LUNA: CARATTERISTICHE, STRUTTURA, ORBITA, FASI, MOVIMENTI - ARTE - 2025

La Luna è il satellite naturale della Terra, ad essa legato dall'attrazione gravitazionale. Poiché è la stella più vicina al nostro pianeta, è la più familiare a tutti e la prima che l'umanità ha visitato. È un corpo roccioso con un raggio di 1738 chilometri, vicino alla metà del raggio della Terra, mentre la sua massa è appena 1/81 della massa della Terra.

Per quanto riguarda la sua densità media, è 3,3 volte quella dell'acqua, mentre la densità media della Terra è 5,5. E ovviamente c'è la sua gravità, che è 0,17 volte il valore della Terra.

Figura 1. Luna piena. Fonte: Pixabay.

In un modello in scala con la Terra delle dimensioni di un pallone da basket, la Luna sarebbe una pallina da tennis e le due palline sarebbero a circa 10 metri di distanza.

L'attuale distanza Terra-Luna di circa 385 mila chilometri più o meno. Ci vogliono 1,3 secondi perché la luce che la Luna riflette dal Sole raggiunga la Terra.

Un'altra caratteristica significativa è che la Luna non ha un'atmosfera propria, difficilmente ci sono tracce di alcuni elementi gassosi come idrogeno, elio, neon, argon e altri in quantità minime.

E un dettaglio ancora più sorprendente è che la Luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra. È perché il suo periodo di rotazione attorno al suo asse è uguale a quello della sua orbita attorno alla Terra: circa 27 giorni.

Se ci fosse qualche differenza tra i due periodi, il lato più lontano della Luna sarebbe visibile dalla Terra ad un certo punto, ma non è questo il caso ed è dovuto all'effetto chiamato accoppiamento di marea. Questo effetto verrà discusso più dettagliatamente in seguito.

Struttura della luna

Figura 2. Sezione trasversale della Luna che mostra la sua struttura di strati e il raggio approssimativo di ciascuno di essi. Fonte: Wikimedia Commons. Bryan Derksen su Wikipedia in inglese La struttura interna della Luna è nota grazie ai sismografi installati dalle missioni Apollo. I sismografi sono dispositivi che registrano i movimenti della Terra e che sulla Luna sono in grado di registrare i terremoti lunari, onde prodotte dall'impatto dei meteoriti.

Da queste registrazioni, la Luna è nota per avere la seguente struttura a strati:

-Cark, di circa 80 km di spessore, più sottile sulla faccia rivolta verso la Terra e più spessa sulla faccia opposta, a causa delle forze di marea.

-Manto, con un raggio stimato di circa 1.300 km, composto principalmente da ossidi di ferro e magnesio.

-Nucle, piccolo, con un raggio di circa 587 km, che a sua volta è costituito da un nucleo solido interno, un nucleo esterno e liquido più uno strato circostante semifuso.

-La Luna manca di attività tettonica, a differenza della Terra, poiché ha perso quasi tutto il suo calore interno, raffreddandosi molto rapidamente.

Superficie lunare

Figura 3. Immagine della superficie lunare sul lato opposto. Fonte: NASA tramite Wikimedia Commons.

La superficie lunare è ricoperta da una polvere abrasiva appiccicosa chiamata regolite. Le zone scure che si distinguono sono chiamate mari, dal latino "mare", sebbene non contengano acqua, ma lava solidificata.

Si ritiene che questi mari siano stati causati dall'impatto di grandi asteroidi circa 4 miliardi di anni fa e che in seguito siano stati riempiti di lava che scorreva dall'interno. Il Mare Imbrium è il più grande, con 1200 km di larghezza.

Le aree più limpide che si possono vedere intorno ai mari sono le regioni montuose con catene montuose che prendono il nome da quelle della Terra, ad esempio le Alpi ei Carpazi.

Caratteristica è la presenza di numerosi crateri di tutte le dimensioni, eventualmente causati da impatti di piccoli asteroidi e meteoriti. Prendono il nome da personaggi famosi, ad esempio il cratere Copernico.

Un'altra teoria sull'origine dei crateri lunari ritiene che abbiano origine vulcanica, sebbene la teoria dell'origine per meteore abbia un maggiore supporto da parte degli astronomi.

Esistono anche profonde crepe sulla superficie della Luna, la cui origine non è ancora del tutto chiara, sebbene si creda che provengano da antiche colate laviche. Un esempio è la spaccatura di Igino, con due rami al centro dei quali si trova un cratere con lo stesso nome.

Le immagini riprese dalla navicella sul lato che non possiamo vedere mostrano una superficie simile a quella sul lato visibile, anche se con meno mari.

