Jak powstają fazy Księżyca i dlaczego napędzają pływy oceaniczne

Co sprawia, że Księżyc zmienia swój wygląd

Księżyc nie produkuje własnego światła. Odbija światło słoneczne, a w miarę jak krąży wokół Ziemi, kąt między Słońcem, Księżycem i Ziemią ciągle się zmienia. Ta zmieniająca się geometria oznacza, że na Ziemię patrzy inny wycinek oświetlonej połowy Księżyca z nocy na noc, według Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA. Widoczna zmiana nie jest spowodowana cieniem Ziemi; to dzieje się tylko podczas zaćmienia Księżyca.

Jeden pełny cykl faz, od nowiu do nowiu, nazywany jest miesiącem synodycznym. Departament Zastosowań Astronomicznych Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych definiuje miesiąc dokładnie przez separację kątową między Księżycem a Słońcem wzdłuż ekliptyki: nów w 0 stopniach, pierwsza ćwierć w 90 stopniach, pełnia w 180 stopniach i ostatnia ćwierć w 270 stopniach. Średnia długość tego cyklu wynosi 29,5 dni.

Osiem faz w kolejności

1. Nów — Księżyc znajduje się między Ziemią a Słońcem; strona zwrócona w stronę Ziemi nie jest oświetlona
2. Młody Księżyc — cienki pasek światła rośnie na prawej krawędzi (dla obserwatorów na Półkuli Północnej)
3. Pierwsza ćwierć — prawa połowa dysku Księżyca jest oświetlona
4. Księżyc w fazie pełni — więcej niż połowa jest oświetlona, ale nie jeszcze pełnia
5. Pełnia — Ziemia leży mniej więcej między Słońcem a Księżycem, więc cała widoczna powierzchnia jest oświetlona
6. Księżyc ubywający — oświetlona część zaczyna się zmniejszać
7. Ostatnia (trzecia) ćwierć — lewa połowa jest oświetlona
8. Stary Księżyc — cienki sierp pozostaje przed powrotem cyklu do nowiu

Jak Księżyc przyciąga oceany Ziemi

Pływy nie są spowodowane prostym podniesieniem wody przez Księżyc. Dział Nauki NASA wyjaśnia, że grawitacja Księżyca jest nieco silniejsza po stronie Ziemi, która jest mu bliższa, a słabsza po stronie oddalnej. Ta różnica w przyciąganiu — zwana siłą pływową — rozciąga wodę Ziemi (i w nikłym stopniu jej ciało stałe) w wydłużony kształt, tworząc wypukłość wody po stronie zwróconej do Księżyca i drugą wypukłość po stronie przeciwnej.

Kiedy Ziemia obraca się poniżej tych dwóch wypukłości, większość linii brzegowych przechodzi przez wysoki pływ, następnie niski pływ, dwa razy w ciągu mniej więcej jednego dnia. Narodowa Służba Satelitarna, Danych i Informacji o Środowisku (NESDIS) NOAA stwierdza, że tworzy to dwa wysokie pływy i dwie niskie pływy w przybliżeniu co 24 godziny i 50 minut — nieco dłużej niż 24-godzinny dzień, ponieważ sam Księżyc również porusza się na swojej orbicie.

Dlaczego pływy są czasami większe: pływy wiosenne i martwice

Słońce również przyciąga oceany Ziemi, ale ponieważ jest około 390 razy dalej niż Księżyc, NASA zauważa, że jego siła generująca pływy jest nieco mniejsza niż połowa księżycowej. To, czy to słoneczne przyciąganie dodaje się czy odejmuje od księżycowego przyciągania, zależy od wyrównania trzech ciał, które powtarza się mniej więcej co dwa tygodnie związane z fazami Księżyca.

Zarówno NOAA jak i NASA opisują pływy wiosenne jako występujące podczas fazy pełni lub nowiu, gdy Ziemia, Słońce i Księżyc się wyrównują, a efekty grawitacyjne obu ciał się łączą. Martwice następują mniej więcej tydzień później, około fazy pierwszej lub ostatniej ćwierci, gdy Słońce znajduje się mniej więcej pod kątem prostym do Księżyca widzianego z Ziemi i częściowo kompensuje przyciąganie Księżyca, tworząc mniejszą lukę między wysoką a niską wodą.