LA LUNA: TRA FISICA E MITO
La Luna è l'unico satellite naturale del pianeta Terra, formatosi circa 4,6 miliardi di anni fa. Conosciuta fin dalla preistoria, è il secondo oggetto più luminoso in cielo dopo il Sole. Essa compie un'orbita ellittica attorno alla Terra ad una distanza media di 384.000 km, con un periodo sinodico di 29,5 giorni.
Formazione della Luna
In base alla datazione isotopica di alcuni campioni di roccia lunare, la formazione della Luna risale a 4,5 miliardi di anni fa, circa 50 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare. Secondo la teoria dell'impatto gigante sembrerebbe che si sia formata in seguito a un catastrofico impatto tra la Terra, all'epoca ancora calda e fluida, con un planetoide di dimensioni simili a quelle di Marte.
Questo massiccio corpo celeste si sarebbe scontrato con la Terra strappando una parte del mantello terrestre che, insieme al planetoide stesso avrebbe formato un'importante massa. Dopo l'urto essa si sarebbe messa ad orbitare attorno al nostro pianeta assumendo, con il passare del tempo, una forma quasi sferica fino ad assumere le sembianze della Luna che vediamo oggi in cielo. Una conferma di questa ipotesi deriva dal fatto che la composizione lunare è circa identica a quella del mantello terrestre tranne che per gli elementi più leggeri evaporati per mancanza di una forza gravitazionale sufficiente.
Caratteristiche fisiche e orbitali
La Luna è un satellite decisamente grande per gli standard del sistema solare. Essa infatti ha un diametro pari a 1/4 di quello terrestre (3 476 km contro 12 756 km della Terra) e la sua massa è pari a 1/81. Nonostante vengano sempre rappresentate piuttosto vicine per questioni di comodità , Terra e Luna distano ben 384 400 km. La seguente figura mostra la loro distanza proporzionalmente ai loro raggi:
Sulla Luna l'atmosfera è praticamente inesistente e ciò causa un escursione termica piuttosto elevata: la temperatura sulla superficie oscilla tra +120 °C nella parte esposta al Sole e -160 °C nella parte al buio.
La Luna compie un'orbita quasi circolare attorno alla Terra con un'inclinazione di 5° 8' rispetto al piano eclittico (il piano orbitale terrestre) e una velocità orbitale media di 1 km/s. Nel corso del mese essa attraversa il piano eclittico in due punti, detti nodi.
Il periodo siderale dura 27 giorni, 7 ore e 43 minuti, mentre il periodo sinodico dura 29 giorni, 12 ore e 49 minuti. Il periodo di rotazione invece, ovvero quello della Luna attorno al proprio asse, coincide proprio con quello di rivoluzione. Per questo motivo dalla Terra si osserva sempre la stessa faccia della Luna. In realtà a causa di piccole librazioni possiamo vedere poco più della metà della superficie lunare (circa 59%).
Rotazione sincrona della Luna
Periodo sinodico e siderale
L'aspetto della Luna
Osservando la superficie della Luna si può notare la presenza di chiazze più scure, chiamate mari lunari, alternate con zone più chiare, dette terre.
I mari sono formati da colate laviche di basalto, provocate da rotture del mantello lunare a seguito di collisioni con oggetti celesti provenienti dallo spazio ad alta velocità , come asteroidi o comete. Le superfici dei Mari risultano piuttosto lisce e di dimensioni anche molto importanti.
Le terre invece sono zone disseminate di piccoli crateri di impatto sempre dovuti a collisioni che non hanno però comportato fratture del mantello. La roccia di cui sono composte le terre è la breccia, formata da uno o più tipi diversi di roccia tenuti insieme da un materiale più fine proveniente dai processi di formazione dei crateri da impatto.
L'aspetto molto irregolare della Luna fa pensare che il nostro satellite sia stato protagonista di una lunga serie di collisioni. Le dimensioni dei crateri di impatto sono molto variabili, alcuni arrivano ad avere diametri di centinaia di chilometri, come il cratere Copernico e Tycho:
Una caratteristica che presentano quasi tutti i crateri è la presenza di un picco centrale, formatosi al momento dell’impatto dall’espulsione dei materiali presenti sulla superficie lunare. Queste formazioni possono raggiungere altezze di centinaia di metri!
