Luna
| Luna ( Tierra I) | |
|---|---|
 | |
| Satélite de | Tierra |
| Parámetros orbitales | |
| (en el momento J2000) | |
| Semieje mayor | 384 400 kilometros [1] |
| Perigeo | 363 300 km [1] |
| Apogeo | 405 500 km [1] |
| Circum. orbital | 2 413 402 kilometros |
| Periodo orbital | 27,321 661 55 días (27 días, 7 horas, 43,2 m) |
| Período sinódico | 29.530 588 días (29 días 12 horas 44 minutos) |
| Velocidad orbital | 964 m / s [1] (mínimo) 1 076 m / s [1] (máx.) |
| Inclinación en la eclíptica | 5.145396 ° |
| Respetar la inclinación en equat. de la tierra | de 18.30 ° a 28.60 ° |
| Excentricidad | 0.0549 [1] |
| Datos físicos | |
| Equat. Diámetro | 3 476,2 kilometros [1] |
| Diámetro polar | 3 472,0 kilometros [1] |
| Diámetro medio | 3476 kilometros |
| Aplastante | 0,0012 [1] |
| Superficie | 37 930 000 km² |
| Volumen | 2.1958 × 10 19 m³ [1] |
| Masa | |
| Densidad media | 3.3462 × 10 3 kg / m³ |
| Aceleración de gravedad en la superficie | 1.622 m / s² (0,1654 g) |
| Velocidad de escape | 2 380 m / s [1] |
| Período de rotación | Rotación sincrónica |
| Velocidad de rotacion (en el ecuador) | 4.627 m / s |
| Inclinación eje en la eclíptica | 1.5424 ° |
| Temperatura superficial | 40 K (−233,2 ° C )[2] (min) 250 K (−23 ° C) (promedio) 396 K (123 ° C) (máx.) |
| Presión atm | 3 × 10 −10 Pa |
| Albedo | 0,12 |
| Datos de observación | |
| Aplicación Magnitude. | -12,74 [1] (mínimo) |
| Aplicación Magnitude. | −12,747 y −12,74 |
La Luna es el único satélite natural de la Tierra [3] . En ocasiones se utiliza su nombre propio, por excelencia y con inicial minúscula ("una luna"), como sinónimo de satélite también para los cuerpos celestes que orbitan alrededor de otros planetas.
Orbita a una distancia promedio de aproximadamente 384 400 km de la Tierra [1] , lo suficientemente cerca como para ser observable a simple vista, de modo que en su superficie es posible distinguir puntos oscuros y puntos claros. Los primeros, llamados mares, son regiones casi planas cubiertas por rocas basálticas y escombros de color oscuro. Las claras regiones lunares, llamadas tierras altas o mesetas, se encuentran a varios kilómetros de altura sobre el nivel del mar y tienen relieves que alcanzan incluso los 8000-9000 metros de altura. Al estar en rotación sincrónica siempre gira la misma cara hacia la Tierra y su lado oculto permaneció desconocido hasta el período de exploración espacial [4] .
Durante su movimiento orbital , el diferente aspecto provocado por la orientación con respecto al Sol genera fases claramente visibles que han influido en el comportamiento del hombre desde la antigüedad. Suplantado por los griegos en la diosa Selene [5] , desde hace mucho tiempo se consideraba influyente en las cosechas, las hambrunas y la fertilidad. Condiciona la vida en la Tierra de muchas especies vivas [6] , regulando su ciclo reproductivo y períodos de caza; actúa sobre las mareas y sobre la estabilidad del eje de rotación terrestre [7] .
Se cree que la Luna se formó hace 4.500 millones de años, poco después del nacimiento de la Tierra. Existen varias teorías sobre su formación; el más acreditado es que se formó a partir de la agregación de escombros que quedaron en órbita después de la colisión entre la Tierra y un objeto del tamaño de Marte llamado Theia [8] .
