Bagaimana Fase Bulan Bekerja: Sains di Balik Siklus Lunar

Bulan tidak menghasilkan cahayanya sendiri. Apa yang disebut orang di Bumi sebagai cahaya bulan sebenarnya adalah cahaya matahari yang dipantulkan dari permukaan lunar, menurut Direktorat Misi Sains NASA. Pada setiap saat, Matahari menerangi tepat setengah dari Bulan, seperti halnya menerangi setengah dari Bumi. Bagian dari setengah yang terang yang terlihat dari Bumi berubah terus-menerus saat Bulan berjalan mengelilingi orbitnya, dan pandangan yang berubah ini adalah apa yang menciptakan urutan yang dikenal sebagai fase bulan.

Mengapa Bulan tampak berubah bentuk

Menurut NASA, penyebab fase lunar adalah geometri sederhana: posisi relatif Matahari, Bumi, dan Bulan bergeser setiap hari saat Bulan mengorbit Bumi. Ketika Bulan berada di antara Bumi dan Matahari, sisi yang terangnya menghadap menjauh dari kita, menghasilkan bulan baru. Sekitar dua minggu kemudian, ketika Bumi berada di antara Matahari dan Bulan, seluruh sisi yang terang menghadap Bumi, menghasilkan bulan purnama. Setiap fase di antaranya mencerminkan sudut pandang yang berbeda pada bola setengah-terang yang sama.

NASA juga mencatat bahwa Bulan terkunci pasang surut ke Bumi: ia berputar pada porosnya hampir dalam waktu yang sama dengan yang dibutuhkan untuk mengorbit Bumi, sehingga belahan bumi lunar yang sama selalu menghadap planet kita. Penguncian pasang surut menjelaskan mengapa orang di Bumi tidak pernah melihat sisi jauh Bulan, tetapi ini adalah fenomena terpisah dari geometri Matahari-Bumi-Bulan yang menghasilkan fase.

Delapan fase yang diakui

NASA menjelaskan bulan lunar sebagai berisi delapan fase bernama, dibagi menjadi empat fase utama dan empat fase perantara. Fase utama — bulan baru, kuartal pertama, bulan purnama, dan kuartal ketiga (atau terakhir) — terjadi pada momen yang spesifik dan dapat dihitung. Fase perantara menggambarkan transisi bertahap di antara mereka.

• Bulan Baru — Bulan berada di antara Bumi dan Matahari; sisi dekat tidak menerang.
• Sabit Bertambah — sepotong cahaya tipis tumbuh di sisi kanan (pandangan Belahan Bumi Utara).
• Kuartal Pertama — setengah dari cakram yang terlihat menerang; Bulan 90° dari Matahari di langit.
• Gibbous Bertambah — lebih dari setengah menerang, area yang menerang masih tumbuh.
• Bulan Purnama — Bumi kira-kira di antara Matahari dan Bulan; seluruh sisi dekat menerang.
• Gibbous Berkurang — lebih dari setengah menerang, area yang menerang menyusut.
• Kuartal Ketiga (Terakhir) — setengah cakram lainnya menerang.
• Sabit Berkurang — sepotong tipis tersisa sebelum bulan baru berikutnya.

Istilah bertambah dan berkurang hanya menggambarkan arah: bertambah berarti bagian yang terang bertambah, dari bulan baru menuju bulan purnama, sementara berkurang berarti berkurang, dari bulan purnama kembali ke bulan baru, menurut deskripsi NASA.

Mengapa siklus adalah 29,5 hari, bukan 27,3

Dua angka berbeda menggambarkan gerakan Bulan, dan mencampurnya adalah sumber kebingungan umum. Bulan sidereal — 27,32166 hari, atau 27 hari, 7 jam, 43 menit dan 12 detik — adalah waktu yang dibutuhkan Bulan untuk menyelesaikan satu orbit relatif terhadap bintang tetap, menurut situs eklips NASA di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard. Bulan sinodik — 29,53059 hari, atau 29 hari, 12 jam, 44 menit dan 3 detik — adalah waktu yang dibutuhkan untuk fase yang sama (misalnya, bulan baru ke bulan baru) terulang kembali.

