Sistemul Soare–Pământ–Lună

Soarele este steaua din centrul Sistemului Solar. Pământul se rotește în jurul axei sale și se deplasează în jurul Soarelui. Luna este satelitul natural care se deplasează în jurul Pământului. Cele trei corpuri nu sunt pe aceeași linie în fiecare zi. Din pozițiile lor se explică fazele Lunii și eclipsele.

Luna este luminată de Soare. Vedem porțiuni diferite din partea ei luminată pe măsură ce își schimbă poziția față de Pământ: Lună nouă, primul pătrar, Lună plină și ultimul pătrar. Ciclul fazelor durează aproximativ 29,5 zile. O eclipsă de Soare se poate produce la Lună nouă, când Luna se află între Pământ și Soare și umbrește o parte a Pământului. O eclipsă de Lună se poate produce la Lună plină, când Pământul se află între Soare și Lună și umbra sa ajunge pe Lună. Înclinarea orbitei Lunii face ca eclipsele să nu apară la fiecare Lună nouă sau plină.

Distanța medie dintre Pământ și Soare este aproape 150 milioane km, iar cea dintre Pământ și Lună, aproximativ 384 400 km. Gravitația Lunii, împreună cu cea a Soarelui, produce mareele: creșterea și scăderea periodică a nivelului mărilor și oceanelor.

Luna execută o rotație în jurul axei în același timp în care înconjoară Pământul față de stelele îndepărtate, 27,32 zile (perioada siderală); de aceea ne arată mereu aproape aceeași emisferă. Intervalul dintre două faze identice, lunația (perioada sinodică), este de 29,53 zile, fiindcă între timp Pământul a înaintat pe orbita lui, iar Luna mai are de parcurs un arc ca să ajungă în aceeași poziție față de Soare. Orbita Lunii este înclinată cu 5,1° față de planul orbitei Pământului și îl intersectează în două puncte, numite noduri. O eclipsă are loc doar când Luna nouă sau Luna plină se află aproape de un nod.

Dimensiunile aparente ale Soarelui și Lunii sunt apropiate: diametrul Soarelui este de aproximativ 400 de ori mai mare decât al Lunii, dar și distanța până la el este de aproximativ 389 de ori mai mare. La perigeu (363 300 km) Luna acoperă complet discul solar și eclipsa este totală; la apogeu (405 500 km) rămâne un inel luminos și eclipsa este inelară. Dacă observatorul se află în penumbră, eclipsa este parțială. Eclipsa totală de Soare din 11 august 1999 a traversat România de la Timișoara la Mangalia, prin Râmnicu Vâlcea și București; la Ocnele Mari totalitatea a durat 2 minute și 23 de secunde. O eclipsă de Lună se vede de pe toată emisfera nocturnă a Pământului, pe când una de Soare numai din fâșia umbrei sau a penumbrei. Nu se privește niciodată Soarele direct fără filtru certificat pentru observații solare.

Când Soarele, Pământul și Luna sunt aproximativ aliniate, la Lună nouă sau plină, efectele gravitaționale se combină și apar maree vii, cu diferențe mai mari între flux și reflux. La primul și ultimul pătrar, direcțiile spre Soare și Lună formează aproape un unghi drept și apar maree moarte, cu diferențe mai mici.

Exemplu rezolvat 1 — de ce lunația este mai lungă decât perioada siderală. Luna parcurge $360^{\circ }/27,32=13,18^{\circ }$ pe zi, iar Pământul înaintează pe orbită cu $360^{\circ }/365,26=0,986^{\circ }$ pe zi. Poziția față de Soare se repetă când Luna câștigă un unghi suplimentar: $1/(1/27,32-1/365,26)\approx 29,53$ zile, deci cu două zile mai mult decât perioada siderală.

Exemplu rezolvat 2 — de ce există eclipse totale. Diametrul unghiular al unui corp este $d/D$ (în radiani). Pentru Lună: $3475/384400=0,00904$ rad $\approx 0,518^{\circ }$. Pentru Soare: $1391400/149598000=0,00930$ rad $\approx 0,533^{\circ }$. Valorile sunt aproape egale; la perigeu Luna are $3475/363300\approx 0,548^{\circ }$, mai mult decât Soarele, deci îl acoperă.

Atracția Lunii produce două umflături ale oceanului, una spre Lună și una pe partea opusă a Pământului. Fiindcă Pământul se rotește sub ele, în majoritatea locurilor se produc două flux-uri și două reflux-uri într-o zi lunară, care durează aproximativ 24 de ore și 50 de minute (24 h plus intervalul în care Luna a înaintat pe orbită).

Greșeli frecvente

• Greșit: Luna produce lumina pe care o vedem.
  Corect: Luna reflectă lumina Soarelui.
• Greșit: Orice Lună nouă aduce o eclipsă de Soare.
  Corect: Luna trebuie să fie aproape de planul orbitei Pământului, în dreptul unui nod, unde orbita Lunii taie acest plan.
• Greșit: Mareele sunt produse numai de Soare.
  Corect: Gravitația Lunii are contribuția dominantă, iar Soarele contribuie și el.

Înainte și după