Ce se întâmplă pe firmamentul Lunii

Ne uităm de pe Pământ în sus. Ziua sau noaptea. Vedem stele sclipitoare, pe care le-am adunat în constelații și asterisme, care se învârt în jurul unui astru sau al unui loc care arată Nordul sau Sudul. Observăm aceeași față a Lunii, care apare în fiecare zi din apropierea estului și dispare înspre vest și care, de-a lungul a 30 de zile, trece prin mai multe faze în funcție de cum e luminată de Soare.

Remarcăm sateliți artificiali, care se mișcă rapid, și meteori, uneori adevărate ploi de stele, alteori sporadici, bolizi sau earth-grazeri, verzi, albaștri sau galbeni. Vedem planetele cum petrec noaptea pe ecliptică, uneori lângă Lună, alteori departe, sau cum, la răsărit sau apus, se grăbesc să se ascundă lângă steaua aflată la 150 de milioane de kilometri de noi. Soarele urmărește fiecare mișcare de pe Terra dar ne lasă să-l remarcăm doar dimineața și seara, atunci când se ”îmbracă” în galben, portocaliu sau roșu. Uneori, steaua noastră se joacă de-a v-ați ascunselea cu Luna, momente rare când de pe Pământ se pot observa eclipse de Lună sau ocultații (eclipse) de Soare. Nimic nu ne uluiește însă, pentru că nimic nu s-a schimbat pe bolta cerească de-a lungul vieții noastre. Uneori suntem impresionați de ocultația Soarelui de către Lună, alteori de conjuncția unei planete cu satelitul nostru sau de un maxim al unui curent de meteori, dar nimic nu miră.

Ce se întâmplă pe firmamentul Lunii? Trăind pe Lună, ar fi oamenii surprinși de cer sau totul ar fi comun? Ca să ne imaginăm mai bine ce se întâmplă pe cerul satelitului aflat la 400.000 de kilometri distanță, o să prezentăm totul comparând cu ce vedem pe bolta cerească a Pământului, diferențele ieșind astfel mai bine în evidență. Pentru că România este situată pe paralela de 45º N, am ales ca zonă de observație de pe Lună o regiune asemănătoare, Mare Imbrium, lângă landerul Chang’e 3 (44,12º N).

Poziția landerului chinez Chang’e 3 pe suprafața Lunii

Cum se vede Luna de pe Pământ. Satelitul nostru cenușiu este o „minge” pietroasă cu un diametru de aproape 3.500 de kilometri, de 3,6 ori mai mic decât al Pământului, cu o masă de doar 0.01 din cea a Terrei, cu o atmosferă aproape inexistentă. Prin anul 1200, conform lui Albertus Magnus, învățat din Evul Mediu, părea că pe Lună se vede un monstru cu fața îndreptată spre apus care căra în spate un copac. Acum, știm că satelitul nostru este brăzdat de cratere, munți, „mări”, aceeași față a Lunii, fața vizibilă, fiind îndreptată tot timpul spre Pământ. De pe Terra se vede jumătate din suprafața selenară (de fapt, datorită librației, putem observa în total 59%) pentru că Luna se află în rotație sincronă, se rotește în jurul axei sale în aceeași perioadă de timp cât îi ia să efectueze o revoluție în jurul Pământului (aprox. 27,3 zile).
Chiar dacă își arată aceeași față, Luna are mai multe faze, mai multe forme în care apare văzută de un observator, forme date de poziția ei în raport cu dreapta Pământ-Soare. Trebuie știut că în orice moment când e luminată, porțiunea vizibilă este mărginită de două linii, limbul, un semicerc, la margine, și terminatorul, linia care încheie ziua lunară. Satelitul nostru este complet luminat în faza de Lună Plină, doar pe jumătate la primul și ultimul pătrar, și complet ascuns în faza de Lună Nouă, perioada de repetare a acestor faze fiind numită lună sinodică, aproximativ 29,5 zile.
Luna, ca de altfel și Pământul, are o mișcare progradă apărând pe cer dinspre Est și dispărând înspre Vest. De-a lungul celor aproape 30 de zile în care se rotește în jurul nostru, Luna poate părea mai mare sau mai mică, ea aflându-se la distanțe diferite față de Terra, între circa 356.400 kilometri la perigeu și 406.700 km la apogeu, ceea ce face ca diametrul aparent să aibă valori între 29,3′ și 33,5′ (diferențe de mărime puțin sesizabile).
O diferență în mărime ușor vizibilă apare pe parcursul unei nopți, când Luna este aproape de orizont și se „îngrașă” dintr-odată fără motiv, fiind mult mai mare față de orele când se află mai sus pe cer (maxim 74º altitudine deasupra orizontului). Cu toate că se știe că este doar o iluzie, o explicație definitivă nu există în acest moment. Poate fi vorba de ceea ce se cheamă percepția mărimilor relative, o iluzie asemănătoarea ca cea pe care o avem atunci când privim un cerc care pare mai mare decât este când este alăturat unor cercuri mai mici și mai mic de cât este când este pus lângă cercuri mai mari. Pentru că vedem Luna „alăturată” clădirilor sau copacilor, obiecte mici, atunci ea pare mai mare.

