A pergunta mais comum sobre a Lua é por que ela muda de forma, e a resposta mais comum, a de que a Terra faz sombra nela, está errada. A sombra da Terra sobre a Lua acontece em eclipses lunares, que são raros e duram poucas horas. As fases têm outra origem, puramente geométrica, e entender essa geometria explica de uma vez todo o resto: os horários de nascer, a Lua visível de dia, a foice que aponta para um lado ou para o outro. A fase de hoje, com a iluminação real e os horários da sua cidade, está na página da fase da Lua hoje.
A geometria que produz as fases
A Lua não emite luz. O que se vê é luz do Sol refletida pela superfície dela, e o Sol ilumina sempre exatamente metade da esfera lunar. Essa metade iluminada não muda de tamanho. O que muda é a fração dela que fica voltada para a Terra, e isso depende de onde a Lua está em sua órbita.
Quando a Lua está aproximadamente entre a Terra e o Sol, o lado iluminado aponta para longe de nós e vemos a face escura: é a Lua nova. Quando a Lua está do lado oposto ao Sol em relação à Terra, vemos a face iluminada inteira: é a Lua cheia. Nas posições intermediárias vemos parte de uma e parte de outra, o que produz as foices e as meias-luas.
O ângulo entre a direção do Sol e a direção da Lua, visto da Terra, tem nome: elongação. Elongação zero é Lua nova, 90 graus é quarto crescente, 180 graus é Lua cheia, 270 graus é quarto minguante. Toda tabela de fases é, no fundo, uma tabela desse ângulo.
As oito fases, uma a uma
| Fase | Iluminação | Nasce por volta de | Se põe por volta de |
|---|---|---|---|
| Lua nova | 0% | 6h | 18h |
| Crescente côncava | 1% a 49% | 9h | 21h |
| Quarto crescente | 50% | 12h | 0h |
| Gibosa crescente | 51% a 99% | 15h | 3h |
| Lua cheia | 100% | 18h | 6h |
| Gibosa minguante | 99% a 51% | 21h | 9h |
| Quarto minguante | 50% | 0h | 12h |
| Minguante côncava | 49% a 1% | 3h | 15h |
Os horários da tabela são aproximações didáticas. Eles valem como regra mental, mas variam com a latitude, com a época do ano e com a inclinação da órbita lunar. Os horários reais para a sua cidade, calculados a partir da coordenada e do fuso, saem na página da Lua.
Repare no padrão da terceira coluna: cada fase nasce cerca de três horas depois da anterior, e são oito fases em pouco menos de trinta dias. Isso equivale a um atraso médio de cerca de 50 minutos por dia. O motivo é que, enquanto a Terra dá uma volta completa em 24 horas, a Lua andou um pouco na órbita dela, e o ponto do céu onde ela está exige que a Terra gire um pouco mais para trazê-la de volta ao horizonte.
Mês sinódico e mês sideral: por que 29,5 e não 27,3
A Lua completa uma volta em torno da Terra em 27,32 dias, medindo contra as estrelas de fundo. Esse é o mês sideral. Mas o ciclo de fases dura 29,53 dias. A diferença de dois dias e um pouco tem uma causa só: enquanto a Lua dá a volta, a Terra andou cerca de 27 graus na órbita dela em torno do Sol.
Como a fase depende do alinhamento com o Sol, e não com as estrelas, a Lua precisa percorrer esses graus extras para reencontrar o mesmo ângulo. É como um ponteiro que precisa alcançar outro ponteiro que também se moveu. O mês sinódico de 29,53 dias é o número que aparece em qualquer calendário lunar, e é dele que vem a duração dos meses no calendário islâmico e a data da Páscoa no calendário cristão.
Por que aqui o crescente parece um C
A parte iluminada da Lua aponta sempre para o Sol. Como o observador do hemisfério sul vê o céu de cabeça para baixo em relação a quem está no hemisfério norte, a orientação da foice inverte.
No Brasil, o quarto crescente aparece no fim da tarde com a metade iluminada do lado direito de quem olha, e o desenho lembra a letra C invertida ou, mais comumente, uma forma que a maioria descreve como C. A regra mnemônica ensinada nas escolas brasileiras é essa: C de crescente, D de decrescente. Em livros europeus e americanos a regra é o contrário, porque lá a foice do crescente lembra um D. Os dois estão certos para o seu hemisfério, e é por isso que a confusão é tão persistente.
Perto do equador o efeito é ainda mais estranho: a Lua crescente pode aparecer deitada, com a parte iluminada embaixo, formando uma tigela. Isso acontece porque a eclíptica cruza o horizonte quase na vertical, e a linha que une Sol e Lua fica quase paralela ao chão. A cena de uma foice deitada é comum no Norte e no Nordeste, e rara no extremo sul.
