Een spel met echte maanfasen en eclipsen, zelfs gezien vanaf de Maan

Openworld is een voxel-sandbox op een hele, ronde planeet — loop rechtdoor en je komt terug waar je begon — met een Maan waar je naartoe kunt vliegen. Op Mac (native op Apple Silicon), Windows en Linux. Deze gids gaat over precies die hemel: waarom de Maan van vorm verandert, waarom eclipsen op de echte Aarde zeldzaam zijn en in het spel veelvoorkomend, en wat je ziet als je er een vanaf de Maan bekijkt.

Hoe werken maanfasen op een echte baan?

De Maan heeft geen eigen fasen. Het is een bal, en de Zon verlicht altijd precies één helft ervan. Wat verandert is de hoek waaronder je die helft ziet. Staat de Maan tussen jou en de Zon, dan wijst haar verlichte helft van je af: nieuwe Maan. Staat ze aan de andere kant van de Aarde, dan zie je haar verlichte helft recht van voren: volle Maan. Daartussen zie je een deel van de dagkant en een deel van de nachtkant: sikkels, kwartieren, bijna-volle manen. Het verlichte deel is gewoon (1 + cos α) / 2, waarbij α de hoek Zon–Maan–Aarde is.

Openworld doet precies dat. Het spel berekent op elk moment waar de Zon, de Aarde en de Maan staan, uit hun banen (de vergelijkingen van Kepler, met de echte excentriciteiten), en tekent de Maan als een echte bol, pixel voor pixel, verlicht vanuit de richting van de Zon. Nergens getekende fasen: de sikkel is de schaduw van een bal. En omdat het geometrie is, werkt dezelfde berekening ook andersom: vanaf de Maan zie je de fasen van de Aarde — een volle Aarde als aan de hemel van de Aarde nieuwe Maan staat, enzovoort.

• 25 minvoor één dag op Aarde
• 29,5dagen van de ene nieuwe maan tot de volgende
• ≈ 12 u 20echte tijd per maanmaand
• 365dagen in een jaar (ongeveer 6 echte dagen)

Hoe past dat in een spel? Het hele zonnestelsel is geschaald: afstanden worden gedeeld door 6,371 (de Aarde heeft een straal van 1000 km) en tijdsduren door 57,6 (een dag duurt 25 minuten). Beide krimpen samen, dus de geometrie van de hemel blijft kloppen: de hoeken tussen de hemellichamen, hun fasen en de 29,5 dagen van de maand zijn de echte.

Waarom hebben we niet elke maand een eclips?

Bij elke nieuwe maan gaat de Maan tussen de Aarde en de Zon door. Bij elke volle maan gaat ze achter de Aarde langs. Waarom zijn er op de echte Aarde dan geen twee eclipsen per maand? Omdat de baan van de Maan ongeveer 5,1° gekanteld is ten opzichte van de baan van de Aarde om de Zon (de ecliptica). De meeste maanden glipt de Maan net boven of net onder de lijn tussen de Zon en de Aarde door, en missen de schaduwen.

De twee banen kruisen elkaar in twee punten die knopen heten. Een eclips kan alleen plaatsvinden als een nieuwe of volle maan dicht bij een knoop valt — en dat gebeurt tijdens twee eclipsseizoenen per jaar, zo'n 173 dagen uit elkaar. Daarom zie je op de echte Aarde tussen de 4 en 7 eclipsen per jaar, geen 24.

Zons- of maansverduistering: wat je in het spel ziet

Een zonsverduistering vindt plaats bij nieuwe maan: de Maan verbergt de Zon voor wie in haar schaduw staat. Een maansverduistering vindt plaats bij volle maan: de Maan gaat de schaduw van de Aarde in en iedereen op de nachtkant ziet het. Elke schaduw heeft twee delen. In de kernschaduw is de Zon helemaal verborgen. In de bijschaduw eromheen is slechts een deel van de zonneschijf bedekt.

Tijdens een zonsverduistering

Het spel meet vanaf waar je staat hoeveel van de zonneschijf bedekt is, met dezelfde lensvormige overlap die een planetarium zou gebruiken. Dat geeft een gedeeltelijke, totale of ringvormige eclips (als de Maan iets te ver weg is om de hele Zon te bedekken — net als op Aarde hangt het af van de afstand van de Maan op haar elliptische baan). De gedeeltelijke fasen duren aan elke kant ongeveer twee minuten; de totaliteit zelf maar seconden, omdat de tijd van het spel 57,6 keer sneller loopt dan de onze.

En het licht volgt mee. Het daglicht van de wereld is de hoogte van de Zon vermenigvuldigd met het zichtbare deel van haar schijf, dus tijdens de totaliteit worden het terrein, de hemel en de wezens allemaal donker; rond de zwarte Maan verschijnt een lichtkrans, de corona. De hersenen van de wezens lezen datzelfde daglicht: onder een kwart van het volle licht telt de spawner het als nacht, dus nachtwezens kunnen midden op de dag opduiken, en degenen die in zonlicht verbranden krijgen een adempauze. Zonnepanelen tijdens een eclips leveren ook minder: hun opbrengst volgt hetzelfde licht.

