Keď sa niekoľko nocí pozeráte na Mesiac, jeho známe útvary akoby zostávali na svojom mieste. K Zemi smerujú tie isté rozsiahle tmavé mesačné planiny, čo môže vyvolávať dojem, že sa Mesiac neotáča. Otáča sa: okolo svojej osi sa otočí raz za každý obeh okolo Zeme. Táto synchronizácia, nazývaná slapová viazanosť, je dôvodom, prečo vidíme takmer stále tú istú pologuľu, a nie postupne všetky strany.
Opačná pologuľa sa často nazýva odvrátená strana. Nie je stále tmavá. Počas mesačného cyklu dopadá slnečné svetlo na väčšinu mesačného povrchu, hoci niektoré hlboké polárne krátery zostávajú v trvalom tieni. To, čo môžeme vidieť, pomáha vysvetliť geometria obežnej dráhy a rotácie Mesiaca, ako aj jeho mierne zdanlivé kolísanie.
Jedna otočka na jeden obeh
Mesiac sa otočí raz okolo svojej osi vzhľadom na vzdialené hviezdy za 27.32166 dňa a jeden obeh okolo Zeme mu trvá tiež 27.32166 dňa. Keďže sa tieto periódy zhodujú, k našej planéte je obrátená stále približne tá istá strana. Keby sa Mesiac vôbec neotáčal, jeho meniaca sa poloha na obežnej dráhe by postupne odhaľovala rôzne dĺžky. Namiesto toho sa počas pohybu neustále otáča a drží krok so svojím obehom.
Známe prirovnanie: obchádzate človeka a pritom k nemu stále obraciate tvár. Počas jedného okruhu sa musíte raz otočiť, hoci človek, okolo ktorého kráčate, po celý čas vidí tú istú stranu vašej hlavy. Rotáciu Mesiaca si všímame ťažšie, pretože na Zemi niet orientačného bodu, ktorý by ju umožňoval ľahko spozorovať z noci na noc.
Perióda rotácie 27.32166 dňa nie je intervalom medzi dvoma splnmi. Tento cyklus fáz trvá 29.53059 dňa, pretože zatiaľ čo Mesiac obieha okolo Zeme, sústava Zem – Mesiac sa zároveň pohybuje okolo Slnka. Po dokončení jedného obehu musí Mesiac prejsť ešte o kúsok ďalej, aby sa opäť dostal do rovnakej polohy vzhľadom na Slnko a Zem. Sprievodca fázami Mesiaca vysvetľuje, ako meniace sa uhly medzi Slnkom, Zemou a Mesiacom vytvárajú fázy, ktoré pozorujeme.
Ako slapové sily zosynchronizovali Mesiac
Slapová viazanosť je výsledkom dlhodobého pôsobenia gravitácie na rotujúce teleso. Gravitácia Zeme priťahuje stranu Mesiaca bližšiu k Zemi silnejšie než jeho odvrátenú stranu. Tento rozdiel Mesiac mierne naťahuje a vytvára slapovú deformáciu. Keď rotácia Mesiaca ešte nebola synchronizovaná s jeho obehom, deformácia nebola dokonale zarovnaná so smerom k Zemi. Vznikajúci gravitačný moment menil rotáciu Mesiaca, zatiaľ čo vnútorné trenie rozptyľovalo rotačnú energiu.
Postupom času tieto účinky spomaľovali rotáciu Mesiaca, až kým jedna otočka netrvala rovnako dlho ako jeden obeh. V tomto synchronizovanom stave zostáva slapová deformácia takmer zarovnaná so Zemou, takže opakujúci sa moment, ktorý menil rotáciu, je oveľa menší. Slapová viazanosť nie je zvláštna sila, ktorá drží jednu stranu nehybne; je to stabilný dôsledok rotácie, gravitácie a straty energie.
Slapové javy stále zohrávajú v sústave Zem – Mesiac dôležitú úlohu. Mesiac sa od Zeme vzďaľuje rýchlosťou približne 3.8 cm za rok, čo je dôsledkom slapových interakcií, pri ktorých sa v sústave prenáša moment hybnosti. Tento pohyb nemožno pozorovať jediným meraním, súvisí však so synchronizovanou rotáciou Mesiaca a s neustálou výmenou medzi obehom a rotáciou.
