La luna

Materie:Appunti
Categoria:Astronomia

Voto:

1.5 (2)
Download:168
Data:05.10.2001
Numero di pagine:10
Formato di file:.doc (Microsoft Word)
Download   Anteprima
luna_10.zip (Dimensione: 8.53 Kb)
trucheck.it_la-luna.doc     25 Kb
readme.txt     59 Bytes



Testo

La Luna
La Luna è l'unico satellite naturale della Terra, ha un diametro di 3.476 km (1/4 di quello terrestre), una massa di 1/81 circa di quella terrestre per cui la sua densità è circa 3/5 di quella terrestre. Sebbene le sue dimensioni la pongano al sesto posto tra i satelliti del sistema solare, il rapporto tra diametro e massa della Luna rispetto allo stesso rapporto riferito alla Terra supera quello di ogni altro satellite rispetto al pianeta intorno al quale orbita, per cui il sistema Terra-Luna viene ad avere caratteristiche simili a quelle di un pianeta doppio. La distanza Terra-Luna varia fra i 364.000 km al perigeo e i 406.700 km all'apogeo; in media è di 384.402 km. La distanza calcolata misurando il tempo impiegato da un fascio laser nel percorrere il tratto Terra-Luna e ritorno, dopo essersi riflesso su un particolare specchio lasciato sulla Luna dagli astronauti dell'"Apollo 11", raggiunge la precisione di 25 min.
Moti della Luna
La Luna descrive intorno alla Terra un'orbita ellittica abbastanza eccentrica (e = 0,055) che viene percorsa secondo la legge delle aree. Ma a causa della vicinanza del Sole e delle perturbazioni dovute ai grandi pianeti (Venere per la sua vicinanza e Giove per la massa), le irregolarità di questo moto sono assai numerose e alcune molto importanti: le equazioni introdotte dall'astronomo inglese E. W. Brown nel 1917 comprendono 1.500 termini di perturbazione. Alcuni valori delle costanti che figurano in queste equazioni sono stati perfezionati successivamente e oggi si può considerare ben conosciuto il moto del nostro satellite. Inoltre le differenze riscontrate tra il moto complesso così definito e quello realmente osservato (che è un moto composto dalla rotazione della Luna intorno alla Terra che a sua volta ruota intorno al Sole) hanno permesso di mettere in evidenza certe disuniformità nel moto di rotazione della Terra: infatti il moto proprio della Luna che è di circa 13º al giorno (cioè assai maggiore di quello dei pianeti o del Sole) è molto sensibile alle piccole variazioni della rotazione terrestre. La Luna è inoltre dotata di un moto di rotazione su se stessa intorno a un asse inclinato di 83º 30' sul piano dell'orbita. La Luna impiega 27 giorni, 7 ore, 43 minuti per compiere un'intera rivoluzione intorno alla Terra e questo intervallo di tempo prende il nome di mese siderale. Il periodo di rotazione della Luna è uguale a quello di rivoluzione intorno alla Terra. Per l'uguaglianza dei due periodi la Luna presenta sempre la stessa faccia alla Terra. Tuttavia a causa di piccole oscillazioni, dette librazioni, si può osservare una porzione superiore a un solo emisfero lunare, più esattamente i 59/100 della superficie lunare. Durante il moto di rivoluzione intorno alla Terra, la Luna passa periodicamente nel cono d'ombra terrestre e fra Terra e Sole; ciò determina le fasi lunari che non sono costanti; l'intervallo tra due analoghe fasi lunari è infatti più lungo a causa del contemporaneo moto di rotazione della Terra intorno al Sole. Nella figura a lato, quando la Terra è in T si ha una fase di Luna nuova in L1 e la successiva quando Terra, Luna e Sole sono nuovamente allineati cioè quando la Luna dopo aver completato una rivoluzione (Luna in L'1) arriva in L2. Pertanto la Luna per rioccupare la stessa posizione rispetto al Sole deve procedere sulla sua orbita ancora per due giorni circa: il mese sinodico o lunazione ha perciò una durata effettiva un po' maggiore rispetto al mese siderale (in media 29 giorni, 12 ore e 44 minuti). Il fenomeno delle fasi doveva essere noto fin dai tempi più remoti e intorno a esso sorsero curiose leggende.