Tijdens een maansverduistering — en waarom de echte Maan rood kleurt

Op de nachtkant gaat de volle maan de schaduw van de Aarde in en wordt donker, eerst vanaf één rand, dan overal. In het echt wordt ze niet zwart: ze wordt koperrood. De atmosfeer van de Aarde buigt wat zonlicht de kernschaduw in en onderweg verstrooit de lucht het blauw weg (dezelfde reden waarom zonsondergangen rood zijn). Een totaal verduisterde Maan wordt verlicht door alle zonsopgangen en zonsondergangen op Aarde tegelijk.

Hoe ziet een zonsverduistering eruit vanaf de Maan?

Nu komt het mooiste: een maansverduistering gezien vanaf de Aarde is een zonsverduistering gezien vanaf de Maan. Sta op dat moment op de Maan en je ziet de Aarde voor de Zon langs schuiven. Vanaf daar lijkt de Aarde ongeveer 1,9° breed, 3,7 keer breder dan de Zon, dus ze bedekt hem moeiteloos en veel langer dan de Maan dat ooit vanaf de Aarde doet. Terwijl de Zon verdwijnt, licht rond de zwarte Aarde een dunne ring op: haar atmosfeer, gloeiend van alle zonsopgangen en zonsondergangen. Die ring kleurt de Maan rood als je van onderaf kijkt.

In Openworld werkt het volgens dezelfde regel, omdat de eclipsberekening naar elk lichaam tussen jou en de Zon kijkt: op de Maan is dat de Aarde. De schijf van de Zon wordt bedekt, de zwarte maanhemel wordt nog donkerder, het licht op de grijze grond zakt. En andersom, tijdens een zonsverduistering op Aarde, kijk je vanaf de Maan omhoog: de Aarde is vol, met de schaduw van de Maan die er overheen schuift. Wil je er zelf staan, lees dan hoe je op de Maan gaat staan, met haar lage zwaartekracht en de Aarde in een zwarte hemel — en om er te komen, bouw je raket.

Vanaf de Maan beweegt de Aarde nauwelijks aan de hemel: de Maan houdt haar altijd dezelfde kant toegekeerd. Dag en nacht gaan voorbij, de Aarde doorloopt haar fasen, maar ze blijft op dezelfde plek boven de horizon hangen.

Eclipsen op elk hemellichaam (en hoe zit het met Mars?)

Het spel heeft geen lijst met „eclipsen om te spelen”. Zijn zonnestelsel is een lijst met hemellichamen — nu de Zon, de Aarde en de Maan — elk op hun baan, en voor elk punt op elke wereld vraagt het: welke lichamen staan tussen mij en de Zon, en hoeveel ervan verbergen ze? De schaduwen worden ook op de hemellichamen aan de hemel getekend: vanaf de Aarde zie je de eclips in de Maan happen, vanaf de Maan zie je een donkere vlek over de Aarde glijden. Mars zit nog niet in het spel; als er een andere wereld bijkomt, komen haar eclipsen mee, zonder nieuwe eclipscode.

Wanneer is de volgende eclips in mijn wereld?

Er is geen eclipskalender in het spel: de hemel is de kalender. Omdat er elke maanmaand een eclips van elk soort is, lees je de Maan:

• Een dunne sikkel, daarna helemaal geen Maan: de nieuwe maan komt eraan — een zonsverduistering trekt over een deel van de dagkant. De totaliteit is alleen zichtbaar langs een smal pad; elders is hij gedeeltelijk.
• Een Maan die elke nacht ronder wordt: ongeveer twee weken later brengt de volle maan een maansverduistering, zichtbaar vanaf de hele nachtkant.
• Eén cyclus duurt 29,5 speldagen, ongeveer 12 uur spelen. Kijk met een verrekijker (×4) of zet een telescoop op zijn statief (×16) voor de details van de schaduw.
• Kijk nooit weg voor de corona: ze is alleen te zien tijdens de seconden van de totaliteit.

Dag, nacht en weer eromheen

De eclipsen rijden mee op een echte dag en nacht. De Aarde draait in 25 minuten rond, de Zon komt op in het oosten, de as helt 23,44° over, zoals de onze, dus bij de polen krijg je middernachtzon en poolnacht zonder enige speciale code. Ochtend- en avondschemering kleuren de hemel richting de Zon, de nacht zit vol sterren. Als alle spelers op Aarde in bed liggen, gaat de nacht voorbij. Op de Maan duurt een dag een hele maanmaand: twee weken licht, twee weken nacht.

Op Aarde drijven wolken, regen, sneeuw en onweer in fronten van enkele kilometers breed over het land — en kunnen je eclips verbergen. De Maan heeft geen lucht, dus geen weer: een zwarte hemel, altijd helder.

Wat het spel simuleert en wat het vereenvoudigt

Openworld is in de eerste plaats een spel: sommige keuzes bestaan zodat je dingen ook echt te zien krijgt. Maar alles wat je aan de hemel ziet komt uit de posities van echte ballen in de ruimte, en daarom verschijnt een sikkel, een schaduw of een eclips altijd waar de natuurkunde zegt dat het hoort. Vond je dat mooi, dan gaan de andere gidsen over hemel en ruimte verder — raketten, de Maan, vliegen.