Appunti sulla Luna

Materie:Appunti
Categoria:Astronomia
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SCIENZE DELLA TERRA: LA LUNA
CARATTERISTICHE → La luna è l’unico satellite naturale della terra e l’unico corpo celeste su cui l’uomo abbia mai messo piede. E’ un corpo solido privo di atmosfera e con una massa pari ad 1/81 di quella della terra. La sua densità è di 3,34 g/cm³ , appena superiore alla densità delle rocce superficiali. Dalle sue dimensioni e dal suo raggio dipende la forza di gravità che sulla luna è solo 1/6 della forza di gravità terreste.La terra e la luna si muovono come un unico sistema legate tra di loro da una reciproca attrazione gravitazionale. Non è certamente corretto dire che la luna orbita passivamente attorno alla terra in quanto essendo uno dei più grandi satelliti del sistema solare esercita un’attrazione gravitazionale su tutti i punti della superficie terrestre, forza non decisamente trascurabile. La luna , contrariamente ai pianeti che hanno una forma ellissoidale a causa del moto di rotazione, ha una forma pressoché sferica ( LA sua forma precisa sarebbe un ellissoide a tre assi). Siccome il moto di rotazione (molto lento) è sincronizzato con il moto di rivoluzione intorno alla terra, la luna rivolge verso il nostro pianeta sempre la stessa faccia. Sulla luna il passaggio dal giorno alla notte avviene in maniera repentina in quanto manca il crepuscolo, che esiste invece sulla terra. L’assenza di acqua è dovuta alla mancanza del filtro atmosferico che , non filtrando i raggi solari, sulla superficie lunare si hanno temperature altissime pari a 120°C, a differenza della notte che si hanno temperature pari a 150-170°C sotto lo zero.
SUPERFICIE LUNARE → La superficie lunare, grazzie all’assenza di atmosfera, e sempre perfettamente visibile in tutti i suoi particolari. La sua superficie risulta nettamente diversa da quella della terra e si possono individuare tre tipi di strutture : 1)aree montuose 2)aree pianeggianti 3)crateri. Anallizzando in particolare queste caratteristiche si possono notare:
- I mari lunari : Sono delle vaste aree pianeggianti di colore scuro ricoperte di uno strato di polveri finissime. Questi mari occupano il 20% della superficie lunare e si pensa che provengano dal riempimento di depressioni da parte di lave vulcaniche molto fluide, provenienti dall’interno della luna.
- Altopiani : Appaiono di colore chiaro e hanno una struttura molto accidentata. Occupano circa l’ 80% della superficie lunare e si tratta di zone molto elevate caratterizzate dalla presenza di frequenti crateri di tutte le dimensioni. Su altopiani e mari spesso si notano profondi solchi sinuosi paragonabili a valli fluviali. Hanno cime molto elevate e la più alta raggiunge un’altezza di 9900 m .
- Crateri : Sono le forme più caratteristiche del paesaggio lunare e raggiungono dimensioni enormi con un diametro che supera anche i 200Km. Sono distribuiti in maniera casuale sulla superficie lunare ma si trovano soprattutto sugli altopiani. La maggior parte dei crateri si è formata in seguito all’impatto di enormi meteoriti con la superficie lunare che esplodendo hanno aperto crateri più o meno grandi. La caduta di un meteorite non è certamente un fatto raro in quanto la mancanza di atmosfera permette a molti corpi rocciosi di piccole e grandi dimensioni di raggiungere la superficie lunare senza disintegrarsi.
Poiché i mari appaiono come enormi colate di lava si pensava che sulla superficie lunare predominassero le rocce magmatiche. Questa ipotesi è stata confermata quando sono stati esaminati alcuni campioni portati sulla terra. Dal momento che la luna non ha atmosfera né è presente acqua , si riteneva che la sua superficie fosse costituita da roccia inalterata. Le esplorazioni lunari hanno dimostrato che la superficie del satellite è quasi ovunque ricoperta da uno spesso strato di detriti fini che costituiscono il suolo lunare. Il suolo sulla luna deriva da una continua degradazione di origine spaziale (impatto con meteoriti), La componente più fine del suolo lunare è la regolite ed è formata da particelle minuscole simili alla sabbia. Sulla superficie lunare sono presenti tre tipi di rocce magmatiche : basalti chiari, basalti scuri e anortisiti.
