Privește Luna în mai multe seri la rând și vei observa că marcajele ei familiare par să rămână pe loc. Aceleași întinderi întunecate ale câmpiilor lunare sunt îndreptate spre Pământ, ceea ce poate da impresia că Luna nu se rotește. Dar se rotește: Luna face o rotație completă în jurul axei sale pentru fiecare orbită în jurul Pământului. Această sincronizare, numită sincronizare mareică, este motivul pentru care vedem aproape aceeași emisferă, nu toate fețele Lunii pe rând.
Emisfera opusă este numită adesea fața îndepărtată. Ea nu este permanent întunecată. Lumina Soarelui ajunge pe cea mai mare parte a suprafeței lunare în diferite momente ale ciclului lunar, deși unele cratere polare adânci rămân permanent în umbră. Geometria orbitei Lunii, rotația ei și o mică oscilație aparentă contribuie la explicarea a ceea ce putem vedea.
O rotație pentru o orbită
Luna are nevoie de 27.32166 zile pentru a face o rotație completă în raport cu stelele îndepărtate și de 27.32166 zile pentru a parcurge o orbită în jurul Pământului. Deoarece aceste perioade sunt egale, aceeași față generală rămâne îndreptată spre planeta noastră. Dacă Luna nu s-ar roti deloc, deplasarea ei de-a lungul orbitei ar aduce în câmpul vizual longitudini diferite. În schimb, ea se rotește constant în timp ce se deplasează, ținând pasul cu orbita.
O comparație familiară este să mergi în jurul unei persoane cu fața îndreptată spre ea. Trebuie să te rotești o dată în timpul circuitului, deși persoana care te privește vede aceeași parte a capului tău tot timpul. Rotația Lunii este mai greu de observat, deoarece pe Pământ nu există un reper care să o facă ușor de sesizat de la o noapte la alta.
Perioada de rotație de 27.32166 zile nu este intervalul dintre două luni pline. Ciclul fazelor durează 29.53059 zile, deoarece, în timp ce Luna orbitează Pământul, sistemul Pământ-Lună se deplasează și în jurul Soarelui. După ce încheie o orbită, Luna trebuie să mai parcurgă o distanță mică pentru a reveni la aceeași aliniere cu Soarele și Pământul. Ghidul fazelor Lunii explică modul în care unghiurile variabile dintre Soare, Pământ și Lună produc fazele pe care le vedem.
Cum au sincronizat forțele mareice Luna
Sincronizarea mareică este rezultatul acțiunii gravitației asupra unui corp aflat în rotație, pe o perioadă îndelungată. Gravitația Pământului trage mai puternic de partea Lunii aflată mai aproape de Pământ decât de partea îndepărtată. Această diferență întinde ușor Luna, generând o deformare mareică. Când rotația și orbita Lunii nu erau sincronizate, deformarea nu se alinia perfect cu direcția Pământ-Lună. Cuplul gravitațional rezultat modifica rotația Lunii, în timp ce frecarea internă disipa energia de rotație.
În timp, aceste efecte au încetinit rotația Lunii, până când o rotație a ajuns să dureze cât o orbită. În această stare sincronizată, deformarea mareică rămâne aproape aliniată cu Pământul, astfel că efectul repetat al cuplului care modifica rotația devine mult mai mic. Sincronizarea mareică nu este o forță specială care ține nemișcată o față a Lunii, ci un rezultat stabil al rotației, gravitației și pierderii de energie.
Efectele mareice continuă să conteze în sistemul Pământ-Lună. Luna se îndepărtează de Pământ cu aproximativ 3.8 cm pe an, ca urmare a interacțiunilor mareice care transferă moment cinetic în cadrul sistemului. Această mișcare nu este vizibilă dintr-o singură observație, dar face legătura între rotația sincronizată a Lunii și schimbul continuu dintre orbită și rotație.
