Corpi CelestiNewsSatelliti o LuneSistema Solare

La Luna

La Luna è un satellite naturale, l’unico della Terra. Il suo nome proprio viene talvolta utilizzato, per antonomasia e con l’iniziale minuscola («una luna»), come sinonimo di satellite anche per i corpi celesti che orbitano attorno ad altri pianeti.

Orbita a una distanza media di circa 384 400 km dalla Terra, sufficientemente vicina da essere osservabile a occhio nudo, il che rende possibile distinguerne alcuni rilievi sulla superficie. Essendo in rotazione sincrona rivolge sempre la stessa faccia verso la Terra e il suo lato nascosto è rimasto sconosciuto fino al periodo delle esplorazioni spaziali.

Moto orbitale

Durante il suo moto orbitale, il diverso aspetto causato dall’orientazione rispetto al Sole genera delle fasi chiaramente visibili e che hanno influenzato il comportamento dell’uomo fin dall’antichità. Impersonata dai greci nella dea Selene, fu da tempo remoto considerata influente sui raccolti, le carestie e la fertilità. Condiziona la vita sulla Terra di molte specie viventi, regolandone il ciclo riproduttivo e i periodi di caccia; agisce sulle maree e la stabilità dell’asse di rotazione terrestre.

Rappresentazione artistica dell'impatto di un planetoide di circa 500 km di diametro sulla superficie della Terra da poco formatasi
Rappresentazione artistica dell’impatto di un planetoide di circa 500 km di diametro sulla superficie della Terra da poco formatasi

Si pensa che la Luna si sia formata 4,5 miliardi di anni fa, non molto tempo dopo la nascita della Terra. Esistono diverse teorie riguardo alla sua formazione; la più accreditata è che si sia formata dall’aggregazione dei detriti rimasti in orbita dopo la collisione tra la Terra e un oggetto delle dimensioni di Marte chiamato Theia.

Il suo simbolo astronomico è una rappresentazione stilizzata della sua fase calante.

La faccia visibile della Luna è caratterizzata dalla presenza di circa 300 000 crateri da impatto (contando quelli con un diametro di almeno 1 km). Il cratere lunare più grande è il bacino Polo Sud-Aitken, che ha un diametro di circa 2 500 km, è profondo 13 km e occupa la parte meridionale della faccia nascosta.

Fasi lunari

Fasi lunari nel moto attorno alla Terra
Fasi lunari nel moto attorno alla Terra

Il Sole illumina parzialmente la parte visibile della Luna e questo ne altera l’aspetto giorno dopo giorno in un ciclo di un mese sinodico. I cambiamenti dell’aspetto della Luna percepiti dalla Terra sono detti fasi lunari e sono stati osservati da tutti i popoli dell’antichità. Comunemente vengono distinte due fasi: una crescente quando la parte visibile illuminata aumenta, e una calante quando diminuisce.

Le due situazioni estreme si hanno quando la Luna si trova tra la Terra e il Sole e la parte illuminata non è visibile, chiamata novilunio, e quando la parte illuminata è totalmente visibile, chiamata plenilunio. Poiché l’orbita della Luna è inclinata rispetto all’eclittica di 5,145 gradi (ossia 5°, 8′ e 0,42″ nel sistema sessagesimale), durante il novilunio (congiunzione eliaca della Luna) viene a trovarsi un poco più a settentrione (o leggermente più a meridione) rispetto al Sole, per cui non ne blocca la luce, salvo quando transita per un nodo provocando una eclissi.

Al contrario, durante il plenilunio, la situazione è opposta e la Terra si trova tra il Sole e la Luna, di modo che quest’ultima rivolga la faccia illuminata completamente verso il nostro pianeta (opposizione); anche in questo caso, per l’inclinazione orbitale, la luce del Sole non è bloccata dalla Terra, salvo quando la Luna transita per un nodo provocando una eclissi di luna.

