RELAZIONE TERRA – LUNA a cura di Umberto Mascia

LA LUNA Unico satellite naturale della Terra

Luna e Terra messe a confronto

Dati tecnici della Luna

La superficie della Luna Mari: sono zone scure e ampie pianeg gianti coperte da un soffice manto pol- veroso con spessore variabile costitui to essenzialmente materiale di ricadu ta a seguito di impatti meteorici. Lo strato sottostante è costituito da la ve basaltiche fuoriuscite a seguito della rottura della crosta dopo tali impatti. Terre: sono rappresentate dalle zone più chiare rappresentate dai rilievi mon tuosi e dai crateri. Rappresentano il 70% della faccia visibile della Luna.

“That’s one small step for man, one giant leap for Mankind” Prima impronta umana sulla Luna 20 luglio 1969: ore 21:56 Armstrong pone il piede sul suolo lunare. “That’s one small step for man, one giant leap for Mankind” (Questo è un piccolo passo per l’uomo, un balzo gigantesco per l’umanità)

La polvere lunare viene definita regolite, in prevalenza emessa dalle eruzioni vulcaniche. Si suppone che in seguito sia stata rimescolata dagli impatti me- teorici ed elaborata dall’azione del vento solare. Le dimensioni dei frammenti sono dell’ordine di Φ = 10-5-10-4 m e di compo sizione simili alle rocce ignee terrestri.

I rilievi I rilievi lunari hanno forme ed altezze diverse, fino a 9000 metri. Ci sono vere e proprie catene montuose generalmente a forma di arco e delimitan ti i mari. I rilievi

I crateri lunari L’assenza di un’atmosfera è stata essenziale per la con- servazione della morfologia primordiale della Luna. I crateri presentii sulla super ficie del satellite sono per la maggior parte crateri da im- impatto. La presenza di imponenti co late laviche presenti ai margi ni dei crateri testimoniano un origine vulcanica del cratere stesso.

Lato nascosto della Luna

Struttura interna della Luna

Moti della Luna Rotazione: attorno al proprio asse da O a E il 27g 7h 43m 12s. Rivoluzione: attorno alla Terra in senso antiorario in 27g 7h 43m 12s (tempo calcolato su di una stella di riferimento = MESE SIDEREO) Traslazione: assieme alla Terra at- torno al Sole. Poiché la rotazione e la rivoluzione hanno la stessa durata (risonanza 1:1) la Luna rivolge alla Terra sem- pre la stessa faccia.

Mese Sinodico (o lunazione) : I Principali Periodi Lunari Mese Siderale : la durata del periodo di rivoluzione che ammonta a 27,3 giorni; Mese Sinodico (o lunazione) : l'intervallo di tempo compreso fra due fasi uguali che è pari a 29,5 giorni; Mese Draconico : l'intervallo di tempo compreso fra due successivi passaggi allo stesso nodo orbitale, che è pari a 27,2 giorni; Mese Anomalistico : il periodo compreso fra due successivi passaggi al perigeo che è uguale a 27,5 giorni.

Fasi Lunari Sono variazioni delle condizioni d’illuminazione della Luna dovute alla posizione che la Luna assume rispetto alla Terra e alla diversa esposi zione ai raggi solari. Il ciclo completo delle fasi lunari (Mese Sinodico) dura 29g 12h 44m 3s.

I cicli delle fasi lunari L'intero ciclo delle fasi lunari, praticamente l'intervallo di tempo compreso fra due fasi uguali, dura circa 29,5 giorni è viene chiamato anche periodo sinodico o lunazione. Esso si compone di quattro fasi principali, separati a loro volta da altrettanti momenti intermedi che in successione vengono definiti: Luna Nuova : La Luna si trova nella stessa direzione del Sole (congiunzione), e perciò tramonta e sorge con esso. Non è visibile, essendo occultata dall'intensa luce solare, anche se nei giorni immediatamente precedenti o seguenti, quando essa mostra una esile falce, è debolmente illuminata dalla luce cinerea ossia dai raggi solari riflessi dal nostro pianeta. Ha un'età di 0 giorni. Luna Crescente : La Luna mostra un disco parzialmente illuminato per meno della metà che è rivolto verso Ovest. Primo Quarto : A 90° dal Sole verso Est (quadratura), la Luna sorge e tramonta 6 ore dopo di esso mostrando mezzo emisfero illuminato che si trova rivolto verso Ovest. L'età è di 7,4 giorni.