Orbita

Grazie all'attrazione gravitazionale esercitata dalla Terra, la Luna segue un'orbita ellittica di poca eccentricità da est a ovest attorno al nostro pianeta, secondo le leggi di Keplero.

Ecco perché la distanza Terra-Luna indicata all'inizio di 385mila chilometri, è una distanza media, anche se a causa della sua piccola eccentricità l'orbita è quasi circolare. Cioè, a volte la Luna è più vicina (perigeo) e altre volte è più lontana (apogeo).

Inoltre, non è un'orbita fissa, in quanto vi sono altri disturbi, come l'attrazione gravitazionale del Sole e degli altri pianeti, che la modificano continuamente.

Il piano che segue l'orbita lunare non coincide esattamente con quello che segue l'orbita della Terra, ma è inclinato di circa 5º circa. Durante una rivoluzione, la Luna si trova a circa 5º sopra e sotto il piano dell'orbita terrestre. Entrambe le orbite si intersecano in punti chiamati nodi lunari.

Quello che segue è una rappresentazione della Terra che gira attorno al Sole e la Luna attorno alla Terra:

Rotazione sincrona

La Luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra, quindi c'è un lato oscuro che non può essere visto da qui. La spiegazione è che la Terra e la Luna formano un sistema sotto l'azione gravitazionale reciproca, ma la Terra ha una massa maggiore.

In questo caso, il corpo più piccolo accoppia il suo movimento a quello del corpo più grande, cioè equipara il suo periodo di rotazione a quello di traslazione.

Figura 4. Rotazione sincrona della Luna e della Terra. Fonte: Wikimedia Commons Fernando de Gorocica Il sistema Terra-Luna è arrivato a questo a causa delle forze di marea, proprio come si diceva all'inizio. E allo stesso tempo accade perché l'attrazione gravitazionale non è "distribuita" uniformemente, poiché la Terra e la Luna hanno dimensioni apprezzabili.

In altre parole, le parti di ciascuna di esse più vicine all'altra si attraggono più fortemente degli estremi più lontani, e questa differenza può essere abbastanza grande da causare un rigonfiamento sul pianeta.

È così che la Luna è responsabile delle maree della Terra, perché gli oceani "salgono" in risposta all'attrazione gravitazionale del satellite. Ma anche la crosta lunare si è deformata, dando origine a forze di attrito che hanno fatto diminuire gradualmente il suo periodo di rotazione.

Questo fenomeno è frequente tra un pianeta e le sue lune, ad esempio Plutone e il suo satellite Caronte sono in rotazione sincrona tra loro.

Il lato oscuro della luna

Molto tempo fa, quando la Luna si era appena formata, girava più velocemente attorno al suo asse ed era più vicina alla Terra di quanto non sia ora. Quindi ad un certo punto della storia primordiale della Terra, deve essere sembrato un enorme disco d'argento che illuminava il cielo notturno.

Questo emisfero della Luna è sempre lo stesso, visto dalla Terra, come è stato spiegato. Tuttavia, una metà della Luna riceve sempre la luce solare (ed è molto calda lì, circa 134 ºC) e l'altra metà no, a meno che non si verifichi un'eclissi. Ma queste metà non corrispondono ai volti che vediamo da qui.

L'emisfero lunare che riceve la luce solare è quello che lo guarda direttamente, mentre l'altro è al buio ed è molto freddo, circa -153 ºC. La sottile atmosfera lunare è responsabile di questa grande variazione di temperatura.

Questi emisferi cambiano mentre la luna continua il suo movimento di traslazione intorno alla Terra, in modo che l'intera Luna riceva effettivamente la luce dal Sole ad un certo punto.

Fasi lunari

Figura 5. Illustrazione delle fasi lunari. Fonte: Wikimedia Commons. Orion 8.

Vista dalla Terra, la Luna subisce dei cambiamenti nella sua parte illuminata per un periodo di circa un mese. Sono le cosiddette fasi lunari: luna nuova, primo quarto, luna piena e ultimo quarto, che si ripetono continuamente nello stesso ordine.

In realtà, il tempo impiegato dalla Luna per attraversare tutte le sue fasi è poco meno di un mese. Questo periodo è chiamato lunazione o mese sinodico e dura 29 giorni e 12 ore.

Le fasi lunari dipendono dalla posizione relativa tra Luna, Terra e Sole. Vediamo:

Nuova luna

In una luna nuova o in una luna nuova difficilmente è possibile distinguere la Luna, perché essendo interposta tra la Terra e il Sole, il lato visibile da qui non è illuminato.

