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LA LUNA


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Immagine 1 - La Luna piena ripresa il 7 dicembre 2003 da Campolongo al Torre (Ud) (cortesia Marco Russiani/CAST)

La Luna, satellite della Terra, è un corpo praticamente sferico di 3.476 Km di diametro. Il globo lunare è leggermente ellittico, con una differenza di 4 Km. fra raggio polare e raggio equatoriale.

La luna si muove su un' orbita ellittica con eccentricità pari a 0,0549 ed una distanza media di 384.001 Km, la vediamo sotto un angolo di 29' 23" all'apogeo e di 33' 20" al perigeo.

Il nostro satellite ruota contemporaneamente attorno alla Terra e sul suo asse. Questa rivoluzione sincrona fa sì che noi vediamo sempre la stessa faccia, mentre sulla Luna giorno e notte si succedono su ogni punto della sua superficie.

   
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Immagine 2 - Animazione del sorgere della Luna piena dietro le montagne della Calabria; le variazioni della luce sono dovute al diverso assorbimento della luce lunare man mano che essa si alza sull'orizzonte (cortesia Nico Lonetti: www.lonnic.com/astronomia/)

La presenza lunare determina il verificarsi del fenomeno delle maree. La Terra, sottoposta all'attrazione lunare, tende a deformarsi in un'ellisse in direzione della Luna e in quella ad essa opposta.
Risentono di questo effetto soprattutto i mari, che tendono così ad alzarsi. La Terra, con la sua rotazione attorno al suo asse, fa in modo che ciò interessi tutte le coste.

Il fenomeno più appariscente della Luna è certamente quello delle fasi. Queste si spiegano con il fatto che la Luna non brilla di luce propria, ma riflette quella del Sole; le fasi stesse evolvono seconda del posto che il satellite occupa nelle sue diverse posizioni lungo l' orbitadescritta intorno alla Terra.
Quando si verifica la "Luna Nuova", ed essa si trova in congiunzione fra noi e il Sole, ci mostra la sua faccia scura ed è invisibile.

Man mano che i giorni passano il satellite si allontana sempre di più dal Sole e diventa una falce crescente.
A 7,4 giorni si osserva il "Primo Quarto": è illuminata a metà, e si trova in Quadratura Orientale, dista 90ø dal Sole verso est e passa in meridiano circa 6 ore dopo di esso.
L'illuminazione del disco aumenta, via via fino a che, dopo 14,8 giorni, si verifica la "Luna Piena"; si presenta con tutto il disco illuminato ed è in opposizione.
Si può dire che sorge quando tramonta il Sole e tramonta quando esso sorge.

Successivamente la frazione illuminata va gradualmente diminuendo.
A 22,1 giorni notiamo ancora metà Luna illuminata: è l' "Ultimo Quarto" e dista 90° gradi dal Sole verso ovest; si dice che è in Quadratura Occidentale e passa in meridiano circa 6 ore prima di esso.
Continuando il percorso dell'orbita la Luna mostra una falce che decresce sempre più man mano che si riavvicina al sole fino a che, a 29,5 giorni, si presenta un'altra Luna Nuova: il ciclo ricomincia.

3a) Luna nuova durante l'eclisse di sole: 168 KB 3b) Primo quarto: 208 KB 3c) Luna piena: 398 KB 3d) Ultimo quarto: 25 KB

Immagine 3 - Le fasi della Luna: nuova (in occasione dell'eclisse totale di sole del 29/06/2006), primo quarto (09/02/2003), piena (27/11/2004), ultimo quarto (09/07/2004). Degno di nota è il fatto che con le digicam durante l' eclisse totale di sole del 29 marzo 2006 a El Sallùm e in altri luoghi si sia registrata la luce cinerea lunare mostrando, come nel caso dell'immagine qui sopra, la faccia lunare con la meravigliosa corona solare tutt'intorno: è stato uno spettacolo straordinario, che nessuno di noi presenti dimenticherà (cortesia prima immagine: Lorenzo Comolli-Alessandro Gàmbaro/GAT; le altre tre immagini sono di Paolo Beltrame/CAST)

Il tempo impiegato per un ciclo di fasi completo è di 29,5 giorni, mentre bastano 27,3 giorni per una rivoluzione completa attorno alla Terra.
La differenza si giustifica col fatto che la Luna orbira intorno alla Terra e contemporaneamente la Terra intorno al Sole, pertanto aumenta il suo percorso orbitale e ne consegue un ritardo di 2,2 giorni per trovarsi nella posizione iniziale e riprendere un nuovo ciclo di fasi.