STRUTTURA INTERNA DELLA LUNA → Gli studi sulla struttura interna della luna si basano sulla propagazione delle onde sismiche e sull’intensità dei campi magnetici. Dal punto di vista sismico la luna è molto più quieta della terra e tutti i terremoti registrati sono molto più deboli di quelli avvenuti sulla terra. La maggior parte dei terremoti sono stati registrati nel periodo in cui la luna si trova vicina alla terra. Secondo i dati sismici la luna ha una struttura a gusci concentrici come la terra. Sotto la crosta troviamo il mantello e infine il nucleo.
- Crosta : è rigida ed ha uno spessore variabile con un valore medio di circa 60Km . Sembra che abbia uno spessore minore nella faccia rivolta verso la terra. Forse questa diversità è in relazione con il fatto che la luna mostra alla terra sempre la stessa faccia ma non è chiaro quale dei due fenomeni abbia influenzato l’altro.
- Mantello : In questa fascia vi sono i materiali solidi e rigidi e si estende fino ad una profondità di 1000 Km (mantello superiore) costituendo insieme alla rocce della crosta la litosfera lunare. Il mantello inferiore (astenosfera) è una fascia di materiali viscosi e plastici e si estende fino al nucleo.
- Nucleo : Il sua raggi è di circa 350Km. Probabilmente non è pesante e denso come il nucleo terreste. La materia ll’interno della luna non sarebbe distribuita in modo omogeneo ma poiché sono state rivelate forti anomalie di gravità si ipotizza che esistano concentrazioni di materiali più pesanti in determinate zone chiamate (mascons). Sulla luna non esiste un campo magnetico e questo concorda con l’ipotesi dell’assenza di un nucleo di ferro allo stato fluido; le rocce lunari tuttavia presentano un forte magnetismo che è la testimonianza dell’esistenza di un notevole campo magnetico al momento della loro formazione.
I MOVIMENTI DELLA LUNA → Il moto della luna è molto complesso perché è perturbato dall’azione della gravità del sole, della terra e degli altri pianeti. La luna è dotata di tre movimenti:
1)moto di rotazione intorno al proprio asse
2)moto di rivoluzione intorno alla terra
3)moto di traslazione con la terra intorno al sole.
- Moto di rotazione : La luna ruota intorno al proprio asse in senso antiorario. Il periodo di rotazione dura circa 27 giorni e 7 ore. Il periodo di rotazione equivale esattamente al tempo necessario al nostro satellite per compiere una rivoluzione completa intorno alla terra; questa è la ragione per cui vediamo sempre la stessa faccia della luna. Per un tempo equivalente esattamente alla metà del periodo di rotazione una faccia del nostro satellite è illuminata dal sole e per un periodo equivalente è nell’oscurità. Il di lunare dura 15 giorni e altrettanti ne dura la notte. A rendere elevata la temperatura superficiale contribuisce altri fattori come l’assenza di atmosfera.
- Moto di rivoluzione : La luna compie una rivoluzione intorno alla terra, muovendosi in senso antiorario su un’orbita ellittica che ha la terra come uno dei due fuochi. (tale moto di rivoluzione è descritto dalle leggi di Keplero) La distanza Terra-Luna è quindi una distanza variabile e si riconosce così il perigeo (minima distanza) e l’apogeo (massima distanza) Il piano dell’orbita lunare è lievemente inclinato rispetto a quello dell’eclittica e l’angolo tra i due piani è di circa 5°. I due piani si intersecano in corrispondenza di una linea chiamata linea dei nodi. L’asse di rotazione lunare è praticamente perpendicolare al piano di rivoluzione lunare e di conseguenza non si verificano sulla luna cambiamenti stagionali di altezza e di illuminazione solare infatti il sole mantiene sempre nel corso del tempo la stessa inclinazione rispetto ad ogni punto della sua superficie. La luna non si muove con una velocità costante e la velocità massima la si ha in perigeo (valore medio circa 1 Km/s). L’intervallo di tempo necessario per compiere un’intera rivoluzione prende il nome di mese. Il mese siderale corrisponde all’intervallo tra due successivi allineamenti della Luna e di una stella su un meridiano. L’intervallo tra due allineamenti Luna-Sole viene detto mese sinodico e dodici mesi sinodici fanno l’anno lunare. Il moto di rotazione terrestre e di rivoluzione lunare sono le cause principali del moto apparente della Luna sullo sfondo celeste.
- Moto di traslazione : mentre compie i moti di rotazione e di rivoluzione, la luna segue la terra nel moto di traslazione intorno al sole. La luna si muove nello stesso verso e con la medesima velocità della terra, tuttavia l’orbita che percorre non può essere descritta come un’ellisse regolare; di conseguenza il moto intorno al sole ha un andamento sinuoso e la curva che viene descritta viene chiamata epicicloide e corrisponde ad un’eclissi deformata.
- Moti secondari : Presenta una serie di moti secondari causati per lo più dall’attrazione dei corpi del sistema solare. L’effetto più importante è il MOTO DI DEGRESSIONE DELLA LINE DEI NODI : si tratta di uno spostamento retrogrado della linea che congiunge i punti di intersezione tra piano dell’eclittica e piano dell’orbita lunare. Questo movimento dipende dall’attrazione esercitata dal sole.
- Le librazioni : La librazioni sono delle oscillazioni sul piano verticale e su quello orizzontale nel corso della sua rivoluzione. Grazie a queste oscillazioni solo il 41% della superficie è sempre è sempre nascosto e il 41% sempre visibile mentre il restante 8% oscilla tra la regione nascosta e quella visibile. Si distinguono diversi tipi di librazioni e sono : 1)Le librazioni fisiche → dovute ai moti reali della luna e 2) le librazioni apparenti → che dipendono dal cambiamento della prospettiva di osservazione della luna. Altre oscillazioni sono : Le librazioni in longitudine che sono delle oscillazioni sul piano orizzontale di ampiezza pari a circa 7° e le librazioni in latitudine con ampiezze di 6° che rendono visibili alternativamente le regioni oltre il polo nord e il polo sud.
LE FASI LUNARI → Le condizioni di illuminazione della luna variano in conseguenza delle diverse posizioni della luna rispetto alla terra e al sole e si ripetono periodicamente in ogni mese sinodico e ad esse si da il nome di fasi lunari. Per convenzione si considerano solo 4 momenti principali del ciclo che identificano posizioni relative Luna , Terra e Sole.
1)Quando la luna si trova in congiunzione con il sole e la terra si ha il novilunio e la luna ci offre la sua faccia non illuminata.
2)Quando invece la luna si trova in opposizione (SOLE TERRA LUNA) si ha il plenilunio e dalla terra e visibile per intero la faccia illuminata dal sole e la luna appare come un disco pieno
La luna impiega circa 15 giorni per passare dalla fase di luna nuova a quella di luna piena e in questo periodo modifica gradualmente il suo aspetto. In un anno si verificano 12 lunazioni cioè dodici mesi sinodici. Le gfasi lunari si ripetono nello stesso momento dell’anno solo ogni 19 anni.
LE ECLISSI → La luna e la terra, quando sono illuminate nell’emisfero rivolto verso il sole, proiettano in direzione opposta un cono d’ombra che si chiude ad una certa distanza e nasconde totalmente la visuale del sole e in questo caso si ha un’ ECLISSI TOTALE. Se invece si ha un cono di penombra che maschera parzialmente la luce solare si può parlare di ECLISSI PARZIALE.
