|
|
La Luna è l’unico satellite
naturale della Terra. E’ un astro privo di luce propria, costituito da
materiali allo stato solido. La Luna ha una forma ellissoidale pressoché
sferica e, avendo una massa più piccola e delle dimensioni minori
rispetto alla Terra, il valore della sua accelerazione di gravita
corrisponde a circa 1/6 di quello sulla superficie terrestre e più
precisamente:.
La Luna come sappiamo è priva di
atmosfera. Ciò può essere spiegato considerando che la forza di
attrazione gravitazionale presenta un valore basso, quindi la velocità
di fuga ha un valore piuttosto piccolo (2,4 Km/s). Questa velocità viene
superata facilmente dalle particelle dei gas che quindi si allontanano dal
corpo celeste. L’assenza di un’atmosfera causa un passaggio brusco
dall’illuminazione solare all’oscurità. Considerando inoltre
la lenta rotazione del corpo, che causa una lunga durata dei periodi del
dì e della notte, possiamo comprendere perchè il suolo lunare si
riscalda fortemente durante la lunga insolazione e si raffredda sensibilmente e
rapidamente durante il lungo periodo di oscurità (le temperature che
vengono registrate oscillano tra i +110°C del dì e i -150°C
della notte). La superficie lunare non riflette bene la luce che le arriva dal
Sole, perchè il suo potere riflettente (albedo) è di circa 0,07:
solo il 7% della luce solare ricevuta viene inviata verso di noi. Il restante
93% viene assorbito e trasformato in calore dal corpo celeste che poi lo
disperde per rapido irraggiamento.
La massa è calcolabile
matematicamente tramite l’uguaglianza tra la Forza di Newton e la Forza
Peso. Consideriamo un corpo di massa sulla superficie
della Luna; conoscendo il valore dell’accelerazione di gravità,
del raggio lunare e la costante di gravitazione universale è possibile
calcolare la massa della Luna:
La Luna è costituita da “rocce
scure” simili ai basalti. Il paesaggio è costituito da mari
(distese scure a fondo piatto), terre alte (zone chiare craterizzate), catene
montuose, crateri e solchi ( interpretati come fessure dovute alla diminuzione
di volume causata dal raffreddamento, o linee di fuoriuscita di masse gassose o
canali scavati dallo scorrere di lava fusa). E’ accertata la presenza di
aree chiamate mascons che provocano
perturbazioni nel tragitto dei satelliti per un maggior effetto del campo
gravitazionale. La sua superficie è cosparsa di regolite ossia di
polvere, ceneri e detriti che sono prodotti dalla disgregazione delle rocce.
Oltre la sottile crosta (fino a 100 km) l’interno della Luna è
costituito da un esteso mantello (fino a 1300 km), che comprende la litosfera
rigida e una limitata porzione simile all’astenosfera terrestre, e da un
nucleo essenzialmente non metallico.
L’orbita
lunare è inclinata di 5°09’ rispetto all’eclittica,
cioè al piano dell’orbita terrestre mentre l’equatore lunare
è inclinato di 1°34’ rispetto al proprio piano
dell’orbita: quindi rispetto al piano dell’orbita terrestre,
l’equatore lunare è inclinato di 6°40’. La Luna è
da considerarsi più simile ad un pianeta che ad un satellite sia per la
sua forma, sia per il rapporto che
è maggiore di ogni altro rapporto analogo, sia
per il fatto che nel suo moto attorno al Sole questa rivolge la sua
concavità sempre dalla parte della stella.
La Luna si muove di moto di rotazione
attorno al proprio asse, di moto di rivoluzione intorno alla Terra e di moto di
traslazione assieme alla Terra intorno al Sole.