Per ottenere informazioni dettagliate sui fenomeni lunari e solari, visitate il sito del US Naval Observatory, il quale l'aggiorna automaticamente a questo link.

Si è detto che della Luna si vede solo la metà, ma in realtà è possibile osservare fino al 59% della sua superficie.
Tale possibilità è giustificata dalla sua velocità nei vari tratti orbitali, dall' inclinazione sul suo asse e dalla rotazione dello stesso.

Il fenomeno è detto "librazione". Tale fenomeno apparente è dimostrato in quanto la Luna, nel punto più vicina a noi, si sposta più velocemente lungo l'orbita mantenendo costante il suo moto rotatorio.
Notiamo così una "Rotazione apparente" della parte sinistra dell'astro verso di noi e ci permette, in tal modo, di osservare una porzione di superficie lunare oltre il limite medio del bordo orientale.

Al contrario quando essa è sita alla massima distanza da noi si sposta più lentamente lungo l' orbita rendendo visibile la parte di superficie oltre il limite medio del bordo occidentale. Inoltre, per effetto dell' inclinazione del suo asse, si osserva alternativamente un lembo maggiore intorno al Polo Nord e al Polo Sud.

La superficie lunare è ricoperta da uno strato di polvere e detriti rocciosi denominato "regolite" dello spessore di circa 60 km. Questo strato ricopre un mantello solido di circa 1.000 km che avvolge un nucleo di consistenza viscosa alla temperatura di circa 1300°C.
Il campo magnetico della Luna è di circa 1.000 volte più debole di quello terrestre.
L'energia sismica lunare è praticamente nulla: i terremoti lunari sono al massimo del secondo grado della Scala Richter (inavvertibili dall'uomo).

Altimetria misurata dalla sonda Clementine: 138 KB

Immagine 4 - Mappa altimetrica della Luna presa dalla sonda NASA Clementine; le massime altezze lunari toccano i 7 chilometri rispetto al livello medio, mentre le massime profondità raggiungono i 6-7 chilometri. A sinistra è rappresentata la faccia non visibile, mentre a destra quella visibile dal nostro pianeta (cortesia NASA/JPL/Clementine)

Si tratta di un astro praticamente inerte dove gli avvenimenti geologici sono estremamente rari. Analisi eseguite su campioni di roccia hanno escluso la presenza di acqua e di microrganismi, anche se recenti ricerche hanno avvalorato l'ipotesi che ci sia l'acqua in alcuni crateri il cui interno è sempre in ombra dal Sole. Le misurazioni effettuate alla fine degli anni '90 del secolo scorso da parte della sonda Luna Prospector parevano confermare queste supposizioni, permettendo ardite ipotesi di colonnizzazione impensabili solamente pochi anni prima, ma successive analisi con radiotelescopi sembrano smentire definitivamente tale supposizione.

Mappa della gravità misurata dalla sonda Lunar Prospector: 269 KB

Immagine 5 - Mappa dell'accelerazione verticale della Luna misurata dalla sonda NASA Lunar Prospector nel periodo 1998-1999; le massime accelerazioni corrispondono alle zone con maggiore concentrazione di massa della superficie lunare e sono riportate in colore rosso. Esse in pratica corrispondono ai grandi bacini d'impatto. La loro formazione è probabilmente dovuta al nucleo più denso dell'asteroide precipitato, il quale ha creato nella zona dell'impatto una formazione più densa poco sotto la superficie; i suoi effetti sulla gravità superficiale lunare li potete leggere nella nota qui sotto (cortesia NASA/JPL/Lunar Prospector)

