CARATTERISTICHE
GENERALI
 
CARATTERISTICHE
MORFOLOGICHE
 
CARATTERISTICHE
 FISICHE 
 
IL CICLO DELLE ECLISSI
 
ORIGINE
 
LE MAREE
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LA LUNA E LE MAREE:
 
Secolo dopo secolo il giorno terrestre si allunga; anno dopo anno la Luna si allontana.
L'attrazione gravitazionale lunare sulle diverse parti del nostro pianeta, non perfettamente bilanciata dalla forza centrifuga (dovuta al movimento della Terra), provoca due rigonfiamenti del globo terracqueo, che restano sempre all'incirca allineati con la linea che congiunge il centro della Terra e la Luna. Come risultato, si sviluppano negli oceani terrestri due onde di alta marea che girano intorno alla Terra "inseguendo" la direzione della Luna: in ogni data località l'alta marea si ripete ogni 12 ore e 25 minuti, che è la metà dell'intervallo di tempo dopo il quale la Luna ritorna più o meno nella stessa posizione nel cielo. Le due onde di alta marea, allineate approssimativamente con la direzione della Luna, incontrano attrito nel loro moto intorno alla Terra: i continenti ad esempio rappresentano dei grossi ostacoli, impossibili da aggirare. Le onde di marea tendono perciò a rallentare la rapida rotazione terrestre, ed allo stesso tempo vengono da essa leggermente trascinate in avanti. Questo fenomeno provoca due conseguenze importanti.
In primo luogo, la durata del giorno aumenta costantemente di una piccola quantità, circa millesimi di secondo per secolo. Su una scala di tempo comparabile con la vita umana, l'entità di questo rallentamento è così minuscola che può essere rilevata solo usando orologi atomici. Se però usiamo la durata del giorno come unità basilare di tempo, il rallentamento produrrà un ritardo, che si accumula negli anni, rispetto al caso ideale di una rotazione terrestre costante. Su periodi di tempo molto più lunghi, la crescita della durata del giorno è stata determinata da osservazioni di tipo paleontologico: alcuni antichi organismi marini (coralli, molluschi bivalvi, microrganismi) hanno formato fossili o sedimenti stratificati, con strati di spessore variabile e con cicli giornalieri, stagionali e mensili; causa di ciò erano le variazioni nelle condizioni di illuminazione, temperatura, salinità, ampiezza delle maree. Contando, ad esempio, il numero di strati "giornalieri" contenuti in uno strato annuale, si è dedotto che il giorno di 300-400 milioni di anni fa era più corto di circa il 15-20% rispetto a quello attuale: il che torna abbastanza bene con il tasso di incremento osservato in tempi recenti.
La seconda conseguenza dell'attrito delle maree è la variazione a lungo termine della distanza media Terra-Luna. Il motivo sta nel principio di azione-reazione: la Terra reagisce al freno delle maree lunari spingendo la Luna in avanti, e quindi provocando un allargamento graduale della sua orbita. Anche questo fenomeno, per quanto minuscolo, è oggi misurabile direttamente. Gli astronauti delle missioni Apollo hanno lasciato sulla superficie lunare alcune schiere di specchietti di forma speciale che riflettono indietro la luce di brevissimi (miliardesimi di secondo) impulsi laser inviati da Terra. Il tempo di andata e ritorno di tali impulsi, moltiplicato per la velocità della luce, dà quindi la distanza fra il laser a Terra e gli specchietti sulla Luna, con una precisione di circa 10 cm. Queste misure sono effettuate ormai da 20 anni: si è verificato, in particolare, che le dimensioni medie dell'orbita lunare aumentano di circa 3 cm all'anno.
Qualche miliardo di anni da, la Luna doveva essere molto più vicina alla Terra, e certo la sua influenza sulla Terra primordiale dev'essere stata maggiore di quella attuale. Se, come pensano molti biologi, la vita primordiale è nata e si è sviluppata in pozze d'acqua o lagune poco profonde e comunicanti col mare, non è da escludere che la vicinanza della Luna abbia influenzato l'evoluzione delle prime forme di vita.
 
 
 
