Ay
Ay, DünyanınAyın çapı yaklaşık 3476 km olup, dünya çapının % 27'si, yüzölçümü dünyanın yüzölçümünün % 7,4'ü, hacmi ise dünya hacminin % 2'si kadardır. Yoğunluğu santimetreküpte 3,31 gramdır. Dünyanın ise 5,52 gramdır. Bundan anlaşılıyor ki, ayın yoğunluğu yaklaşık olarak bir kayanın yoğunluğuna eşittir. Belki de ayın kendisi bir kaya kütlesinden ibaret olan ve merkezinde de metal bulunmayan bir kütledir.
Yüzeyindeki yerçekimi dünyaya kıyasla 1/6 kadardır. Bu nedenle dünyada 120 kg ağırlığında olan bir madde ayda sadece 20 kg gelir. Kaçma hızı (bir roketin yerçekimi kuvvetinden kurtulması için gerekli olan asgari hız), ayda dünyaya nazaran çok daha azdır. Dünyadaki yerçekiminden kurtulabilmesi için bir maddeye başlangıçta saniyede 6,95 millik hız gerekirken, ayda saniyede sadece ortalama 1,5 mil gerekecektir.
Uzak bir mesafeden dünya-ay sistemi incelenecek olursa, bunların faaliyetleri bir duvar saatinin iki sarkacına benzetilebilir. Belirsiz bir noktaya istinaden sanki yavaşça salınmaktadırlar.Ay ve dünya bir çiftli sistemdir. Birbirine o şekilde bağlıdırlar ki, yörüngeleri aynı çekim merkezi etrafında döner. Bu noktaya ağırlık merkezi denir. Bu, dünya merkezinden 4640 km; yüzeyinden de 1600 km ötededir. Ağırlık merkezinin yeri dünya ve ayın kütleleri arasındaki oran nispetindedir. Dünyanın aya olan ortalama mesafesi genellikle 382.136 km olarak gösterilir. Ay, dünya etrafında bir elips yörüngesine sahip olduğu için mesafe 356.330 km (hadid noktası) ile 406.610 km (apoje) arasında değişir.
Ayın görünüşte doğudan batıya doğru hareket etmesi dünyanın dönmesinden ileri gelen bir görüş yanılmasından başka bir şey değildir. Dünya etrafındaki hakiki hareketi batıdan doğuya doğrudur. Ortalama yörünge sür'ati saatte 3660 kilometredir. Bu sür'atle hareket ederken doğuya doğru bir kayma hasıl olur. Ay, böyle her gün biraz daha geç doğar ve batar. Bu zaman kaybına gecikme süresi denir. Her gün ortalama 50 dakikadır. Fakat ayın hareketindeki düzensizlik sebebiyle günlük değişme süreleri 20 ile 80 dakika arasında değişir.
Ay, dünya etrafındaki dönmesini ortalama 27 gün, 7 saat, 43 dakika, 11,47 saniyede tamamlar. Yıldız ayı denilen bu zaman, ayın hareketindeki bazı aksaklıklar sebebiyle 7 saate kadar değişebilir.
Ayın deveranı (kendi ekseni etrafında dönmesi): Ay kendi ekseni etrafında her içtima ayında bir kere döner. Dönme müddeti, dünya etrafındaki ortalama devir müddetine tamamen eşittir. Bu dikkat çekici zamanlama ayın dünyaya hep aynı yüzünü göstermesine yol açar. Dünyanın yer çekimi ayı kendi yörüngesinden çıkaracak kadar güçlü değildir. Fakat muhtemelen bu yer çekimi bir zamanlar ayı kendi ekseni etrafında döndürecek kadar güçlü idi.
Ay devreleri: Ayın devamlı değişen yarı kısmı güneş tarafından tamamıyla ve sürekli ışıklandırılmaktadır. Dünya etrafında döndüğünde dünyaya bakan yüzü, güneş ışıklarına girer ve terk eder. Buna göre de görünümü değişir. Yeni ayda, yani ay güneş ile konjoksiyon halindeyken (takriben dünya ile güneş arasındayken)ayın görünen tarafına güneş ışınları vurmaz. Böylece, yeni ay, dünyadan görülemez. Yeni aydan birkaç gece sonra, ayın güneş ışığına tabi yarım kısmının kenarı, ince bir hilal şeklinde güneşin batışından kısa bir zaman sonra gözükmeye başlar. Buna "büyüyen hilal" denir. Halk arasında ise yeni ay ismi verilir. Bir hafta kadar bir zaman içerisinde ayın diskinin yarısı aydınlanır. Yeni aydan, yani hilal başlangıcından yaklaşık iki hafta sonra ay, güneşle 180 derecelik bir açıya girer. Böylece dünya göğünde güneşe tam rastlayan ay yuvarlağının yarısı aydınlanır. Buna dolunay denir. Ay bütün fazlarını bir tek ay günü içerisinde tamamlar. Bu zaman esnasında ay üzerindeki bir müşahit güneşin doğudan yavaşça kalktığını ve göğü 15 dünya gününden az bir zaman içerisinde geçerek batı istikametinde battığını görür. Ayın dünyaya bakan tarafı, parlak bir gezegen olan dünya tarafından geceleyin aydınlatılır. Ay göğünde dünya devamlı görülür. Yıldızlar doğudan batıya doğru yavaşça ilerlerler. Dünyanın fazları ise ayın fazlarının tamamıyla tersinedir.