Il 6 novembre 2006 la NASA ha pubblicato un articolo che spiegherebbe il perché un esperimento fatto dall'Apollo XVI nell'aprile 1972 durò molto di meno di quanto ci si attendesse. Il 24 aprile 1972, poco prima della conclusione della missione, gli astronauti rilasciarono una piccola sonda, chiamata PFS-2, la quale avrebbe dovuto orbitare intorno al satellite per studiarne alcuni aspetti, come il tasso di particelle presenti nell'orbita lunare (dannose per la salute degli astronauti e quindi importanti da studiare) e l'esatta conformazione del campo magnetico del satellite e le sua interferenze con quello terrestre e solare. Il precedente satellite, PFS-1, fu rilasciato otto mesi prima dalla missione Apollo XV e operò secondo i parametri di missione, lungo un'orbita ellittica (89-122 km). Ma, dopo solo due settimane e mezzo dal rilascio, PFS-2 precipitò sulla superficie lunare! Cos'era accaduto?
Analizzando i dati della sonda Lunar Prospector, missione eseguita tra il 1998 e il 1999, la quale al termine della missione fu fatta precipitare di proposito sulla Luna per creare un lunamoto che evidenziasse meglio la conformazione dell'interno lunare, si capì che l'incidente della PFS-2 fu dovuto ad anomalie gravimetriche della superficie lunare. In pratica dai nuovi dati si comprese che ogni grande bacino d'impatto lunare, quelli che noi oggi chiamiamo mari e che sono frutto dell'impatto devastante di un asteroide di grande dimensione, non solo hanno rimodellato gran parte della superficie lunare della faccia a noi visibile, ma hanno lasciato al suo interno, poco sotto la crosta selenica, materiale ad alta densità, molto maggiore di quella tipica della crosta lunare, composta di silicati e con una densità media di circa 3,2 g/cm3, mentre la Terra ha una densità media di 5,5 g/cm3. A che cosa sono dovute queste anomalie? Probabilmente sono i nuclei "rocciosi e metallici" degli asteroidi che sono precipitati, ma il loro effetto è che distorcono pesantemente la gravità lunare e a quote al di sotto dei km le navicelle modificano fortemente la loro orbita iniziale ellittica o circolare, perdendo velocemente di quota e precipitando in pochissimi mesi (la PFS-2 in meno di venti giorni).
Ora questa scoperta influisce pesantemente su sonde poste in orbita, tipo quelle per fare da ponte con la Terra nelle trasmissioni audio-video, necessarie se si pensa di colonizzare stabilmente il satellite (soprattutto per costruire radiotelescopi e sistemi di analisi scientifica protetti dai disturbi della miriade di emettitori elettromagnetici e luminosi dovuti al nostro pianeta. L'unica alternativa è immettere le sonde in orbita anche bassa (a 100 km o meno di quota) inclinate solo per quattro valori: 27°, 50°, 76° e 86° sull'equatore, oppure in orbita polare. Solo lì i satelliti potranno rivolvere il nostro satellite indefinitamente (in realtà per lunghi periodi, non per l'eternità).
Un "mistero" del 1972 è stato risolto oltre un quarto di secolo dopo.
La pagina originale dell'articolo la trovate all'indirizzo: http://science.nasa.gov/headlines/y2006/06nov_loworbit.htm (NASA; 06/11/2006)

Sinus Iridium: 112 KB

Immagine 6 - L'ampio anfiteatro chiamato Sinus Iridium è quanto resta d'un bacino da impatto provocato da un asteroide di medio-piccola dimensione, precipitato sulla Luna prima di quello di dimensione maggiore che formò Mare Imbrium, un bacino di lava cristallizzata ampio molte centinaia di km, il quale si sovrappone parzialmente a Sinus Iridium e che occupa tutta la parte superiore della fotografia digitale. Per avere una prospettiva esatta della loro posizione e della dimensione reciproca, guardate l'immagine della Luna piena a inizio pagina: si trovano in alto, poco a sinistra del centro immagine. Quest'immagine è un bell'esempio di astrofotografia che utilizza una webcam modificata per l'astronomia planetaria (cortesia Paolo Beltrame/CAST)

Sulla superficie della Luna possiamo distinguere zone chiare e zone scure chiamate convenzionalmente "continenti" e "mari". Osservati al telescopio i continenti sono delle regioni montuose accidentate butterate da crateri di tutte le dimensioni; mentre i mari sono vaste distese di lava solidificata. Le zone scure meno vaste sono denominate anche: laghi, baie e paludi.