Fața îndepărtată nu este o față întunecată
Fața îndepărtată este pur și simplu emisfera orientată în direcția opusă Pământului. Ea primește lumină solară, la fel ca fața vizibilă, în timp ce Luna orbitează planeta noastră. La Lună plină, fața vizibilă este iluminată, iar cea îndepărtată este orientată în mare parte în direcția opusă Soarelui; la Lună nouă, fața îndepărtată este iluminată, în timp ce fața vizibilă se află în mare parte în întuneric. Ciclul se inversează pe măsură ce Luna trece prin faze.
Există o precizare importantă: nu toate locurile de pe Lună alternează între lumină solară și întuneric. În apropierea polilor, Soarele rămâne jos deasupra orizontului. Unele funduri de cratere adânci sunt atât de bine ferite de marginile lor, încât lumina Soarelui nu ajunge niciodată acolo, lăsând regiuni permanent umbrite. Aceste locuri speciale se datorează reliefului local și unghiului mic al Soarelui, nu faptului că se află pe fața îndepărtată.
Prin urmare, expresia „fața întunecată a Lunii” poate induce în eroare. Poate fi folosită informal cu sensul de față îndepărtată, dar nu descrie o emisferă care nu primește niciodată lumină solară. Pentru a vedea cum se schimbă datele și orele fazelor de-a lungul ciclului, consultă calendarul lunar al fazelor, lună de lună.
O mică oscilație dezvăluie mai mult din suprafață
De-a lungul timpului, Pământul nu vede exact jumătate din Lună. Orbita Lunii este ușor eliptică, astfel că viteza ei orbitală se schimbă: se deplasează mai repede când este cel mai aproape de Pământ și mai încet când este mai departe. Viteza de rotație rămâne aproape constantă, astfel că schimbarea vitezei orbitale face Luna să pară că se leagănă puțin dintr-o parte în alta. Această mișcare aparentă se numește librație în longitudine.
Librația în latitudine are o altă cauză. Axa de rotație a Lunii este înclinată cu 1.54 grade față de ecliptică, iar orbita ei este înclinată cu 5.14 grade față de ecliptică. Împreună, aceste unghiuri le permit observatorilor să vadă puțin mai departe peste polul lunar nordic sau sudic în diferite puncte ale orbitei. Distanța Lunii și locul de pe Pământ de unde observăm influențează, de asemenea, într-o mică măsură, imaginea.
Librația nu dezvăluie dintr-odată întreaga față îndepărtată. Ea le permite observatorilor să privească, în timp, puțin dincolo de marginea aparentă. În total, aproximativ 59 la sută din suprafața lunară poate fi văzută de pe Pământ la un moment dat, deși într-o clipă nu este vizibilă mai mult de aproximativ jumătate. Această dezvăluire treptată explică de ce hărțile detaliate ale suprafeței lunare se extind dincolo de fața care pare centrată într-o imagine obișnuită.
Ce poți observa de pe Pământ
O metodă utilă de a urmări acest efect este să compari, la date diferite, o formațiune ușor de recunoscut din apropierea marginii Lunii. Librația deplasează conturul aparent, astfel că un crater sau o câmpie întunecată aflată aproape de margine poate părea mai expusă la o dată decât la alta. Fără telescop sau binoclu, schimbarea este subtilă, iar orientarea variabilă a Lunii pe cer poate îngreuna comparațiile. Reține aceeași formațiune și compară imagini realizate în faze similare.
Imaginea depinde atât de locul de pe Pământ în care te afli, cât și de momentul observației. Tabloul lunar pentru orașul tău oferă informații locale despre fază și iluminare, răsăritul și apusul Lunii, altitudine și azimut, distanță și vizibilitatea cerului în funcție de vremea locală. Pentru planificare, ghidul privind cel mai bun moment pentru a vedea Luna explică modul în care faza și condițiile locale influențează intervalul în care Luna se află deasupra orizontului. Rotația sincronizată a Lunii explică de ce fața ei familiară rămâne îndreptată spre noi; librația le oferă observatorilor răbdători o privire schimbătoare asupra regiunii de dincolo de ea.