Tutto il suolo lunare è ricoperto da una polvere fine prodotta dallo sgretolamento della crosta lunare, composta di regolite. Proprio su questo strato sono ancora presenti le impronte lasciate dagli astronauti durante le missioni.
Le fasi lunari
Sebbene crateri, terre e mari lunari siano difficilmente osservabili senza l'utilizzo di lenti, cannocchiali o telescopi, una caratteristica che balza subito all'occhio quando si guarda la luna è la sua fase, ovvero la porzione di superficie illuminata dal Sole osservabile dalla Terra. Le fasi lunari sono causate dal diverso orientamento della Luna rispetto al Sole e alla Terra:
Il ciclo lunare inizia quando la Luna si trova esattamente tra Sole e Terra ed è illuminata solo la superficie opposta alla Terra; pertanto non è visibile. Si parla in questa fase di Luna nuova (o novilunio). Si entra poi nella fase di Luna crescente: la superficie illuminata osservabile cresce di giorno in giorno, arrivando al primo quarto dopo 90° di percorso. Dapprima appare una stretta falce, convessa verso ovest, poi l'area illuminata si amplia finchè al primo quarto è osservabile un semicerchio con curvatura a ovest. Dopo metà ciclo lunare e 180° di percorso si è nella fase di Luna piena (o plenilunio): essa volge alla Terra tutta la parte in luce e appare come un disco luminoso. Nella seconda metà del ciclo lunare la parte visibile inizia a calare: nella fase di ultimo quarto dopo un percorso di 270° essa torna a mostrarsi come un semicerchio, ma a differenza del primo quarto la curvatura è rivolta ad est. Nell'ultimo periodo del mese la Luna si mostra come una falce convessa a est, sempre più stretta finché si torna alla Luna nuova.
Se si fosse sulla Luna si potrebbe osservare nel corso del mese l'evolversi della situazione di illuminazione della Terra in modo analogo e si potrebbe parlare di "fasi terrestri".
Le eclissi
La Terra e la Luna, quando sono colpite dalla luce solare, oscurano un'area dello spazio di forma conica. Tale regione di spazio occupata dall'ombra di un corpo è detta cono d'ombra. La regione di spazio parzialmente illuminata è detta invece cono di penombra. Quando la Luna è interposta tra il Sole e la Terra e il suo cono d'ombra invece il nostro pianeta si verifica l'eclissi di Sole. Quando invece è la Terra a trovarsi tra Luna e Sole e il cono d'ombra terrestre investe il suo satellite si parla di eclissi di Luna. Se il corpo celeste non viene oscurato completamente si parla di eclissi parziale.
Eclissi di Sole: l'ombra della Luna sulla Terra
Eclissi di Luna: l'ombra della Terra sulla Luna
Affinché avvenga un'eclissi è necessario che i tre corpi, Sole, Terra e Luna, siano prossimi all'allineamento. La Luna deve quindi trovarsi nel piano eclittico in prossimità dei nodi e ciò avviene in tempi diversi del calendario lunare: solo occasionalmente nodo e condizioni di plenilunio/novilunio coincidono. Le eclissi solari avvengono da 2 a 5 volte l'anno, in numero maggiore rispetto a quelle lunari (da 0 a 2 volte). Tuttavia per un osservatore in una data posizione le eclissi lunari sono più frequenti perché ognuna è visibile dall'intero emisfero terrestre rivolto verso la Luna, mentre quelle solari sono visibili solo da un'area limitata.
L'eclisse di Luna rappresenta uno dei fenomeni celesti maggiormente studiati dall'uomo fin dall'antichità , per motivi di superstizione ma a volte anche per motivi scientifici. La sua osservazione ha permesso in epoche passate di fare importanti scoperte e misure, ad esempio il fatto che la Terra sia rotonda o il calcolo della distanza Terra-Luna (vedi Laboratorio).
Luna durante un'eclissi: la curvatura dell'ombra suggerisce che la Terra sia rotonda.
Quando la Luna si trova totalmente nel cono d'ombra della Terra, per un fenomeno di rifrazione e scattering parte dei raggi solari vengono "filtrati" dall'atmosfera e irradiano lo stesso la superficie lunare, che appare di color rosso sfumato. Questo fenomeno prende appunto il nome di Luna rossa.
Tabella di riepilogo
