Če Luno opazujemo več večerov zapored, se zdi, da njene značilne oznake ostajajo na istem mestu. Proti Zemlji so obrnjeni isti veliki temni predeli Luninih ravnin, zato lahko dobimo vtis, da se Luna ne vrti. A se: Luna se okoli svoje osi zavrti enkrat za vsak obhod Zemlje. Ta usklajenost, imenovana plimska vezanost, je razlog, da vidimo skoraj vedno isto poloblo, ne pa izmenično vseh strani.
Nasprotno poloblo pogosto imenujemo oddaljena stran. Ni ves čas temna. Sončna svetloba doseže večino Luninega površja v različnih delih Luninega cikla, čeprav so nekateri globoki polarni kraterji v večni senci. Geometrija Lunine orbite, njeno vrtenje in rahlo navidezno nihanje nam pomagajo pojasniti, kaj lahko vidimo.
En obrat za en obhod
Luna potrebuje 27.32166 dni, da se enkrat zavrti glede na oddaljene zvezde, in 27.32166 dni, da obkroži Zemljo. Ker sta ti obdobji enaki, je proti našemu planetu ves čas obrnjena približno ista stran. Če se Luna sploh ne bi vrtela, bi se zaradi spreminjanja njenega položaja na orbiti pred nami prikazovale različne dolžine. Namesto tega se med potovanjem enakomerno vrti in s tem ohranja korak s svojo orbito.
Znana primerjava je hoja okoli človeka, pri kateri ves čas gledamo proti njemu. Med enim krogom se moramo enkrat obrniti, čeprav človek, ki nas opazuje, ves čas vidi isto stran naše glave. Lunino vrtenje je manj očitno, saj na Zemlji ni orientacijske točke, zaradi katere bi ga zlahka opazili iz noči v noč.
Obdobje vrtenja 27.32166 dni ni čas med dvema polnima lunama. Cikel Luninih men traja 29.53059 dni, ker se medtem ko Luna kroži okoli Zemlje, sistem Zemlja–Luna pomika tudi okoli Sonca. Po enem obhodu mora Luna prepotovati še malo več, da se znova poravna s Soncem in Zemljo. Vodnik po Luninih menah pojasnjuje, kako spreminjajoči se koti med Soncem, Zemljo in Luno ustvarjajo mene, ki jih opazujemo.
Kako so plimske sile uskladile Luno
Plimska vezanost je posledica dolgotrajnega delovanja gravitacije na vrteče se telo. Zemljina gravitacija močneje vleče stran Lune, ki je bliže Zemlji, kot njeno nasprotno stran. Ta razlika Luno nekoliko raztegne in povzroči plimsko deformacijo. Ko Lunino vrtenje in obhod še nista bila usklajena, deformacija ni bila povsem poravnana v smeri Zemlja–Luna. Nastali gravitacijski navor je spreminjal Lunino vrtenje, notranje trenje pa je razpršilo rotacijsko energijo.
Sčasoma so ti učinki upočasnili Lunino vrtenje, dokler ni en obrat trajal toliko kot en obhod. V tem usklajenem stanju plimska deformacija ostaja skoraj poravnana z Zemljo, zato je ponavljajoči se navor, ki je spreminjal vrtenje, postal precej manjši. Plimska vezanost ni posebna sila, ki bi zadržala eno stran pri miru, temveč stabilno stanje, ki je posledica vrtenja, gravitacije in izgube energije.
Plimski učinki so v sistemu Zemlja–Luna še vedno pomembni. Luna se od Zemlje oddaljuje za približno 3.8 cm na leto, kar je posledica plimskih interakcij, ki v sistemu prenašajo vrtilno količino. Tega gibanja ne moremo zaznati z enim samim opazovanjem, vendar povezuje vezano Lunino vrtenje s stalno izmenjavo med orbitalnim in rotacijskim gibanjem.
