Ay Evreleri Nasıl Oluşur: Ay Döngüsünün Ardındaki Bilim

NASA'nın Bilim Misyonu Direktörlüğü'ne göre Ay kendi ışığını üretmez. İnsanların 'ay ışığı' dediği şey, aslında Güneş ışığının Ay yüzeyinden yansımasıdır. Herhangi bir anda Güneş, tam olarak Dünya'nın yarısını aydınlattığı gibi Ay'ın da yarısını aydınlatır. Ay, yörüngesinde hareket ettikçe bu aydınlık yarının Dünya'dan görülebilen kısmı sürekli değişir ve bu değişen görünüm, ay evreleri olarak bilinen diziyi oluşturur.

Ay neden şekil değiştiriyormuş gibi görünür

NASA'ya göre ay evrelerinin nedeni basit bir geometridir: Ay, Dünya etrafında hareket ettikçe Güneş, Dünya ve Ay'ın birbirine göre konumları her gün değişir. Ay, Dünya ile Güneş arasına girdiğinde aydınlık yüzü bizden tarafa dönük olmaz ve bu durum yeni ay oluşturur. Bundan yaklaşık iki hafta sonra, Dünya Güneş ile Ay arasına girdiğinde aydınlık yüzün tamamı Dünya'ya dönük olur ve dolunay meydana gelir. Aradaki her evre, aynı yarısı aydınlık kürenin farklı bir açıdan görünüşünü yansıtır.

NASA ayrıca Ay'ın Dünya'ya gel-git kilitlenmesiyle (tidal locking) bağlı olduğunu belirtiyor: Ay, kendi ekseni etrafında Dünya etrafındaki yörüngesini tamamlamasıyla neredeyse tamamen aynı sürede döner, bu nedenle Ay'ın aynı yarım küresi her zaman gezegenimize dönük kalır. Gel-git kilitlenmesi, insanların Ay'ın öteki yüzünü hiçbir zaman görememesini açıklar; ancak bu, evreleri oluşturan Güneş-Dünya-Ay geometrisinden ayrı bir olgudur.

Kabul edilen sekiz evre

NASA, ay ayının adlandırılmış sekiz evre içerdiğini belirtiyor; bunlar dört ana evre ve dört ara evreye ayrılır. Ana evreler -yeni ay, ilk dördün, dolunay ve son (üçüncü) dördün- belirli, hesaplanabilir bir anda meydana gelir. Ara evreler ise bunlar arasındaki kademeli geçişleri tanımlar.

• Yeni Ay — Ay, Dünya ile Güneş arasındadır; bize dönük yüz aydınlık değildir.
• Hilal (Büyüyen) — Kuzey Yarımküre'den bakıldığında sağ tarafta ince bir ışık dilimi büyümeye başlar.
• İlk Dördün — görünen diskin yarısı aydınlıktır; Ay, gökyüzünde Güneş'e 90° açıdadır.
• Şişkin Ay (Büyüyen) — yarısından fazlası aydınlıktır ve aydınlık alan büyümeye devam eder.
• Dolunay — Dünya, Güneş ile Ay arasında kabaca yer alır; bize dönük yüzün tamamı aydınlıktır.
• Şişkin Ay (Küçülen) — yarısından fazlası aydınlıktır ancak aydınlık alan küçülmektedir.
• Son (Üçüncü) Dördün — diskin öteki yarısı aydınlıktır.
• Hilal (Küçülen) — bir sonraki yeni aydan önce ince bir ışık dilimi kalır.

NASA'nın açıklamasına göre 'büyüyen' (waxing) ve 'küçülen' (waning) terimleri sadece yönü tanımlar: büyüyen, aydınlık kısmın yeni aydan dolunaya doğru genişlediği anlamına gelirken; küçülen, dolunaydan yeni aya doğru geri küçüldüğü anlamına gelir.

Döngü neden 27,3 değil, 29,5 gündür

Ay'ın hareketini tanımlayan iki farklı sayı vardır ve bu ikisinin birbirine karıştırılması yaygın bir kafa karışıklığı kaynağıdır. Goddard Uzay Uçuş Merkezi'ndeki NASA tutulma web sitesine göre, yıldız ayı (sidereal ay) -27,32166 gün, ya da 27 gün, 7 saat, 43 dakika ve 12 saniye- Ay'ın sabit yıldızlara göre bir yörüngeyi tamamlaması için geçen süredir. Sinodik ay -29,53059 gün, ya da 29 gün, 12 saat, 44 dakika ve 3 saniye- ise aynı evrenin (örneğin yeni aydan yeni aya) tekrar oluşması için geçen süredir.

