La luna

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Testo

La luna
Massa e dimensioni della Luna
La distanza media tra la Terra e la Luna è pari a 30 volte il diametro terrestre, ossia circa 384 000 km. Un valore non molto alto, se si prendono in considerazione i grandi numeri con i quali si misurano le distanze tra il nostro pianeta e gli altri corpi celesti.
Così, a causa della sua vicinanza, la Luna ci appare molto grande, nonostante sia un astro relativamente piccolo. Il suo diametro è di 3470 km (un quarto di quello terrestre); il suo volume è pari a 21 990 milioni di kmc, ovvero il 2% del volume della Terra. La sua superficie è di 37,960 milioni di kmq (esattamente il 7,4% di quella terrestre).
La massa della Luna, determinata applicando la legge della gravitazione universale di Newton, risulta piuttosto ridotta: l'1,2% della massa terrestre. Anche la densità del satellite è sensibilmente inferiore a quella della Terra: 3,33 contro 5,5. Assai basso è poi il valore della gravità: sulla superficie lunare è pari a un sesto di quello della gravità terrestre.
Il sistema Terra-Luna
I moti della Luna sono più numerosi e più complicati di quelli del nostro pianeta. Gli astronomi hanno constatato che il satellite presenta più di sessanta irregolarità nel suo movimento. I due moti principali sono quello di rotazione attorno al proprio asse, che costituisce il giorno lunare, e quello di rivoluzione attorno alla Terra, detto mese siderale. Inoltre la Luna è trascinata dalla Terra nel suo moto di rivoluzione attorno al Sole. Entrambi i movimenti sono compiuti nel medesimo tempo: 27 giorni, 7 h, 43 m e 10 s. Questo fatto straordinario comporta che la Luna volga alla Terra sempre la medesima faccia, mentre il resto del satellite rimane perennemente nascosto. Se si considera il periodo di rivoluzione della Luna in rapporto alla Terra e al Sole, il nostro satellite ritorna alla medesima posizione in 29 giorni, 12 h, 44 m e 3 s. Tale periodo, chiamato mese sinodico, è superiore a quello del mese siderale. Ciò è dovuto al fatto che durante la rivoluzione della Luna attorno alla Terra, la Terra ha compiuto un tratto della propria orbita attorno al Sole e quest'ultimo si trova spostato sull'eclittica, per cui il satellite, dopo avere raggiunto il punto di partenza della sua orbita, deve colmare il tratto percorso dal Sole sull'eclittica. L'orbita descritta dalla Luna attorno alla Terra è un'ellisse leggermente allungata. Al perigeo (distanza minima) la Luna dista 356 000 km; all'apogeo (distanza massima) 406 000 km. L'inclinazione dell'orbita lunare sull'eclittica è di circa 5°. I punti di intersezione dell'orbita lunare con quella terrestre vengono chiamati nodi. Questi sono detti ascendenti, se la Luna incontra l'eclittica dirigendosi da sud verso nord; discendenti, se la tocca passando da nord verso sud. Il percorso lunare tra un nodo e l'altro viene indicato come linea dei nodi. Il satellite compie la sua rivoluzione a una velocità media di 1,023 km/s.
Altri movimenti della Luna
Tra gli altri movimenti della Luna (di evezione, di variazione ecc.) merita di essere ricordato quello di librazione. Quest'ultimo consiste in una breve oscillazione della Luna sul proprio asse e consente di osservare alternativamente (una volta a destra e una volta a sinistra) una piccola porzione della sua faccia nascosta. Le cause di questo fenomeno sono due. La prima è che tra il moto di rotazione e quello di rivoluzione non vi è perfetta sincronia, in quanto l'orbita lunare è a forma di ellisse. La seconda, più complicata, è che l'asse di rotazione della Luna è inclinato di 6,5° rispetto alla linea di congiunzione tra la Terra e la Luna, ragione per cui in certi periodi è possibile vedere oltre il Polo Nord del satellite, mentre in altri si può scorgere un po' al di là del suo Polo Sud. La Luna esercita una certa influenza anche sul moto della Terra, rallentandone, con la sua forza di gravità, il moto di rotazione, fino al momento in cui il nostro pianeta non gira su se stesso nello stesso periodo durante il quale gli orbita attorno la Luna.
La Luna e le sue fasi
Sin da tempi antichissimi molte civiltà hanno suddiviso il tempo in settimane. Questa consuetudine trae le sue origini da osservazioni astronomiche. Quattro settimane corrispondono infatti a un periodo di tempo pari a un mese sinodico, detto lunazione. Di certo questo fatto deve aver attirato l'attenzione degli antichi.