Su símbolo astronómico ☾ [9] es una representación estilizada de una de sus fases (entre el último cuarto y la luna nueva vista desde el hemisferio norte , o entre la luna nueva y el primer cuarto vista desde el hemisferio sur )
La cara visible de la Luna se caracteriza por la presencia de unos 300.000 cráteres de impacto (contando aquellos con un diámetro de al menos 1 km ) [10] . El cráter lunar más grande es la cuenca del Polo Sur-Aitken [11] , que tiene un diámetro de aproximadamente 2500 km , es profundo 13 km y ocupa la parte sur de la cara oculta.
Etimología
El término italiano "Luna" (generalmente en minúsculas en el uso común, no astronómico) deriva del latín lūna , de un * louksna más antiguo , que a su vez proviene de la raíz indoeuropea leuk , que significa "luz" o "luz reflejada" [12 ] [13] ; de la misma raíz viene también el Avestic raoxšna ( "el brillante") [14] , y otras formas en las lenguas eslavas , en armenio y en tocario [13] ; Se pueden encontrar paralelos semánticos en el sánscrito chandramā ("luna" [15] , considerada como una deidad [16] ) y en el griego antiguo σελήνη selḗnē (de σέλας sélas , "brillo" [de fuego] [17] , "esplendor "), ejemplos que conservan el significado de" brillante ", aunque son de diferentes etimias [12] .
En las lenguas germánicas y en los bálticos [ sin fuente ] el nombre de la Luna deriva del proto-germánico * mēnōn , probablemente asimilado del griego antiguo μήν y del latín mensis que deriva de la raíz indoeuropea común * me (n) ses [18] , con un claro significado moderno por mes . De * mēnōn probablemente derivó el anglosajón mōna , que luego se transformó en mone alrededor del siglo XII y luego en la luna actual [19] . El término alemán actual Mond está etimológicamente estrechamente relacionado con el de Monat (mes) y se refiere al período de sus fases lunares [20] , así como en el letón mēness (luna) y mēnesis (mes).
Observación de la Luna
En la antigüedad
En la antigüedad no eran infrecuentes las culturas, principalmente nómadas, que creían que la Luna moría todas las noches, descendiendo al mundo de las sombras; otras culturas pensaban que la luna perseguía al sol (o viceversa). En la época de Pitágoras , como dice la escuela pitagórica , se consideraba un planeta. Uno de los primeros avances en astronomía fue la comprensión de los ciclos lunares. Ya en el siglo V aC, los astrónomos babilónicos registraron los ciclos de repetición ( saros ) de los eclipses lunares [21] [22] y los astrónomos indios describieron los movimientos de elongación de la Luna [23] . Posteriormente se explicaron la forma aparente de la Luna, las fases y la causa de la Luna llena . Anaxágoras fue el primero en afirmar, en 428 aC, que el Sol y la Luna eran rocas esféricas, emitiendo la primera luz que la segunda refleja [24] . Aunque los chinos han creían que la Luna tenía energía de tipo Ki , su teoría admitía que la luz de la Luna era solo un reflejo de la del Sol. Jing Fang, que vivió entre el 78 y el 37 a . C. , también señaló que la Luna había una cierta esfericidad [25] . En el siglo II después de Cristo, Luciano escribió una historia donde los héroes viajaron a la luna y descubrieron que estaba deshabitada. En 499, el astrónomo indio Aryabhata mencionó en su obra Aryabhatiya que la causa del brillo de la luna es el reflejo de la luz solar [26] .
De la Edad Media al siglo XX
A principios de la Edad Media, algunos creían que la Luna era una esfera perfectamente lisa [27] , como afirma la teoría aristotélica, y otros que allí se encontraban océanos (hasta el día de hoy el término " mar " se utiliza para designar el regiones más oscuras de la superficie lunar ). El físico Alhazen , a principios del año 1000 , descubrió que la luz solar no se refleja en la Luna como un espejo, sino que se refleja en la superficie en todas las direcciones [28] .