Altre importanti caratteristiche del suolo lunare sono i crateri.
Essi vengono divisi in anfiteatri, circhi e craterini. Gli anfiteatri sono i crateri più vasti; il loro diametro è compreso fra i 60 e 300 km, la loro cinta è spezzata e erosa dai micrometeoriti che cadono continuamente, il loro fondo segue la curvatura lunare e può presentare altri crateri, monticelli e faglie. I circhi, con diametri compresi fra 20 e 100 km, hanno la cinta massiccia e regolare, le creste scoscese presentano la parete interna terrazzata e si osserva spesso, al loro centro, uno o più picchi montuosi. I crateri con diametro compreso fra 5 e 60 Km, hanno la cinta scoscesa e ben conservata, non hanno monte centrale. Sotto i 5 Km di diametro i crateri sono detti craterini.
Inoltre tantissimi crateri presentano forme diverse non facilmente classificabili: a pera, oblunghi e presentano doppie cinte e diverse altre caratteristiche.

Le montagne lunari, più rare dei crateri, si estendono spesso ai bordi dei mari e questi possono essere considerati come dei giganteschi crateri. Su di esse non si osservano gli aspetti che si vedono sulla Terra come le valli profonde o le erosioni provocate dagli agenti atmosferici.

I domi e le dorsali lunari sono delle alture del diametro compreso tra i 10 e 20 Km. con un'altezza di qualche centinaio di metri e una pendenza dall'1 al 3%. Quasi tutti presentano un cratere sulla sommità. Il declivio delle loro pendici le fanno assomigliare a onde che solcano i mari lunari.
Domi e dorsali testimoniano la manifestazione di formazioni più marcate quali scanalature e faglie. Le scanalature sinuose sembrano, con i loro lunghi meandri, dei corsi d'acqua dissecati (potrebbero essere le tracce delle antiche colate laviche all'epoca delle rimonte magmatiche).
I giochi d'ombra osservati (in modo partcolare col Sole radente) fanno sembrare i rilievi, le varie faglie e le scanalature con pendenze vertiginose, gli abissi insondabili; mentre in realtà le pendenze più accentuate sono del 30-35%.

L'origine della Luna è tutt'ora poco chiara e si sono formulate quattro ipotesi al riguardo:
1) quella della fissione - La Luna sarebbe un frammento staccatosi dalla Terra poco dopo la sua formazione;
2) quella della cattura - Dopo essersi formata in qualche parte del Sistema Solare, la Luna sarebbe stata catturata dal campo d'attrazione terrestre;
3) quella dell'accrescimento - La Luna si sarebbe formata a partire dalle polveri e dai detriti orbitanti intorno alla Terra.
4) quella della collisione della Terra con un corpo plametario della taglia di Marte - L'espulsione dei frammenti dei loro rispettivi strati superficiali avrebbe dato origine all'accrescimento in orbita attorno alla Terra di tantissimi planetesimi, già però differenziati rispetto a quelli che formarono originariamente la Terra e il corpo che vi collise. La Luna si sarebbe in seguito formata per la mutua attrazione gravitazionale di tali planetesimi in orbita, i quali si sarebbero successivamente rifusi quando la Luna raggiunse una sufficiente massa (corrispondente ad un diametro superiore ai 1000 km). Il processo di ulteriore differenziazione e raffreddamento avrebbe seguito il corso già ipotizzato dagli scienziati.
Con l'energia liberata da questo processo, durante la rifusione gli elementi più pesanti sarebbero andati a fondo e i più leggeri sarebbero rimasti in superficie. La superficie, nel suo formarsi,avrebbe subito un catastrofico bombardamento meteoritico che l'avrebbe butterata con crateri di tutte le dimensioni e sotto il continuo impatto si sarebbe trasformata in uno strato di polvere e detriti sempre più spesso. Successivamente il riscaldamento interno, determinato dalle rimonte magmatiche, avrebbe fatto uscire le stesse attraverso le parti più deboli che avrebbero riempito le grandi depressioni lunari. Tale attività tettonica e vulcanica avrebbe lasciato tracce sulla superficie lunare (fessure, faglie, rughe, domi, ecc.).
Tale sequenza spiegherebbe il perché la Luna sia molto simile alla terra per composizione, difficilmente spiegabile se il corpo si fosse formato lontano da essa, ma contemporaneamente essa sia anche parecchio difforme per conposizione e densità (le rocce superficiali terrestri sarebbero già state impoverite in elementi pesanti per l'iniziale differenziazione del nostro pianeta, prima che su di esso collidesse il proto-pianeta che diede il via alla formazione della Luna).

