Slechts een handvol manen in het zonnestelsel zijn groter dan onze maan. Nog opvallender is echter haar relatieve omvang ten opzichte van haar moederplaneet, de aarde. Ruwweg is de diameter van de maan liefst 1/4 van de diameter van de aarde.

De ruimtesonde NEAR kijkt een laatste keer terug naar aarde en maan.

Het baanvlak van de maan maakt een hoek van ongeveer 5° met het eclipticavlak. Dit is merkwaardig, omdat de meeste manen ongeveer in het evenaarsvlak van hun moederplaneet draaien. De maan daarentegen beweegt niet in het evenaarsvlak, maar wél in het baanvlak van de aarde, en gedraagt zich op dus op dit punt als een planeet.

Om beide bovenstaande redenen gebruikt men soms wel de term dubbelplaneet als men het over het stelsel aarde-maan heeft.

Verder is de omloopstijd van de maan gelijk is aan haar rotatieperiode, waardoor de maan altijd dezelfde kant naar de aarde toekeert. Deze gelijkschakeling is het gevolg van de getijdenwerking tussen aarde en maan, die ten andere ook verantwoordelijk is voor de vertraging van de aardrotatie.

Tenslotte is er nog de merkwaardigheid dat de zon ongeveer 400 maal verder van ons staat dan de maan en tegelijk ook 400 maal groter is in diameter dan de maan, waardoor beide aan de hemel even groot lijken (ongeveer een halve graad). Aan deze merkwaardigheid danken wij het fenomeen van totale zonsverduisteringen.

Schijngestalten van de maan

Gedurende één omloop van de maan vertoont onze naaste buur zich aan ons in een volledige cyclus van schijngestalten.

We spreken van nieuwe maan als de ecliptische lengte van de maan gelijk is aan die van de zon (als de maan dus in conjunctie met de zon staat). De onverlichte helft van de maanbol is dan naar de aarde gericht, waardoor we de maan niet kunnen zien.

Bij volle maan bedraagt het verschil in ecliptische lengte tussen maan en zon 180°. De maan staat dus in oppositie, en wij kijken recht op de verlichte helft van de maanbol, zodat de hele maanschijf verlicht is.

De tussenliggende standen (kwadratuur) corresponderen met respectievelijk eerste kwartier en laatste kwartier. We zien dan telkens een halve maanschijf verlicht.

Merk het rechtstreekse verband op tussen de elongatie van de maan, en de maanfase, wat duidelijk zichtbaar wordt in onderstaande figuur.

Bij het interpreteren van de figuur mag niet worden vergeten dat de maanbaan een helling maakt van 5° met het vlak van de aardbaan. Nieuwe maan en volle maan hoeven dus niet steeds gepaard te gaan met een eclips.

Omloopstijd van de maan

De omloopstijd van de maan kan op verschillende manieren worden gemeten, die elk aanleiding geven tot andere resultaten. We bespreken hieronder deze manieren en hun relevantie.

Siderische maand

Een siderische periode wordt steeds gemeten ten opzichte van de sterrenachtergrond. Voor de maan bedraagt de siderische omloopstijd, siderische maand genoemd, ongeveer 27.3 dagen. Omdat de maan in dezelfde zin rond de aarde wentelt als de aarde rond de zon, beweegt de maan aan de hemel in dezelfde richting ten opzichte van de sterrenachtergrond als de zon, dit wil zeggen tegen de schijnbare dagelijkse beweging in. Per etmaal blijft de maan 360°/27.3 = 13.2° achter op de sterren.

Tropische maand

Een tropische periode wordt steeds gemeten ten opzichte van het lentepunt. De tropische omloopstijd van de maan, tropische maand genoemd, verschilt nauwelijks van de siderische maand. De verschuiving van het lentepunt ten gevolge van de precessie is op deze tijdsduur bekeken immers verwaarloosbaar. De tropische maand is verder van weinig betekenis.

