La Luna e i suoi movimenti

Dati caratteristici della Luna

Forma e dimensioni della Luna

Ha una forma che corrisponde a un ellissoide a tre assi, con l’asse maggiore equatoriale rivolto verso la Terra. Le sue dimensioni la collocano tra i satelliti più grandi del sistema solare

Densità e gravità della Luna

La densità della Luna è molto più piccola di quella della Terra, che è circa 5,5 g/cm³. Dato che ha una massa che è circa 1/81 di quella della Terra, la sua gravità è più bassa (valore di g circa 1/6 di quello terrestre).

Come è fatta la Luna ?

Non esiste un’atmosfera, quindi le escursioni termiche sono molto ampie: si va dai 110°C delle zone illuminate ai -150°C delle zone buie. Sono presenti molti crateri, prodotti dalla caduta di meteoriti e zone pianeggianti, distinte in mari (aree scure formate da spandimenti di basalto e ricoperti da polveri, ceneri e detriti) e terre alte (regioni più chiare). Non è presente neanche un’idrosfera, anche se sembra accertata la presenza di acqua ghiacciata nel sottosuolo polare.

Moti della Luna

Compie dei movimenti simultanei; tra i più importanti ne possiamo individuare tre:

• moto di rotazione attorno al proprio asse
• moto di rivoluzione attorno alla Terra
• moto di traslazione, intorno al Sole assieme alla Terra

Moto di rotazione

Avviene in senso antiorario (da ovest verso est) con una velocità angolare media di circa 13° al giorno e si compie in 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 12 secondi (la stessa durata del mese sidereo) quindi la Luna rivolge agli osservatori terrestri sempre la stessa faccia.nIl moto di rotazione non è regolare ma presenta delle oscillazioni dette:

• librazioni (di lieve entità, causate dal rigonfiamento equatoriale)
• librazioni apparenti (più consistenti, non dipendono dalla Luna ma dalla velocità e dalla posizione rispetto alla Terra, dallo spostamento di quest’ultima, dalla rotazione terrestre.

Le librazioni apparenti permettono di osservare quasi il 60% della superficie lunare. L’asse di rotazione lunare è inclinato di 6°41’ rispetto alla normale al piano dell’orbita.

Moto di rivoluzione

Avviene in senso antiorario, su un’orbita ellittica, il cui perigeo (punto più vicino alla Terra) è a 356000 km, mentre l’apogeo (punto più lontano dalla Terra) è a 407000 km. La distanza media è di 384000 km.

Linea dei nodi

Il piano dell’orbita lunare forma con quello dell’orbita terrestre circa 5°. Ci sono quindi 2 punti di intersezione detti nodi: la linea che li unisce è detta linea dei nodi.

Velocità e tempo di rivoluzione

La velocità media di rivoluzione lunare è di circa 1 km/s. La rivoluzione può durare:

• 27^d7^h43^m12^s (Mese Sidereo) quando si usa una stella della sfera celeste come riferimento
• 29^d12^h44^m3^s (Mese Sinodico) quando si usa il Sole come riferimento. Viene detto anche lunazione.

Moto di rivoluzione

Bisogna far notare che in realtà la Terra e la Luna si muovono intorno ad un centro di massa, dato che risentono entrambe degli effetti reciproci della gravitazione. Il centro di massa del sistema Terra-Luna si trova a circa 4670 km dal centro del nostro pianeta.

Moto di traslazione

Consiste nello spostamento del centro di massa Terra-Luna lungo l’orbita terrestre. Ciò complica il profilo dell’orbita lunare, che non può essere descritta propriamente come un’ellisse ma piuttosto come un epicicloide.

Altri moti della Luna

Sono moti più lenti di quelli visti finora. Ricordiamo:

Il moto di regressione della linea dei nodi (essa ruota in senso orario con un periodo di circa 18,6 anni). Questo movimento è responsabile delle nutazioni e della ciclicità delle eclissi.

Rotazione dell’asse maggiore dell’orbita lunare (la linea che congiunge perigeo ed apogeo ruota in senso antiorario, compiendo un giro completo in 8,85 anni)

Le fasi lunari

Le condizioni di illuminazione della Luna variano durante il mese sinodico; ciò dipende dalla posizione della Luna rispetto al Sole, che varia durante la rivoluzione. Queste diverse condizioni di illuminazione vengono chiamate fasi lunari. Quando la Luna si trova dalla stessa parte del Sole, rispetto alla Terra, si dice che è in congiunzione: la sua faccia, essendo rivolta verso di noi, non viene illuminata e rimane quindi oscura. Si è quindi nella fase di novilunio (o luna nuova). Quando la Luna si trova dalla parte opposta al Sole, rispetto alla Terra, si dice che è in opposizione: la sua faccia viene illuminata. Si è quindi nella fase di plenilunio (o luna piena).