Cuando, en 1609 , Galileo apuntó su telescopio a la Luna, descubrió que su superficie no era lisa, sino más bien ondulada y compuesta por valles, montañas de más de 8000 m de altura y cráteres [29] . La estimación de la elevación de los relieves lunares fue objeto de una brillante intuición matemática: aprovechando el conocimiento del diámetro lunar y observando la distancia de los picos de las montañas desde el terminador , el astrónomo toscano calculó efectivamente la altitud [30] ; Mediciones modernas han confirmado la presencia de montañas que, teniendo un origen diferente al terrestre, debido a la menor gravedad lunar, alcanzan los 8 km de elevación (el punto más alto mide 10 750 m en comparación con la altitud media) [31] .
Incluso a principios del siglo XX existían dudas sobre la posibilidad de que la Luna pudiera tener una atmósfera respirable [32] . El astrónomo Alfonso Fresa , planteando el problema de la habitabilidad de la Luna, lo vinculó indisolublemente a la presencia de agua y aire:
«En primer lugar es necesario comprender el significado de la palabra vida, que, si se quiere entender en el sentido orgánico, es muy poco probable que aún pueda alojarse en la Luna, ya que allí arriba son los factores necesarios para su existencia. falta: aire y agua. Se podría objetar que una ausencia total de ellos no debe tomarse literalmente, porque incluso si los fenómenos de refracción no ocurren ni siquiera en una parte muy pequeña, puede existir un residuo muy pequeño de aire en nuestro satélite, aunque incluso el análisis espectroscópico ha confirmado. que nuestro satélite está completamente desprovisto de atmósfera ". |
| ( Fresa , págs. 434-435 ) |
Dimensiones relativas
Los tamaños aparentes de la Luna y el Sol, vistos desde la Tierra, son comparables [33] . Debido a la variación de las distancias Luna-Tierra y Tierra-Sol, debido a la excentricidad de las respectivas órbitas, el tamaño aparente de la Luna vista desde la superficie terrestre varía de un valor ligeramente inferior a un valor ligeramente superior al de la Tierra. diámetro aparente del Sol: este hecho hace posible, además de eclipses parciales solares, también total, el anulares [34] y se mezcla eclipses solares . La Luna (y también el Sol) parece más grande cuando está cerca del horizonte . Se trata de una ilusión óptica provocada por el efecto psicológico de la diferente percepción de distancias hacia arriba y horizontalmente. De hecho, la refracción atmosférica y la distancia ligeramente mayor hacen que la imagen de la Luna sea un poco más pequeña en el horizonte que el resto del cielo.
Varias zonas claras y oscuras crean imágenes que se interpretan en diversas culturas como el Hombre de la Luna, o el conejo [35] y el búfalo y otros; el fenómeno se indica con el nombre de pareidolia lunar [36] . Montaña oscila y cráteres se puede ver en el telescopio. Las llanuras, oscuras y relativamente desnudas de detalles [37] , se llaman mares lunares , o maria en latín, porque los antiguos astrónomos creían que eran masas de agua. Las partes más ligeras y más altas se llaman terre o terrae .
Durante las lunas llenas más brillantes, la Luna alcanza una magnitud aparente de aproximadamente -12,7 [1] . A modo de comparación, el Sol tiene una magnitud aparente de -26,8 mientras que Sirio , la estrella más brillante, sólo tiene -1,4 [38] .
Fases de la luna
El Sol ilumina parcialmente la parte visible de la Luna y esta altera su apariencia día tras día en un ciclo de un mes sinódico . Los cambios en la apariencia de la Luna percibidos por la Tierra se denominan fases de la luna y fueron observados por todos los pueblos de la antigüedad. Se distinguen comúnmente dos fases: una creciente cuando aumenta la parte iluminada visible y una decreciente cuando disminuye.
