La Luna

LUNA

Un'immagine dell'intero disco lunare ripresa durante la missione Apollo 17 nel 1972. Si vedono i Mari Serenitatis, Tranquillitatis, Nectaris, Foeconditatis e Crisium. (NASA)
La Luna è il corpo celeste più vicino alla Terra e l'unico, finora, parzialmente esplorato dall'uomo, durante le missioni Apollo. E' per noi l'astro più brillante in cielo dopo il Sole, anche se si tratta di luce solare riflessa. La luminosità apparente della Luna è 450000 volte minore di quella del Sole.
La Luna ha sempre affascinato l'uomo per la sua luminosità e per le variazioni periodiche del suo aspetto, le fasi.

Il Modulo Lunare dell'Apollo 11 fotografato dal Modulo di Comando, durante l'orbita attorno alla Luna. La Terra sorge sopra l'orizzonte lunare. (NASA)

Edwin Aldrin Jr, pilota del Modulo Lunare, posa per una fotografia con la bandiera USA, durante l'attività extraveicolare della missione Apollo 11 del 1969. (NASA)

La superficie lunare

La superficie della Luna è ben visibile a causa della mancanza di un'atmosfera. La sua massa, infatti, è pari a 73,5 miliardi di miliardi di tonnellate (7,35 10²⁵ g), insufficiente per trattenere le molecole di un gas.
Questo provoca grandi sbalzi di temperatura sulla superficie del satellite: essa varia tra la notte e il giorno da -233 ^oC a +123 ^oC.

L'aspetto della Luna testimonia la grande importanza che hanno avuto gli urti meteoritici nel passato del nostro Sistema Solare. Già ad occhio nudo vi si possono distinguere regioni chiare ed altre più scure. In passato, le prime vennero impropriamente dette "continenti" e le seconde "mari", in analogia con la superficie terrestre.
In realtà i mari sono aree pianeggianti, più scure e poste a quote inferiori a quelle più chiare. Il più grande dei mari lunari è l'Oceanus Procellarius (oceano delle Tempeste), due volte più esteso del Mar Mediterraneo. I mari si sono formati probabilmente per collasso di zolle di roccia sottostante.
I continenti sono invece delle zone pianeggianti in rilievo, dalla morfologia varia.

Mosaico della Luna in falsi colori, riprese dalla navicella Galileo nel 1992. Gli altipiani si vedono in rosso, le rocce vulcaniche dei Mari in blu/arancio, mentre le piccole aree porpora sono depositi formati in eruzioni vulcaniche esplosive. In basso si vede chiaramente il giovane cratere Thyco. (NASA/JPL)
Sia i mari che i continenti sono cosparsi da una miriade di crateri, strutture circolari a fondo piatto e dai bordi in rilievo, del diametro di 30-40 Km. I crateri più grandi prendono il nome di circhi, e arrivano a diametri di 240 Km, con profondità fino a 5 Km.
I crateri e i circhi si sono formati per impatto di meteoriti sulla superficie lunare o, meno probabilmente, per fenomeni vulcanici. Sulla Luna, come su altri satelliti e su Mercurio, gli impatti sono stati particolarmente violenti perchè i meteoriti non sono stati frenati dall'attrito di un'atmosfera. Essi avvengono tuttora, anche se con minore freequenza rispetto al passato.

Immagine del grande cratere Copernicus ripresa durante la missione Apollo 17. (NASA)

Immagine della faccia nascosta della Luna, ripresa nel 1969 durante la missione Apollo 11. Il terreno di questo lato della Luna è molto scabro e rugoso. (NASA)

Oltre ai crateri, sul nostro satellite si distinguono faglie e dorsali di lunghezza di decine di Km, cioè fratture della crosta con scorrimento di masse rocciose in senso verticale e orizzontale, formate forse durante il raffreddamento della Luna. Inoltre vi si trovano vere e proprie catene montuose che costituiscono le pareti dei mari, formate per accumulo di materiale ai bordi dall'impatto di grossi meteoriti. Le cime più elevate raggiungono i 9000 metri di altezza.