Oddaljena stran ni temna stran
Oddaljena stran je preprosto polobla, ki je obrnjena stran od Zemlje. Medtem ko Luna kroži okoli našega planeta, prejema sončno svetlobo prav tako kot bližnja stran. Ob polni luni je osvetljena bližnja stran, oddaljena pa je večinoma obrnjena stran od Sonca; ob mlaju je osvetljena oddaljena stran, bližnja pa je večinoma v temi. Ko Luna prehaja skozi svoje mene, se cikel obrne.
Vendar obstaja pomembna izjema: na vseh območjih Lune se ne izmenjujeta sončna svetloba in tema. Blizu polov je Sonce nizko nad obzorjem. Nekatera globoka dna kraterjev so tako dobro zavarovana z robovi, da jih sončna svetloba nikoli ne doseže, zato so tam območja v večni senci. Ti izjemni kraji so posledica lokalnega površja in majhnega višinskega kota Sonca, ne pa tega, da ležijo na oddaljeni strani.
Izraz »temna stran Lune« je zato lahko zavajajoč. V neformalni rabi se lahko nanaša na oddaljeno stran, vendar ne opisuje poloble, ki nikoli ne dobi sončne svetlobe. Če želite preveriti, kako se datumi in časi men spreminjajo skozi cikel, uporabite koledar Luninih men po mesecih.
Rahlo nihanje razkrije več površja
Zemlja sčasoma ne vidi natanko polovice Lune. Lunina orbita je rahlo eliptična, zato se spreminja njena orbitalna hitrost: hitreje se giblje, ko je Zemlji najbližje, in počasneje, ko je od nje bolj oddaljena. Njena hitrost vrtenja ostaja skoraj nespremenjena, zato se zaradi spreminjajoče se orbitalne hitrosti zdi, kot da Luna rahlo niha z ene strani na drugo. To navidezno gibanje imenujemo libracija v dolžini.
Libracija v širini ima drug vzrok. Lunina os vrtenja je nagnjena za 1.54 stopinje glede na ekliptiko, njena orbita pa je glede na ekliptiko nagnjena za 5.14 stopinje. Zaradi teh kotov lahko opazovalci na različnih delih orbite vidijo nekoliko dlje čez Lunino severno ali južno poloblo. Na pogled nekoliko vplivata tudi Lunina oddaljenost in opazovalčeva lega na Zemlji.
Libracija ne razkrije celotne oddaljene strani naenkrat. Opazovalcem omogoča, da sčasoma pokukajo čez navidezni rob. Skupno lahko z Zemlje kdaj pa kdaj vidimo približno 59 odstotkov Luninega površja, čeprav v posameznem trenutku ni vidna več kot približno polovica. Zaradi tega postopnega razkrivanja podrobni zemljevidi Luninega površja segajo onkraj strani, ki je pri običajnem pogledu videti na sredini.
Kaj opazovati z Zemlje
Učinek lahko dobro spremljate tako, da na različne datume primerjate razpoznavno značilnost blizu Luninega roba. Libracija premakne navidezni rob, zato je lahko krater ali temna ravnina blizu roba ob enem datumu bolj izpostavljena kot ob drugem. Brez teleskopa ali daljnogleda je sprememba komaj opazna, primerjavo pa lahko oteži tudi spreminjanje Lunine usmerjenosti na nebu. Zapomnite si isto značilnost in primerjajte posnetke, narejene ob podobnih menah.
Pogled je odvisen tako od tega, kje na Zemlji ste, kot od časa opazovanja. Nadzorna plošča Lune za posamezno mesto prikazuje lokalno meno in osvetljenost, vzhod in zahod Lune, višino in azimut, oddaljenost ter pogled na nebo z lokalno vremensko napovedjo. Vodnik o najboljšem času za opazovanje Lune pojasnjuje, kako mena in lokalne razmere vplivajo na to, kdaj je Luna nad obzorjem. Usklajeno Lunino vrtenje pojasnjuje, zakaj je njen znani obraz vedno obrnjen proti nam; libracija pa potrpežljivim opazovalcem ponuja spreminjajoč se pogled tik za njim.