I movimenti della Luna, il sistema Terra-Luna
Le fasi lunari e le eclissi
Il paesaggio lunare
La composizione della Luna
L'origine della Luna
L'uomo sulla Luna
Come si è
detto, nel periodo della
beat generation, periodo in cui il sentimento di rivolta fu massimo e i
ribelli
furono molti, le due superpotenze USA e URSS erano in piena guerra
fredda. Con
Kruscev esse entrarono nella coesistenza pacifica e in una sana
concorrenza; in
tale concorrenza, tuttavia, esse riuscirono a fronteggiarsi alla pari
in soli
due campi: la conquista dello spazio e la ricerca militare.
La prima si riferisce alle varie tappe che portarono, nel 1969, un equipaggio americano a sbarcare per la prima volta sulla Luna; la seconda si riferisce alla scoperta di sempre nuove armi nucleari che avevano preso il sopravvento in quegli anni. Sembra dunque doveroso trattare gli argomenti della Luna e della radioattività.
La
Luna a confronto con la Terra e gli altri pianeti del Sistema solare
La Luna
è l'unico satellite terrestre, il primo che si incontra nel
Sistema Solare procedendo dal Sole verso l'esterno. È un
astro privo di luce propria, costituito da materiali solidi e con massa
pari ad 1/81 di quella terrestre.
Se paragonate ad
quelle di altri corpi celesti, le dimensioni della Luna sono alquanto
modeste; tuttavia esse sono particolarmente significative se riferite
ai soli satelliti. I satelliti di Marte sono più piccoli di
essa, solo 3 satelliti di Giove e uno di quelli di Saturno sono
maggiori e nessuno dei 5 di Urano è paragonabile alle
dimensioni della Luna.
Tenendo conto di
questi dati, si può anche dire che il rapporto tra la massa
lunare e quella terrestre è maggiore che in tutti gli altri
pianeti.
Una conclusione
può essere quindi quella che si riferisce alla Luna come un
piccolo pianeta. Tale ipotesi è anche confermata dal fatto
che la forma del satellite è pressoché sferica, a
differenza di molti altri satelliti più piccoli di forma
irregolare.
La
densità lunare è leggermente maggiore di quella
delle rocce della crosta terrestre (circa 3,3 g/cm3) ma
inferiore della densità media della Terra (5,5 g/cm3).
L'accelerazione di gravità è di 1/6 di quella
terrestre, dovuta in gran parte alla massa minore.
La Luna
è un corpo che ha affascinato da sempre studiosi e sognatori
in genere. Si possono citare solo i primi, famosi esempi, Galileo e
Jules Verne. Il primo la osservò con il cannocchiale, il
secondo fantasticò in maniera geniale circa un viaggio sulla
Luna. Da lungo tempo,dunque, la Luna viene osservata e studiata.
Le osservazioni
più approfondite mediante telescopi (osservazioni avvenute
soprattutto nel XX secolo) hanno appurato che essa è priva
di un'atmosfera gassosa e non vi è ancora stata trovata
traccia di acqua. Per spiegare questo dato bisogna ancora una volta
tener conto della modesta massa lunare: si è detto che,
avendo una piccola massa, l'accelerazione di gravità
è, conseguentemente, molto bassa. Si pensa che la Luna abbia
avuto, forse alle origini, un'atmosfera ma la gravità lunare
non è stata in grado di trattenerla, come invece succede
sulla Terra. In termini tecnici si può dire che, le
particelle gassose che costituivano l'atmosfera, essendo comunque dei
corpi e come tutti i corpi posti ad una certa distanza da un astro,
avessero anch'esse un limite di velocità, detto
velocità di fuga, superato il quale le particelle sfuggivano
all'attrazione gravitazionale della Luna disperdendosi nello spazio.
Per spiegare la
mancanza di acqua, almeno allo stato liquido, bisogna invece spiegare
che la Luna ha un passaggio dal dì alla notte molto brusco,
con periodi di illuminazione (dì) e di oscuramento (notte)
estremamente allungati, rispetto a quelli terrestri, anche di 15 giorni
ciascuno, visto che la rotazione lunare è lenta.