L'attrazione esercitata dalla Luna sul rigonfiamento equatoriale terrestre ha una grande importanza nel fenomeno della precessione degli equinozi, in quello della nutazione dell'asse di rotazione terrestre e in quello delle maree. Nel calcolo di alcuni termini l'influenza della Luna è nettamente preponderante rispetto a quella del Sole a causa della sua minore distanza dalla Terra; infatti le distanze compaiono nel calcolo in modo inversamente proporzionale al cubo dei loro valori e le masse in modo proporzionale al quadrato dei valori. Si deve notare anche che alla fase di Luna piena, questo astro, che si trova sempre in prossimità dell'eclittica, occupa all'incirca la posizione che sarà occupata dal Sole sei mesi più tardi. Ne consegue che la durata della presenza della Luna al di sopra dell'orizzonte e l'altezza massima che può raggiungere durante la fase di Luna piena in inverno sono analoghe a quelle presentate dal Sole durante l'estate e viceversa. Si dice che si ha sizigie quando le longitudini eclittiche e geocentriche del Sole e della Luna sono uguali o differiscono di 180º, quando cioè questi astri sono in congiunzione o in opposizione. (Si ha rispettivamente Luna nuova e Luna piena.) Alle fasi di primo e ultimo quarto, quando queste longitudini differiscono di 90º, si dice che Sole e Luna sono in quadratura. Si chiama infine "età della Luna" il numero di giorni trascorsi dall'ultima congiunzione.
I fenomeni delle eclissi di Sole e di Luna hanno luogo quando la Luna taglia l'eclittica in un'epoca in cui anche il sole si trova vicino a uno di questi punti di intersezione (nodi dell'orbita lunare).
La superficie lunare
Anche osservata a occhio nudo la superficie della Luna è ricca di particolari. Il suolo presenta innanzitutto diversi tipi di caratteristiche: fra queste si constata che le zone più accidentate hanno un colore più chiaro in quanto riflettono dal 20 al 30% della luce solare incidente, le zone meno accidentate hanno un colore più scuro in quanto riflettono solo dal 6 al 7% e la loro colorazione molto regolare ricorda la superficie di un liquido. Al primo tipo corrispondono le "montagne" particolarmente numerose nell'emisfero australe, che coprono quasi i 2/3 della superficie visibile. Le regioni più piatte sono state chiamate "mari", dai primi osservatori, prima di conoscerne l'esatta natura; queste coprono la parte rimanente. Le formazioni più caratteristiche e numerose presenti sia nella regione dei mari sia in quella delle montagne sono date dai crateri e dai circhi; sul solo emisfero visibile se ne contano più di 300.000 di diametro superiore a 1 km; 32 con diametri compresi tra 100 e 200 km; 5 di dimensioni superiori ai 200 km. La loro distribuzione è completamente casuale e l'altezza dei contrafforti (misurabile dall'ombra da questi proiettata) è modesta rispetto alle loro dimensioni assolute. L'esame dei campioni di roccia lunare, portati sulla Terra dagli astronauti delle missioni Apollo, ha evidenziato alcuni craterini con diametri inferiori a 1 mm, legati alla caduta di micrometeoriti. Altre strutture, ben documentate nelle fotografie, sono i rilles, cioè solchi a decorso vario, lunghi talora alcune centinaia di km e molto simili alle fosse tettoniche terrestri; sono state individuate faglie a scorrimento verticale od orizzontale, sviluppate anche per 200 km. Caratteristici sono pure alcuni rilievi collinari diffusi nei mari, detti rughe (wrinkle ridges), che presentano qualche analogia strutturale con le catene a pieghe presenti sulla Terra; comunque si tratta di rilievi di entità limitata. Uno degli argomenti più dibattuti è sempre stato quello dell'origine dei mari, circhi e crateri, dovuti a fenomeni vulcanici secondo alcuni, alla caduta di meteoriti più o meno grandi e veloci secondo altri. I dati acquisiti in seguito alle esplorazioni lunari hanno confermato il ruolo delle meteoriti nel modellamento della superficie lunare e, nello stesso tempo, si sono osservate forme identiche a quelle che, sulla Terra, sono connesse con l'attività vulcanica; inoltre gli astronauti hanno rilevato ridotti fenomeni di tipo vulcanico.
Sulla base di tutto questo, la maggioranza dei selenologi ritiene attualmente che buona parte delle depressioni lunari, e in particolare quelle più estese, siano dovute all'impatto di meteoriti e ammette che fenomeni vulcanici possano essersi verificati all'interno delle depressioni, in seguito all'urto. Le missioni Apollo hanno mostrato che la superficie della Luna è uniformemente ricoperta da un materiale incoerente, detto regolite (abbastanza simile per comportamento meccanico al suolo terrestre), che costituisce uno strato spesso 5-10 m sui mari e fino a 20 m sulle regioni montuose. Il regolite è composto da frammenti molto piccoli di rocce simili ai basalti e alle anortositi, da breccia basaltica e da minuti corpi vetrosi di forma varia (sferule di vetro); ingloba ciottoli più consistenti della stessa natura dei frammenti anzidetti. Rappresenta il risultato della ripetuta frantumazione