Het wiebelen van de maan

De maan is met haar gemiddelde afstand van 384 000 km het meest nabijgelegen hemellichaam, en als zodanig al vele eeuwen bestudeerd, beschreven en bezongen. Om te beginnen kennen we allemaal de schijngestalten of fasen van de maan: volle maan, nieuwe maan, eerste en laatste kwartier. Bij volle maan is de maan geheel verlicht en dus rond; bij nieuwe maan 'zien' we de onverlichte zijde en is de maan dus eigenlijk donker; bij eerste kwartier zien we de verlichte rechterzijde (halve maan) en bij laatste kwartier de verlichte linkerzijde. Het ezelsbruggetje is simpel: kunnen we van de half verlichte maan een letter P maken dan is het eerste (premier) kwartier, kunnen we er een D van maken dan is het laatste (dernier) kwartier.

Om de fasen van de maan te begrijpen dienen we te weten dat de maan een bijna ronde baan om de aarde maakt. Dit rondje duurt een maand. Intussen maakt de aarde (met maan) natuurlijk een nog veel groter rondje (jaar) om de zon. Zowel de bolvormige aarde als de bolvormige maan worden verlicht door de zon.

De baan van de maan om de aarde ligt in een vlak; die van de aarde om de zon ook. Deze twee vlakken vallen niet precies samen maar maken een klein hoekje (5 graden) met elkaar. 'Van bovenaf' gezien zouden we dat hoekje niet zien en lijkt het alsof de maan in haar bijna-cirkelvormige baan dan weer tussen aarde en zon in staat, dan weer - vanaf de aarde gezien - diametraal tegenover de zon staat, met alle mogelijke situaties daar tussenin. Staat de maan tussen aarde en zon in (volgorde aarde-maan-zon), dan wordt vanaf de aarde gezien de achterzijde van de maan verlicht. Wij nemen dus de onverlichte, donkere nachtzijde waar, en dat heet nieuwe maan.

Ho, wacht eens even, denkt u nu: in dit geval kijken we pal naar de zon en moeten we een zonsverduistering zien: de maan neemt immers onze blik op de zon weg! U heeft af en toe gelijk. Doordat de baanvlakken van aarde en maan echter niet precies samenvallen, zullen we de maan gewoonlijk boven of onder de zon 'zien' doorgaan, en slechts bij uitzondering er precies voor langs. Het is duidelijk dat slechts een nieuwe maan een zonsverduistering kan veroorzaken en dat we de nieuwe maan altijd dicht bij de zon moeten zoeken (dus vlak na zonsondergang of vlak voor zonsopkomst).

Staat de maan diametraal tegenover de zon vanaf de aarde gezien (volgorde maanaarde-zon) dan zien we volle maan. Hier geldt weer hetzelfde als zoeven: het is eerder uitzondering dan gewoonte dat de maan zich precies door de schaduwkegel van de aarde beweegt en dat we een maansverduistering waarnemen. Bij een maansverduistering is de maan dus altijd vol en de volle maan komt altijd op bij zonsondergang en gaat onder bij zonsopkomst.

Het is overigens toeval dat de maan en de zon aan de hemel even groot zijn, een halve booggraad diameter. Dankzij dit toeval kan de maan de zon bij een zonsverduistering precies afdekken. We weten dat vroeger de maan veel dichter bij de aarde heeft gestaan, en dat de afstand geleidelijk groter wordt. Dat heeft te maken met de getijdenwerking. Maan en aarde trekken aan elkaar, door de zwaartekracht. De maan is zodoende verantwoordelijk voor eb en vloed op aarde. Intussen moet de aarde wel steeds elke dag onder die 'waterbergen' doordraaien. Dit veroorzaakt een geleidelijke remming van de aardrotatie: de aardse dag wordt geleidelijk langer (geen reden voor een nieuw horloge - het effect bedraagt een duizendste seconde per eeuw). Hetzelfde proces maakt echter ook dat de maan in een steeds hogere baan komt. De maan verwijdert zich van de aarde met een snelheid van 1,5 meter per eeuw.

Er zijn heel wat science fiction verhalen geschreven over de onbekende achterkant van de maan. Tot op het moment van de eerste ruimteschepen die om de maan heen gingen wisten we niet hoe de achterkant van de maan eruit zag. De maan roteert namelijk synchroon. Dat wil zeggen dat de maan om haar eigen as draait in precies dezelfde tijd als het rondje om de aarde duurt (een maand dus). De maan heeft daardoor steeds dezelfde kant naar de aarde toegekeerd. Ook dit komt door de zwaartekracht: de rotatie van de maan is door de invloed van de aarde al sinds lange tijd vertraagd en loopt nu synchroon. Bedenk dat de maan veel kleiner dan de aarde is. Uiteindelijk zal met de aardrotatie hetzelfde gebeuren en zullen dag en maand even lang duren!

Hebben we door die synchrone rotatie altijd maar precies 50 procent van het maanoppervlak kunnen bestuderen? Nee, de onbekende achterkant van de maan was ongeveer 41 procent van het totaal. Dit komt doordat de maan enigszins 'wiebelt' in haar baan. Doordat de baanvlakken van aarde en maan niet samenvallen kunnen we af en toe een beetje over de maan heenkijken en idem er onderdoor. Daarnaast is de baan van de maan om de aarde niet precies een cirkel maar een ellips, en dat brengt met zich mee dat we af en toe links en rechts een beetje om een hoekje kunnen kijken. Deze effecten, de zogenaamde libratie-effecten, zijn ook met een prismakijker goed te zien. Orienteert u zich maar op de maankraters.

Bij eerste of laatste kwartier blijkt de maan vergeleken met de situatie van volle maan niet 50% van het licht te geven, maar slechts ongeveer 10%. De volle maan is dus onverwacht helder. Dit komt door de samenstelling van het maanoppervlak. Er zijn veel 'kuilen' in het oppervlak, zodat als de maan van opzij door de zon wordt aangestraald er veel schaduw is. Bij volle maan reflecteert de maan optimaal.

De maan mag dan mooi zijn om naar te kijken, sterrenkundigen zijn haar om die reden soms liever kwijt dan rijk. Door het maanlicht is de hemel behoorlijk helder, waardoor het moeilijk wordt heel zwakke objecten goed waar te nemen. Dit leidt ertoe dat telescopen perioden van zogenaamde donkere, grijze en lichte waarneemtijd kennen. Met name de donkere tijd, zeven nachten per maand, is altijd erg geliefd en daardoor voor een astronoom moeilijk om aan te komen.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden