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La Luna è l'unico satellite
naturale della Terra: orbita: 384.400 km dalla Terra diametro: 3.476 km massa: 7,35e22 kg
È chiamata Luna dai Romani,
Selene e
Artemide dai
Greci, e con molti altri nomi in altre mitologie.
La Luna, è conosciuta fin dai
tempi preistorici. È il secondo oggetto più luminoso nel
cielo dopo il Sole. Poiché la
Luna orbita intorno alla Terra con un periodo di circa un
mese, l'angolo tra la Terra, la Luna e il Sole cambia;
possiamo vederlo nel ciclo delle fasi lunari. Il tempo che
intercorre tra due lune nuove è di 29,5 giorni ,leggermente
differente dal periodo orbitale della Luna (misurato rispetto
alle stelle), poiché nel frattempo la Terra percorre una
distanza notevole lungo la sua orbita.
La Luna venne raggiunta per la
prima volta dalla sonda sovietica Luna 2 nel 1959.
Essa è l'unico corpo extraterrestre ad essere stata visitata dall'uomo. Il primo atterraggio avvenne il 20 luglio 1969
; l'ultimo fu nel dicembre 1972. La Luna è anche l'unico corpo
del quale siano stati portati sulla Terra dei campioni.
Nell'estate del 1994 la Luna è stata accuratemente mappata
dalla piccola sonda Clementine.
Attualmente il Lunar Prospector
è in orbita intorno alla Luna
Le forze gravitazionali
tra la Terra e la Luna sono causa di alcuni interessanti
effetti. Il più interessante è costituito dalle maree.
L'attrazione gravitazionale lunare è più forte sul lato della
Terra più vicino alla Luna e più debole sul lato opposto.
Poiché la Terra, e in particolare gli oceani, non è
perfettamente rigida, si allunga lungo la linea diretta verso
la Luna. Dalla nostra prospettiva sulla superficie della
Terra, vediamo due piccoli rigonfiamenti, uno nella direzione
della Luna e l'altro nella direzione opposta. L'effetto è
molto più evidente nell'acqua degli oceani che nella crosta
solida e perciò i rigonfiamenti dell'acqua sono maggiori. E
poiché la Terra ruota più velocemente rispetto al movimento
della Luna lungo la sua orbita, i rigonfiamenti ruotano
intorno alla Terra circa una volta al giorno, generando due
alte maree al giorno.
Ma la Terra non è
nemmeno completamente fluida. La rotazione della Terra porta i
rigonfiamenti a raggiungere leggermente in anticipo il punto
situato direttamente sotto la Luna. Ciò significa che la forza
tra la Terra e la Luna non è esattamente sulla linea che
unisce i loro centri: questo produce una torsione sulla
Terra e una forza di accelerazione sulla Luna. Da ciò deriva
un trasferimento di energia rotazionale dalla Terra alla Luna,
che rallenta la rotazione terrestre di circa 1,5 millisecondi
al secolo e fa salire la Luna su un'orbita più alta di circa
3,8 centimetri all'anno. (L'effetto opposto accade ai
satelliti con orbite insolite come Phobos e
Tritone).
La natura asimmetrica di questa
interazione gravitazionale è anche responsabile del fatto che
la Luna ruota in maniera sincrona, cioè è
bloccata in fase con la sua orbita, cosicché mostra sempre
verso la Terra la medesima faccia. Proprio come adesso la
rotazione della Terra viene rallentata dall'influenza della
Luna, così nel remoto passato la rotazione della Luna è stata
rallentata dall'azione della Terra, ma in questo caso
l'effetto è stato molto più forte. Quando la velocità di
rotazione della Luna venne diminuita al punto da collimare con
il suo periodo orbitale, non ci fu più la torsione fuori del
centro e venne dunque raggiunta una condizione di stabilità.
La stessa cosa si è verificata per la maggior parte degli
altri satelliti nel sistema solare. Alla fine anche la
rotazione della Terra sarà rallentata al punto da coincidere
con il periodo lunare, come è avvenuto nel caso di Plutone e
Caronte.
In realtà la Luna sembra
oscillare un poco (a causa della sua orbita leggermente non
circolare), cosicché alcuni gradi della faccia esterna possono
essere visti di tanto in tanto, ma la maggior parte di tale
faccia (a sinistra) è rimasta completamente sconosciuta finché
la sonda sovietica Luna 3 la
fotografò nel 1959. (Nota: non c'è alcun "lato oscuro" della
Luna; tutte le parti della Luna ricevono la luce solare per
metà del tempo di rotazione. In passato l'uso dell'espressione
"lato oscuro" si è forse riferita alla parte "scura" nel senso
di "sconosciuta" (per esempio: "Africa nera", ma quel
significato non è più valido oggi!)