delle rocce lunari in seguito all'impatto delle meteoriti nel corso del tempo geologico; brecce e corpi vetrosi sarebbero legati al calore e ai processi di fusione sviluppati nell'urto. Il regolite dei mari contiene in prevalenza basalto, che quindi ne rappresenterebbe il substrato; è dunque provata l'ipotesi che i mari siano costituiti da imponenti colate laviche, più volte ripetute in tempi differenti (datazioni con il metodo Ar³9/Ar40 indicano, per i campioni esaminati, un'età variante da 3,3 a 3,8 miliardi di anni) e a favore di ciò depone anche il colore scuro dei mari stessi. L'anortosite è molto più chiara del basalto, meno densa, ed è risultata più antica (4,1-4,6 miliardi di anni); sembra caratterizzare le regioni montuose, e a riprova di questo si hanno il colore chiaro delle stesse, nonché misurazioni della gravità tramite i "Lunar Orbiter". La presenza delle anortositi (sulla Terra si formano per lento raffreddamento di magma) implica che, in un certo periodo della sua storia, sulla Luna vi siano state temperature elevate (1.000 ºC) fino alla profondità di 200 e più km. I sismometri installati sulla superficie lunare hanno permesso di accertare che i fuochi sismici sono concentrati a 700-800 km di profondità e gli epicentri relativi sono ubicati in un'area ristretta all'orlo meridionale della palude delle Epidemie, nella regione australe della Luna (faccia nota); questi dati indicano che la Luna è attualmente rigida fino a grande profondità. Misure di gradiente termico ("Apollo 15") hanno mostrato un incremento di temperatura pari a 0,6 °C ogni 30 cm, il che comporta una probabile temperatura di circa 1.000 °C a 500 km di profondità.
Composizione chimica
Dalle analisi dei campioni lunari appare che l'abbondanza degli elementi più comuni è piuttosto uniforme e si differenzia da quella terrestre per una sovrabbondanza di alluminio, calcio e titanio, e per una deficienza di sodio, magnesio e ferro, per non parlare dell'idrogeno praticamente assente sul nostro satellite.
Le prime misure di datazione di questi campioni assegnano loro età diverse, variabili tra i 3,3 e i 4,6 miliardi di anni, più vecchie cioè delle rocce terrestri; da ciò si deduce che la Luna avrebbe un'età di circa 4,7 miliardi di anni.
Le deviazioni orbitali subite dai "Lunar Orbiter" e dai moduli di comando dell'Apollo hanno permesso di scoprire l'esistenza, sotto il suolo lunare, di concentrazioni di massa a cui è stato dato il nome di mascon; il fatto che si trovino in corrispondenza di bacini lunari ha portato alla loro interpretazione come meteoriti o asteroidi caduti sulla Luna: ad es., in corrispondenza del mare delle Piogge (Mare Imbrium) si trova, a circa 50 km dalla superficie, una massa corrispondente a una sfera di 100 km di diametro di ferro-nichel.
Campo magnetico
In accordo alle previsioni si è constatato che il campo magnetico lunare ha un'intensità assai inferiore a quello terrestre (in media meno di un millesimo di questo); esso però presenta variazioni locali molto maggiori di quelle che si osservano sulla Terra, sembra cioè dovuto alla presenza di vari "magneti" disseminati qua e là; ciò rende praticamente inservibile la bussola come strumento di orientamento.
Origine della Luna
Nel secolo scorso fu tentato un primo approccio al problema dell'evoluzione dinamica del sistema Terra-Luna; gli elementi essenziali nella schematizzazione del problema erano costituiti dalla trascurabilità della massa della Luna rispetto a quelle della Terra e del Sole e dell'assunzione che l'orbita terrestre attorno al Sole fosse circolare. Sulla base di questo modello veniva dedotto che la Luna dovesse essere stabilmente legata alla Terra dalla reciproca attrazione gravitazionale. Questo modello è stato riesaminato e ne è stata migliorata l'aderenza alla realtà, in particolare con la considerazione della eccentricità dell'orbita terrestre. Su una lunga scala di tempo l'orbita della Luna risulta instabile; ciò porta alla conclusione che la Luna dovrebbe finire per allontanarsi dalla Terra divenendo un pianeta essa stessa. D'altra parte è anche possibile che la Luna sia stata originariamente un pianeta, successivamente catturato dalla Terra. Talune differenze strutturali sembrerebbero suffragare questa ipotesi. La Terra ha, ad esempio, un forte campo magnetico e un'alta densità media; rocce lunari hanno invece evidenziato l'esistenza, circa 3 miliardi di anni or sono, di un forte campo magnetico lunare. Vi sono anche