In conclusione la Luna può essere considerata un corpo inerte, salvo per qualche impatto occasionale con asteroidi, che hanno formato i crateri più recenti (Copernico 800 milioni di anni fa, Tycho 100 milioni di anni fa).

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Immagine 7 - Il nostro satellite è il corpo meglio studiato del Sistema Solare, dopo la Terra, su di esso sono allunate varie sonde automatiche, sia sovietiche sia statunitensi. Qui sopra potete guardare la mappa dei siti ove sono allunate le missioni automatiche Luna (2, 9, 13, 17, 18, 20, 21 e 24) e Surveyor (1, 3, 5, 6 e 7), oltre alle misioni umane (Apollo 11, 12, 14, 15, 16, 17). Ricordo che la missione Apollo 11 fu la prima che portò un uomo sulla Luna (Neil Armstrong) e che l'Apollo 13 (al comando di Jim Lowell) fu l'unica che non allunò perché abbe un pericoloso guasto durante il viaggio dalla Terra alla Luna, il quale mise in pericolo la vita dei tre astronauti a bordo. (cortesia NASA)

La Luna è stato l'unico corpo celeste, al di fuori della Terra dove l'uomo abbia posato il suo piede. Col programma americano Apollo, successore del Mercury e del Gemini, nel periodo 1969-1972 dodici uomini sono sbarcati sul nostro satellite e hanno effettuato una serie di studi e misurazioni delle propietà della Luna. Gli strumenti lasciati sul posto hanno fornito ulteriori misure, specialmente quelle sismiche generate dai lunamoti (i corrispondenti dei nostri terremoti), senza dimenticate le varie centinia di chilogrammi di rocce portate sulla Terra e che sono state analizzate per determinarne l'esatta composizione mineralogica e chimica, oltre che l'età e il grado di degradazione dovuto alle particelle cosmiche. Il ritono alla Luna è ancora lontano, ancora di più il ritorno stabile, ma in questo secolo il nostro satellite potrebbe diventare la nostra seconda casa. L'immagine più sopra mostra i siti ove sono sbarcate le missioni umane e le sonde automatiche. Di seguito mostrerò alcune immagini delle missioni Apollo.

Liftoff Apollo 11: 155 KB      

Immagine 8 - Il perfetto lancio del razzo Saturno V dal Launch Pad 39B del John Fitzgerald Kennedy Space Center di Cape Canaveral in Florida, USA. I razzi della missione Apollo, qui è ripresa l'Apollo 11 che portò per la prima volta l'uomo sulla Luna, prevedevano tre stadi vettori (I-II-III), più un modulo di comando (la capsula dove alloggiavano i tre astronauti) e un modulo di allunaggio (il Lem) costruito appositamente per sbarcare sulla Luna, la cui parte superiore (decollando dalla Luna) si staccava mediante potenti razzi per riportare due astronauti sul mondulo di comando dove li attendeva il terzo. (cortesia NASA/Apollo11)

Cliccando l'immagine l'aprirete a 1000 x 1250 pixel.