Quartiere a mezzaluna

Quindi, nel periodo di circa 7,4 giorni, che è approssimativamente la durata di ciascuna fase, l'area illuminata aumenta gradualmente fino a raggiungere il primo quarto, dove è illuminata metà del disco lunare. Può essere osservato da mezzogiorno a mezzanotte.

Luna piena

L'area illuminata continua ad aumentare dopo il primo quarto fino a raggiungere la luna piena o la luna piena, quando la Luna si trova dietro la Terra e il Sole la illumina completamente frontalmente (figura 1). La luna piena può essere vista dal momento in cui il sole tramonta fino all'alba, raggiungendo la sua altezza massima a mezzanotte.

Ultimo quarto

Infine, la dimensione della Luna diminuisce a poco a poco, arrivando a un ultimo quarto, quando di nuovo metà del disco si illumina. Può essere visto partire intorno a mezzanotte, fino a raggiungere la sua massima altezza all'alba. Quindi continua a diminuire per iniziare un nuovo ciclo.

Va notato che dall'emisfero settentrionale il movimento della luce va da destra a sinistra e nell'emisfero meridionale è l'opposto.

Quindi possiamo sapere, ad esempio, se la luna sta crescendo o calando. Se è in mezzaluna, il lato destro della Luna è quello che è illuminato nell'emisfero settentrionale e il lato sinistro se è nell'emisfero meridionale.

Movimenti della Luna: rotazione e traslazione

La Luna compie un'orbita o una rivoluzione completa intorno alla Terra in 27,32 giorni, chiamato mese siderale (da non confondere con il mese sinodico di 29 giorni e 12 ore). Lo fa a una velocità di 1 km / s.

La differenza tra il mese siderale e quello sinodico è dovuta al fatto che mentre la Luna sta disegnando la sua orbita, la Terra avanza di 27 ° nel proprio movimento di traslazione attorno al Sole. Quando ciò accade, le posizioni relative Sole-Terra-Luna diventano lo stesso.

Anche il nostro satellite esegue una rotazione sul proprio asse nello stesso periodo di tempo, a causa della rotazione sincrona.

Hovers

La Luna esegue più movimenti oltre alla rotazione sul suo asse e alla traslazione, che sono considerati i movimenti principali. Oltre a loro ha il passaggio.

Le librazioni sono movimenti oscillatori della Luna che ci permettono di osservare il 59% della sua superficie, invece del 50% previsto per il fatto che offre sempre la stessa faccia alla Terra. Sono conosciuti sin dai tempi di Galileo.

Composizione

La Luna è rocciosa e ha un'atmosfera molto sottile. La presenza di acqua liquida è esclusa negli emisferi lunari esposti alternativamente al Sole, a causa delle alte temperature che vi si raggiungono.

Tuttavia, ai poli lunari ci sono crateri che non sono stati raggiunti dal calore solare per milioni di anni. Le temperature possono scendere fino a -240ºC.

Lì le sonde inviate da India e Stati Uniti sono riuscite a rilevare l'acqua sotto forma di ghiaccio.

Per quanto riguarda la composizione delle rocce lunari, sono abbondanti di ossigeno: fino al 43%. Inoltre, si stima che il 20% di silicio, il 19% di magnesio, il 10% di ferro, il 3% di calcio, il 3% di alluminio, lo 0,42% di cromo, lo 0,18% di titanio e lo 0,12% di manganese. Argento e mercurio sono stati rilevati anche nella polvere lunare.

Ma invece non ci sono carbonio, azoto e idrogeno liberi, gli elementi che compongono la materia vivente. E nelle rocce lunari non c'è acqua, a differenza delle rocce terrestri, nella cui struttura si trova.

Formazione

La teoria più ampiamente accettata dalla comunità scientifica è che la Luna abbia avuto origine in una collisione tra la Terra e un oggetto simile o più grande di Marte, chiamato Theia, durante la formazione del sistema solare.

Oltre a dare origine alla Luna, la collisione con Theia ha cambiato l'inclinazione dell'asse di rotazione terrestre e ha destabilizzato l'atmosfera primordiale.

Questa teoria spiega perché la Luna sia meno densa della Terra, dal momento che la collisione con Theia ha lacerato parte del suo mantello, la cui densità è simile alla densità lunare. Tuttavia, non spiega l'esistenza del nucleo semifuso della Luna, che è noto per esistere grazie alle informazioni sismiche.

Un'altra teoria alternativa ritiene che la Luna si sia formata altrove nel sistema solare e sia stata catturata dalla gravità terrestre ad un certo punto.