Las dos situaciones extremas ocurren cuando la Luna está entre la Tierra y el Sol y la parte iluminada no es visible, llamada luna nueva , y cuando la parte iluminada es totalmente visible, llamada luna llena . Dado que la órbita de la Luna está inclinada con respecto a la eclíptica de 5,145 grados [39] (es decir, 5 °, 8 'y 0,42 "en el sistema sexagesimal), durante la luna nueva ( conjunción helíaca de la Luna) se encuentra a sí misma un un poco más al norte (o un poco más al sur) que el Sol, por lo que no bloquea su luz, excepto cuando pasa por un nodo provocando un eclipse. [40] Por el contrario, durante la luna llena, la situación es contraria y el La Tierra está entre el Sol y la Luna, por lo que esta última gira su cara completamente iluminada hacia nuestro planeta ( oposición ); también en este caso, debido a la inclinación orbital, la luz del Sol no es bloqueada por la Tierra [41] , excepto cuando la Luna transita por un nodo [42] provocando un eclipse de luna .
Luna de la cosecha
La luna llena más cercana al equinoccio de otoño, observada desde el hemisferio norte, tiene una característica especial. En el día de luna llena, la Luna sale al ponerse el Sol y, debido a su aparente movimiento hacia el este, al día siguiente sale un poco más tarde de la puesta del sol, en promedio 50 minutos. Cerca del equinoccio de otoño, este retraso es de solo 30 minutos a 40 grados de latitud norte [43] . Así, el período de oscuridad entre la puesta del sol y la salida de la luna es menor que en otras épocas del año, lo que garantiza en la antigüedad un período de luz más largo para los agricultores durante la cosecha. Por esta razón, la luna llena más cercana al equinoccio de otoño se llama "luna de cosecha" [44] .
Eclipse
Cuando durante su órbita, la Luna se interpone entre la Tierra y el Sol, proyecta un cono de sombra sobre la Tierra llamado eclipse solar , o más propiamente eclipse solar total , siempre que la Luna esté a una distancia de la Tierra que la haga aparecer. de diámetro angular ligeramente mayor que el del Sol, de lo contrario, el eclipse sería solo anular , ya que el cono de sombra de la Luna no llega a la superficie terrestre [45] . El fenómeno es claramente visible desde la Tierra porque el Sol se oscurece literalmente durante unos minutos durante el día. El evento no es común y no ocurre en cada luna nueva : de hecho, la precesión del plano de la órbita lunar debe ser tal que el eje nodal coincida con la dirección Tierra-Sol en la luna nueva. Leves desviaciones de este eje pueden provocar un estado de oscuridad no total al proyectar solo la penumbra de la Luna sobre la Tierra y en este caso el fenómeno se denomina eclipse solar parcial ; en estos casos desde la Tierra el Sol se ve como una media luna y su brillo se reduce parcialmente [46] . Aunque hay varios eclipses consecutivos, se repiten cada 18 años aproximadamente en lo que se llama ciclo de Saros ; después de cada ciclo, la posición relativa del Sol, la Tierra y la Luna se repite igual que antes, y por tanto también los eclipses [47] . Desde un punto de vista científico, los eclipses solares representan una excelente oportunidad para estudiar la corona solar , normalmente invisible debido a la excesiva luminosidad del Sol [48] .
Otro fenómeno interesante ocurre cuando la Tierra proyecta su sombra sobre la Luna, lo que ocurre cuando el eje nodal de la órbita lunar coincide con la dirección Tierra-Sol en la luna llena , y se denomina eclipse lunar . La Luna llena pierde repentinamente su brillo tan pronto como ingresa a la penumbra terrestre, y luego se oscurece por completo al ingresar al cono de sombra. A diferencia del eclipse solar, el eclipse lunar puede durar algunas horas, debido a la diferencia de tamaño de los cuerpos que proyectan la sombra [46] . En 270 a. C., Aristarco de Samos utilizó un eclipse lunar para calcular el diámetro de la Luna [49] .
