månenedgang, høyde og asimut, avstand og himmelutsyn med lokalt vær. For planleggingens skyld forklarer guiden til det beste tidspunktet for å se Månen hvordan fase og lokale forhold påvirker når den er over horisonten. Månens synkroniserte rotasjon forklarer hvorfor den velkjente siden alltid vender mot oss; librasjon gir tålmodige observatører et stadig skiftende glimt like forbi den.