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| Moto della luna durante uno periodo sinodico, che è 29 d 12 h 44,0 min. |
La Luna è l'unico satellite naturale della Terra. Il suo nome proprio viene talvolta utilizzato, per estensione e con l'iniziale minuscola (una luna), come sinonimo di "satellite naturale" anche per i satelliti di altri pianeti. Il suo simbolo astronomico è una rappresentazione stilizzata della sua fase crescente. La faccia della Luna rivolta in direzione opposta alla Terra è nota anche con il nome di faccia lontana. A volte viene chiamata faccia oscura, il cui significato è qui inteso come sconosciuto e nascosto; si riferisce anche al black out delle comunicazioni radio, che avviene quando una sonda spaziale si muove dietro la faccia lontana. Questa interruzione delle comunicazioni è causata dalla massa della Luna che blocca i segnali radio. Il termine "faccia oscura" è spesso erroneamente interpretato come una mancanza di radiazioni solari, ma il Sole illumina la faccia lontana esattamente come quella rivolta verso di noi. La maggior parte della faccia lontana non può essere vista dalla Terra, perché la rivoluzione della Luna attorno alla Terra e la rotazione attorno al suo asse hanno lo stesso periodo. Una piccola porzione può essere vista grazie alla librazione, che rende irregolare il moto di rotazione della Luna. Nel complesso dalla terra è visibile circa il 59% della superficie lunare. La faccia vicina della Luna è coperta da circa 30 000 crateri (contando quelli con un diametro di almeno 1 chilometro). Il cratere lunare più grande è il bacino Polo Sud-Aitken, ha un diametro di circa 2500 chilometri ed è profondo 13 chilometri, occupa la parte meridionale della faccia lontana. La Luna compie un'orbita completa della sfera celeste circa ogni 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 11 secondi ma l'osservatore sulla Terra conta circa 29,5 giorni tra una nuova luna e la successiva, per via del contemporaneo movimento di rivoluzione terrestre. Nel corso di un'ora si muove nel cielo di una distanza vicina alla sua dimensione apparente, circa mezzo grado. La Luna rimane sempre in una regione del cielo chiamata lo Zodiaco, che si estende circa 8 gradi sopra e sotto l'eclittica. Essa viene attraversata dalla Luna ogni 2 settimane. 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 12 secondi. Questo è il motivo per cui la Luna rivolge alla Terra sempre la stessa faccia. L'attrazione che la Terra esercita sul rigonfiamento equatoriale più che sulle zone polari sulla Luna provoca in essa delle oscillazioni di lieve entità, le librazioni, che insieme alle librazioni apparenti, connesse alle posizioni che la Luna assume rispetto alla Terra, ci consentono di vedere un po' più della metà della superficie lunare (circa il 59%). Nei tempi antichi non erano rare le culture, prevalentemente nomadi, che ritenevano che la Luna morisse ogni notte, scendendo nel mondo delle ombre; altre culture pensavano che la Luna inseguisse il Sole (o viceversa). Ai tempi di Pitagora, come enunciava la scuola pitagorica, veniva considerata un pianeta. Durante il Medioevo alcuni credevano che la Luna fosse una sfera perfettamente liscia come sosteneva la teoria aristotelica, ed altri che vi si trovassero oceani (a tutt'oggi il termine mare è impiegato per designare le regioni più scure della superficie lunare). Quando nel 1609 Galileo puntò il suo telescopio sulla Luna scoprì che la sua superficie non era liscia, bensì corrugata e composta da vallate, monti alti più di 8000 metri e crateri. Da quel momento si comprese che esso era un corpo solido proprio come la Terra. Ancora nel 1920 si pensava che la Luna potesse avere un'atmosfera respirabile (o così lasciano intendere i racconti di fantascienza del periodo) e comunque anche alcuni astronomi ipotizzavano la presenza di un piccolo strato d'aria per rendere ragione di alcuni fenomeni osservati durante le occultazioni lunari e che erano inspiegabili.