Odvrátená strana nie je tmavá strana
Odvrátená strana je jednoducho pologuľa, ktorá smeruje od Zeme. Počas obehu okolo našej planéty dostáva slnečné svetlo rovnako ako privrátená strana. Pri splne je osvetlená privrátená strana a odvrátená strana je väčšinou obrátená od Slnka; pri nove je osvetlená odvrátená strana, zatiaľ čo privrátená je väčšinou v tme. Keď Mesiac prechádza jednotlivými fázami, tento cyklus sa opakuje opačne.
Je tu jedna dôležitá výnimka: nie každé miesto na Mesiaci striedavo osvetľuje Slnko a zahaľuje tma. V blízkosti pólov zostáva Slnko nízko nad obzorom. Niektoré hlboké dná kráterov sú natoľko chránené svojimi okrajmi, že do nich slnečné svetlo nikdy nedopadá, a zostávajú tak v trvalom tieni. Tieto výnimočné oblasti sú dôsledkom miestneho terénu a nízkeho uhla Slnka, nie toho, že sa nachádzajú na odvrátenej strane.
Výraz „tmavá strana Mesiaca“ preto môže zavádzať. Niekedy sa neformálne používa vo význame odvrátenej strany, neoznačuje však pologuľu, na ktorú nikdy nedopadá slnečné svetlo. Ak chcete zistiť, ako sa počas cyklu menia dátumy a časy jednotlivých fáz, pozrite si mesačný kalendár fáz Mesiaca.
Mierne kolísanie odhaľuje väčšiu časť povrchu
Zem v priebehu času nevidí presne polovicu Mesiaca. Obežná dráha Mesiaca je mierne eliptická, takže sa mení jeho obehová rýchlosť: pri najbližšom priblížení k Zemi sa pohybuje rýchlejšie a vo väčšej vzdialenosti pomalšie. Rýchlosť jeho rotácie zostáva takmer nemenná, a preto sa pri zmenách obehovej rýchlosti zdá, že sa Mesiac mierne kýva zo strany na stranu. Tento zdanlivý pohyb sa nazýva librácia v dĺžke.
Librácia v šírke má inú príčinu. Os rotácie Mesiaca je sklonená o 1.54 stupňa k ekliptike a jeho obežná dráha je k ekliptike sklonená o 5.14 stupňa. Vďaka týmto uhlom môžu pozorovatelia v rôznych bodoch obežnej dráhy dovidieť o kúsok ďalej za severný alebo južný pól Mesiaca. Pohľad mierne ovplyvňujú aj vzdialenosť Mesiaca a poloha pozorovateľa na Zemi.
Librácia neodhalí naraz celú odvrátenú stranu. Postupom času umožňuje pozorovateľom nazrieť za zdanlivý okraj Mesiaca. Celkovo možno zo Zeme niekedy vidieť približne 59 percent mesačného povrchu, hoci v jednom okamihu nie je viditeľná viac než približne polovica. Vďaka tomuto pomalému odhaľovaniu siahajú podrobné mapy mesačného povrchu aj za oblasť, ktorá sa pri bežnom pohľade javí ako stredová.
Čo si všímať zo Zeme
Účinok môžete pozorovať tak, že v rôznych dátumoch porovnáte polohu ľahko rozpoznateľného útvaru pri okraji Mesiaca. Librácia posúva zdanlivý okraj, takže kráter alebo tmavá planina blízko okraja môže byť v jeden deň odkrytá viac než v iný. Bez ďalekohľadu alebo binokulárneho ďalekohľadu je táto zmena nenápadná a porovnávanie môže sťažovať aj meniaca sa orientácia Mesiaca na oblohe. Zapamätajte si rovnaký útvar a porovnávajte pohľady z podobných fáz.
Pohľad závisí od toho, kedy sa pozeráte, ale aj od toho, kde na Zemi sa nachádzate. Prehľad Mesiaca pre konkrétne mesto poskytuje miestne údaje o fáze a osvetlení, východe a západe Mesiaca, výške a azimute, vzdialenosti a výhľade na oblohu spolu s miestnym počasím. Pri plánovaní pomôže sprievodca najvhodnejším časom na pozorovanie Mesiaca, ktorý vysvetľuje, ako fáza a miestne podmienky ovplyvňujú čas, keď sa Mesiac nachádza nad obzorom. Synchronizovaná rotácia Mesiaca vysvetľuje, prečo nám jeho známa strana stále ukazuje svoju tvár; librácia trpezlivým pozorovateľom umožňuje zakaždým zazrieť kúsok za ňu.