La lunazione è suddivisa da quattro momenti caratteristici, corrispondenti ad altrettanti fenomeni celesti, detti fasi. Ogni fase è determinata da una posizione caratteristica che la Luna occupa nel cielo e che determina una diversa illuminazione della faccia rivolta verso la Terra e un diverso orario di presenza della Luna al di sopra dell'orizzonte. La prima fase lunare si verifica quando il satellite, ruotando attorno alla Terra, si viene a trovare esattamente tra questa e il Sole, volgendo così verso il nostro pianeta la faccia in ombra e rimanendo invisibile. La Luna sorge e tramonta insieme al Sole. Questa fase è chiamata di congiunzione, o di Luna nuova, o novilunio. In seguito la Luna, allontanandosi gradatamente dalla posizione di novilunio in senso contrario a quello del moto apparente del Sole, esibisce via via la sua faccia illuminata. Questa apparirà dapprima sotto forma di una falce sottilissima, poi a guisa di una falce sempre più piena, fino a diventare un mezzo cerchio. In questa fase, detta primo quarto, la Luna si trova ad angolo retto rispetto alla linea Terra-Sole. La Luna sorge a mezzogiorno e tramonta a mezzanotte.
Giunta la Luna sul prolungamento della linea Sole-Terra, la porzione illuminata visibile assumerà la forma perfetta di un cerchio. Si ha allora la fase denominata di opposizione, o Luna piena, o plenilunio. La Luna, in questa fase, sorge al tramonto e tramonta all'alba. Dopo questa fase la superficie illuminata della Luna va progressivamente riducendosi, fino ad apparire ancora come un mezzo cerchio. In questo caso il satellite si trova in una posizione tale da formare un angolo retto rispetto alla linea Terra-Sole, ma dalla parte opposta a quella del primo quarto. Questa fase prende quindi il nome di ultimo quarto e la Luna sorge a mezzanotte e tramonta a mezzogiorno. Da questo momento in poi il semicerchio illuminato diventerà sempre più sottile, mostrandosi a forma di una falce affilata, fino a scomparire del tutto, essendo la Luna tornata in congiunzione. Riprende allora un nuovo ciclo di fasi lunari con le stesse modalità del precedente.

L'influsso della Luna sulla Terra
La Luna esercita un'influenza diretta e non trascurabile sulle vicende terrestri. Secondo alcune credenze popolari la Luna aveva persino il potere di agire sullo spirito e sulle emozioni dell'uomo, lasciandovi tracce durature.
L'influenza della Luna sulla Terra si manifesta soprattutto attraverso fenomeni dovuti alla forza di attrazione. L'effetto da essi prodotto è il periodico sollevamento e abbassamento delle masse terrestri alla superficie. Quando la Luna si trova allo zenit di un mare, il livello dell'acqua si innalza al di sopra della media, dando luogo al fenomeno della marea. Anche le terre emerse, pur essendo più rigide dell'acqua dei mari, si alzano al di sopra del loro livello medio per questa medesima ragione.
Gli spostamenti delle terre emerse, sebbene piccolissimi, sono stati però oggetto di misurazioni esatte.
Tutti questi fenomeni producono delle conseguenze notevoli. Per effetto delle maree infatti le coste dei mari sono soggette a continui processi di erosione. Il riflusso marino finisce per intasare periodicamente le foci dei fiumi, con conseguenti gravi ripercussioni sul normale regime dei fiumi stessi e dei loro affluenti. Sovente le inondazioni sono provocate dalla concomitanza della piena di un fiume con una marea particolarmente elevata che ne impedisce il naturale deflusso alla foce. L'attrazione lunare è quindi in grado di alterare, anche solo per brevi intervalli di tempo, non esclusivamente la morfologia, ma anche la biologia del nostro pianeta, agendo sugli organismi viventi, sulla produttività delle colture e sul buon andamento degli allevamenti. In ultima analisi la Luna condiziona la stessa vita dell'uomo. Si registra poi un'influenza diretta della Luna sui fenomeni vitali. Molti agricoltori, per esempio, non procedono a semine, potature, trapianti e altri lavori agricoli se la Luna è in una fase giudicata sfavorevole all'operazione agricola che si vuole intraprendere. La scienza non si è ancora pronunciata in proposito, ma non si può escludere che in futuro si possa arrivare a dimostrare un'influenza diretta della Luna sui fenomeni biologici, anche se in termini diversi da quelli che la fantasia popolare è solita attribuirle.