Members of Apollo 11: 20 KB

Immagine 9 - L'equipaggio della missione Apollo 11, la prima che portò l'uomo sulla Luna: Neil Armstrong (a sinistra), Buzz Aldrin (a destra) e al centro in piedi Michael Collins, l'astronauta che rimase sul modulo di comando orbitando da solo mentre i suoi due compagni sbarcavano sulla Luna, in piedi in alto (cortesia NASA/Apollo11)

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Immagine 10 - La zona dove allunò la missione Apollo 11, la prima che portò l'uomo sulla Luna (Neil Armstrong e Buzz Aldrin), è delimitata su una cartina del nostro satellite al primo quarto, mentre a destra si osserva un ingrandimento dell'area delimitata a sinistra. In un' altra immagine la zone è osservabile con maggiore dettaglio e si osservano i crateri dedicati a "Buzz" Aldrin e Michael Collins, l'astronauta che rimase sul modulo di comando orbitando da solo mentre i suoi due compagni sbarcavano sulla Luna. Il cratere dedicato a Neil Armstrong si trova a destra di quello dedicato a Collins. Tranquillity Base, il punto ove allunò l'Apollo 11 è cerchiato in arancione. (cortesia NASA)

La Terra vista dalla Luna: 6 KB  

Immagine 11 (a sinistra) - Mentre gli astronauti delle missioni Apollo sorvolavano la Luna, sullo sfondo si vedeva la Terra che sorgeva (cortesia NASA)

Immagine 12 (a destra) - Uno degli astronauti perlustra la Luna durante una delle ultime missioni Apollo; sullo sfondo, oltre il cratere, si vede il rover col quale essi si spostavano (fonte NASA). Cliccando l'immagine la visualizzerete a 208 x 434 pixel

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Saturn occultated by the Moon: 164 KB

Immagine 13 - La Luna sta per occultare il pianeta Saturno la mattina del 2 marzo 2007. In quel momento la Luna era di magnitudine di -12,6 e aveva una fase del 96,65% d'illuminazione, mentre Saturno aveva una magnitudine di +0,0 e una fase d'illuminazione del 99,96%. (cortesia Mauro Zorzenon/CAST)

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Immagine 14 - Il pianeta Saturno è uscito da poco dall'occultazione della Luna, avvenuta la mattina del 2 marzo 2007. In quel momento la Luna era di magnitudine di -12,6 e aveva una fase del 96,65% d'illuminazione, mentre il pianeta aveva una magnitudine di +0,0 e una fase d'illuminazione del 99,96%. (cortesia Mauro Zorzenon/CAST)

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Immagine 15 - Il pianeta Venere è uscito da poco dall'occultazione della Luna, avvenuta nel pomeriggio del 18 giugno 2007 (qui siamo alle 16:00 TU). In quel momento la Luna era di magnitudine di -9,4 e aveva una fase del 14,93% d'illuminazione, mentre Venere aveva una magnitudine di -4,3 e una fase d'illuminazione del 44,03%. (cortesia Liborio Ribaudo/AAE)

 

Articolo originale di Giovanni Giusto; successive integrazioni di Lucio Furlanetto
Adattamento web, ricerca delle immagini, grafici e tabelle di Lucio Furlanetto


Ulteriori approfondimenti:
A Meteoroid Hits the Moon (NASA; 13/06/2006)


Immagine 1: copyright © 2004 di Marco Russiani (CAST)
Animated gif 2: copyright © 2005 di Nico Lonetti
Immagine 3a: copyright © 2006 di Lorenzo Comolli-Alessandro Gàmbaro (GAT)
Immagini 3b, 3c, 3d: copyright © 2003-2004 di Paolo Beltrame (CAST)
Immagine 4: copyright © 2000 di NASA/JPL/Clementine
Immagine 5: copyright © 1999 di NASA/JPL/Lunar Prospector
Immagine 6: copyright © 2005 di Paolo Beltrame (CAST)
Immagine 7: copyright © della NASA
Immagini 8-9-10-11-12: copyright © di NASA/Apollo
Immagini 13-14: copyright © 2007 di Mauro Zorzenon (CAST)
Immagine 15: copyright © 2007 di Liborio Ribaudo ( AAE-Associazione Astronomica Euganea)


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Pagina caricata in rete: novembre 1997; ultimo aggiornamento (15°): 4 agosto 2007