Salınım hareketleri: Dünyadan herhangi bir zamanda ve herhangi bir yerden ayın yüzeyinin % 50'den fazlası görülemez. Ancak ayın bazı gerçek görünüşteki hareketleri, bizim bu orandan daha fazla görmemizi sağlar.
Ayın kendi etrafında dönüşü düzenli, dünya etrafındaki dönüşü ise düzensiz olduğu için, dünyaya bakan kısmı, dünya etrafında her bir dönüşte bir tarafa, daha sonra diğer tarafa eğik olur. Bu sebepten görülemeyen kısımların kısaca görülmeleri mümkündür. Ayın bu çeşit bir taraftan diğer tarafa olan hareketine "boylamsal salınım" hareketi denir.
Ayın yörüngesi dünyaya doğru hafif meyillidir. Böylece kışın, ay, kuzey gökyüzünde en yüksek durumda iken, daha çok alt yüzey görülebilir. Kuzey yarım kürede ayın yazın alçak olması durumunda ise, daha çok üst yüzey görülebilir. Bu çeşit aşağı-yukarı olan harekete de "enlemsel salınım" hareketi denir.
Üçüncü ve son görünüşteki salınım hareketi ise ayın hareketindeki gerçek düzensizlikten ortaya çıkar. Buna "fiziksel salınım hareketi" denir ve sebebi ayın tam küre olmamasıdır. Bu sistem az bir kısmın görülmesine sebeb olur.
Hepsi beraber ayın yüzeyinin herhangi bir zamanda görülenden % 9 daha fazla görülmesini sağlarlar. Bu ise toplam % 59 eder. Yani yüzeyin % 41'lik bir kısmı dünyadan hiç görülmez.
Güneş ve ay, dünyaya çekim kuvveti tatbik ederler. Özellikle ayınki, denizlerde suyun alçalma-yükselmesine sebeb olur. Yeni ve dolunay zamanında, her iki cismin çekim kuvvetleri aynı düzlemde ortaya çıktığı için, okyanus, önemli olarak etkilenir. Ayın çekim kuvveti, dünyanın yakın yüzeyinde suyun yüzeyini yükseltirken, daha az bir çekime maruz kalan, uzak yüzeydeki su seviyesinde düşme görülür. Bunun sonucu olarak dünyanın zıt iki yüzünde su seviyesi değişikliği ortaya çıkar. En yüksek durum ay ve güneşin beraber ve zıt bulunması halinde, bir ay gününde iki kere ortaya çıkar.
Ayın gecikmesine bağlı olarak, gel-git her gün 50 dakika daha geç ortaya çıkar. Dünyanın dönme hızı, gel-git hızından daha fazla olduğundan dolayı, gel-git olayı dünyanın dönmesi üzerinde bir fren gibi etki yapar. Bu sebeple her 100.000 yılda dünya günü bir saniye artar.
Optik yanılgı: Dolunay doğarken, tepedekine nazaran daha büyük görünür. Ancak ay, en yüksek noktasında gözleyiciye ufuktakine nazaran 6400 km daha yakın olması sebebiyle çap açısı ufuktayken daha küçüktür. Bu olaya; "ay yanılgısı" denilmektedir.
Bazan ayın ufukta hareket etmediği zannedilir. Bu özellikle dolunay zamanında eylül ayında gece ile gündüzün eşit olması durumunda belirgindir. Gerçekte bu devrede ayın yörüngesi ufukta çok yatık açı yapar; ay doğarken ufka paralel hareket ediyormuş gibi gelir. Bu zamanlarda gecikmesi de azdır. Bunun neticesi olarak ay sadece birkaç dakika gecikme ile doğar. Gelenek olarak çiftçiler günün sonundaki bu ilave aydınlık saatlerini sonbahar hasadı için kullanırlar. Bu sebeple eylülün dolunayı "hasatçının ayı" diye isimlendirilir. Ekimin dolunayında ise bu olay daha az ortaya çıkar ve "avcının ayı" olarak isimlendirilir.
Değişen özellikler: Zaman zaman ay yüzeyinin özelliklerinde değişiklikler rapor edilir. Bunun, dünyanın etrafından geçerken ay yüzeyinde gölgelerin değişmesinden kaynaklandığı tahmin edilmektedir.
Ancak bazı sapmaları (mesela Linne Krateri hakkındaki) kolayca izah etmek mümkün değildir. Linne farklı zamanlarda büyük, küçük, parlak ve karanlık olarak görülmüştür. Bazan da tamamen kaybolduğu söylenmiştir. Bazı raporlar ise Aristarchus Krateri bölgesinde yavaş ortaya çıkan ve kaybolan kırmızı lekelerden bahsetmektedir. Astronomlar genel olarak bu görünüş değişikliklerinin gerçek olduğunu kabul ederken; bunun volkanik faaliyetlerle mi, yoksa başka tesirler neticesi mi ortaya çıktığını bilememektedirler.