Le eclissi
L'eclissi è un fenomeno che si verifica quando la luce solare che dovrebbe illuminare la Luna viene intercettata dalla Terra (eclissi di Luna) o quando la luce solare che dovrebbe colpire la Terra viene intercettata dalla Luna (eclissi di Sole). L'eclissi di Sole ha luogo solo durante la fase di Luna nuova (e quindi il satellite può trovarsi tra il Sole e la Terra). L'eclissi di Luna si verifica solo nella fase di Luna piena (e di conseguenza la Terra può occupare una posizione intermedia tra il Sole e la Luna).
Sappiamo che l'orbita lunare non è contenuta nello stesso piano su cui giace l'orbita terrestre. Questo fa sì che non si verifichi un'eclisse di Sole o di Luna ogniqualvolta il satellite si trova in fase di congiunzione o di opposizione. Infatti l'orbita lunare è, come s'è detto, inclinata di 5° su quella terrestre: le eclissi non avvengono così regolarmente a ogni fase di congiunzione e di opposizione perché, la Luna, pur essendo sulla direttrice Terra-Sole, si trova ora leggermente più in alto ora lievemente più in basso rispetto a questa linea. Tuttavia l'orbita lunare interseca l'orbita terrestre in corrispondenza dei due nodi, ascendente e discendente. Può succedere quindi che la Luna sia contemporaneamente in corrispondenza di uno dei due nodi e in una delle due fasi (congiunzione e opposizione). È precisamente in questi casi che si può verificare un'eclisse di Sole o di Luna. Gli astronomi sono perfettamente in grado di calcolare e prevedere con esattezza le date in cui avvengono le eclissi. Occorre però ricordare che talvolta si possono verificare delle eclissi parziali, che hanno luogo quando la Luna, anziché trovarsi in uno dei due nodi, è solo nelle loro vicinanze. In questo caso si effettua un occultamento parziale. Inoltre, data l'ampiezza della superficie terrestre, solitamente un'eclissi è totale in una certa zona e parziale per il resto del pianeta.
La temperatura sulla Luna
A differenza della Terra, la Luna è del tutto sprovvista di atmosfera. La sua superficie quindi si riscalda e si raffredda più velocemente di quella terrestre. Inoltre il giorno lunare dura molto di più di quello terrestre: circa 28 giorni. Questo significa che la superficie lunare rimane esposta ininterrottamente alla luce del Sole per ben 14 giorni e si raffredda in una lunghissima notte che dura altrettanti 14 giorni. È evidente allora che gli sbalzi di temperatura che possono avvenire sulla Luna sono più elevati di quelli che possono avere luogo sul nostro pianeta.
Le accurate misurazioni effettuate dalle diverse sonde inviate sul nostro satellite hanno confermato pienamente questo dato. Sulla superficie lunare esposta alla luce del Sole è stata registrata una temperatura massima di 120 °C, mentre nella parte in ombra è stata misurata una temperatura minima che può raggiungere i 150-160 °C sotto zero. L'albedo media della faccia illuminata della Luna è 0,07. Questo significa che il suolo lunare riflette il 7% della luce che riceve dal Sole. Si è visto che i "mari" del satellite hanno un'albedo inferiore a quella delle cosiddette "terre". Se ne deduce che la faccia della Luna che rimane nascosta, essendo priva di "mari", potrebbe in realtà essere assai più luminosa di quella che noi siamo in grado di vedere dalla Terra.
La costituzione fisica della Luna

Sin dalla metà degli anni Sessanta, la Luna è stata visitata più volte dalle sonde spaziali americane inviate con o senza uomini a bordo. Ciò ha permesso di raccogliere numerosi dati dettagliati sulla morfologia e la composizione della superficie lunare. In particolare le sonde Surveyor hanno consentito un esame iniziale del suolo lunare, mentre le missioni Apollo (tra il 1969 e il 1972) hanno portato sulla Terra molte decine di chilogrammi di materiale lunare, prelevato in zone di natura geologica diversa.