Cum se vede Pământul de pe Lună. Pământul trece prin aceleași faze ca și Luna, Pământ plin, în scădere, Nou și în creștere, aceste faze fiind complementare cu cele ale satelitului nostru, de exemplu când e Lună plină pentru Pământ, Terra e în fază de Pământ nou pentru Lună. Spre deosebire de Lună, Terra nu arată aceeași față observatorului pentru că se rotește în jurul axei ei la fiecare 24 de ore, de pe Lună putându-se vedea toată suprafața Pământului. Se poate observa cum norii se mișcă schimbându-și aspectul, părți din marginile continentelor, oceanele albastre sau ghețarii de la poli.
Diametrul aparent al Pământului, care este de 3,6 ori mai mare ca al Lunii, suferă modificări din cauza faptului că Luna poate fi mai aproape sau mai departe de Terra de-a lungul revoluției sale, deci poate părea mai mare sau mai mic, între 1.8º și 2º grade de arc. Pamântul, pe Lună, pare puțin mai aproape decât este din cauza lipsei atmosferei care pe Terra dă impresia de perspectivă, de profunzime.
Diametrul aparent mai mare face și ca magnitudinea Pământului să fie mult mai mare decât a Lunii, de 13 ori mai mare, magnitudine care depinde de suprafața care se observă dar și de reflectivitate. În medie, Luna reflectă 11% din lumina Soarelui pe când Pământul reflectă aproximativ 37%, asta însemnând că atunci când Pământul este plin el este de 43 de ori mai strălucitor decât pare Luna plină când o vedem de pe Pământ (poate ajunge și la de 55 de ori mai strălucitor).

Cum se mișcă Pământul pe cerul Lunii, reprezentare folosind aplicația Stellarium

Pământul e mai sus pe cer cu cât te apropii de ecuatorul selenar, coborând spre orizont când urci spre poli. Cel mai impresionant lucru este faptul că, privind cerul Lunii, dacă ești între paralelele de 85º latitudine nordică și sudică, Pământul nu dispare niciodată de pe el. Deci, Terra, de pe locul nostru de observații de pe Lună este mereu pe cer! Din cauza faptului că orbita Lunii este înclinată la 5,1º față de planul orbitei Pământului, Terra se mișcă deasupra și sub ecliptică în timpul unei luni cu câte 5 grade. În plus, Luna are un perigeu cu valori între 356.400 și 370.400 km și un apogeu, între 404.000 și 406.700 km, când este mai aproape de Terra mișcându-se cu viteze mai mari pe orbită. Cei doi parametri determină Pământul să deseneze lunar o mică elipsă în cerul Lunii, o elipsă de aproximativ 15º lungime.

Cum se văd stelele de pe Pământ. Astrele care împânzesc bolta cerească se observă doar noaptea (o parte din ele, în timpul eclipselor totale de Soare, și ziua) și apar ca niște puncte luminoase care sclipesc. Ele ajung să fie văzute de observatorii tereștri având lumina tremurătoare sau intermitentă din cauza atmosferei, care modifică traiectoria directă a razelor stelare care vine din locuri îndepărtate din spațiu. Cu cât stelele sunt mai aproape de orizont sau atmosfera e mai umedă, cu atât mai mult sclipesc stelele.
Și stelele au o mișcare aparentă pe cer, circulară în jurul stelelor polare. O stea polară reprezintă o stea ce se găsește pe aliniamentul axei de rotație a Pământului. Din cauza acestei alinieri, în timpul nopții, steaua polară este percepută ca fiind imobilă de către observator, totul se rotește în jurul ei. Pe lângă faptul că poziția sa este un indicator foarte bun al direcției unui pol geografic, o stea polară permite și determinarea latitudinii, această fiind egală cu altitudinea sa unghiulară, cu înălțimea la care se află deasupra orizontului (în cazul României Polaris se află cam la jumătatea distanței dintre zenit și orizont, deci suntem la latitudinea de 45º). Pentru a găsi Polaris ne folosim de cele două stele din spatele Carului Mare, Merak și Dubhe, continuând linia ce le unește de cinci ori.