Impronta di un astronauta sul suolo lunare, ripresa durante la missione Apollo 11. (NASA)
La superficie lunare è ricoperta da "regolite", una miscela di polvere e detriti rocciosi prodotta per disgregazione di meteoriti, dello spessore variabile dai 2 agli 8 metri.
Recentemente, è stata rivelata dalla sonda Clementine la presenza di acqua ghiacciata in alcuni crateri attorno al polo sud lunare.

Logo della missione Apollo 11. (NASA)

Lunar Roving Vehicle dell'Apollo 15. A destra si vedono le pendici del Monte Hadley. (NASA)

Struttura e composizione della Luna

La Luna ha un diametro di 3476 Km e una densità media di 3.34.
La crosta lunare ha uno spessore medio di 68 Km, ed è composta di rocce di origine effusiva, soprattutto silicati di alluminio, calcio, ferro, magnesio e ossidi.
Questo testimonia che in passato il nostro satellite deve avere avuto una significativa attività vulcanica, anche se adesso essa è terminata.

Questi frammenti vetrosi sono
le più piccole particelle
lunari mai riportate
a terra; hanno diametri di
20-45 micron.
Sono composti per l'8%
da titanio, per il 22% da
ossido di ferro e sono ricchi
di zinco. La loro probabile
origine è vulcanica. (NASA)

La crosta ricopre un mantello roccioso dello spessore di 980 Km circa e un nucleo caldo del raggio di 700 Km. All'interno del mantello hanno origine i lunamoti, delle scosse sismiche di debole intensità.
La Luna non possiede un campo magnetico, ma potrebbe averlo avuto in passato, come testimoniato dal magnetismo di alcune rocce raccolte sulla sua superficie.

Vista della Terra che spunta sopra un grosso masso lunare, ripresa durante la missione Apollo 17. (NASA)
Molte delle rocce lunari sembrano avere età comprese tra 3 e 4.6 miliardi di anni.
L'origine del nostro satellite non è ancora nota. In passato si ipotizzò che si fosse formato contemporaneamente alla Terra dalla nube protoplanetaria, oppure per scissione di parte del materiale terrestre, o ancora che la Luna si fosse formata altrove e fosse poi stata catturata gravitazionalmente dalla Terra.
Secondo la teoria oggi più accreditata, un gigantesco impatto sulla superficie terrestre avrebbe causato la fuoriuscita di materiale dal suo interno; esso si sarebbe poi condensato per formare la Luna.

I moti lunari

I principali moti della Luna, oltre alla traslazione che essa compie intorno alla terra attorno al Sole, sono la rivoluzione e la rotazione; in realtà essi sono innumerevoli e molto complessi, a causa della sua forma irregolare e del variare della posizione di Terra e Sole nel tempo.

Rivoluzione

Vista spettacolare della Terra che sorge sull'orizzonte lunare, ripresa durante la missione Apollo 17. (NASA)
L'orbita della Luna ha un raggio medio di 384400 Km e un'eccentricità pari a 0.05; essa giace su un piano inclinato di 5^o 8' sull'eclittica, che interseca in due punti detti "nodi". La retta che congiunge i nodi si dice "linea dei nodi"; quando Sole, Terra e Luna si trovano allineati lungo la linea dei nodi, si verifica un'eclisse.

Il periodo orbitale della Luna viene detto "mese". Esso è riferito all'intervallo di tempo necessario perchè essa riprenda la stessa posizione relativamente alla Terra e ad un dato punto dello spazio.
Rispetto ad un punto fisso della sfera celeste, per esempio una stella lontana, la Luna compie una rivoluzione completa in 27 giorni, 7 ore e 43 minuti, intervallo che viene detto "mese siderale".
Se invece l'orbita lunare viene riferita al Sole, il mese ha una durata di 29 giorni, 12 ore e 44 minuti ("mese sinodico" o "lunazione"). Questo perchè nel frattempo, a causa del moto di rivoluzione della Terra attorno al Sole, esso si è apparentemente spostato di 27 gradi sulla sfera celeste.