Luna Roja
A veces sucede ver la Luna que, cuando sale, tiene un color rojizo. Esto sucede porque su luz (que proviene del Sol y que se redirige a la Tierra) debe atravesar una capa atmosférica más grande que la que encuentra cuando está más alta en el cielo; por tanto, la radiación luminosa debe atravesar una mayor cantidad de polvo y turbulencias de aire y está sujeta a una mayor difusión . Esta acción es más efectiva con los rayos de frecuencias más altas, de color azul, y menos con los de frecuencias más bajas, de color rojo [50] ( dispersión de Rayleigh ): por tanto, dado que la componente roja de su luz no se dispersa y llega directamente a nuestros ojos, vemos la luna en rojo. El fenómeno de la luna roja, por estas mismas razones, también ocurre durante los eclipses lunares totales [51] .
Observación amateur
Dado que la Luna es el segundo cuerpo celeste más brillante después del Sol, su ubicación es particularmente simple. Sin embargo, su brillo excesivo crea problemas para la observación con un telescopio de aficionado , ya que su imagen es demasiado brillante incluso con un aumento de 50X, casi cegadora. Se utilizan filtros astronómicos particulares, en particular filtros de densidad neutra para reducir el brillo [52] , para aumentar el aumento y apreciar la visión de los relieves en la superficie. Particularmente interesante es la observación cerca del terminador que permite apreciar los relieves gracias a la larga sombra proyectada en la superficie [53] , la cual es clara por la ausencia de atmósfera.
Exploración de la Luna
Historia de la exploración lunar
La cara oculta, siempre opuesta a la Tierra, de la Luna fue observada por primera vez el 7 de octubre de 1959 , cuando la sonda soviética Luna 3 se colocó en órbita alrededor de la Luna y envió algunas de sus fotografías a la Tierra [54] .
Los hombres pisaron por primera vez la luna el 20 de julio de 1969 [55] , en el apogeo de una carrera espacial entre la Unión Soviética y los Estados Unidos , inspirada en la Guerra Fría (durante la cual no faltaron proyectos militares de ambas superpotencias destinado a usar la Luna como base o para experimentos que también involucren el uso de armas nucleares , como el Proyecto A119 ).
El programa lunar soviético se mantuvo oculto a las fuentes oficiales de Moscú hasta el final de la Guerra Fría [56] [57] .
El primer astronauta en caminar sobre la superficie lunar fue el estadounidense Neil Armstrong , comandante del Apolo 11 . El último fue Eugene Cernan , quien después de 3 días y 3 horas en la superficie lunar con su colega en la misión Apolo 17 , Harrison J. Schmitt , la abandonó el 14 de diciembre de 1972 [58] .
La tripulación del Apolo 11 dejó una placa de acero inoxidable para conmemorar el aterrizaje y dejar información sobre la visita a cualquier otro ser vivo que la encuentre. En el plato dice:
| ( ES ) «Aquí los hombres del planeta Tierra pisaron por primera vez la luna, julio de 1969, d. C. | ( ES ) «Aquí, los hombres del planeta Tierra pisaron la Luna por primera vez, julio de 1969 d. C. |
La placa representa los dos hemisferios del planeta Tierra y está firmada por los tres astronautas y el entonces presidente Richard Nixon [59] .
En total, los alunizajes de Apolo fueron seis ( Apolo 11 , 12 , 14 , 15 , 16 y 17 ), para un total de 12 astronautas descendieron sobre el satélite; la misión Apolo 13 no aterrizó en la luna debido a un incidente durante el vuelo y las misiones restantes Apolo 18, 19 y 20 planeadas fueron canceladas debido a recortes presupuestarios.