Cum se văd stelele de pe Lună. Pe Lună nu există atmosferă care să împrăștie lumina așa cum este pe Pământ. Neexistând acest strat care să interacționeze cu lumina de la Soare, cerul este negru și în timpul zilei. Stelele nu sclipesc pentru că nu există atmosferă, dar pentru a fi văzute trebuie ca ochii să fie protejați atât de lumina venită de la Soare cât și de cea reflectată de suprafața lunară, suprafață care este, chiar și având un albedo mai mic decât cel al Terrei, mult mai luminoasă decât stelele.
Și pe cerul Lunii, stelele se mișcă în jurul unui astru care se găsește pe aliniamentul axei de rotație, dar acest astru se schimbă foarte repede. Polarisul satelitului nostru se modifică foarte des, axa Lunii descriind pe cer un cerc mic în apropierea Capului Dragonului, o rotație completă făcându-se în 18,6 ani, perioada de precesie a satelitului nostru. Steaua care arată Nordul poate fi Omicron Draconis, 36 Draconis sau altă stea care se află pe sau în apropierea acestui cerc.

Cum se văd Soarele și planetele de pe Pământ. Soarele, ca de altfel și planetele, are o mișcare progradă, pe cerul Pământului apărând că se mișcă dinspre Est înspre Vest, pe ecliptică. Uneori, planetele apar că se mișcă în sens invers, retrograd. În cazul lui Marte, planeta pe care diavolii de praf rătăcesc pe suprafața deșertică, această mișcare aparentă, această iluzie, are loc odată la aproximativ doi ani, atunci când, în mișcarea pe orbită, Pământul ajunge din urmă Marte și-l face pe acesta să pară că se mișcă invers pentru aproape 2 luni. De obicei, planetele apar noaptea, uneori însă își fac simțită prezența înaintea zorilor sau seara, „fugind” de Soare, cum e cazul Luceafărului.
Steaua din centrul Sistemului Solar poate apărea pe cerul nostru la altitudini diferite în funcție de anotimp. Pentru paralela de 45 de grade, poate ajunge vara chiar la puțin peste 68º, iar iarna poate coborî la 22º. Din cauza faptului că distanța dintre Pământ și Soare variază, 147 milioane de kilometri la periheliu și 152 milioane de kilometri la afeliu, diametrul aparent al Soarelui se modifică și el, variind între 31,5′ și 32,5′.
Ca și în cazul Lunii, și Soarele pare mai mare când e la orizont, la apus sau la răsărit, fiind vorba de aceeași iluzie. Soarele nu numai că se „mărește” la orizont, dar devine vizibil și apare având o culoare galbenă, portocalie sau roșie (cât timp e sus pe cer nu ne putem uita direct la el). Aceste culori sunt date de faptul că razele solare trec prin mai multă atmosferă decât atunci când el se află deasupra capului, atmosfera terestră împrăștiind foarte mult componenta albastră a spectrului luminii.

Cum se văd Soarele și planetele de pe Lună. Pe cerul Lunii, Soarele și planetele se mișcă tot dinspre est spre vest, cu cât ești mai aproape de Ecuatorul lunar cu atât aceste astre fiind mai sus pe cer, la paralela de 45 de grade, ele oscilând puțin deasupra și dedesubtul acestei înălțimi pe cer. Diametrul aparent al Soarelui suferă modificări și când suntem pe Lună, bineînțeles din cauza faptului că Luna poate fi mai aproape sau mai departe de Soare în funcție de distanța dintre Pământ și steaua din centrul Sistemului Solar. Soarele, pe Lună, este tot timpul alb pentru că nu există atmosfera. Nu-l putem privi direct, fiind foarte strălucitor.

Cum se văd eclipsele de pe Pământ. De pe Terra putem observa două tipuri de eclipse, de Soare și de Lună. Eclipsa de Lună are loc atunci când satelitul nostru dispare în umbra Pământului, din moment ce planeta se interpune între satelit și sursa sa luminoasă. Eclipsa de Soare are loc atunci când Luna intră între Soare și Pământ, ascunzând parțial sau total steaua de privirea observatorilor de pe Terra. În cazul unei eclipse totale, în faza de totalitate pot fi văzute cele mai strălucitoare astre, dar și proeminențele solare sau corona. O eclipsă totală de Lună este diferită vizual față de una solară. Se observă noaptea și nu este nevoie de protecție. Urmărind mișcarea Lunii pe cer, ea se întunecă treptat, apoi capătă o nuanță roșiatică mai mult sau mai puțin închisă, pentru ca, după câteva ore, să-și recapete aspectul normal. Nuanța roșiatică este dată de atmosfera Terrei, gazele din care este alcătuită împrăștiind mai mult componenta albastră a luminii decât pe cea roșie, astfel că razele care ajung la Lună o colorează în tente sângerii.

