HOLDFÁZISOK, FOGYATKOZÁSOK ÉS AZ ÁRAPÁLY
A Hold Földünk kísérője. Földközelben 354 ezer km-re, földtávolban 404
ezer km-re, átlagosan pedig 384 ezer km-re van bolygónktól. A Földet 27,3
nap alatt kerüli meg. Keringésének időtartama pontosan egybeesik
tengelyforgásának időtartamával, azaz mindig ugyanazt az oldalát fordítja a
Föld felé, ezt nevezik kötött tengelyforgásnak. (A kötött tengelyforgás
természetesen csak a Földre vonatkoztatva igaz.) A Hold felszínén ugyanúgy
váltakoznak a nappalok és az éjszakák, mint bolygónkon, de egy holdi nap
hosszabb az előbb említett 27,3 napos időtartamnál. Ennek oka, hogy a Föld
kering a Nap körül, így változik a Nap csillagokhoz viszonyított helyzete. A
Holdnak kicsit tovább kell haladnia pályáján, hogy ezt az elmozdulást
kompenzálja, és a Nap ismét arról az adott holdrajzi pontról deleljen -
ehhez 2,2 nap kell. Egy holdi nap időtartama így 29,5 nap, és ennek
megfelelően figyelhetjük meg periodikus fényváltozását.
A holdfázisok kialakulása a Nap, a Hold és a Föld egymáshoz viszonyított
relatív helyzetétől függ. A Nap állandóan ugyanakkora részét világítja meg
égi kísérőnknek, a fázis nagyságát az határozza meg, hogy mi mekkora
hányadát látjuk ennek. Amikor Holdunk, a Földről nézve a Nap közelében
tartózkodik, megvilágított részét nem láthatjuk, ekkor van újhold. Az esti
láthatósága során napsütötte részéből egyre többet figyelhetünk meg, és
amikor ennek fele válik láthatóvá, elérkezünk az első negyedhez. Teleholdkor
a teljes megvilágított félgömböt láthatjuk, utolsó negyedkor, hajnalban
pedig ismét csak a felét. Amikor a Hold relatíve közel látszik a Naphoz
(első negyed előtt, utolsó negyed után), árnyékos oldalán megfigyelhetjük a
Föld légköréről a Holdra vetülő, majd onnan ismét visszaverődő fényt, ezt
nevezik hamuszürke fénynek.
A Föld és a Hold is - mint minden átlátszatlan test - árnyékot vet a Nap
fényében. Amikor a Hold árnyéka a Föld felszínére vetül, napfogyatkozásról,
amikor a Föld árnyéka a Hold felszínére, holdfogyatkozásról beszélünk. A
Hold kb. 400-szor közelebb van a Földhöz, mint a Nap, de kb. 400-szor kisebb
is annál. Ennek következtében nagyjából azonos méretű korongnak látjuk
mindkét égitestet.
Napfogyatkozás csak újholdkor következik be. Annak magyarázata, hogy
miért nincs napfogyatkozás minden újhold alkalmával, a Hold pályájának a
Földéhez viszonyított helyzetében keresendő. A Hold pályasíkja 5 fokkal
hajlik az ekliptikához, így csak akkor lehet fogyatkozás, amikor a Hold
ennek a két pályasíknak valamelyik metszéspontjában vagy annak közelében
tartózkodik. A Hold természetesen havonta kétszer áthalad ezeken a pontokon,
ez azonban ritkán esik egybe az újholddal vagy a teleholddal. Amennyiben
újholdkor ér a csomópontba, napfogyatkozás van. Ha a Hold teljesen eltakarja
a napkorongot, akkor teljes napfogyatkozás következik be. Mivel a Hold kis
égitest, ezért árnyékkúpja csak kis területre vetül a Föld felszínén. Teljes
napfogyatkozás így mindig csak egy szűk sávból látható. A legkedvezőbb
esetben egy adott ponton a teljes napfogyatkozás maximális időtartama 7,5
perc. A teljes fogyatkozás zónáján kívül széles sávban részleges a
fogyatkozás, itt a Hold nem takarja el az egész napkorongot. Amikor a Hold
földtávolban, a Föld pedig napközelben van, a Nap látszólagos átmérője
nagyobb a Holdénál. Ekkor a Hold nem tudja eltakarni a teljes napkorongot és
ilyenkor következik be gyűrűs napfogyatkozás, maximális időtartama 12,5
perc. Teljes fogyatkozás alkalmával a nappali égen feltűnnek a fényesebb
csillagok és bolygók, valamint megfigyelhetővé válik a napkorona.