La Luna non ha alcuna
atmosfera. Ma qualche traccia rilevata dalla sonda Clementine ha
suggerito che ci possa essere ghiaccio d'acqua in alcuni
crateri profondi vicino al polo sud lunare che sono
permanentemente in ombra. Ciò è stato ora confermato dal
Lunar Prospector.
Apparentemente c'è ghiaccio anche al polo nord. La futura
esplorazione della Luna è diventata un po' più economica!
La crosta della Luna ha uno
spessore medio di 68 km e varia dagli 0 km sotto il Mare
Crisium ai 107 km a nord del cratere Korolev, sulla faccia
esterna. Sotto la crosta c'è un mantello e probabilmente un
piccolo (300 km di raggio?) nucleo. A differenza del mantello
terrestre, comunque, quello della Luna è solo parzialmente
allo stato fuso. Curiosamente il baricentro della Luna è
spostato rispetto al suo centro geometrico di circa 2 km nella
direzione della Terra. Inoltre, la crosta è più sottile sul
lato rivolto verso la Terra.
Sulla Luna ci sono
fondamentalmente due tipi di terreno: gli altipiani,
fortemente craterizzati e molto antichi, e i
mari, relativamente piatti e più giovani. I mari, che
coprono quasi il 16% della superficie della Luna) sono enormi
crateri da impatto che in seguito sono stati riempiti da lava
fusa. La maggior parte della superficie lunare è ricoperta da
regolite,
una miscela di polvere fine e di detriti rocciosi prodotta
dagli impatti meteoritici. Per
qualche ragione ignota, i mari sono concentrati sulla faccia
rivolta verso la Terra.
La maggior parte dei crateri
sulla faccia interna hanno ricevuto il nome di personaggi
famosi della storia della scienza, come ad esempio Tycho, Copernico e
Tolomeo. Le
formazioni sulla faccia esterna hanno invece riferimenti più
moderni, come Apollo, Gagarin e Korolev (con una netta
preferenza per i Russi, visto che le prime immagini furono
raccolte dalla Luna 3). Oltre
alle formazioni familiari sulla faccia interna, la Luna
presenta gli enormi crateri denominati Polo Sud-Aitken,
il quale si trova sulla faccia esterna e ha un diametro di
2.250 km e una profondità di 12 km (che lo rendono il più
grande bacino da impatto del sistema solare), e
Orientale, uno splendido esempio di cratere a più
anelli sul bordo occidentale (guardandolo dalla Terra; al
centro dell'immagine a sinistra).
Vari campioni rocciosi, per un
totale di 382 kg, sono stati portati sulla Terra dalle
missioni Apollo e
Luna. Grazie ed
essi la nostra conoscenza della Luna ha potuto essere più
dettagliata: essi sono particolarmente preziosi per quanto
riguarda la datazione. Ancor oggi, più di vent'anni dopo
l'ultimo atterraggio sulla Luna, gli scienziati stanno
studiando questi preziosi campioni.
La maggior parte delle rocce
sulla superficie lunare sembra avere tra i 4,6 e i 3 miliardi
di anni. Ciò si raccorda casualmente con le rocce più antiche
della Terra, che raramente superano i 3 miliardi di anni.
Perciò la Luna fornisce delle testimonianze riguardo al primo
periodo del sistema solare che non sono disponibili sulla
Terra.
Prima dello studio dei campioni
riportati dalle missioni Apollo, non c'era accordo su quale
fosse l'origine della Luna. C'erano tre teorie principali:
quella del co-accrescimento, la quale affermava che la
Luna e la Terra si sono formate nello stesso periodo dalla
Nebulosa Solare;
quella della fissione, la quale sosteneva che la Luna
si è staccata dalla Terra; e quella della cattura, la
quale asseriva che la Luna si è formata altrove e che
successivamente è stata catturata dalla Terra. Nessuna di
queste ipotesi funzionava molto bene. Ma le nuove e più
dettagliate informazioni che abbiamo ottenuto grazie alle
rocce lunari hanno condotto alla teoria dell'impatto:
la Terra si è scontrata con un oggetto molto grande (come
Marte o più) e la Luna si è formata dal materiale eiettato. Ci
sono ancora alcuni dettagli da sistemare, ma attualmente la
teoria dell'impatto è ampiamente accettata.
La Luna non ha alcun campo
magnetico. Ma alcune delle sue rocce superficiali mostrano un
magnetismo residuo, il quale indica che potrebbe esserci stato
un campo magnetico globale nella storia antica della Luna.
Priva di atmosfera e di campo
magnetico, la superficie della Luna è esposta direttamente al
vento solare.
Durante la sua vita di 4 miliardi di anni, molti ioni di
idrogeno del vento solare sono stati assorbiti dalla regolite
lunare. I campioni di regolite riportati dalle missioni Apollo
si sono dimostrati molto utili nello studio del vento solare.
Questo idrogeno lunare potrebbe un giorno essere usato come
carburante per razzi.
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