Cum se văd eclipsele de pe Lună. Când pe Pământ e eclipsă de Soare, am putea spune că pe Lună are loc o eclipsă de Pământ. Dar, în acest caz, Pământul nu intră în umbra Lunii, umbra și penumbra acesteia fiind prea mici pentru a acoperi toată planeta. De pe Lună am vedea cum penumbra și umbra Lunii se deplasează pe Pământ rapid, diametrul penumbrii putând ajunge până la 7.300 kilometri, iar cel al umbrii la maximum 268 de kilometri, în cazul unei eclipse totale, sau 375 kilometri în cazul unei eclipse anulare.

Desen de Pat Rawlings reprezentând trecerea umbrei Lunii pe Pământ văzută de pe Lună

Pe Lună e eclipsă de Soare atunci când pe Pământ e eclipsă de Lună. Pe Lună, o eclipsă de Soare poate dura în total peste 5 ore, asta și pentru că Pământul are un diametru aparent de aproape 4 ori mai mare. Și chiar dacă Terra poate acoperi lejer Soarele, pe Lună nu există eclipse totale în adevăratul sens al cuvântului. O eclipsă totală de Soare pe Lună arată aproape la fel cum arată o eclipsă anulară pe Pământ, nu pentru că Soarele nu ar fi acoperit în totalitate, ci pentru că atmosfera refractă lumina, Pământul fiind încercuit de un inel de lumină solară. Conform calculelor, conul de umbră în care nu există lumină solară refractată are o lungime de 40 de raze terestre, pe când distanta Lună-Pământ variază între 56 și 63,8 raze terestre, deci Luna va fi mereu cufundată în lumină refractată de atmosfera terestră în timpul eclipselor de Soare. În plus, lumina are tentă roșiatică din cauza difuziei atmosferice produsă de împrăștierea luminii de către moleculele și aerosolii din aer, lumina albastră fiind mai mult dispersată decât cea roșie.

Eclipsă totală de Soare fotografiată de pe orbită lunară de nava japoneză Kaguya în 2009

Cum se văd meteorii pe Pământ. Metorii sunt observați de obicei când au loc ploi de stele, curentul de meteori cel mai văzut fiind Perseidele, care are maximul în perioada 12-13 august. De cele mai multe ori sunt observate nişte dâre luminoase, pentru perioade foarte scurte, fracţiuni de secundă, ce poartă numele de meteori. Acestea apar la intrarea în atmosferă cu viteză mare a meteoroizilor, particule foarte mici care se găsesc din abundenţă în Sistemul Solar. Multe dintre aceste particule sunt expulzate cu uşurinţă de vântul solar, dar cu toate astea, numărul rămâne ridicat deoarece cometele şi uneori asteorizii care se plimbă printre planete creează mereu altele. Dacă reușesc să ajungă la sol, meteoroizii poartă numele de meteoriți.

Perseidele în 2022, fotografie realizată de Valentin Grigore, președintele Societății Astronomice Române de Meteori

Cum se văd meteorii pe Lună. Pe Lună, nu ar trebui să-ți dorești să stai cu ochii pe cer în timpul unei ploi de stele. Neexistând atmosferă, meteoroizii nu sunt opriți de nimic, nu produc dâre luminoase, deci meteorii nu există ca să încânte observatorii. Ei se transformă în proiectile energetice care lovesc suprafața Lunii cu putere, producând cratere de mărimi care depind de dimensiunea meteoroidului. Conform NASA, un meteoroid de 5 kg care ar ajunge pe suprafața Lunii ar putea produce un crater de 9 metri în diametru. ”Sunt în jurul a 100 de meteoroizi de mărimea unei mingi de ping-pong care lovesc Luna în fiecare zi, fiecare având forța unei dinamite de 3 kilograme”, spunea pentru livescience.com, Bill Cooke, șeful centrului care monitorizează meteoroizii la NASA.

Material apărut inițial în revista Perseus, revistă editată de Observatorul Astronomic din Bârlad (Muzeul Vasile Pârvan Bârlad). Revista, în format electronic – AICI