Bulan sinodik lebih lama karena Bumi sendiri bergerak mengelilingi Matahari sementara Bulan mengorbit Bumi. Setelah menyelesaikan satu orbit penuh 360° relatif terhadap bintang, Bulan harus menempuh jarak tambahan — kira-kira senilai 2,2 hari ekstra — untuk mengejar keselarasan Matahari-Bumi-Bulan yang sama dari mana ia mulai, situs eklips NASA menjelaskan. Bulan sinodik 29,5 hari ini adalah dasar untuk 'bulan' kalender di banyak budaya dan untuk ungkapan umum bahwa siklus lunar bertahan sekitar 29,5 hari.

Orbit Bulan bukan lingkaran sempurna

Jalur Bulan mengelilingi Bumi adalah elips dengan eksentrisitas rata-rata 0,0549, situs eklips NASA menyatakan, berarti jarak Bumi-Bulan bervariasi di seluruh setiap orbit. Perigee, titik terdekat, telah berkisar antara sekitar 356.355 dan 370.399 km selama lima milenium terakhir, sementara apogee, titik terjauh, telah berkisar antara kira-kira 404.042 dan 406.725 km dalam periode yang sama. Periode orbital terpisah — bulan anomalistik, rata-rata 27,55455 hari — mengukur waktu dari satu perigee ke perigee berikutnya.

Bidang orbital Bulan juga miring sekitar 5,145° relatif terhadap bidang orbital Bumi mengelilingi Matahari (ekliptika), menurut sumber NASA yang sama. Kemiringan itu adalah alasan gerhana matahari dan lunar tidak terjadi setiap bulan meskipun bulan baru dan purnama terjadi: Bulan biasanya melewati sedikit di atas atau di bawah garis Matahari-Bumi. Gerhana hanya mungkin terjadi selama dua 'musim gerhana' setiap tahun, ketika bulan baru atau purnama bertepatan dengan Bulan menyeberangi bidang ekliptika, halaman geometri-gerhana NASA menjelaskan.

Fase dan pasang surut samudra

Fase bulan juga sesuai dengan pola pasang surut yang dapat diprediksi. Badan Oseanik dan Atmosfer Nasional AS (NOAA) menjelaskan bahwa selama bulan baru dan purnama — ketika Matahari, Bumi, dan Bulan hampir selaras — tarikan gravitasi Matahari dan Bulan saling memperkuat, menghasilkan 'pasang surut musim semi' dengan pasang tinggi yang lebih tinggi dan pasang rendah yang lebih rendah. Selama fase kuartal pertama dan ketiga, ketika tarikan Matahari pada samudra sebagian membatalkan tarikan Bulan, hasilnya adalah 'pasang surut neap' dengan jangkauan lebih kecil. Baik pasang surut musim semi maupun neap terjadi dua kali dalam setiap bulan lunar, NOAA mencatat.

Apa yang dihitung sebagai 'bulan biru'

Karena bulan sinodik (sekitar 29,5 hari) lebih pendek dari sebagian besar bulan kalender, dua bulan purnama kadang-kadang jatuh dalam bulan kalender yang sama. Situs penjangkauan sains EarthSky, dijalankan oleh astronom Deborah Byrd, menggambarkan ini sebagai definisi modern dan populer dari 'bulan biru.' Definisi kedua yang lebih tua — bulan purnama ketiga dalam musim yang berisi empat bulan purnama bukan tiga yang biasa — berasal dari Farmers' Almanac Maine 1937. EarthSky melacak versi 'bulan purnama kedua dalam sebulan' yang kini umum ke artikel majalah Sky & Telescope 1946 oleh astronom amatir James Hugh Pruett, yang salah membaca aturan musiman almanac. Bulan biru bulanan berulang sekitar tujuh kali setiap 19 tahun, atau kurang lebih setiap dua sampai tiga tahun, menurut EarthSky.