Gibbosa Calante - Il disco lunare appare illuminato per oltre metà, ma in fase decrescente. Ultimo Quarto - Il nostro satellite sta per completare il giro, si trova infatti nuovamente a 90° dal Sole, ma questa volta verso Ovest, per cui sorge e tramonta 6 ore prima. L'emisfero illuminato volge ad Est ed ha un'età pari a 22,1 giorni. Luna Calante - La frazione illuminata del disco lunare continua a decre- scere mostrando ancora una piccola parte che si trova rivolta verso Est. Gibbosa Crescente - La porzione di disco illuminato ammonta ad oltre la metà. Luna Piena - Dalla parte opposta al Sole (opposizione), la Luna è completamente illuminata. Sorge e tramonta in maniera opposta al Sole, ossia con una differenza di 12 ore (180°), ed ha un'età di 14,7 giorni.

Moto di rivoluzione lunare Moti lunari La Luna, essendo soggetta alle leggi della meccanica celeste come tutti gli altri corpi del sistema solare, compie un moto di rotazione attorno al proprio asse ed un moto di rivoluzione attorno alla Terra descrivendo un'orbita che risulta inclinata rispetto all'eclittica di circa 5 gradi. Moto di rivoluzione lunare Durante l'orbita attorno alla Terra, la Luna presenta una velocità orbitale variabile in maniera inversamente proporzionale alla distanza dal nostro pianeta (il cui valore medio ammonta a 384.400 km). Ragion per cui avremo un minimo ed un massimo della velocità orbitale, a seconda che essa si trovi rispettivamente all'apogeo (il punto più lontano dalla Terra) od al perigeo (il punto più vicino alla Terra). La direzione è da Ovest verso Est, mentre per il moto apparente del cielo, a causa della contemporanea rotazione della Terra nello stesso verso, la Luna sembrerà come trascinata dalla volta celeste in senso contrario, e perciò da Est verso Ovest. Tutto ciò si traduce in realtà in uno spostamento medio diurno, verso Est e rispetto alla sfera celeste, di circa 13°, che conseguentemente causerà un ritardo degli istanti di levata e tramonto pari a quasi 50 minuti.

Librazioni lunari E' l'effetto causato da piccole asimmetrie del movimento della Luna rispetto alla Terra, che con sente d'osservare una frazione del suolo lunare superiore al 50% Esistono tre tipi di librazione, causati da tre meccanismi diversi. Librazione in longitudine: poiché la velocità di rotazione della Luna su sé stessa è costante, mentre la sua velocità di rivoluzione attorno alla Terra varia leggermente a causa della piccola eccentricità dell'orbita, uno dei due movimenti sopravanza alternativamente l'altro, facendo sì che dalla Terra si possano vedere 8 gradi in più di longitudine est ed ovest del suolo lunare. Librazione in latitudine: a causa dell'inclinazione di circa 7 gradi dell'asse di rotazione della Lu na rispetto al piano della sua orbita, è possibile osservare alternativamente le regioni attorno ai due poli. Librazione diurna: il punto di vista di un osservatore cambia durante il giorno a causa della rotazione terrestre, rendendo visibile una piccola estensione di superficie lunare in più rispet to a una posizione fissa; questo effetto è molto meno importante dei due precedenti. La combinazione dei tre tipi di librazione consente di osservare direttamente circa il 59% della superficie lunare: il 41% di essa è osservabile in ogni momento, mentre il restante 18% è osservabile con discontinuità

Eclissi Condizione necessaria è che si verifichi un allineamento Un eclisse totale o parziale si verifica quando un corpo celeste viene a trovarsi davanti al Sole . Condizione necessaria è che si verifichi un allineamento Poiché il piano dell’orbita della Luna è inclinato rispetto a quello della Terra di circa 5°, l’allinea mento si ha solo sulla linea dei nodi ossia dove i piani orbitali si intersecano.