Si parla di eclissi di luna quando la terra si interpone tra la terra e il sole impedendo ai raggi solari di raggiungere e rendere visibile il sole, mentre si parla di eclissi di sole se è la luna a porsi tra terra e sole. Se la luna si trova in opposizione mentre attraversa un nodo su ha un’eclissi di luna e si ha che la terra nasconde con il suo cono d’ombra il disco lunare che per un certo tempo viene oscurato, eclissi che possono durare anche 100 minuti. Queste eclissi possono essere totali o parziali. In quelle parziali la luna entra solo parzialmente nel cono d’ombra e la sua superficie viene eclissata solo in parte .
SI parla di eclissi di sole quando la luna si trova in congiunzione cioè in novilunio e in prossimità di uno dei nodi. Nonostante le dimensioni della luna sono molto inferiori a quelle del sole si puo creare un cono d’ombra talmente vasto da poter raggiungere e oscurare per breve tempo il disco del sole. Le eclissi di sole hanno breve durata e durano circa 7 o 8 minuti al massimo e interessano un’area ampia circa 300 Km. Intorno alle zone di eclissi totale vi sono zone in cui si osserva un’eclissi parziale corrispondente al cono di penombra.
ORIGINE ED EVOLUZIONE DELLA LUNA → Sulle origini della luna si hanno ancora numerose incertezze e sono state formulate tre ipotesi:
1)Ipotesi della fissione
2)Ipotesi della cattura
3)Ipotesi dell’ accrezione
- Ipotesi della Fissione : Fu proposta da Darwin secondo cui la luna si sarebbe formata da materiale terrestre distaccatosi dal nostro pianeta che ancora si stava formando. Sulla terra , che si trovava ancora allo stato fuso, si sarebbero formate gigantesche maree fino all’espulsione (fissione) del materiale fuso.questa ipotesi spiegherebbe la similitudine tra densità ella terra e della luna ma non è del tutto accettabile in quanto queste gigantesche maree avrebbero fatto diventare la terra instabile che si sarebbe deformata e inoltre la velocità doveva essere molto inferiore a quella che aveva inizialmente.
- Ipotesi dell’ accrezione : secondo alcuni studiosi la luna si sarebbe formata per aggregazione di particelle in orbita attorno alla terra che avrebbero cominciato a condensarsi. Intorno ad un nucleo in formazione avrebbero potuto aggregarsi altre particelle aumentandone così la massa . (teoria maggiormente affidabile)
- Ipotesi ella cattura : SI credeva che la luna fosse originariamente un corpo autonomo formatosi del tutto indipendentemente dalla terra e che fosse stato in seguito catturato dall'attrazione gravitazionale del nostro pianeta e che lo costringesse a muoversi intorno ad esso su un'orbita chiusa. ma risulta difficile secondo questa teoria spiegare come la luna abbia ridotto la sua velocità avvicinandosi abbastanza alla terra senza distruggersi inserendosi in un'orbita stabile.
STORIA GEOLOGICA DELLA LUNA -->
1) La formazione della luna risale a circa 4,6 miliardi di anni fa , contemporaneamente alla formazione di altri corpi del sistema solare. In questa fase la temperatura era molto elevata portando alla fusione gli stati esterni della luna
2) Successivamente si è raffreddata formando una crosta solida a partire dai materiali più leggeri , mentre tutto il corpo cominciava a raffreddarsi liberando il calore accumulato durante l'accrescimento.
3) 4 miliardi fa la luna è stata sottoposta ad un pesante bombardamento che ha portato alla formazione di crateri da parte di meteoriti.
4) Ora la luna si è raffreddata notevolmente creando uno strato rigido e freddo di uno spessore tale da impedire fratture e fuoriuscite di magmi.

Scienze della terra: la luna 1/3

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