A seguito di un accurato esame, il terreno lunare è stato catalogato come non poroso, di consistenza analoga a quella della sabbia bagnata, caratterizzato da uno strato granulare, al di sotto del quale vi è uno strato di natura rocciosa. Visto che sulla Luna manca del tutto l'acqua (poiché non vi è atmosfera che possa trattenerne le particelle), le zolle raccolte dalle sonde spaziali devono il loro aspetto di terriccio bagnato alle forze di coesione esercitate dalle particelle stesse di cui sono composte. Le analisi chimico-fisiche sono giunte alla conclusione che la costituzione della Luna è del tutto simile a quella della Terra. Ciò confermerebbe l'ipotesi secondo la quale la Luna si sarebbe staccata dal nostro pianeta in epoca primordiale. L'elemento chimico maggiormente presente nella composizione della Luna è l'ossigeno (53-63%), seguito da silicio (15-21%), fosforo, zolfo, cloro, potassio, calcio, ferro, manganese, alluminio, nichel e altri ancora in percentuali più basse. Se ne è dedotto che la roccia predominante sulla Luna sia il basalto, un tipo di roccia di origini vulcaniche assai diffusa sulla Terra. Mancando di atmosfera, la Luna non presenta tracce di gas rari in superficie, anche se non se ne può escludere l'esistenza in alcune cavità.
I monti e i mari della Luna

La scienza della Luna o selenologia deve il suo sviluppo all'invenzione del cannocchiale da parte di Galileo. Questi, scrutando il suolo lunare con l'ausilio del suo prezioso strumento ottico, riuscì a disegnare una prima carta della Luna. Il progresso dell'astronomia e la costruzione di strumenti sempre più perfezionati consentirono la produzione di una cartografia lunare più precisa e dettagliata. Si pensi alle carte lunari di illustri astronomi come Johannes Hevelius, Gian Domenico Cassini e J. Hieronymus Schröter. Dopo l'invenzione della fotografia il suolo lunare è stato osservato in tutti i suoi particolari e quindi riportato su carte assai attendibili. La superficie della Luna appare caratterizzata, come quella terrestre, da pianure intervallate da zone montuose. Le prime sono state chiamate "mari", mentre le seconde "monti". I "mari" della Luna sono grandi estensioni pianeggianti, che all'inizio furono ritenute liquide. Più tardi però questa ipotesi fu scartata del tutto perché si scoprirono in esse degli strani corrugamenti. I "mari" della Luna si presentano di forma e grandezza variabili, con insenature, golfi, penisole e rilievi costieri del tutto simili ai rilievi terrestri. Il "mare" più grande, il mare Imbrium o mare delle Piogge, si estende per circa 1 milione di kmq. I "monti" della Luna sono degli ammassi rocciosi dai bordi taglienti per mancanza di agenti corrosivi e alti migliaia di metri. La loro altezza viene stabilita misurando le ombre che essi producono e che, per l'assenza di atmosfera, sono assai nette. I "monti" lunari sono raccolti in catene di diversa forma e sono preponderanti nella faccia nascosta della Luna.
I crateri lunari
Il suolo lunare è coperto da voragini circolari che per analogia con quelle che si trovano sulla Terra sono state chiamate crateri. La loro presenza sulla Luna è massiccia: l'astronomo Ralph B. Baldwin ne ha contati più di 30 000. Le dimensioni dei crateri sono variabili e spesso cospicue: si pensi, per esempio, al cratere Clavius, largo 230 km.
Data la loro grandezza si esclude che si tratti di formazioni di origine vulcanica. Si pensa invece che essi siano stati determinati dalla collisione di meteoriti o pianetini con la Luna. Sappiamo infatti che il satellite non è protetto da un'atmosfera, capace di disintegrare o incendiare i corpi provenienti dallo spazio, così al momento dell'impatto tali corpi mantengono intatta la loro enorme forza d'urto.
I crateri lunari sono di forma circolare e presentano bordi in rilievo, taglienti e frastagliati. Hanno una profondità varia e al loro interno mostrano una formazione montagnosa appuntita, chiamata picco. Quando il picco manca, allora il cratere viene definito circo. Spesso all'interno dei singoli crateri se ne trovano degli altri più recenti. Dal bordo dei crateri e in condizioni di illuminazione solare particolare, si possono distinguere una serie di rette bianchissime, dette raggi. Si tratta di formazioni lineari, larghe circa 1 km, che si diramano a raggiera dai crateri più importanti, attraverso la superficie, per parecchi chilometri. Esse seguono la loro direzione senza deviazioni provocate dalle asperità del suolo. Ciò fa pensare a dei ricoprimenti di lava solidificata, originatasi probabilmente al momento dell'impatto del meteorite che ha causato il cratere centrale. Ma non si è ancora trovata una spiegazione soddisfacente a questo affascinante fenomeno lunare.
