Apabila memandang Bulan pada malam yang cerah, kita biasanya dapat mengenali corak kawasan gelap dan cerah yang sama. Corak ini tidak berubah kedudukan secara besar-besaran walaupun Bulan bergerak mengelilingi Bumi. Namun, jika gambar Bulan yang diambil pada tarikh berlainan dibandingkan dengan teliti, kedudukan beberapa ciri permukaannya kelihatan berubah sedikit, dan kadangkala kita dapat melihat kawasan tambahan berhampiran tepi Bulan yang sebelumnya tersembunyi.
Perubahan sudut pemerhatian ini dikenali sebagai librasi Bulan.
Mengapa Bulan hampir sentiasa memperlihatkan sisi yang sama?
Bulan berputar pada paksinya sambil mengelilingi Bumi. Tempoh satu putaran Bulan pada paksinya hampir sama dengan tempoh satu peredarannya mengelilingi Bumi, iaitu kira-kira 27.3 hari apabila diukur relatif kepada bintang yang jauh. Keadaan ini dikenali sebagai putaran segerak, dan akibatnya hampir sisi Bulan yang sama sentiasa menghadap Bumi. Fenomena ini berkaitan dengan penguncian pasang surut, iaitu proses yang berlaku apabila interaksi graviti antara dua jasad mempengaruhi putaran salah satu jasad dalam jangka masa yang panjang.
Walau bagaimanapun, putaran segerak tidak bermaksud Bulan langsung tidak berputar. Jika Bulan tidak berputar pada paksinya ketika mengelilingi Bumi, pemerhati di Bumi akan melihat bahagian permukaannya yang berlainan sepanjang satu peredaran. Sebaliknya, putaran Bulan yang segerak dengan peredarannya menyebabkan hampir sisi yang sama terus menghadap kita.
Librasi longitud: Bulan kelihatan bergerak ke kiri dan kanan
Orbit Bulan mengelilingi Bumi bukan bulatan sempurna kerana bentuknya sedikit elips. Oleh sebab itu, kelajuan pergerakan Bulan sepanjang orbitnya tidak sentiasa sama: Bulan bergerak lebih pantas apabila menghampiri Bumi dan lebih perlahan apabila berada lebih jauh. Sementara itu, kadar putaran Bulan pada paksinya hampir seragam.
Perbezaan antara kadar putaran dengan kelajuan sudut peredarannya menyebabkan arah permukaan Bulan yang menghadap Bumi berubah sedikit. Akibatnya, pemerhati dapat melihat kawasan tambahan berhampiran tepi timur atau barat Bulan pada masa yang berlainan, dan fenomena ini dinamakan librasi longitud. Perubahan tersebut bukan bermaksud Bulan tiba-tiba berpusing ke kiri dan kanan seperti kepala manusia, kerana sebahagian besar kesan yang dilihat berpunca daripada perubahan geometri pemerhatian ketika Bulan bergerak sepanjang orbitnya. Librasi longitud boleh mencapai kira-kira 7.9 darjah.
Librasi latitud: mengintai kawasan berhampiran kutub
Selain librasi longitud, terdapat librasi latitud. Paksi putaran Bulan tidak tegak sepenuhnya terhadap satah orbitnya, dan sudut antara satah khatulistiwa Bulan dengan satah orbitnya ialah kira-kira 6.68 darjah. Kecondongan ini menyebabkan pemerhati di Bumi melihat permukaan Bulan dari arah yang sedikit berbeza sepanjang peredarannya.
Pada suatu masa, kawasan berhampiran kutub utara Bulan lebih mudah dilihat, manakala pada masa lain kawasan berhampiran kutub selatan pula lebih terdedah kepada pandangan. Kesan tersebut boleh dibayangkan seperti melihat sebuah bola dari kedudukan yang sedikit lebih tinggi, kemudian dari kedudukan yang sedikit lebih rendah. Namun, analogi ini hanya menerangkan perubahan sudut pandangan, kerana Bulan tidak benar-benar menganggukkan kepalanya seperti manusia. Librasi latitud mempunyai kitaran utama sekitar 27.21 hari.
Mengapakah pemerhati di tempat berbeza melihat sedikit perbezaan?
Terdapat juga kesan yang lebih kecil, dikenali sebagai librasi harian. Bumi berputar pada paksinya, maka kedudukan seorang pemerhati berubah sepanjang hari. Apabila Bulan diperhatikan dari kedudukan yang berlainan di permukaan Bumi, arah pandangan terhadap Bulan turut berubah sedikit. Sebagai contoh, sudut pandangan ketika Bulan berada berhampiran ufuk tidak sama sepenuhnya dengan sudut pandangan ketika Bulan berada tinggi di langit. Kesan ini lebih kecil daripada librasi longitud dan latitud, tetapi turut menyumbang kepada perubahan kawasan permukaan Bulan yang dapat dilihat.
Bagaimanakah kita boleh melihat kira-kira 59% permukaan Bulan?
Pada satu-satu masa, pemerhati yang melihat Bulan dari jauh hanya dapat melihat kira-kira satu hemisfera permukaannya. Namun, hemisfera yang kelihatan itu tidak mempunyai sempadan yang sentiasa sama. Librasi longitud membolehkan kawasan tambahan berhampiran tepi timur dan barat dilihat secara bergilir, manakala librasi latitud membolehkan kawasan tambahan berhampiran kutub utara dan selatan kelihatan pada masa tertentu.
Apabila perubahan sudut pandangan ini digabungkan sepanjang tempoh pemerhatian yang mencukupi, jumlah kawasan permukaan Bulan yang dapat dilihat dari Bumi mencapai kira-kira 59%. Angka ini merujuk kepada kawasan yang boleh dilihat secara terkumpul, bukan kawasan yang kelihatan serentak. Baki kira-kira 41% permukaan Bulan tidak dapat diperhatikan secara langsung dari Bumi dalam keadaan pemerhatian biasa, dan kawasan tersebut boleh dipetakan menggunakan kapal angkasa yang mengorbit Bulan.
Sisi jauh Bulan juga bukan kawasan yang sentiasa gelap. Kawasan itu menerima cahaya Matahari mengikut kitaran siang dan malam Bulan, sama seperti sisi yang menghadap Bumi.
Mengapa librasi penting dalam astronomi?
Librasi membolehkan ahli astronomi memerhatikan kawasan tambahan berhampiran pinggir Bulan tanpa perlu meninggalkan Bumi. Pemerhatian ini membantu penyelidik mengkaji kawah, kawasan pergunungan dan ciri permukaan yang hanya kelihatan dengan jelas pada sudut tertentu. Dalam penyelidikan moden, maklumat librasi juga penting untuk memahami kedudukan relatif Bumi dan Bulan serta merancang pemerhatian dari permukaan Bulan. Sebagai contoh, penyelidikan yang diterbitkan pada 2023 menunjukkan bahawa librasi menyebabkan kedudukan Bumi kelihatan berubah di langit Bulan, dan perubahan tersebut boleh mempengaruhi reka bentuk pemerhatian Bumi menggunakan instrumen yang ditempatkan di permukaan Bulan.
Oleh itu, librasi bukan sekadar perubahan kecil pada rupa Bulan yang kita lihat. Fenomena ini memperlihatkan bagaimana bentuk orbit, putaran dan kedudukan pemerhati bersama-sama menentukan bahagian sesuatu jasad astronomi yang dapat diperhatikan.
Bagaimanakah ahli astronomi mengetahui bahawa Bulan mengalami librasi?
Mengapakah kita boleh melihat sedikit kawasan tambahan berhampiran tepi timur dan barat Bulan?