Luna del raccolto

Fasi lunari corrispondenti all'immagine precedente
Fasi lunari corrispondenti all’immagine precedente

La Luna piena più vicina all’equinozio d’autunno, osservata dall’emisfero settentrionale, ha una caratteristica particolare. Il giorno del plenilunio la Luna sorge al tramonto del Sole e, a causa del suo movimento apparente verso est, il giorno successivo sorge leggermente in ritardo rispetto al tramonto del sole, mediamente di 50 minuti. In prossimità dell’equinozio d’autunno, questo ritardo è di soli 30 minuti a 40 gradi di latitudine nord. Così il periodo di buio tra tramonto del Sole e sorgere della Luna è minore che negli altri periodi dell’anno. Per questo motivo la Luna piena più vicina all’equinozio di autunno è chiamata “luna del raccolto”.

Osservazione amatoriale

Essendo la Luna il secondo corpo celeste più luminoso dopo il Sole, la sua localizzazione è particolarmente semplice. Tuttavia, la sua eccessiva luminosità crea problemi per l’osservazione con un telescopio amatoriale, in quanto la sua immagine è troppo brillante anche a 50X di ingrandimento, quasi accecante. Si usano particolari filtri astronomici, in particolare filtri a densità neutra per ridurre la luminosità, per aumentare l’ingrandimento e apprezzare la visione dei rilievi sulla superficie. Particolarmente interessante è l’osservazione presso il terminatore che permette di apprezzare i rilievi grazie alla lunga ombra proiettata sulla superficie, che risulta limpida per l’assenza di atmosfera.

La Terra vista dalla Luna

Foto della Terra dalla Luna scattata dagli astronauti della missione Apollo 8 (1968), intitolata successivamente Earthrise
Foto della Terra dalla Luna scattata dagli astronauti della missione Apollo 8 (1968), intitolata successivamente Earthrise

Dalla faccia che la Luna rivolge alla Terra il pianeta rimane fisso in un punto della volta celeste che cambia spostandosi sulla superficie della Luna stessa, raggiungendo una dimensione di 2° (circa 3,5 volte la Luna piena vista dalla Terra stessa).

Le prime foto della Terra vista dalla Luna furono scattate dai cinque Lunar Orbiter che la NASA inviò tra il 1966 e il 1967 con l’intento di setacciare la superficie e scegliere i luoghi migliori per l’allunaggio delle allora future missioni Apollo. Successivamente, durante lo svolgimento di queste furono state scattate altre foto.

Ultimamente molti orbiter lunari stanno ancora scattando foto al pianeta. Nel 2007 la sonda giapponese Kaguya scattò numerose foto alla superficie lunare, tra cui una che mostra il disco della Terra all’orizzonte. Anche la NASA, con il suo Lunar Reconnissance Orbiter, sta ancora operando in tale senso.

Fasi della Terra

Come quello della Luna vista dalla Terra, l’aspetto di quest’ultima vista dal satellite cambia a seconda dell’angolazione d’arrivo dei raggi del Sole.

Quando sulla faccia che la Luna rivolge al pianeta è notte, il momento corrisponderà alla fase di novilunio sulla Terra e quindi questa apparirà sulla volta celeste completamente illuminata.

Quando sulla faccia che la Luna rivolge al pianeta è invece il dì, il momento corrisponderà alla fase di plenilunio sulla Terra e quindi questa apparirà scura. Il plenilunio è infatti visibile dalla terra solo durante la notte (quando la Luna è completamente opposta al Sole).

Quelle che dalla Terra appaiono come eclissi lunari, sulla Luna corrispondono a eclissi solari poiché durante tali allineamenti il disco della Terra oscura il Sole.

Rappresentazione in scala della distanza Terra-Luna
Rappresentazione in scala della distanza Terra-Luna

Rivoluzione

Rispetto alle stelle fisse, la Luna completa un’orbita attorno alla Terra in media ogni 27,321661 giorni, pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 12 secondi (mese siderale). Il suo periodo tropicale medio, calcolato da equinozio a equinozio, è pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 4,7 secondi. Un osservatore sulla Terra conta circa 29,5 giorni tra una nuova luna e la successiva, per via del contemporaneo movimento di rivoluzione del pianeta. Più esattamente il periodo sinodico medio tra due congiunzioni solari è di 29 giorni, 12 ore, 44 minuti e 2,9 secondi.