I fenomeni sulla superficie lunare
Quando la radiazione cosmica raggiunge, senza ostacoli, la superficie lunare, dà origine al di sotto di questa a varie reazioni chimiche che portano alla formazione di gas nobili, quali l'isotopo 3 dell'elio, il neon-21 e l'argo-38.
Sulla Luna non si registrano però mutamenti duraturi, simili a quelli che si verificano sulla Terra. Tuttavia, il 3 novembre 1958, da un osservatorio della Crimea, l'astronomo sovietico Kozyrev poté assistere a un fenomeno analogo a un'eruzione in prossimità del picco centrale del cratere Alphonsus. Il fatto suscitò grande scalpore nel mondo scientifico: si trattava del primo e unico mutamento osservato sulla superficie lunare. Dopo le osservazioni di Kozyrev, sono stati raccolti altri dati che starebbero a dimostrare l'esistenza di fenomeni lunari di breve durata, detti lunar transient events. Solitamente essi compaiono sotto forma di macchie rossastre, con improvvise luminescenze, che durano solo pochi minuti (o addirittura pochi secondi) e si verificano in prossimità dei crateri. Gli scienziati pensano si possa trattare di "processi di luminosità" provocati dai raggi ultravioletti del Sole su alcune rocce.
Le possibilità di vita sulla Luna
Da tempo il mondo scientifico si interroga sulle possibilità future di un soggiorno umano sulla Luna. Il satellite infatti potrebbe fungere da base di lancio per le astronavi, facilitandone enormemente il decollo, data la sua scarsa forza di gravità. Inoltre la Luna potrebbe costituire un ottimo luogo di osservazione per astronomi e astrofisici: grazie all'assenza di atmosfera e di assorbimento delle radiazioni cosmiche, telescopi e radiotelescopi opererebbero in assenza di qualsiasi interferenza.
Infine il nostro satellite potrebbe diventare un laboratorio privilegiato di fisica, chimica e biologia: mancando di atmosfera e di agenti patogeni estranei, consentirebbe la realizzazione di esperimenti altrimenti non attuabili. Tuttavia, le recenti esplorazioni del Sistema Solare hanno dimostrato la pressoché totale inutilità di un impiego di equipaggi umani nei viaggi spaziali.
L'attuale tendenza, da parte delle nazioni impegnate nella ricerca spaziale, è quella di concentrare tutti gli sforzi sulle stazioni spaziali orbitanti attorno alla Terra. Da queste basi potrebbero partire tutte le sonde spaziali, senza ravvisare bisogno di una stazione lunare. Ammesso pure che si voglia costruire una stazione lunare permanente, questa comporterebbe innumerevoli problemi legati alla sopravvivenza e alle concrete possibilità operative dell'uomo in un ambiente così diverso dal nostro.
Le radiazioni cosmiche, che colpiscono in tutta la loro potenza distruttiva il suolo lunare, sono estremamente pericolose, per non parlare dei problemi creati dalla mancanza di aria, acqua, pressione e temperature accettabili. Tutto ciò lascia prevedere che una futura presenza umana permanente sul nostro satellite sarà difficile da realizzare.

Viaggi fantastici sulla Luna
Una delle massime aspirazioni dell'uomo è stata sin dall'antichità quella di compiere un viaggio sulla Luna. Si pensi che già nel II secolo d.C., Luciano di Samosata sognava di raggiungere la Luna a bordo di una nave trascinata da un turbine. Lo stesso astronomo Giovanni Keplero immaginava di recarsi sul satellite e di tornare portato da compiacenti demoni. Un suo contemporaneo, Francis Godwin, fantasticava di compiere il viaggio a bordo di una zattera trainata da cigni.
Nel XVII secolo Cyrano de Bergerac si "reca" sulla Luna su un carro spaziale sospinto da congegni a reazione, mentre lo scrittore Edgar Allan Poe immagina di intraprendere questo arduo viaggio su un pallone gonfiato con un gas misterioso, 40 volte meno denso dell'idrogeno. Siamo ormai alle soglie della fantascienza. Jules Verne nel suo romanzo Dalla Terra alla Luna, per descrivere il lancio di una cabina spaziale diretta sulla Luna ricorre a una palla di cannone capace di sospingere l'intrepida navicella nello spazio. Herbert G. Wells propone, invece, di impiegare una straordinaria sostanza, detta cavorite, capace di annullare la forza di gravità. Agli albori del XX secolo nasce l'aviazione e di lì a pochi decenni la missilistica.
Il problema dei viaggi sulla Luna si trasferisce dalla fantasia degli scrittori ai laboratori degli scienziati e dei tecnici.

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