                          ASSONANZE COSMICHE
Molti satelliti ruotano su se stessi in sintonia con i tempi della rivoluzione attorno ai rispettivi pianeti. Qual è la causa di tale armonia?
Quando durante una rivoluzione completa attorno al pianeta centrale, il satellite riesce a compiere un’intera rotazione attorno al proprio asse (Tempo Rivoluzione/Tempo Rotazione = 1)  si è soliti parlare di risonanza sincrona. L'esempio più famoso di risonanza spin-orbita 1:1 ci viene offerto dalla nostra Luna. Infatti, il periodo di rivoluzione della Luna attorno alla Terra è circa di 27,32 giorni ed è quasi esattamente uguale al periodo di rotazione. In realtà la risonanza sincrona non è esattamente soddisfatta e i leggeri scostamenti vengono denominati moti di librazione. Per questo fenomeno e soprattutto a causa di altri fattori (dovuti a variazioni dell'orbita della Luna e a quotidiani cambiamenti di prospettiva di un osservatore sulla Terra), possiamo ammirare non il 50% ma circa i1 60% della superficie lunare.
Se ora consideriamo il sistema costituito da Plutone e Caronte, qui non solo i periodi di rotazione e rivoluzione di Caronte coincidono (e siamo quindi in presenza della classica risonanza sincrona come nel caso della Luna), ma sono anche uguali al periodo di rotazione di Plutone attorno al proprio asse di spin (di rotazione). Tale situazione viene chiamata risonanza sincrona completa. In tal caso i due oggetti non si volgono mai le spalle: anche Plutone rivolge sempre lo stesso emisfero verso il suo satellite Caronte.  Secondo le teorie scientifiche più accreditate, i pianeti e i satelliti ruotavano inizialmente attorno ai propri assi di spin molto velocemente. Successivamente essi hanno progressivamente rallentato la rotazione a causa di un meccanismo dissipativo generato dall'attrazione mareale del pianeta sul satellite. Come la Terra è composta da oceani, continenti e strati interni a diversa composizione chimica, così i satelliti presentano una struttura interna non completamente rigida: su di essa si esercitano le forze mareali, con il risultato che la rotazione è frenata e guidata verso la risonanza. In particolare, la risonanza sincrona sembra corrispondere allo stato in cui le forze dissipative di attrazione mareale sono minime. In questo scenario non si riesce però a giustificare in maniera convincente l'eccezione presentata da Mercurio. Comprendere il motivo per cui Mercurio è in risonanza 3:2 o dare una spiegazione del fatto che non si osservano oggetti in risonanze di ordine più elevato (ad esempio 2:1, 4:3, 5:2, ecc.) sono solo alcuni degli argomenti di ricerca più affascinanti collegati alle risonanze spin-orbita. L’unico elemento che differenzia Mercurio dagli altri oggetti in risonanza sincrona è l’elevata eccentricità orbitale. Infatti, la maggior parte degli oggetti celesti si muove su orbite quasi circolari, mentre la traiettoria descritta da Mercurio attorno al Sole è un’ellisse notevolmente schiacciata. E' probabile che questa caratteristica peculiare, in conseguenza della stretta connessione tra la dinamica orbitale e rotazionale, sia la causa della sua eccezionalità.
Un’altra questione di fondamentale importanza riguarda la stabilità delle configurazioni risonanti. Qui l’obiettivo sarebbe di riuscire a dimostrare che i satelliti in risonanza sincrona mantengono la stessa configurazione per un tempo infinito (oppure, abbassando la mira, per un tempo confrontabile con la vita, media del Sistema Solare). Esperimenti di simulazione al computer mostrano che i satelliti evoluti nella risonanza sono particolarmente stabili.
 
  
 
In figura il sistema Plutone-Caronte la massa è talmente simile (Plutone è solo 10 volte più grande di Caronte), che nella loro orbita i due corpi si rivolgono reciprocamente sempre la stessa faccia. Nel nostro sistema Terra –Luna questo comportamento è tenuto solo dalla Luna

 

 

Ruolo della luna nella vita terrestre
Laskar ha preso in esame la questione dell’obliquità della Terra, ovvero dell’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre rispetto alla perpendicolare al piano orbitale, mostrando che è stabile, ma che esiste una zona molto estesa (corrispondente a inclinazioni dell’asse terrestre tra i 60 e i 90 gradi) caratterizzata da moti caotici, ovvero da moti estremamente instabili. In altre parole, se l’asse terrestre fosse stato inizialmente inclinato di una sessantina di gradi, dopo qualche tempo si sarebbe ribaltato e da allora avrebbe cambiato continuamente inclinazione, con conseguenze disastrose per la nostra sopravvivenza. Fortunatamente l’obliquità della Terra ammonta a poco più di 23 gradi (pertanto è ben lontana dalla regione caotica) e quindi possiamo stare tranquilli che il nostro pianeta non si metterà a ruotare come una trottola impazzita, ovviamente su scale di tempo astronomiche e quindi lunghissime rispetto alla vita umana. Un altro risultato sorprendente ottenuto da Laskar riguarda il ruolo giocato dalla Luna. Infatti, eliminando dal modello il contributo della Luna, il valore della obliquità della Terra non sarebbe lo stesso e la zona caotica sarebbe molto più estesa. Molto probabilmente senza la Luna la Terra sarebbe ora in uno stato di rotazione caotica e conseguentemente si avrebbero variazioni climatiche estreme, che potrebbero compromettere irrimediabilmente le possibilità di vita su1 nostro pianeta. Insomma, ancora una volta dobbiamo ringraziare la nostra preziosissima Luna.
 
                                   

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