Quando la Terra, la Luna e il Sole sono in quadratura, cioè disposti nello spazio in modo da occupare i vertici di un triangolo rettangolo, risulta per noi illuminato solo ¼ della superficie lunare. Le fasi corrispondenti sono quelle di primo quarto e ultimo quarto.
Le posizioni della Luna nelle fasi di novilunio e di plenilunio vengono dette sizigie.

Considerazioni sulle fasi lunari

Le fasi lunari non si ripetono regolarmente nelle stesse date, poiché il mese sinodico dura 29 giorni e mezzo circa: in un anno ci sono 12 lunazioni ed avanzano comunque 11 giorni.

Questo “slittamento” permette il ripetersi delle fasi lunari ogni 235 lunazioni (circa 19 anni).
Tale ciclo viene detto ciclo aureo.

Le eclissi lunari

La Terra e la Luna, essendo pressoché sferiche, quando vengono investite da un fascio di luce, producono un cono d’ombra. Quando uno di questi corpi celesti entra nel cono d’ombra dell’altro, si verifica un’eclissi. Le eclissi si verificano solo quando:

• la Luna si trova in uno dei nodi (eclissi totale) o in prossimità di essi
• la Luna è in fase di plenilunio o di novilunio

Tipologia delle eclissi

Abbiamo le eclissi di Luna:

• Totali, quando la Luna è in plenilunio nei nodi
• Parziali, quando la Luna è in plenilunio ed in prossimità dei nodi.

L'eclisse di Sole si verifica quando la Luna, nella fase di novilunio, transita davanti al Sole: in questo caso il cono d'ombra è molto piccolo e solo nelle zone attraversate da esso è possibile osservare il fenomeno nella sua completezza (eclisse totale). Se la Luna è in apogeo si hanno delle eclissi anulari.

Considerazioni sulle eclissi

Mediante calcoli di trigonometria sferica si dimostra che, perché si verifichi una eclisse lunare, anche parziale, è necessario che la distanza Sole-nodo sia generalmente minore di circa 9°,9 (valore che eccezionalmente può arrivare anche a 12°15’); per una eclisse totale tale distanza deve essere minore di 4°,6. Affinché si verifichi una eclisse di Sole è necessario che la distanza Sole-nodo sia inferiore a 15°,5 (eccezionalmente 18° 31’). Le eclissi di Sole sono quindi più frequenti di quelle di Luna.

Il saros o periodo delle eclissi

Dopo un periodo di 18 anni e 10 giorni (o 11 giorni, dipende dal numero di anni bisestili compresi in 18 anni, che possono essere 4 o 5), le eclissi si ripetono nello stesso modo. Tale periodo viene detto saros. Il saros comprende 84 eclissi, metà (circa) di Sole e metà di Luna.

Il paesaggio lunare

Come abbiamo già accennato, si caratterizza per la presenza di:

• mari, depressioni costituite da lave basaltiche raffreddate, coperti da polveri, ceneri e detriti. Questi materiali vengono definiti nell’insieme regolite. La regolite è la conseguenza dell’attività vulcanica lunare, ora cessata, e dell’azione dei meteoriti che impattano con il suolo lunare.
• terre alte, vaste regioni chiare e densamente craterizzate, costituite da anortositi. Costituiscono più dell'ottanta percento della superficie lunare.

Sulla Luna esistono rilievi con forme diverse (catene montuose, orli di circhi e crateri, colline) la cui altitudine raggiunge anche i 9000 m.
La superficie della Luna è disseminata di crateri e circhi, originati o dalla caduta di meteoriti o dall’intensa attività vulcanica avvenuta durante il consolidamento del nostro satellite.

Altre forme tipiche della superficie lunare sono i solchi, interpretati come fessure da raffreddamento di lave o linee di fuoriuscita di gas, o come canali scavati da colate di lava, o anche come vere e proprie faglie (fratture con spostamento delle masse rocciose a contatto).

La superficie lunare è sottoposta a processi di degradazione e di erosione estremamente lenti, dei quali sono responsabili agenti esogeni molto diversi da quelli che operano sulla Terra.

La polvere (la parte più fine del regolite) che ricopre il fondo dei «mari», ed è presente anche nelle depressioni delle «terre alte» lunari, è un insieme di minuscole particelle di natura e provenienza diversa.

Struttura interna della Luna

L’interno della Luna è suddiviso in:

• crosta (la parte più superficiale), ha uno spessore che varia dai 30-45 km nella zona sottostante ai “mari” fino ai 70 km sotto le terre.
• mantello, diviso in litosfera (rigida) e astenosfera (plastica)
• nucleo (non metallico)