Per esempio l'astronomo Alfonso Fresa nel suo trattato, a proposito delle anomalie delle occultazioni lunari scriveva: Un altro fenomeno, davvero inspiegabile, è quello osservato a Leningrado, durante l'eclisse totale di Luna del 14 agosto 1924, da W. Maltzew per la stella BD-15°6037 di settima grandezza: per circa due secondi la stella sembrò apparire nettamente proiettata sul disco eclissato della Luna. L'autore prosegue: Escludendo il caso di fenomeni dovuti ad illusioni ottiche e quello di stelle doppie, per tutti gli altri casi osservati e confermati da fonti diverse ed a cui non si può dare una esauriente spiegazione, si ricorre alla ipotetica spiegazione di un sottilissimo strato d'aria, molto tenue, situato in qualche depressione del suolo ma sufficiente ad affievolire la luce stellare. Sempre il Fresa ponendosi più in generale il problema dell'abitabilità della Luna la legava inscindibilmente alla presenza dell'acqua e dell'aria e riferiva in questi termini: Innanzitutto bisogna intendersi sul significato della parola vita, la quale, se va intesa nel senso organico, molto difficilmente potrà ancora albergare sulla Luna, giacché mancano lassù i fattori necessari alla sua esistenza: l'aria e l'acqua. Si potrebbe obiettare che un'assenza completa di esse non debba essere presa alla lettera, perché pur non verificandosi nemmeno in piccolissima parte i fenomeni di rifrazione, un residuo sparutissimo di aria può esistere sul nostro satellite, per quanto anche l'analisi spettroscopica abbia confermato che il nostro satellite è completamente privo di atmosfera. Nel 1969, Neil Armstrong e Buzz Aldrin furono i primi uomini a camminare sulla Luna. Successivamente saranno soltanto altri 10 uomini a camminare sulla Luna. Le origini della Luna sono al centro di un dibattito scientifico molto acceso. La teoria più accreditata è quella secondo cui essa si sia formata a seguito della collisione di un planetoide delle dimensioni simili a quelle di Marte con la Terra quando quest'ultima era ancora calda, nella prima fase della sua formazione (tale planetoide è chiamato a volte Theia). Il materiale scaturito dall'impatto rimase in orbita intorno alla Terra e per effetto della forza gravitazionale si riunì formando la Luna. Detta comunemente la Teoria dell'Impatto Gigante, è supportata da simulazioni pubblicate nell'agosto 2001.[4] Una conferma di questa tesi deriva dal fatto che la composizione della Luna è pressoché identica a quella del mantello terrestre privato degli elementi più leggeri, evaporati per la mancanza di un'atmosfera e della forza gravitazionale necessarie per trattenerli. Inoltre, l'inclinazione dell'orbita della Luna rende piuttosto improbabili le teorie secondo cui la Luna si formò insieme alla Terra o fu catturata in seguito. Poiché il periodo di rotazione della Luna è esattamente uguale al suo periodo orbitale, noi vediamo sempre la stessa faccia della Luna, rivolta verso la Terra.
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| Tempo impiegato dalla luce ad attraversare la distanza Terra Luna (circa 1,28 secondi) CLICCA sull'Immagine |
Questa sincronia è il risultato dell'attrito gravitazionale che ha rallentato la rotazione della Luna nella sua storia iniziale. A causa di queste forze, dette anche forze di marea, anche la rotazione della Terra viene gradualmente rallentata, e la Luna si allontana lentamente dalla Terra mentre il momento rotazionale di quest'ultima viene trasferito al momento orbitale della Luna. L'attrazione gravitazionale che la Luna esercita sulla Terra è la causa delle maree del mare. Le variazioni della marea sono sincronizzate con l'orbita della Luna attorno alla Terra. Tempo impiegato dalla luce ad attraversare la distanza Terra Luna (circa 1,28 secondi) La Terra e la Luna orbitano attorno ad un centro di massa comune, che si trova ad una distanza di circa 4700 chilometri 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, le rotazioni dei due corpi celesti, l'orbita della Luna attorno alla Terra e l'orbita di questa attorno al Sole sono tutte in senso antiorario. Crateri lunari Rispetto agli altri satelliti del sistema solare, la Luna è eccezionalmente grande rispetto al pianeta attorno a cui orbita, tanto che il sistema Terra-Luna può essere quasi considerato un pianeta doppio ("quasi" perché il centro di gravità del sistema Terra-Luna è comunque di poco all'interno della Terra). In genere, satelliti di dimensioni ad essa comparabili orbitano attorno ai giganti gassosi (Giove, Saturno), mentre i pianeti più affini alla Terra o non hanno satelliti (Venere) o ne hanno di minuscoli (Marte). Il piano dell'orbita della Luna è inclinato di 5°19' rispetto a quello dell'orbita della Terra intorno al Sole (il piano dell'eclittica). Il piano orbitale della Luna, assieme al suo asse di rotazione, ruota in senso orario con un periodo di 18,6 anni, sempre mantenendo un'inclinazione di 5°19' gradi; 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. Le ere geologiche della Luna vengono definite in base alla datazione di alcuni crateri che hanno avuto un effetto significativo sulla sua storia.