Nel moto di rotazione essa ruota su se
stesso in senso antiorario con una durata pari al moto di rivoluzione attorno
alla Terra, motivo per cui le rivolge sempre la stessa faccia. La rotazione non
è perfettamente uniforme a causa della sua forma ellissoidale:
l’attrazione che esercita la Terra sul rigonfiamento equatoriale è
maggiore che sulle zone polari e provoca delle oscillazioni, dette librazioni,
di lieve entità nel moto, a causa delle quali ci è visibile un
pò più di ½ della Luna in plenilunio (59%).
|
Il moto di rivoluzione anch’esso in
senso antiorario, ha diversa durata se riferito a una stella della sfera
celeste (rivoluzione siderea) oppure all’allineamento Terra-Sole (rivoluzione
sinodica). Il mese sidereo ha una durata di 27d7h43m12s mentre quello sinodico di 29d12h44m3s.
La diversa durata dipende dal fatto che la Luna ruota attorno alla Terra che a
sua volta ruota attorno al Sole. Il valore dell’eccentricità
dell’orbita è di 0.055 circa. Il punto della sua orbita più
vicino alla Terra, detto perigeo, è a 356000 Km da questa e quello
più lontano, chiamato apogeo, è a circa 407000 Km. L’orbita
lunare, il cui piano sappiamo essere inclinato di 5°09’ su quello
dell’eclittica, la interseca in due punti detti nodi; la linea che li
congiunge è detta linea dei nodi. La velocità con cui il corpo
celeste compie il suo moto di rivoluzione attorno alla Terra si aggira intorno
a 1 km/s considerando le variazioni in prossimità del perigeo e
dell’apogeo. La Luna e la Terra ruotano intorno ad un punto comune detto
baricentro o centro di massa del sistema. Esso si trova a circa 4670 Km dal
centro della Terra; per questo motivo il moto di rivoluzione della Luna si
può considerare poco diverso da quello registrabile se essa girasse
realmente intorno al centro della Terra.
|
Il moto di traslazione si effettua nello
stesso verso e con la stessa velocità angolare con cui la Terra compie
il suo moto di rivoluzione e consiste nel moto della Luna attorno al Sole. La
traiettoria lunare riferita al Sole è una specie di ovale deformata un
pò sinuosa detta epicicloide.
Accanto ai tre movimenti principali
esistono numerosi altri moti della Luna, anche se molto più lenti;
alcuni di essi consistono in perturbazioni dovute all’azione attrattiva
del Sole. Tra i più importanti ricordiamo la regressione della linea dei
nodi, che ruota in senso orario con un periodo di circa 18,6 anni ed è
responsabile delle nutazioni tipiche del moto di precessione degli equinozi. Vi
è inoltre la rotazione dell’asse maggiore dell’orbita lunare
in senso antiorario che compie un giro completo in 8,85 anni.
Quando la Luna si trova in congiunzione,
ossia dalla stessa parte del Sole (rispetto alla Terra), l’emisfero che
essa rivolge verso di noi non viene colpito dai raggi solari quindi risulta
oscuro: abbiamo la fase di Luna nuova (o novilunio). Quando invece la Luna si
trova in opposizione, cioè dalla parte opposta rispetto al Sole (sempre
rispetto alla Terra) la sua metà illuminata è proprio quella
rivolta verso di noi e allora abbiamo la fase di Luna piena (o plenilunio). Le
posizioni corrispondenti a queste due fasi vengono dette sigizie. Altre due
posizioni vengono chiamate quadrature: esse si verificano quando la Luna, la
Terra e il Sole occupano i vertici di un triangolo rettangolo ideale, con la
Terra situata dalla parte dell’angolo retto. In questi casi
dell’emisfero lunare illuminato dal Sole vediamo soltanto la metà
rivolta verso di noi, quindi un quarto della superficie lunare; le due fasi
corrispondenti si chiamano infatti primo quarto e ultimo quarto. Ogni 235 mesi
sinodici (@
19 anni) le fasi Lunari si
ripetono. Questo ciclo è il cosiddetto ciclo Aureo. Ciò permette
anche di prevedere la data della Pasqua, poiché essa viene celebrata la
prima domenica successiva al primo plenilunio che si verifica dopo
l’equinozio di primavera (21 marzo).
|
Se la Luna è in fase di plenilunio
o novilunio in uno dei nodi o nelle sue vicinanze si verificano le eclissi.