Eclissi di Sole

Eclissi di Luna

La luna rossa, è un fenomeno di ottica che si attua durante le eclissi di luna. L'eclissi di Luna è, dei due fenomeni, quello più scientificamente importante. La luce solare attraversa l‘ atmosfera terrestre e subisce una rifrazione differenziale (dal viola cupo al rosso scuro). I raggi sono multicolori perché l'atmosfera terrestre si comporta come un prisma. Tali raggi colpiscono la superficie del nostro pianeta il quale li reinvia sulla Luna. I colori rossi sono quelli meno assorbiti dai gas terrestri (al contrario dei blu - violetti) ed ecco il motivo per cui il Sole all'orizzonte appare rosso. A complicarlo c'è la colorazione della superficie terrestre sulla quale insistono i raggi che ritornano sulla Luna: gli oceani, i deserti, le foreste e così via, si presentano con colorazioni diverse. LA LUNA ROSSA

Fissione Cattura Accrezione in orbita Catastrofe Teorie sulla formazione della Luna Fissione Cattura Accrezione in orbita Catastrofe

Ipotesi della fissione: la rapida rotazione della Terra in cui que sta era ancora composta da ma teriali fusi ha determinato la fuoriuscita per fissione di mate riale che avrebbe dato origini- nato il nostro satellite. Pro: differente densità dei due corpi (5,5 e 3,3 g/cm3) Contro: difficoltà dinamiche molto impro babili che prevedevano una velocità di ro tazione della Terra inferiore alle 3 ore, ve locità difficilmente giustificabile.

Ipotesi della cattura: l’attrazione gravitazionale terrestre avrebbe permesso la cattura della Luna che era precedentemente un corpo indipendente che si muoveva liberamente nel sistema solare. Pro: ciò spiega la diversa densità, assumendo un’origine non comune. Contro: estrema improbabilità statistica del processo di cattura. Inoltre per entrare in orbita attorno alla Terra, la Luna avrebbe dovuto dissipare molta della propria e nergia cinetica con un meccanismo assai efficiente, non ancora individuato. Campioni lunari (Apollo) hanno dimostrato analogo contenuto di isotopi dell’ossige no delle rocce, il che dimostra che i due corpi devono essersi formati in regioni del lo spazio non troppo distanti fra loro. Inoltre la Luna avrebbe dovuto avere un’orbita molto ellittica e instabile rispetto a quello che si riscontra realmente.

Ipotesi dell’accrezione in orbita: la Luna e la Terra si sarebbero formate nel medesimo tempo a partire dallo stesso materiale e nella stessa regione della nebulo sa primordiale da cui è originato l’intero sistema solare. Pro: l’analisi chimica e la datazione delle Rocce lunari e terrestri non contrasta so stanzialmente con tale teoria. Contro: non rende conto della differenza di densità e composizione chimica. Inoltre esistono difficoltà nel meccanismo dinamico che avrebbe originato questo “doppio pianeta”.

l’impatto con la Terra di un planetoide delle dimensioni di Marte. Ipotesi della collisione eccentrica: la Luna si sarebbe formata a seguito del l’impatto con la Terra di un planetoide delle dimensioni di Marte. Pro: stessa composizione del mantello simile a quello terrestre, con fusione di entrambi i nuclei. Questa ipotesi è l’unica che risolve sia i problemi di diversa composizione chimica, sia quelli di natura dinamica. Contro: estrema improbabilità statistica circa la collisione fra due corpi così grandi.

MAREE Sono oscillazioni periodiche della massa marina. Sono dovute all’attrazione gravitazionale eserci- tata dalle masse del Sole e soprattutto della Lu na, poiché anche se il Sole ha una massa 27 mi lioni di volte maggiore di quella della Luna esso è molto più lontano. L’attrazione gravitazionale di questi due corpi vie ne esercitata essenzialmente sulla massa fluida dei mari facendola salire e scendere rispetto alle terre emerse anche di parecchi metri. Conseguenze: la Terra rallenta la sua rotazione di 0,002 sec./secolo, mentre la Luna si allontana di 1,5 cm circa all’anno

Rotazione del sistema Terra-Luna attorno al centro di massa

Fenomeno delle maree

La linea di costa La presenza delle correnti La forza d’inerzia delle masse d’acqua L’attrito delle masse d’acqua sui fondali A causa di tutto ciò variano sia l’intensità delle maree che il loro numero.

Ampiezza delle maree

Baia di Fundy

Mont Saint Michel (Francia)

bassa marea alta marea Mont Saint Michel (Francia) altezza di marea 14,5 m

Fine