Le forze di marea che oggi causano le maree terrestri erano attive anche quando la Luna era in via di formazione, ed ancora fusa. Poi si raffreddò e si solidificò, ma mantenne la forma di un ellissoide con l'asse maggiore puntato verso la Terra. Le forze di marea della Luna sulla Terra, pur molto minori di quelle della Terra sulla Luna, hanno avuto l'effetto di rallentare progressivamente la velocità di rotazione della Terra. È stato calcolato per esempio che 400 milioni di anni fa il giorno terrestre durava 21,8 ore circa.[senza fonte] Inoltre i reciproci effetti mareali tendono a far aumentare la distanza tra di due corpi: alla stessa epoca essa era di circa 320.000 km Più di 4,5 miliardi di anni fa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido. Gli scienziati pensano che uno dei componenti delle rocce lunari detto KREEP, acronimo dell'espressione inglese K (potassio), Rare Earth Elements (terre rare), e P (fosforo), rappresenti l'ultimo resto del magma originario. Il KREEP è composto da quelli che gli scienziati chiamano "elementi incompatibili": elementi che non possono entrare a far parte delle strutture dei cristalli, e che quindi rimangono inutilizzati sulla superficie del magma. Per i ricercatori, il KREEP è un marcatore utile per determinare la storia del vulcanismo lunare e tracciare la cronologia degli impatti da parte di comete e altri oggetti celesti. La crosta lunare è composta da una varietà di elementi primari: uranio, torio, potassio, ossigeno, silicio, magnesio, ferro, titanio, calcio, alluminio e idrogeno. Quando viene bombardato dai raggi cosmici, ogni elemento riemette nello spazio una sua propria radiazione particolare, sotto forma di raggi gamma. Alcuni elementi, come l'uranio, il torio e il potassio, sono radioattivi ed emettono spontaneamente raggi gamma. Quale che sia la loro causa, i raggi gamma emessi da ogni elemento sono diversi, e uno spettrometro è in grado di distinguerli, e appunto in questo modo è stato possibile scoprirne l'esistenza. Una mappa globale della Luna, che riporti l'abbondanza di questi elementi, non è ancora stata realizzata. Il campo magnetico della Luna è molto debole a paragone di quello terrestre. Si pensa che una parte di esso sia intrinseca (come in una parte della crosta lunare chiamata Rima Sirsalis), mentre le collisioni con altri corpi celesti possono averne formata un'altra parte. In effetti, una delle questioni ancora aperte nella scienza planetaria è se un corpo senz'aria, come la Luna, possa ottenere un campo magnetico da impatti con comete e asteroidi. Le misurazioni del campo magnetico possono dare inoltre informazioni su dimensione e conduttività elettrica del nucleo lunare, fornendo quindi dati per una migliore teoria dell'origine della Luna. Per esempio, se il nucleo contenesse una proporzione maggiore di elementi magnetici (come il ferro) rispetto a quella terrestre, la teoria della nascita per impatto perderebbe credito (anche se potrebbero esistere spiegazioni alternative per questo fatto). Sopra tutta la crosta lunare si stende uno strato esterno di roccia polverosa, chiamata regolite. Sia la crosta sia la regolite sono distribuite in modo irregolare, l'una con uno spessore da 60 a 100 chilometri, l'altra passando da 3-5 metri nei mari fino a 10-20 metri sulle alture. Gli scienziati pensano che queste asimmetrie siano sufficienti per spiegare lo spostamento del centro di massa della Luna. L'asimmetria della crosta potrebbe anche spiegare la differenza nei terreni lunari, che sono formati principalmente da mari sulla faccia