significative differenze di composizione chimica, prima fra tutte la completa mancanza di acqua sulla Luna, ciò che sembrerebbe indicare che il materiale lunare si sia formato a temperature molto maggiori di quelle esistenti al momento della formazione del materiale terrestre. Nella definitiva soluzione del problema risulterà importante il riesame delle attuali ipotesi semplificatrici, in particolare l'aver ipotizzato la costanza nel tempo delle masse dei due corpi e l'aver trascurato gli effetti sulle maree. Ai fini di una migliore comprensione della struttura e della evoluzione della Luna, di grande importanza è risultato il programma Apollo della NASA, che ha consentito una raccolta diretta di dati e l'invio a terra di informazioni da parte degli strumenti lasciati sulla superficie lunare. Le implicazioni di queste ricerche trascendono il problema della Luna e riguardano anche l'origine e l'evoluzione dell'intero sistema planetario. Risulterebbe tra l'altro che i pianeti si sarebbero formati tutti nello stesso modo dalla nebulosa protoplanetaria per rapida aggregazione di corpi circa 4,6 miliardi di anni or sono. La Luna risulta così non "figlia" della Terra, bensì un corpo celeste formatosi con la Terra e poi catturato nell'orbita del nostro pianeta. Il primo mezzo miliardo di anni di esistenza della Luna fu contrassegnato da un intenso bombardamento meteoritico, analogo a quello che risulta aver caratterizzato Mercurio e Marte. L'effusione di lave vulcaniche ha poi parzialmente cancellato la craterizzazione preesistente dando luogo alla formazione degli attuali "canali" lunari.
Esplorazioni sulla Luna
Le prime fotografie della faccia nascosta furono registrate dal satellite sovietico "Luna III" il 7 ottobre 1959: comprendevano circa i tre quarti della superficie prima mai osservata ed erano caratterizzate da scarsa nitidezza e dalla mancanza di dettagli dovuta al fatto che si trattava di foto in Luna piena, cioè scarse di ombre, per cui non si vedevano crateri ma solo mari. Seguirono poi le riprese delle sonde americane "Ranger" e "Lunar Orbiter" che ottennero ottime fotografie: queste mostrano sulla faccia nascosta una grande ricchezza di crateri di probabile formazione vulcanica. Le conoscenze si allargarono ancora dopo le riprese delle sonde sovietiche "Luna 9", "Luna 13", "Zond 5" e "Zond 6" (queste ultime due, del settembre e del novembre 1968, costituirono un progresso decisivo verso la conquista della Luna) e di quelle americane "Surveyor" che, raggiungendo o circumnavigando il suolo lunare, poterono darci le prime informazioni sulla sua natura e consistenza. Va ancora segnalato il lancio americano dell'"Apollo 8": per la prima volta una capsula con tre uomini a bordo, F. Borman, W. Anders e J. Lovell, circumnavigò il nostro satellite. La capsula, lanciata da Cape Kennedy il 21 dicembre 1968, ammarò nell'Oceano Pacifico il 27 dicembre dopo aver compiuto dieci orbite intorno alla Luna. Il 21 luglio 1969, la navicella "Apollo 11" atterrò sulla Luna e due astronauti, N. Armstrong ed E. Aldrin, calpestarono per la prima volta il suolo lunare. Abbandonata per qualche decennio, l'esplorazione lunare è stata ripresa nel 1990 dal giapponese "Muses- A", che ha effettuato misurazioni dell'ambiente e numerose prove tecniche; quattro anni dopo la sonda statunitense "Clementine" ha riacceso l'interesse rilanciando l'ipotesi di presenza d'acqua sul satellite così da incoraggiare i progetti di basi permanenti. Il "Lunar-A" giapponese è stato così realizzato per posizionare sulla Luna strumenti di rivelazione di dati sismici e sul flusso di calore, mentre il progetto Euromoon2000, europeo, si prefigge di esplorare nel 2001, con due micro-rover, il cratere Pace Celeste alla ricerca dell'acqua.Per le ulteriori esplorazioni sulla Luna si veda anche la voce ASTRONAUTICA.

Carte e nomenclatura lunare
I primi disegni della superficie della Luna risalgono a Galileo; le prime carte comprendenti una nomenclatura delle formazioni lunari sono quelle di Michael Floris Van Langeren (1645), Hevelius (1647), Riccioli (1651). Prevalse la nomenclatura di Riccioli che è quella ancor oggi in uso e che si richiama alla geografia terrestre e a personaggi che hanno dato la loro impronta alla storia della scienza. Con l'avvento delle fotografie ottenute dai satelliti artificiali sono stati redatti atlanti particolareggiati di tutto il pianeta, sia della faccia visibile sia di quella nascosta.

Esempio



  



Come usare