Desde principios de los años setenta comenzó a afianzarse una teoría de la conspiración que afirmaba que las misiones Apolo nunca sucedieron realmente, pero que la NASA junto con el gobierno de los Estados Unidos habían organizado una conspiración escenificándolo todo en estudios de televisión con la ayuda de efectos especiales [60]. [61] . Aunque estas teorías han sido refutadas y hay varias evidencias sobre los alunizajes de Apolo [62] [63] , el argumento continúa suscitando controversia [61] .
Después del aterrizaje de Apolo , ningún ser humano ha caminado sobre la luna [64] . Los estadounidenses, habiendo ganado la carrera con los soviéticos y siendo presionados por otros problemas internos e internacionales, perdieron interés en las misiones tripuladas. Los soviéticos continuaron con el aterrizaje de sondas automáticas (incluidas las Lunochods ) algunas de las cuales (como Luna 16 ) también informaron muestras de suelo a la Tierra. Las otras naciones no tenían los recursos necesarios y las dos superpotencias no vieron una ventaja inmediata de exploración que justificara los altísimos costos. Sin embargo, se publicaron varios estudios relacionados con la construcción de bases lunares permanentes [65] .
La década de 2000 vio una reanudación de la exploración lunar. La Agencia Espacial Europea lanzó la sonda espacial SMART-1 el 27 de septiembre de 2003 . La nave, equipada con un propulsor de iones , llegó a la Luna a principios de 2005 y realizó un reconocimiento completo de la Luna y produjo un mapa de rayos X de la superficie [66] . En 2007 , la agencia espacial japonesa lanzó la sonda SELENE (rebautizada como Kaguya después del lanzamiento) que trazó un mapa de la superficie lunar con especial atención a las anomalías en su campo gravitacional. La misma década también vio el lanzamiento de las primeras misiones lunares de los países emergentes de Asia: China lanzó las misiones Chang'e 1 y 2 en 2007 y 2010 , respectivamente; India lanzó Chandrayaan-1 en 2008 [67] .
La NASA lanzó las misiones LCROSS y Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) en 2009 . El primero dedicado a identificar la presencia de agua en la Luna, el segundo a realizar un reconocimiento de alta resolución de la superficie lunar. Desde 2011 , LRO cuenta con el apoyo de GRAIL , desarrollado para estudiar el campo gravitacional lunar y, en base a esto, deducir detalles de la topografía y composición de la corteza y el manto subyacente.
Futuros programas de exploración lunar
En 2018 , la agencia espacial china está trabajando en un programa de exploración de la superficie lunar con las misiones robóticas Chang'e y el rover Yutu . La NASA, por otro lado, realiza observaciones desde la órbita con su misión Lunar Reconnaissance Orbiter . Ambas agencias están activas en la financiación concreta de la exploración lunar, la china planea enviar el primer rover al otro lado de la Luna, Chang'e 4 [68] durante el año , y la estadounidense ha recibido la primera directiva federal. Directiva de política espacial 1 [69] , para reanudar la exploración humana en la Luna.
China , además de la exploración humana, está considerando la posibilidad de extraer la Luna, en particular del isótopo Helio-3 , para ser utilizado como fuente de energía en la Tierra [70] .
La Agencia Espacial Europea tiene un programa genérico de exploración espacial robótica y de misiones humanas llamado Programa Aurora [71] ; el programa no tiene como objetivo un cuerpo celeste específico, sino más generalmente la creación de las condiciones necesarias para permitir la exploración espacial.
Las agencias espaciales de India y Rusia habían comenzado en 2007 una colaboración en un proyecto de exploración conjunta con un rover programado para 2018 [72] , pero tras la crisis económica, Rusia tuvo que abandonar el proyecto que continuará India con el Chandrayaan-2. misión [73] .
La agencia estadounidense NASA y la rusa Roscosmos firmaron un acuerdo en 2017 para la cooperación en exploración espacial y en particular para facilitar la presencia humana en órbita cislunar [74] , en particular el proyecto de la NASA incluye la construcción de la estación espacialprofunda Space Gateway en órbita. alrededor de la Luna para ser utilizado como puesto de avanzada para misiones lunares y del espacio profundo y la agencia rusa tiene la intención de extender la invitación para participar en el proyecto a las principales agencias espaciales de la Tierra [75] .
