Waarom zien we altijd dezelfde kant van de maan?

De maan draait in dezelfde 27.3 dagen één keer om haar as als ze nodig heeft voor één omloop om de aarde.

Ze draait wel

Mensen zeggen vaak dat de maan niet om haar as draait, omdat we nacht na nacht hetzelfde patroon van donkere vlakten zien. In werkelijkheid draait ze wel, alleen langzaam. NASA's gegevensblad geeft voor haar siderische rotatieperiode 655.72 uur, oftewel 27.32 dagen. Dat is dezelfde tijd die ze nodig heeft om ten opzichte van de sterren één keer om de aarde te draaien. Doordat de aswenteling en de omloop gelijke tred houden, blijft dezelfde kant naar de aarde gericht. NASA vergelijkt het met een danser die rond een partner draait en die steeds blijft aankijken.

Je kunt dit met een stoel uitproberen. Loop er één keer omheen terwijl je steeds naar de stoel blijft kijken. Als je klaar bent, ben je zelf ook één keer gedraaid en heb je naar elke muur van de kamer gekeken. Loop nu nog eens rond terwijl je steeds naar dezelfde muur kijkt: de stoel ziet je voorkant, één zijkant, je achterkant en je andere zijkant. Die tweede wandeling laat zien wat een niet-roterende maan zou doen. Schakel in het model ‘Maanrotatie’ uit en kijk hoe de rode stip uit beeld verdwijnt en de donkere vlakten op het maantje in het paneel naar de achterkant schuiven.

Hoe de maan vergrendeld raakte

Dit gelijklopen heet synchrone rotatie of getijdenvergrendeling. Volgens NASA komt het veel voor: alle grote manen in het zonnestelsel zijn door getijdenwerking aan hun planeten gebonden. Bij onze maan begon dit al vroeg. De jonge maan was heet, deels gesmolten en veel dichter bij de aarde, en draaide snel om haar as. De zwaartekracht van de aarde rekte haar uit tot een enigszins langwerpige bal, met een uitstulping die ongeveer naar de aarde wees. Terwijl de maan draaide, moest die uitstulping door het gesteente bewegen en liep ze steeds iets achter. De zwaartekracht trok haar telkens terug naar de aarde. Door het voortdurende vervormen werd rotatie-energie omgezet in warmte.

De rotatie vertraagde totdat één aswenteling precies even lang duurde als één omloop. Vanaf dat moment hoefde de uitstulping niet meer door het gesteente te bewegen, stopte de opwarming en veranderde de rotatiesnelheid niet meer. Hetzelfde getouwtrek gaat nog steeds door, nu tussen de maan en de oceanen van de aarde. Het vertraagt de aardrotatie een heel klein beetje en duwt de maan elk jaar ongeveer 3.8 cm naar buiten. NASA schat dat de aarde over ongeveer 50 miljard jaar ook vergrendeld zou raken, als aarde en maan de dood van de zon op de een of andere manier zouden overleven. Dan zou maar één helft van de wereld ooit de maan kunnen zien. Pluto en zijn maan Charon hebben die toestand al bereikt.

Iets meer dan de helft

Volgens NASA's visualisatiestudio zien we in de loop van een maand in werkelijkheid ongeveer 59% van het maanoppervlak. Dat extra deel komt door libratie: een langzame schommeling met drie hoofdoorzaken. De baan is een ellips. Daardoor beweegt de maan bij het perigeum sneller en bij het apogeum langzamer, terwijl haar aswenteling gelijkmatig blijft. De rotatie loopt dus iets achter of voor en we kunnen een beetje om de oostelijke of westelijke rand heen kijken. De draaias van de maan staat ongeveer 6.7° scheef ten opzichte van haar baan, zodat we soms iets over de noordpool en soms iets onder de zuidpool kijken. Ook de schuine stand van de aarde laat de maan afwisselend de ene en de andere kant op lijken te kantelen, als een metronoom.