La base di queste idee è che le rocce lunari, sebbene contengano gli stessi elementi di quelle sulla Terra e abbiano la stessa età, presentano molte differenze dal punto di vista chimico.

eclissi

eclissi lunare

Figura 6. Eclissi di luna. Fonte> Wikimedia Commons.

I diametri apparenti del Sole, della Terra e della Luna sono gli stessi visti dalla Terra. Quindi quando la Terra si trova tra il Sole e la Luna, è possibile osservare un'eclissi lunare.

L'eclissi lunare può verificarsi solo durante la luna piena e quando cade nell'ombra della Terra, chiamata umbra. In questo modo si oscura, acquisendo una tonalità rossastra o arancione, a seconda delle condizioni atmosferiche della Terra. Può essere visto nella seguente immagine:

La Luna può cadere totalmente all'ombra della Terra o solo in parte, nel primo caso l'eclissi è totale e altrimenti è parziale. Le eclissi parziali possono essere scambiate per una fase della luna, fino a quando l'eclissi non finisce e la luna piena risorge.

A differenza delle eclissi di sole, le eclissi lunari possono essere viste da qualsiasi parte del mondo in cui si trova di notte e possono anche durare diverse ore.

Eclissi di sole

Figura 7. Eclissi di sole. Fonte> Wikimedia Commons.

Quando i dischi del Sole e della Luna coincidono, visti da un certo punto sulla Terra, si verifica un'eclissi di Sole. La Luna sembra passare davanti al Sole, per cui è necessario che sia nella luna nuova, sebbene eclissi solari non si verificano ogni luna nuova.

Perché si verifichi l'eclissi solare, l'allineamento tra Sole, Terra e Luna deve essere totale, e ciò non avviene sempre, ma almeno due volte all'anno, fino a un massimo di cinque. Per quanto riguarda la durata, il tempo in cui il Sole rimane oscurato è variabile, nell'ordine di circa 8-10 minuti.

Le eclissi di Sole possono essere totali, parziali o anulari, a seconda che la luna ricopra il Sole completamente o in parte. Nel caso delle eclissi anulari, il diametro relativo della Luna non è sufficiente a coprire completamente il Sole, lasciando un anello luminoso di questo visibile. Quanto segue è un'eclissi solare totale:

Le eclissi totali di Sole sono fenomeni celesti impressionanti e offrono una meravigliosa opportunità per studiare i dettagli degli strati più esterni del Sole.

Influenza sulla vita sulla Terra

La Terra e la Luna formano un meraviglioso duetto che ha influenzato la vita e l'umanità in particolare dall'inizio dei tempi:

-Grazie alla Luna ci sono le stagioni.

-Ogni anno la Luna si allontana di circa 4 cm dalla Terra, il che aiuta a rallentare la rotazione terrestre e allunga i giorni di alcuni millesimi di secondo. Questa distanza non è costante, poiché dipende molto dalla disposizione delle masse continentali e acquatiche della Terra, che, come sappiamo, è molto cambiata dalla formazione di entrambe.

-Grazie a questo allungamento delle giornate, le piante hanno avuto abbastanza tempo per effettuare la fotosintesi.

-Se la teoria dell'impatto con Theia è vera, l'atmosfera terrestre ha subito modifiche che l'hanno resa più appropriata per l'emergere della vita.

-La Luna è servita da guida durante lo sviluppo dell'umanità, ad esempio i contadini, ancora oggi, usano le fasi lunari per coltivare i campi.

-Le maree oceaniche sono prodotte grazie all'interazione gravitazionale tra la Terra e la Luna e sono estremamente importanti per la pesca e il clima, oltre ad essere fonti di energia.

Figura 8. Vecchio mulino a marea a Huelva, in Spagna. Fonte: Wikimedia Commons.

-C'è una credenza popolare che la luna piena influenzi l'umore delle persone, rendendole più suscettibili da un punto di vista psicologico durante questo periodo.

-La Luna è stata fonte di ispirazione per innumerevoli romanzi e film di fantascienza, anche prima dell'inizio della corsa allo spazio.

Riferimenti

1. Astromy. La superficie lunare. Estratto da: astromia.com.
2. Geoenccyclopedia. Fasi lunari. Estratto da: geoenciclopedia.com.
3. Iglesias, R. La Luna: primo continente cosmico. Estratto da: redalyc.org.
4. Oster, L. 1984. Astronomia moderna. Reverté editoriale.
5. Romero, S. Curiosità sulla Luna. Estratto da: muyinteresante.es.
6. Wikipedia. Geologia della luna. Estratto da: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Luna. Estratto da: es.wikipedia.org.