Moto della luna durante un periodo sinodico, che è 29 d 12 h 44,0 min
Moto della luna durante un periodo sinodico, che è 29 d 12 h 44,0 min

In un’ora, la Luna percorre sulla sfera celeste circa mezzo grado, distanza all’incirca pari alla sua dimensione apparente. Nel suo moto, rimane sempre confinata in una regione del cielo indicata come lo Zodiaco, che si estende circa 8 gradi sopra e sotto l’eclittica, linea che la Luna attraversa (da Nord a Sud o viceversa) ogni 2 settimane circa.

La Terra e la Luna orbitano attorno a un centro di massa comune, che si trova a una distanza di circa 4 700 km dal centro della Terra. Poiché questo centro si trova dentro alla massa terrestre il moto della Terra è meglio descritto come un’oscillazione. Viste dal Polo nord della Terra l’orbita della Luna attorno alla Terra e l’orbita di questa attorno al Sole avvengono tutte in senso antiorario.

Sistema Terra-Luna

Il sistema Terra-Luna non può essere considerato un pianeta doppio perché il centro di gravità del sistema Terra-Luna non è esterno al pianeta, ma è localizzato 1 700 km al di sotto della superficie terrestre, circa un quarto del raggio terrestre.

A differenza di quanto accade per gli altri satelliti naturali del sistema solare, la Luna è eccezionalmente grande rispetto al pianeta attorno a cui orbita. Infatti, il suo diametro e la sua massa sono pari rispettivamente a un quarto e a 1/81 di quelli terrestri. Nel sistema solare, solo Caronte nel confronto con Plutone ha dimensioni proporzionalmente maggiori, avendo una massa pari all’11,6% di quella del pianeta nano. Satelliti di dimensioni confrontabili con quelle della Luna orbitano attorno ai giganti gassosi (Giove e Saturno), mentre i pianeti più affini alla Terra o non hanno satelliti (Venere e Mercurio) o ne hanno di minuscoli (Marte).

Il piano dell’orbita lunare è inclinato di 5°8′ rispetto a quello dell’orbita della Terra intorno al Sole (il piano dell’eclittica). Le perturbazioni gravitazionali del Sole impongono all’orbita lunare un moto di precessione, in senso orario, con periodo di 18,6 anni; questo movimento è correlato alle nutazioni terrestri, che possiedono infatti lo stesso periodo. I punti in cui l’orbita lunare interseca l’eclittica sono chiamati nodi lunari. Le eclissi solari accadono quando un nodo coincide con una luna nuova, le eclissi lunari quando un nodo coincide con una luna piena.

Rotazione

Il moto di rotazione della Luna è il movimento che compie intorno all’asse lunare nello stesso senso della rotazione terrestre, da Ovest verso Est, con una velocità angolare di 13° al giorno. La durata è quindi uguale a quella del moto di rivoluzione pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 11,6 secondi. Poiché il periodo di rotazione della Luna è uguale al suo periodo orbitale, dalla Terra è visibile sempre la stessa faccia del satellite. Questa sincronia è il risultato dell’attrito mareale causato dalla Terra che ha rallentato la rotazione della Luna nella sua storia iniziale.

Librazione

Dato che il moto di rivoluzione attorno alla Terra non è perfettamente circolare, velocità di rotazione e distanza dalla Terra variano leggermente durante un’orbita e i moti di rotazione e rivoluzione presentano degli sfasamenti tali da creare oscillazioni apparenti di lieve entità nel moto di rotazione lunare dette librazioni; anche la precessione del piano dell’orbita contribuisce, sebbene in misura minore, alle oscillazioni di librazione. Questi sfasamenti consentono ad alcune zone delle superficie lunare di essere visibili per alcuni intervalli di tempo da un osservatore a Terra.

Oltre a questo, si aggiunge anche una leggera oscillazione diurna apparente dovuta al moto dell’osservatore sulla superficie terrestre. Il medesimo osservatore vedrà la Luna sotto un’angolazione diversa dal momento in cui essa sorge dall’orizzonte al momento in cui tramonta. Questo è causato dallo spostamento del punto di osservazione dovuto alla rotazione terrestre. Come conseguenza di tutti questi fattori, dalla Terra è osservabile un po’ più della metà della superficie lunare (circa il 59%).