vicina, e rocce sulla parte lontana. La Luna non ha un'atmosfera propriamente detta. I pochi atomi che derivano dal degassamento (il rilascio di gas, come il radon, da parte delle rocce che compongono la Luna), e dal vento solare, che viene brevemente catturato dalla gravità lunare, non vengono trattenuti dalla gravità del satellite, quindi non si può parlare di una vera atmosfera. Le missioni Apollo che hanno portato astronauti sulla Luna hanno sbarcato anche alcuni sismografi. Questi sismografi hanno funzionato per molti anni ottenendo risultati ben diversi da quelli posti sulla superficie terrestre. Pur avendo registrato qualche migliaio di terremoti l'anno, si è visto che in media l'energia liberata da essi è molto bassa e non ha quasi mai superato il secondo grado della scala Richter. L'assenza di moti crostali impedisce lo sviluppo di terremoti di alta intensità
Storia dell'esplorazione lunare
(EN)
« Here men from the Planet Earth first set foot upon the moon, July 1969, A.D.
We came in peace for all mankind. »
(IT)
« Qui, uomini dal pianeta Terra posero piede sulla Luna per la prima volta, Luglio 1969 D.C.
Siamo venuti in pace, per tutta l'umanità. »
La targa raffigura i due emisferi del pianeta Terra ed è firmata dai tre astronauti e dall'allora Presidente statunitense Richard Nixon. In totale gli sbarchi sulla Luna delle missioni Apollo furono 6 (Apollo 11, 12, 14, 15, 16 e 17), per un totale di 12 astronauti discesi sul nostro satellite; la missione Apollo 13 non atterrò sulla Luna a causa di un incidente durante il volo, e le restanti previste missioni Apollo 18,19 e 20 furono annullate per tagli di bilancio. Dopo gli sbarchi del Programma Apollo nessun essere umano ha più camminato sulla Luna. Gli americani persero interesse, i sovietici continuarono con l'atterraggio di sonde automatiche (tra cui le Lunakhod) alcune delle quali (come Luna 16) riportarono anche campioni di suolo sulla Terra. Le altre nazioni non avevano le risorse necessarie e le due superpotenze non videro un vantaggio tale nell'esplorazione da giustificare gli altissimi costi. La sonda spaziale SMART-1 dell'Agenzia Spaziale Europea è stata lanciata il 27 settembre 2003 ed è arrivata nei pressi della Luna all'inizio del 2005 (il motivo di un tempo così lungo è da trovarsi nel suo propulsore ionico, un nuovo tipo di motore spaziale molto economico ma piuttosto lento). Smart 1 effettuerà una ricognizione completa della Luna e produrrà una mappa a raggi X della sua superficie .
Attualmente è in corso la missione LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) della NASA. L'Agenzia Spaziale Europea e la Repubblica Popolare Cinese hanno entrambe piani per esplorare la Luna, la prima mediante sonde e la seconda, secondo notizie recenti, con un programma di esplorazione umana. La Cina, oltre all'esplorazione umana, sta considerando la possibilità di sfruttare minerariamente la Luna, in particolare per l'isotopo Elio-3, da usare come fonte d'energia sulla Terra . La NASA sta anche programmando una missione sulla Luna per il 2020. Nel 2001, il francese Philippe Lheureux pubblicò un libro che sosteneva che le foto prese dagli astronauti americani sulla Luna fossero in realtà dei falsi realizzati sulla Terra. Prima di lui, lo statunitense Bill Kaysing aveva pubblicato un libro in cui sosteneva che l'allunaggio non era mai avvenuto. Nonostante queste teorie siano state smentite ed esistano varie prove sugli allunaggi dell'Apollo, l'argomento continua a suscitare polemiche.
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