Nella fase di plenilunio in uno dei nodi abbiamo l’allineamento
Sole-Terra-Luna e la conseguente eclissi Lunare: l’oscuramento della Luna
prodotto dal cono d’ombra della Terra. Nella fase di novilunio in uno dei
nodi abbiamo invece l’allineamento Sole-Luna-Terra e la conseguente
eclissi di Sole: l’oscuramento del Sole. Il cono d’ombra della Luna
interessa zone piuttosto ristrette della superficie terrestre (circa 270 km2).
Le eclissi possono essere totali se la Luna si trova in uno dei nodi, o
parziali, se la Luna si trova nelle loro vicinanze. Tra le eclissi di Sole
abbiamo anche le eclissi anulari che hanno luogo al verificarsi di due
condizioni concomitanti: quando la Luna si trova in uno dei nodi e alla sua
massima distanza dalla Terra (apogeo); poichè il cono d’ombra non
giunge a toccare la superficie terrestre, essa non riesce a occultare
completamente il disco solare, del quale si può vedere la parte
periferica a forma di anello luminoso. Ogni 223 mesi sinodici (@18 anni) le eclissi si ripetono. Questo
ciclo costituisce il cosiddetto ciclo Saros.
|
Sull’origine e sull’evoluzione
della Luna sono state avanzate numerose teorie. Le principali ipotesi finora
prospettate si possono raggruppare in quattro tipi principali secondo
meccanismi diversi: fissione, cattura, accrescimento, impatto.
Secondo
l’ipotesi della fissione, (avanzata da George Darwin (1845-1912) figlio
del naturalista Charles Darwin) la Terra un tempo si trovava allo stato fuso e
ruotava su se stessa molto velocemente, compiendo un intero giro in circa 4
ore. In tali condizioni essa avrebbe potuto scindersi in due corpi a causa
della formazione di ripetuti e alternati rigonfiamenti prodotti
dall’azione gravitazionale solare. Questa ipotesi venne abbandonata,
quando si dimostrò che la resistenza dell’attrito non avrebbe mai
consentito alla marea altezze così elevate da permettere la scissione.
Una versione più moderna di questa ipotesi sostiene che, quando il
materiale più pensante si concentrò nel centro, la Terra
aumentò la propria velocità di rotazione fino a compiere un
intero giro in meno di 2,6 h. Così la sua forma passò da quella
di uno sferoide schiacciato a quella di una “pera”, il cui collo si
sarebbe rotto producendo così la formazione della Luna. Con questa
teoria si spiega la densità lunare minore di quella della Terra ma non
si spiega l’inclinazione dell’orbita Lunare rispetto
all’eclittica; inoltre non può essere ammessa una velocità
di rotazione così elevata.
|
Secondo l’ipotesi della cattura un
tempo la Luna era un corpo indipendente che, giunto nelle vicinanze della
Terra, ne fu attratta e messa in rotazione su un’orbita ellittica.
Avvicinandosi al nostro pianeta essa avrebbe dovuto diminuire la propria velocità
per un qualche processo dissipativo. L’effetto frenante sarebbe da
individuare o nella dissipazione di energia dovuta all’attrito delle
maree terrestri e lunari oppure alle
numerose collisioni con materiale già orbitante attorno al nostro
pianeta.
|
Secondo l’ipotesi
dell’accrescimento la Luna si sarebbe formata dall’aggregazione di
materiali diversi, che erano in orbita attorno a nostro pianeta. Ciò
però non spiega il motivo per cui tali materiali dovevano essere diversi
da quelli terrestri.
|
L’ultima teoria è
l’ipotesi dell’impatto gigante: essa sostiene che 4,5 miliardi di
anni fa un planetesimale delle dimensioni di Marte con una velocità di
circa 5 Km/s sia entrato in collisione con la Terra. La gigantesca collisione
disintegrò il corpo impattante e una parte del mantello della Terra,
lanciando in orbita nello spazio una nube di gas e detriti. Il denso nucleo
metallico del corpo impattante si associò alla Terra, mentre gran parte
del materiale finito in orbita si riaggregò in un nuovo corpo di grandi
dimensioni: la Luna. Ciò spiegherebbe le notevoli differenze riscontrate
tra rocce terrestri e lunari.
|