Synodische maand

Een synodische periode wordt steeds gemeten ten opzichte van de zon. De synodische omloopstijd van de maan wordt synodische maand genoemd. Omdat de zon per dag ongeveer 1° achterblijft ten opzichte van de sterren, loopt dit na een siderische maand op tot ongeveer 27°. De maan heeft dus ongeveer nog twee dagen extra nodig om de zon in te halen. Meer precies bedraagt de synodische maand 29.5 dagen. Dezelfde redenering vanuit heliocentrisch perspectief wordt gemaakt in onderstaande figuur.

Het verschil tussen de siderische en de synodische maand. Op het starttijdstip, is het nieuwe maan. Veronderstel dat er zich in dezelfde richting als de zon een ster bevindt. 1 siderische maand later (de aarde heeft ondertussen ook niet stilgestaan!), zien we de maan terug in de richting van die ster. Pas wanneer de maan nog een stuk is doorgedraaid, is het opnieuw nieuwe maan en is er een synodische maand verstreken. (Voor de overzichtelijkheid van de tekening is de verplaatsing van de aarde op die twee dagen verwaarloosd.)

De synodische maand is voor de mens steeds het meest relevant geweest, omdat het de periode is tussen twee opeenvolgende nieuwe manen (of om het evenwelke twee opeenvolgende gelijke schijngestalten), en daarom ook het gemakkelijkst te bepalen. Een synodische maand wordt ook wel lunatie genoemd.

Het mag dan ook niet verwonderen dat de synodische maand aan de basis ligt van de kalendermaand. In typische maankalenders, zoals de Islamitische kalender, benadert de kalendermaand de synodische maand zeer goed; in typische zonnekalenders, zoals de onze, werd de duur van de maand aangepast om een geheel aantal maanden in een zonnejaar te verkrijgen. De Joodse kalender is een gemengde maan-zonnekalender, die probeert door middel van schrikkelmaanden en -dagen beide aspecten met elkaar te verzoenen.

Anomalistische maand

Een anomalistische periode wordt steeds gemeten ten opzichte van de apsiden. Net zoals dat het geval is voor de planeten, verschuift de apsidenlijn van de maan langzaam ten gevolge van alle storingen die op de maanbaan inwerken. De apsidenlijn loopt voorwaarts, d.w.z. in dezelfde zin als de zon en de maan, zodat de anomalistische maand iets langer duurt dan de siderische, namelijk ongeveer 27.6 dagen.

De excentriciteit van de maanbaan is niet verwaarloosbaar, waardoor de afstand tot de maan, gemiddeld 384 000 km, varieert tussen 356 000 km en 407 000 km. Ten opzichte van de gemiddelde afstand, bedraagt het verschil tussen maximale en minimale afstand liefst 13%! Hetzelfde verschil merken we uiteraard ook in de schijnbare (hoek)diameter van het maanschijfje aan de hemel. Dit is van groot belang voor de aard en de duur van zonsverduisteringen.

Draconitische maand

Een draconitische periode wordt steeds gemeten ten opzichte van de knopen. Ten gevolge van de aantrekkingskracht van de zon, loopt de knopenlijn van de maanbaan terug, d.w.z. in tegengestelde zin als de zon en de maan. De teruglopende beweging van de knopenlijn is vrij fors: ongeveer 19° per jaar! Doordat de knopen de maan tegemoet komen, duurt de draconitische maand slechts 27.2 dagen, ongeveer 2.5 uur korter dan de siderische maand.

Onderstaande figuur illustreert de teruglopende beweging van de knopenlijn van de maanbaan.

Voor het kunnen optreden van eclipsen bij nieuwe en volle maan is het belangrijk dat de maan in de buurt van een knoop staat. De teruglopende beweging van de knopenlijn heeft belangrijke gevolgen voor de frequentie waarmee eclipsen optreden.