Sinodik ayın daha uzun olmasının nedeni, Ay Dünya etrafında dönerken Dünya'nın da kendisi Güneş etrafında hareket etmesidir. NASA'nın tutulma sitesinin açıkladığına göre, Ay yıldızlara göre tam bir 360° yörüngeyi tamamladıktan sonra, başladığı aynı Güneş-Dünya-Ay hizalanmasına yetişmek için ek bir mesafe -kabaca 2,2 gün ek süreye karşılık gelen- kat etmesi gerekir. Bu 29,5 günlük sinodik ay, birçok kültürdeki takvim 'ay'larının temelini oluşturur ve bir ay döngüsünün yaklaşık 29,5 gün sürdüğü şeklindeki yaygın kısaltmanın da kaynağıdır.

Ay'ın yörüngesi mükemmel bir çember değildir

NASA'nın tutulma sitesine göre Ay'ın Dünya etrafındaki yolu, ortalama 0,0549 dış merkezliğe (eccentricity) sahip bir elipstir; bu da Dünya-Ay mesafesinin her yörüngede değiştiği anlamına gelir. En yakın nokta olan perigee, son beş bin yılda yaklaşık 356.355 ile 370.399 km arasında değişmiştir; en uzak nokta olan apogee ise aynı dönemde kabaca 404.042 ile 406.725 km arasında değişmiştir. Ayrı bir yörünge periyodu olan anomalistik ay -ortalama 27,55455 gün- bir perigeeden diğerine geçen süreyi ölçer.

Aynı NASA kaynağına göre, Ay'ın yörünge düzlemi, Dünya'nın Güneş etrafındaki yörünge düzlemine (ekliptik) göre yaklaşık 5,145° eğimlidir. Bu eğim, yeni ve dolunaylar her ay meydana geldiği halde güneş ve ay tutulmalarının her ay yaşanmamasının nedenidir: Ay genellikle Güneş-Dünya hattının biraz üstünden veya altından geçer. NASA'nın tutulma geometrisi sayfasının açıkladığına göre, tutulmalar yalnızca her yıl gerçekleşen iki 'tutulma mevsimi' sırasında, yeni ya da dolunayın Ay'ın ekliptik düzlemini geçtiği anla çakışması durumunda mümkün olur.

Evreler ve okyanus gel-gitleri

Ay evreleri aynı zamanda tahmin edilebilir bir gel-git örüntüsüne de karşılık gelir. ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (NOAA), Güneş, Dünya ve Ay'ın neredeyse hizalı olduğu yeni ay ve dolunay dönemlerinde Güneş'in ve Ay'ın çekim güçlerinin birbirini güçlendirdiğini ve bunun daha yüksek yüksek gel-gitler ile daha düşük düşük gel-gitler içeren 'büyük gel-gitler' (spring tide) ürettiğini açıklıyor. İlk ve son dördün evrelerinde ise Güneş'in okyanus üzerindeki çekimi Ay'ın çekimini kısmen etkisiz hale getirir ve sonuç, daha küçük aralıklı bir 'ölü gel-git' (neap tide) olur. NOAA, hem büyük gel-gitlerin hem de ölü gel-gitlerin her ay döngüsünde iki kez meydana geldiğini belirtiyor.

'Mavi ay' neyi ifade eder

Sinodik ay (yaklaşık 29,5 gün) çoğu takvim ayından daha kısa olduğu için, bazen aynı takvim ayı içinde iki dolunay görülebilir. Gökbilimci Deborah Byrd tarafından yürütülen bilim tanıtım sitesi EarthSky, bunu 'mavi ay'ın modern ve popüler tanımı olarak açıklıyor. Daha eski bir başka tanım -olağan üç dolunay yerine dört dolunay içeren bir mevsimdeki üçüncü dolunay- 1937 tarihli Maine Farmers' Almanac'tan geliyor. EarthSky, şu anda yaygın olan 'bir aydaki ikinci dolunay' versiyonunu, amatör gökbilimci James Hugh Pruett'in almanağın mevsimsel kuralını yanlış okuduğu 1946 tarihli Sky & Telescope dergisi makalesine dayandırıyor. EarthSky'a göre, aylık mavi aylar her 19 yılda yaklaşık yedi kez, yani kabaca iki ila üç yılda bir tekrarlanıyor.