Ciò crea, dunque, una forte escursione termica giornaliera:
alla fine dei 15 giorni di notte, si hanno temperature di
–150°, alla fine dei 15 giorni di dì si
hanno temperature di 110°.
L'estremo
surriscaldamento, ricevuto tra l'altro in maniera così
prolungata, non permetterebbe all'eventuale acqua liquida di rimanere
tale e provocherebbe, invece, la sua evaporazione. Si è
visto , però, che la Luna non è in grado di
trattenere particelle allo stato gassoso. Questo spiega, dunque, la
mancanza di acqua sulla Luna.
I movimenti della Luna,
il sistema Terra-Luna
Si
può notare che nell'arco di un giorno terrestre la Luna
compie un movimento equivalente a quello del Sole, sorgendo a levante,
descrivendo tutto il tratto nella sfera celeste e tramontando a
ponente. Come per il Sole, tuttavia, il movimento della Luna
è apparente ed è dovuto, in realtà,
alla rotazione terrestre.
La Luna, come la
terra, gira su se stessa da Ovest verso est e con una durata di
rotazione di 27 giorni circa, esattamente quanto ci impiega per la sua
rivoluzione. Essendo dunque tempo di rotazione e tempo di rivoluzione
uguali, la Luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra. Si chiamano
librazioni, invece le vibrazioni lievi che la terra provoca alla
rotazione lunare lungo i suoi rigonfiamenti (la Luna è
leggermente ellissoidale e non perfettamente sferica).
Il movimento di
rivoluzione lunare avviene in senso antiorario lungo un'orbita
ellittica in cui la Terra occupa uno dei due fuochi. Essa dunque non si
trova sempre alla stessa distanza dalla Terra: il punto più
vicino ad essa è detto perigeo (ca. 356˙000 Km), il
più lontano è l'apogeo (ca. 407˙000 Km).
Il piano su cui
giace l'orbita lunare non coincide con quella su cui giace l'orbita
terrestre ma è angolato di poco più di 5°
e i due punti di intersezioni delle due orbite sono uniti da una linea
detta linea dei nodi. La velocità di rivoluzione lunare
intorno alla Terra è circa di 1 Km/s.
La durata di
rivoluzione, tuttavia, va distinta tra rivoluzione rispetto al sistema
Terra-Sole (mese sinodico, 29 giorni ca.) o se rispetto a un qualunque
altro astro (mese sidereo, 27 giorni ca.). La differenza di due giorni
è dovuta al fatto che, per riallinearsi con una stella
qualunque, non si tiene conto del movimento che la Terra ha intanto
fatto attorno al Sole. Detto più semplicemente, una volta
che la Luna ha fatto una effettiva rivoluzione attorno alla Terra (mese
sidereo) essa non si trova più allineata all'asse Terra-Sole
ma sarà spostata di 27° gradi circa.
Dovrà quindi percorrere ancora un supplementare tratto
angolare di 27°.
Nel compiere la sua rivoluzione, la Luna si muove anche attorno al Sole. Il movimento è detto di traslazione e si effettua con la stessa velocità angolare con cui la Terra compie il suo moto di rivoluzione attorno al Sole.
Considerando la traslazione, si ha un altro dato unico per la Luna. La curva descritta infatti, chiamata epicicloide, è un'ovale deformata che rivolge la sua concavità sempre verso il Sole, evento unico nel Sistema Solare.
Accanto a questi movimenti ne esistono altri che procedono in maniera decisamente più lenta. Il più importante di questi è il moto di regressione della linea dei nodi: la forza gravitazionale del Sole fa ruotare il piano dell'orbita lunare e, quindi, la linea dei nodi, con un periodo di 18,6 anni, mantenendo però costante l'angolazione del piano con l'Eclittica (5° circa). La regressione della linea dei nodi è la principale responsabile delle nutazioni terrestri, oscillazioni ampie pochi secondi d'arco, con periodo uguale a quello della regressione delle linee dei nodi; tali perturbazioni fanno sì che la Terra descriva duo coni leggermente ondulati e non perfettamente circolari.