A Föld árnyékkúpjának csúcsa elméletileg átlagosan 217 földsugárnyira
terjed, a Hold átlagosan 60 földsugár távolságban kering. A Föld azonban
légkörrel rendelkezik, így a Nap sugarait megtöri. Emiatt a teljes árnyék
kúpja lerövidül, és közelebb kerül a Hold távolságánál, így az a valóságban
soha sem éri el égi kísérőnket. A légkör által szórt fény nagysága és színe
a légkör állapotától függ, így a holdfogyatkozások alkalmával több-kevesebb
fényt kap égi kísérőnk, aminek következtében általában sötétvörös színben
dereng. Teljes a fogyatkozás, ha a Hold teljes terjedelmében az árnyékkúpba
merül. (Centrálisnak nevezzük, amennyiben a Hold az árnyékkúp tengelyén
halad át, ekkor a fogyatkozás mindig teljes.) Részleges a fogyatkozás, ha a
Hold nem pontosan a csomóponton halad át holdtöltekor, így csak részben
merül bele bolygónk árnyékába.
Az égitestek egymásra kifejtett gravitációs hatása következtében
tapasztalható - többek között - az árapály jelensége is. A Földön
legerősebben a Hold és a Nap hatása érvényesül. Az általános tömegvonzás
törvénye értelmében a vonzóerő a távolság négyzetével fordított arányban
áll. A Hold így nagyobb erővel húzza maga felé bolygónknak a hozzá közelebb
eső részét, mint a távolabbit: azaz a Földnek a Hold felőli oldala enyhén
kidudorodik. A Föld a Föld-Hold rendszer tömegközéppontja körül kering,
amely bolygónk belsejében található. Emiatt a Holddal ellentétes oldalon
centrifugális erő lép fel, ez az átellenben lévő oldalon hoz létre dagályt.
Ugyanilyen hatást fejt ki a Nap is, ennek mértéke azonban kisebb - a Hold
kis tömegét ugyanis ellensúlyozza közelsége. A Hold és a Nap által a Földre
kifejtett árapály torzulás egymásra rakódik, erősítik vagy gyengítik
egymást. Újhold és telehold környékén, a Hold által keltett dagálykúp a Nap
által létrehozottal egybeesik, ekkor éri el az árhullám maximális méretét,
ez a szökőár. Első vagy utolsó negyed környékén pedig gyengítik egymás
hatását, ezt nevezik vakárnak. Bolygónk a tengelyforgás következtében
elfordul a dagály kúpok alatt, így egy adott földrajzi ponton egy nap
folyamán majdnem két alkalommal figyelhető meg apály és dagály. A valóságban
24 óra 50 perc alatt zajlik le két dagály és két apály. Ennek oka, hogy amíg
a Föld egyszer megfordul tengelye körül, a Hold kissé tovább mozog pályáján,
amit bolygónknak kompenzálnia kell. (24 óra 50 perc a Hold két delelése
közötti időtartam.) A jelenség következtében a szilárd kéregben létrejövő
apály és dagály hullámok magasságkülönbsége centiméteres, a folyékony
vízburokban méteres nagyságrendű. A Föld, tengelyforgása során megpróbálja
"magával húzni" a dagálykúpot, amelyet a Hold nem enged. Mivel a Föld
folyamatosan elfordul a dagálykúp alatt, súrlódás lép fel, ami bolygónk
tengelyforgását lassítja, és a Hold pályájának sugarát fokozatosan növeli.