Por que a Lua aparece de dia
A Lua fica acima do horizonte cerca de doze horas por dia, e o Sol também. As duas janelas se sobrepõem em quase toda fase, exceto na Lua cheia, que por definição está no lado oposto ao Sol. Então a Lua visível de dia não é exceção: é o caso comum.
O quarto crescente está alto no céu às seis da tarde, quando o Sol ainda não se pôs, e é a fase mais fácil de ver à tarde. O quarto minguante está alto às seis da manhã e continua visível até o meio-dia. As fases perto da Lua nova são as únicas realmente difíceis de enxergar de dia, porque ficam próximas do Sol no céu e praticamente sem iluminação.
Por que sempre vemos a mesma face
A Lua gira em torno do próprio eixo, e o período dessa rotação é exatamente igual ao período da órbita: 27,32 dias. Não é coincidência. As marés que a Terra provoca na Lua foram freando a rotação dela ao longo de bilhões de anos até travá-la nessa sincronia, um processo conhecido como acoplamento de maré. O mesmo já aconteceu com vários satélites de outros planetas.
Ainda assim, não vemos apenas 50% da superfície. A órbita lunar é elíptica e inclinada, o que faz a Lua oscilar levemente em relação à nossa linha de visada. Esse balanço, chamado libração, revela um pouco além da borda ao longo do mês. Somando tudo, um observador na Terra chega a enxergar cerca de 59% da superfície lunar.
O termo lado escuro da Lua é impreciso. A face oposta recebe tanta luz solar quanto a que vemos, e inclusive é dia lá quando aqui é Lua nova. O nome correto é face oculta, e ela só foi fotografada pela primeira vez em 1959, pela sonda soviética Luna 3.
A luz cinérea: a parte escura que aparece
Numa Lua bem fina, dois ou três dias depois da Lua nova, muitas vezes dá para ver o disco inteiro: a foice brilhante e, dentro do resto do círculo, um cinza fraco mas perceptível. Isso é luz cinérea, e a explicação é bonita. A parte escura está sendo iluminada pela Terra.
Da superfície lunar, naquele momento, a Terra aparece quase cheia e é um objeto muito mais brilhante do que a Lua cheia é para nós, porque é maior e reflete mais luz. Leonardo da Vinci foi um dos primeiros a registrar a explicação correta, por volta de 1510. O efeito é mais fácil de ver no crepúsculo, com a foice ainda baixa no horizonte e o céu não completamente escuro.
Por que não há eclipse todo mês
Se as fases vêm do alinhamento Sol, Terra e Lua, seria natural esperar um eclipse solar em toda Lua nova e um eclipse lunar em toda Lua cheia. Não acontece porque a órbita da Lua é inclinada cerca de 5,1 graus em relação ao plano da órbita da Terra.
Na maioria dos meses, a Lua passa acima ou abaixo da linha exata, e a sombra erra o alvo. Eclipses só ocorrem quando a Lua nova ou cheia coincide com a passagem dela por um dos dois pontos onde as órbitas se cruzam, chamados nodos. Isso acontece em temporadas de eclipse, duas vezes por ano. Quando é o próximo e se dá para ver da sua cidade está na página do próximo eclipse, e a mecânica da cor vermelha está na guia de por que a Lua fica vermelha no eclipse.
O que observar em cada fase
A intuição de que a Lua cheia é a melhor para observar está invertida. Na Lua cheia a luz do Sol vem de frente, as sombras desaparecem e a superfície fica achatada, sem relevo. Crateras e montanhas quase somem.
O melhor lugar para olhar é o terminador, a linha que separa a parte iluminada da escura. Ali o Sol está rasante e cada cratera projeta uma sombra longa, o que faz o relevo saltar. Um binóculo comum já mostra isso muito bem. Como o terminador anda pela superfície ao longo do mês, cada noite revela uma região diferente em relevo máximo. O quarto crescente e o quarto minguante são as fases mais interessantes para quem quer detalhe.
Por outro lado, para observar qualquer outra coisa no céu, a Lua é obstáculo. O calendário lunar ajuda a escolher as noites em que ela sai da frente, e a guia sobre poluição luminosa e escala de Bortle mostra como o brilho lunar se soma ao clarão urbano.
Limites desta guia
Os horários de nascer e pôr da tabela são aproximações de referência. Eles servem para entender o padrão, e não para planejar uma observação: a variação real com latitude e época do ano chega facilmente a uma hora. Use a página da fase da Lua hoje para os números da sua cidade.
A duração de 29,53 dias é uma média. Um ciclo individual pode ser até sete horas mais curto ou mais longo, porque a órbita é elíptica e a velocidade da Lua varia ao longo dela. Quanto essa elipse afeta o tamanho aparente do disco é assunto da guia sobre o que é uma superlua.