Rotazione

Il moto di rotazione della Luna attorno al suo asse ha la stessa durata della rivoluzione: come nel caso di molti altri sistemi pianeta-satellite, i due moti si sono sincronizzati nel tempo. Questo fa sì che il nostro satellite rivolga alla Terra sempre la stessa faccia. Tuttavia, per la seconda legge di Keplero, la rivoluzione è più lenta all'apogeo e più veloce al perigeo, mentre la rotazione avviene con velocità angolare uniforme. Di conseguenza, per un osservatore terrestre, la Luna ha delle oscillazioni apparenti, dette "librazioni", per cui è possibile osservare più di metà della sua superficie, circa il 57% del totale.

Conseguenze dei moti lunari

Le fasi

La Luna ci appare completamente o parzialmente lluminata, oppure oscura, a seconda della posizione che assume rispetto a Terra e Sole.
Se la Luna si trova fra Terra e Sole (in "congiunzione") avremo il novilunio o "luna nuova" (posizione A).
Se la retta Terra-Luna è perpendicolare alla retta Terra-Sole (cioè nelle "quadrature"), avremo le fasi di primo e ultimo quarto (posizioni B e D).
Se si trova invece dalla parte opposta del Sole rispetto alla Terra (cioè in "opposizione") avremo il plenilunio o "luna piena" (posizione C).

Le eclissi

La parola eclissi significa "occultamento" e indica l'oscuramento di un corpo celeste da parte di un altro che vi transita davanti, rispetto ad un osservatore posto sulla Terra. Il fenomeno è legato alla posizione che la Terra e i due corpi assumono nello spazio.
Quando la Terra, il Sole e la Luna sono allineati, cioè quando la linea dei nodi coincide o è molto prossima alla congiungente Terra-Sole, si possono avere i seguenti casi:

eclissi di Luna: in questo caso la Terra è tra Sole e Luna e proietta sulla Luna un cono d'ombra lungo 1.376.000 Km, circondato da un cono di penombra. Se la Luna passa completamente entro il cono d'ombra, si ha un'eclisse totale; se passa solo attraverso il cono di penombra, un'eclisse di penombra; se attraversa solo parzialmente il cono d'ombra, un'eclisse parziale.

eclissi di Sole: in questo caso, la Luna è tra Sole e Terra e proietta la sua ombra sulla Terra. Poichè il cono d'ombra della Luna ha una lunghezza circa pari alla distanza Terra-Luna, l'ombra che si proietta sulla Terra è piccola. Se il satellite si trova al perigeo, il cono d'ombra raggiunge la Terra e l'ombra proiettata copre completamente il Sole (eclisse totale), se è all'apogeo il suo cono d'ombra non arriva a lambire la superficie terrestre e quindi la Luna non copre tutto il disco solare (eclisse parziale o anulare).
Lo studio delle eclissi di Sole ha permesso lo studio della corona solare, altrimenti invisibile.

Nell'arco di un anno il numero delle eclissi non è costante: si può arrivare da un massimo di sette (4-5 di Sole e 2-3 di Luna) ad un minimo di due, entrambe di Sole.

Le maree

La forza gravitazionale che lega Terra e Luna provoca tra le altre cose il fenomeno delle maree. L'attrazione della Luna è più forte sulla faccia della Terra ad essa più vicina, ed è più debole sulla faccia opposta. Gli oceani terrestri vengono quindi "stirati" in direzione della Luna, formando due rigonfiamenti, uno verso la Luna, l'altro in direzione opposta, che si spostano sulla superficie della Terra a causa della sua rotazione.