Observe a Lua por várias noites e suas marcas familiares parecem permanecer no mesmo lugar. As mesmas grandes manchas das planícies lunares escuras ficam voltadas para a Terra, o que pode dar a impressão de que a Lua não gira. Mas ela gira: a Lua completa uma rotação em torno do próprio eixo a cada órbita ao redor da Terra. Essa sincronização, chamada de acoplamento de maré, explica por que vemos quase sempre o mesmo hemisfério, em vez de cada lado em momentos diferentes.
O hemisfério oposto é frequentemente chamado de face oculta. Ele não fica permanentemente escuro. A luz solar alcança a maior parte da superfície lunar em diferentes momentos do ciclo lunar, embora algumas crateras polares profundas permaneçam em sombra permanente. A geometria da órbita da Lua, sua rotação e uma pequena oscilação aparente ajudam a explicar o que conseguimos ver.
Uma rotação para cada órbita
A Lua leva 27.32166 dias para completar uma rotação em relação às estrelas distantes e 27.32166 dias para completar uma órbita ao redor da Terra. Como esses períodos coincidem, a mesma face geral permanece voltada para o nosso planeta. Se a Lua não girasse, sua posição em constante mudança ao longo da órbita faria diferentes longitudes aparecerem. Em vez disso, ela gira continuamente enquanto se desloca, acompanhando o ritmo de sua órbita.
Uma comparação familiar é caminhar ao redor de uma pessoa mantendo o rosto voltado para ela. Você precisa girar uma vez durante o percurso, embora a pessoa que olha para você veja sempre o mesmo lado da sua cabeça. A rotação da Lua é menos evidente porque não há nenhum ponto de referência na Terra que facilite percebê-la de uma noite para outra.
O período de rotação de 27.32166 dias não é o intervalo entre uma lua cheia e a seguinte. Esse ciclo de fases dura 29.53059 dias porque, enquanto a Lua orbita a Terra, o sistema Terra-Lua também se desloca ao redor do Sol. Depois de completar uma órbita, a Lua precisa percorrer um pouco mais para voltar ao mesmo alinhamento com o Sol e a Terra. O guia sobre as fases da Lua explica como as mudanças nos ângulos entre o Sol, a Terra e a Lua produzem as fases que vemos.
Como as forças de maré sincronizaram a Lua
O acoplamento de maré é resultado da ação da gravidade sobre um corpo em rotação ao longo do tempo. A gravidade da Terra puxa com mais força o lado da Lua que está mais próximo da Terra do que o lado oposto. Essa diferença estica ligeiramente a Lua, criando uma deformação de maré. Quando a rotação e a órbita da Lua ainda não estavam sincronizadas, a deformação não ficava perfeitamente alinhada com a direção Terra-Lua. O torque gravitacional resultante alterava a rotação da Lua, enquanto o atrito interno dissipava energia rotacional.
Com o tempo, esses efeitos desaceleraram a rotação da Lua até que uma volta completa passou a levar o mesmo tempo que uma órbita. Nesse estado sincronizado, a deformação de maré permanece quase alinhada com a Terra, de modo que o torque repetido que alterava a rotação fica muito menor. O acoplamento de maré não é uma força especial que mantém uma face imóvel; é um resultado estável da rotação, da gravidade e da perda de energia.
Os efeitos de maré ainda são importantes no sistema Terra-Lua. A Lua está se afastando da Terra a cerca de 3.8 cm por ano, consequência das interações de maré que transferem momento angular pelo sistema. Esse movimento exato não pode ser percebido em uma única observação, mas está ligado à rotação sincronizada da Lua e a uma troca contínua entre órbita e rotação.
A face oculta não é uma face escura
A face oculta é simplesmente o hemisfério voltado para longe da Terra. Ela recebe luz solar, assim como a face visível, enquanto a Lua orbita nosso planeta. Na lua cheia, a face visível está iluminada e a face oculta fica, em sua maior parte, voltada para longe do Sol; na lua nova, a face oculta está iluminada, enquanto a face visível fica, em sua maior parte, na escuridão. O ciclo se inverte à medida que a Lua passa por suas fases.
Há uma ressalva importante: nem todos os lugares da Lua alternam entre luz solar e escuridão. Perto dos polos, o Sol permanece baixo acima do horizonte. Alguns fundos de crateras profundas ficam tão protegidos por suas bordas que a luz solar nunca chega até eles, formando regiões permanentemente sombreadas. Esses locais excepcionais são consequência do relevo local e do baixo ângulo solar, não de estarem na face oculta.
Por isso, a expressão “lado escuro da Lua” pode induzir ao erro. Ela pode ser usada informalmente para se referir à face oculta, mas não descreve um hemisfério que nunca recebe luz solar. Para ver como as datas e os horários das fases mudam ao longo do ciclo, consulte o calendário mensal das fases da Lua.
Uma pequena oscilação revela mais da superfície
Ao longo do tempo, a Terra não vê exatamente metade da Lua. A órbita da Lua é ligeiramente elíptica, por isso sua velocidade orbital varia: ela se move mais rápido quando está mais próxima da Terra e mais devagar quando está mais distante. Sua velocidade de rotação permanece quase constante, então a variação da velocidade orbital faz a Lua parecer balançar um pouco de um lado para o outro. Esse movimento aparente é chamado de libração em longitude.
A libração em latitude tem outra origem. O eixo de rotação da Lua é inclinado 1.54 graus em relação à eclíptica, e sua órbita tem uma inclinação de 5.14 graus em relação à eclíptica. Juntos, esses ângulos permitem que os observadores vejam um pouco além do polo lunar norte ou sul em diferentes pontos da órbita. A distância da Lua e a localização do observador na Terra também afetam ligeiramente a visão.
A libração não revela toda a face oculta de uma só vez. Ela permite que os observadores espiem para além da borda aparente ao longo do tempo. No total, cerca de 59 por cento da superfície lunar pode ser vista da Terra em algum momento, embora não mais do que cerca de metade esteja visível em um instante. Essa revelação gradual explica por que os mapas detalhados da superfície lunar se estendem além da face que parece estar centralizada em uma visão comum.
O que observar da Terra
Uma forma útil de acompanhar esse efeito é comparar uma formação reconhecível perto da borda da Lua em datas diferentes. A libração desloca o limbo aparente, então uma cratera ou uma planície escura próxima à borda pode parecer mais exposta em uma data do que em outra. A mudança é sutil sem um telescópio ou binóculos, e a orientação variável da Lua no céu também pode dificultar as comparações. Escolha uma formação para observar e compare imagens feitas em fases semelhantes.
A visão depende de onde você está na Terra, além do momento em que observa. Um painel lunar da cidade fornece a fase e a iluminação locais, os horários do nascer e do pôr da Lua, a altitude e o azimute, a distância e as condições de observação do céu com o clima local. Para se planejar, o guia sobre o melhor horário para ver a Lua explica como a fase e as condições locais afetam o período em que ela fica acima do horizonte. A rotação sincronizada da Lua explica por que sua face familiar permanece voltada para nós; a libração oferece aos observadores pacientes uma visão variável do que há logo além dela.