Le fasi lunari e le eclissi
Si è detto che la Luna presenta sempre la stessa faccia verso la Terra perché il suo periodo di rotazione è uguale a quello di rivoluzione. Però, basta osservare la Luna per diversi giorni per accorgersi che la sua faccia si presenta in maniera via via diversa: prima non si vede del tutto, poi se ne vede solo una parte, poi si vede tutta e, infine, si ritorna a non vederla più e così via. Il mese lunare sinodico è, infatti, costituito da diverse fasi lunari, dovute al diverso posizionamento che la Luna assume tra il Sole e la Terra.
Da Enciclopedia Tremila Espresso-Utet
La Luna è in
congiunzione quando si trova dalla stessa parte del Sole, rispetto alla
Terra. In quel caso si ha la Luna nuova (novilunio) e dunque appare
oscura. È invece in opposizione quando il Sole le
è nascosto dalla Terra, cioè si trova dalla parte
opposta del Sole, sempre rispetto alla Terra. In quel caso si ha la
Luna piena (plenilunio) ed essa appare completamente illuminata. Queste
due fasi vengono dette sigizie o sizigie.
Vengono dette, invece, quadrature le fasi intermedie, cioè
quando Luna, Sole e Terra occupano i vertici di un ipotetico
triangolo rettangolo con angolo retto nella Terra. Tali fasi sono il
primo quarto e l'ultimo quarto.
La Luna e le Terra sono due corpi opachi, che ricevono luce dal Sole e
vengono illuminate solo sulla parte colpita dai raggi solari. Le loro
zone buie inviano coni d'ombra la cui lunghezza varia in funzione sai
delle dimensioni dei tre copri (costanti) sia delle distanze che li
separano (variabili).
Se Luna e Terra fossero realmente sullo stesso piano, come nella figura
sopra, ad ogni sigizie si avrebbe un'eclisse. In realtà,
essendo i due piani delle eclittiche angolati in modo differente, le
eclissi avvengono solo quando Luna, Terra e Sole sono allineate in
sigizie su uno dei due nodi.
L'eclisse può essere di due tipi, di Luna e di Sole.
L'eclisse di Luna avviene quando la Luna in opposizione si trova sullo
stesso piano con la Terra e, quindi, il cono d'ombra di quest'ultima la
investe oscurandola. Può essere totale anche quando la Luna
occupa una posizione prossima al nodo di congiunzione in quanto il cono
d'ombra terrestre è comunque molto grande rispetto ad essa.
L'eclisse è parziale se la Luna viene investita non dal cono
d'ombra ma dalla penombra che viene a formarsi dietro la Terra.
L'eclisse di Sole, invece, avviene quando la Luna è in
congiunzione e si trova sullo stesso piano della Terra, in modo che il
suo cono d'ombra investa una zona (comunque ristretta) della Terra
oscurandola.
Essendo il cono d'ombra lunare molto piccolo e le dimensioni del Sole
enormi, le eclissi totali di Sole sono rare e limitate ad una piccola
area della Terra. Nelle zone limitrofe a quest'area si può
invece osservare, su un'estensione maggiore, un'eclisse parziale di
Sole. Può capitare, infine, che la Luna raggiunga la
congiunzione sul nodo nel periodo di apogeo, cioè quando
è più distante dalla Terra. In tal caso, il suo
cono d'ombra è così piccolo da non essere
sufficiente a coprire tutto il Sole; si ha, in questi casi, un'eclisse
anulare di Sole.
Da La Terra nello spazio e nel tempo Palmieri-Parotto Ed. Zanichelli 2002
Un'eclisse totale di Sole è l'unica occasione per studiare le proprietà della corona solare.
Da Enciclopedia Tremila Espresso-Utet
Il paesaggio lunare
Guardando la Luna in una notte limpida di novilunio, anche ad occhio
nudo ci si può accorgere che la faccia visibile è
costituita da ampi spazi scuri, erroneamente indicati come mari.
Galileo fu il primo che, con il suo cannocchiale, ne osservò
le caratteristiche.
I mari si estendono per aree molto ampie, in cui sono presenti vasti
strati di lava stratificati. Sono pianure ampie e piatte, ricoperte da
una coltre di polvere, probabilmente residui vulcanici rimescolati dal
vento solare. Alcuni campioni prelevati dai mari hanno permesso di
stabilire che la polvere dei mari è costituita in buona
parte di frammenti di rocce simili alle rocce ignee terrestri. La
polvere lunare e i vari detriti che si depositano lungo tutta la
superficie prendono il nome di regolite.