Getijdenwerking

Invloed van de maan

De oceanen op aarde vertonen getijden: het waterpeil op een gegeven plaats kan aanzienlijk veranderen in de loop van de dag. De oorzaak hiervan ligt hoofdzakelijk in de aantrekkingskracht van de maan. Daar waar de oceanen het dichtst en het verst van de maan staan, is het hoogwater, loodrecht daarop is het laagwater. Vanaf laagwater begint de vloed, tot hoogwater. Vervolgens krijgen we eb, waarbij het waterniveau het laagst is bij laagwater. Doordat de aarde in een dag om haar eigen as draait, is het voor een gegeven plek op aarde elke dag tweemaal eb, en tweemaal vloed.

Getijdengrafiek voor Vlissingen (voorbeeld, is dagelijks anders).

De zwaartekracht van de maan trekt het water van de oceanen naar zich toe. De sterkte van de zwaartekracht neemt af met de afstand, dus het oceaanwater dat het dichtst bij de maan staat, wordt sterker naar de maan toe getrokken dan het water aan de tegenovergestelde kant van de aarde. Dit verklaart dat het hoogwater is het dichtst bij de maan.

Het water van de oceanen ondervindt de zwaartekracht van de maan.

Anderzijds draait de maan om de aarde, of, om het precieser te stellen, de aarde en maan draaien beiden om hun massamiddelpunt. Dit massamiddelpunt bevindt zich in de aardbol, niet in het middelpunt van de aarde, maar een 4600-tal kilometer meer naar de maan toe. Terwijl de maan om de aarde draait, zal de aarde dus ook "meezwieren". De "zwierkracht", of middelpuntvliedende kracht, is groter naarmate men verder van het draaiingsmiddelpunt staat. Het oceaanwater in de richting weg van de maan zal dus het sterkst van de aarde weggezwierd worden. Dit verklaart waarom het ook hoogwater is rond het punt dat het verst van de maan staat.

Het water van de oceanen ondervindt de middelpuntvliedende kracht ten gevolge van de draaiing van het aarde-maan stelsel.

Invloed van de zon

De zon oefent natuurlijk een veel grotere aantrekkingskracht uit op onze planeet dan de maan. Toch is de invloed van de zon op de getijden veel kleiner dan die van de maan. De afstand tussen de zon en de 'voorkant' van de aarde verschilt in verhouding bijna niets met de afstand tussen de zon en de 'achterkant' van de aarde. Het verschil in afstand bedraagt minder dan 0.01% van de gemiddelde afstand aarde - zon. Voor de afstand tussen aarde en maan bedraagt dit verschil iets meer dan 3%. De maan zorgt dus duidelijk voor een veel groter verschil in aantrekkingskracht tussen de 'voor-' en 'achterkant' van de aarde.

De invloed van de zon op de getijden merken we bijvoorbeeld wel als zon, aarde en maan op één lijn staan. De aantrekkingskracht van de zon geeft dan een extra duwtje (of een trekje, eigenlijk) en we krijgen springtij.

Staat de zon loodrecht op de lijn aarde - maan dan zal de zon de getijdenwerking van de maan tegenwerken en spreken we van doodtij.

Spring- en doodtij komen twee maal per synodische maand voor.

De finesses...

In de praktijk komt er bij het getij veel meer kijken dan dit. De traagheid van het water, de zeebodem die niet mooi glad en egaal is, de soms grillige kustlijnen en de veranderende afstand tussen aarde en maan zijn maar enkele van de zaken die een invloed hebben op de getijden. Een goede plaats voor meer informatie hierover is de website van het Nederlandse Ministerie van Verkeer en Waterstaat.

Verwante links

• Moon phase and cycles: Alles over maanfasen en maanperioden op de uitstekende site van Wolfram Research.
• Het Getij: Op deze site van het Nederlandse Ministerie van Verkeer en Waterstaat staat een duidelijke en diepgaande uitleg over de getijden.
• Is iets onduidelijk? Heb je een fout gevonden? Mail ons!