Il 70% della superficie lunare è tuttavia costituito dalle
cosiddette terre alte, più estese e più
densamente craterizzate rispetto ai mari. Sulle terre alte si trovano i
rilievi maggiori, i solchi,i crateri e i circhi.
I rilievi lunari sono molto più aspri e accidentati di
quelli terrestri, con picchi che spesso oltrepassano i 9000 metri di
altitudine. Ce ne sono, comunque, di forme diverse e non mancano
colline più dolci. Le catene montuose sono ad arco e
abbracciano gran parte del contorno di un mare; si pensa dunque che la
loro origine sia legata alla formazione di tali depressioni.
I crateri e i circhi che abbondano su tutta la superficie lunare,
soprattutto nella faccia non visibile, hanno due possibili spiegazioni:
o sono profondità e concavità formatesi in
seguito all'impatto con meteoriti oppure sono dovuti all'intensa
attività vulcanica passata della Luna, visto che alcuni di
essi, sui fianchi, presentano ampie colate laviche.
I solchi sono anche comuni sulla superficie lunare: essi possono essere
dritti o sinuosi e sono stati identificati sia come faglie di
assestamento di movimenti sottostanti, sia come linee di fuoriuscita di
masse gassose.
Esistono inoltre delle zone che provocano perturbazioni al passaggio di
satelliti in orbita attorno alla Luna. Tali perturbazioni sono dovute
ad un aumento di attrazione gravitazionale, quasi ci fosse, in quelle
zone, una maggiore concentrazione di massa. Tali zone sono state dunque
chiamate mascons (dall'inglese, mass concentrations).
Non avendo atmosfera e acque superficiale, l'erosione sulla Luna
è un fenomeno molto evidente e continuo (la spessa coltre di
regolite lo conferma) ed è dovuto principalmente a tre
fattori: il vento solare e i raggi cosmici, i quali posso giungere
liberamente sul territorio lunare vista la mancanza di atmosfera, la
caduta di micrometeoriti dallo spazio e la continua contrazione dovuta
al passaggio da temperature bassissime a temperature altissime e
viceversa.
La composizione della Luna
Le missioni spaziali hanno permesso di poter analizzare per la prima
volta materiale extraterrestre intatto, senza modificazioni dovute al
passaggio nell'atmosfera.
In tali frammenti non sono state trovate forme di vita, né
passate né recenti, né elementi che possano far
prevedere una futura formazione di essa; si tratta di un terreno molto
ricco di composti semplici del carbonio.
Si è potuto appurare che le rocce dei mari sono ricche di
silicati di Al, Fe, Mg, Ca e povere di SiO2, molto similmente alla
Terra. Possono dunque essere accostate ai basalti terrestri. Le rocce
delle terre alte sono, invece, prevalentemente ignee intrusive.
Sulla Luna sono inoltre stati lasciati dei sismografi per poter
analizzare la sua attività sismica. Si è scoperto
che quest'ultima non è assente del tutto ma è
molto ridotta rispetto a quella terrestre. I terremoti lunari si pensa
siano dovuti in parte a frane ed eventi simili, altri si crede siano
dovuti a veri e propri assestamenti della crosta lunare, altri ancora
si verificano quando la Luna è più vicina alla
Terra e si pensa siano causati dall'attrazione gravitazionale del
pianeta.
L'attività sismica, infine, è minore anche
perché l'interno della Luna è meno eterogeneo di
quello terrestre. I dati sismici hanno comunque permesso di individuare
una litosfera e, a partire dai 1000Km di profondità,
un'astenosfera plastica e semifluida.
L'origine della Luna
Le principali ipostesi finora formula sull'origine della Luna possono
essere raggruppate in 4 ipotesi principali:
1. Ipotesi della fissione: è
l'ipotesi che ritiene che la Luna si sia staccata dalla Terra. Fu
avanzata per la prima volta da George Darwin, figlio del grande
naturalista Charles Darwin. L'ipotesi originaria affermava che la
Terra, ancora allo stato fuso, avesse un tempo di rotazione di sole 4
ore. A questa velocità essa avrebbe potuto scindersi in due
corpi, a causa dei ripetuti rigonfiamenti e riassestamenti dovuti alla
forza centrifuga. Le dilatazioni, dunque, andarono aumentando ad ogni
giro portando alla definitiva scissione. L'ipotesi venne acclamata
all'inizio ma poi venne smentita visto che le resistenze che la Luna
avrebbe dovuto trovare sarebbero state troppo forti per permettere un
distacco. L'ipotesi è stata rivista e la sua nuova
formulazione afferma che il distacco non sarebbe avvenuto in seguito
alle maree centrifughe ma in seguito alla "catastrofe del ferro",
l'episodio che concentrò tutto il materiale più
pesante al centro della Terra, formando il nucleo. In seguito a tale
fenomeno, la velocità angolare delle zone più
superficiali aumentò notevolmente e deformò la
Terra, che assunse una forma a "pera"; il collo della pera si
staccò per formare la Luna.
2. Ipotesi della cattura: secondo tale
ipotesi, la Luna era un tempo un astro indipendente che si muoveva
autonomamente all'interno dello spazio. Nel suo viaggio essa sarebbe
giunta tanto vicina alla Terra da essere attirata dal suo campo
gravitazionale e messa in rotazione lungo un'orbita ellittica. La Luna
tuttavia, avrebbe dovuto in qualche modo perdere velocità
per evitare lo scontro con la Terra. Si suppone che tale diminuzione
sia dovuta all'impatto della Luna con alcuni corpi già
orbitanti attorno alla Terra.
3. Ipotesi dell'accrescimento: secondo
tale ipotesi, la Luna si sarebbe formata per aggregazione dei materiali
che ruotavano attorno alla Terra e che costituivano una specie di
anello, simile a quelli di Saturno.
4. Ipotesi dell'impatto gigante: tale
ipotesi collega la nascita della Luna ad un evento catastrofico, e
cioè l'impatto, circa 4,5 miliardi di anni fa, tra la Terra
allo stato fuso ed un corpo di grosse dimensioni anch'esso allo stato
fuso ma con un nucleo interno. In seguito alla rotazione terrestre, il
mantello disintegrato del planetismale collidente ed una parte del
mantello terrestre furono lanciati nello spazio. Il nucleo del corpo
impattante, tuttavia, sparato anch'esso in orbita, rimase nella zona
limitrofa alla Terra, andando a formare la Luna.
Da Enciclopedia Tremila Espresso-Utet
La
Luna è l'unico corpo celeste visitato dall'uomo. Il primo
allunaggio con equipaggio risale al 1969, con la navicella americana
Apollo 11 che allunò nel Mare della Tranquillità.
USA e URSS si sfidavano, in quel periodo, per la supremazia spaziale ed
era molto importante ai fini politici e nazionalistici che si riuscisse
ad ottenere una vittoria sull'avversario in qualunque campo
scientifico, soprattutto nella conquista spaziale.
Così i sovietici furono i primi ad inviare un uomo in orbita
nello spazio (Yuri Gagarin) e gli americani i primi ad inviare uomini
sulla Luna (Armostrong, Collins, Aldrin).
Le tappe principali dell'esplorazione lunare possono essere riassunte
per punti:
1. 1959: il Lunik 3, navicella sovietica
senza equipaggio, passa dietro la Luna, scattando foto.
2. 1964 e 1965: I Ranger 6, 7 e 8,
americani, orbitano attorno alla Luna, senza equipaggio.
3. 1966: primo allunaggio di una
navicella senza equipaggio: è il Lunik 9, sovietico.
4. 1966: primo allunaggio di una
navicella americana senza equipaggio, il Surveyor I.
5. 1966 e 1967: Surveyor 3 e Lunik 13,
senza equipaggio, sondano con bracci meccanici il suolo lunare.
6. 1968 e 1969: Apollo 8 e Apollo 10
compiono orbite attorno alla Luna con equipaggio.
7. 20 luglio 1969: Apollo 11, navicella
con equipaggio, alluna e gli astronauti scendono sulla Luna.