Ya en 2017 se estaba desarrollando el programa Artemis , pero en 2020 la NASA solicitó una financiación adicional de 1.600 millones de dólares, concretando el proyecto. Artemis es un programa de vuelos espaciales tripulados en curso dirigido principalmente por la NASA , compañías de vuelos espaciales comerciales de EE. UU. Y socios internacionales como la Agencia Espacial Europea (ESA), JAXA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA) con el objetivo de aterrizar "el primero mujer y el próximo hombre "en la luna, particularmente en la región del polo sur lunar, para 2024. La NASA ve a Artemisa como el siguiente paso hacia el objetivo a largo plazo de establecer una presencia autosostenida. En la luna, sentar las bases para empresas privadas para construir una economía lunar y, en última instancia, enviar humanos a Marte .
La Tierra vista desde la Luna
Desde la cara que gira la Luna hacia la Tierra, el planeta permanece fijo en un punto de la bóveda celeste que cambia moviéndose sobre la superficie de la propia Luna, alcanzando un tamaño de 2 ° (unas 3,5 veces la Luna llena vista desde la Tierra). sí mismo) [76] .
Las primeras fotos de la Tierra vistas desde la Luna fueron tomadas por los cinco Orbitadores Lunares que la NASA envió entre 1966 y 1967 con la intención de rastrear la superficie y elegir los mejores lugares para el aterrizaje de las futuras misiones Apolo [77] . Successivamente, durante lo svolgimento di queste, furono scattate altre foto.
Ultimamente molti orbiter lunari stanno ancora scattando foto al pianeta. Nel 2007 la sonda giapponese Kaguya scattò numerose foto alla superficie lunare, tra cui una che mostra il disco della Terra all'orizzonte [78] . Anche la NASA, con il suo Lunar Reconnissance Orbiter , sta ancora operando in tale senso [79] .
Le fasi della Terra
Come quello della Luna vista dalla Terra, l'aspetto di quest'ultima vista dal satellite cambia a seconda dell'angolazione d'arrivo dei raggi del Sole.
Quando sulla faccia che la Luna rivolge al pianeta è notte , il momento corrisponderà alla fase di novilunio sulla Terra e quindi questa apparirà sulla volta celeste completamente illuminata.
Quando sulla faccia che la Luna rivolge al pianeta è invece il dì , il momento corrisponderà alla fase di plenilunio sulla Terra e quindi questa apparirà scura. Il plenilunio è infatti visibile dalla terra solo durante la notte (quando la Luna è completamente opposta al Sole ) [80] .
Infine quelle che dalla Terra appaiono come eclissi lunari, sulla Luna corrispondono a eclissi solari poiché durante tali allineamenti il disco della Terra oscura il Sole.
Formazione della Luna
Sono state proposte diverse ipotesi per spiegare la formazione della Luna che, in base alla datazione isotopica dei campioni di roccia lunare portati sulla Terra dagli astronauti delle missioni Apollo , risale a 4,527 ± 0,010 miliardi di anni fa , cioè circa 50 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare [81] .
Queste ipotesi includono l'origine per fissione della crosta terrestre a causa della forza centrifuga [82] , che però richiederebbe un valore iniziale troppo elevato per la rotazione terrestre [83] ; la cattura gravitazionale di un satellite già formatosi [84] , che però richiederebbe un'enorme estensione dell'atmosfera terrestre per dissipare l'energia cinetica del satellite in transito [83] ; la co-formazione di entrambi i corpi celesti nel disco di accrescimento primordiale, che però non spiega la scarsità di ferro metallico sulla Luna [83] . Nessuna di queste ipotesi inoltre è in grado di spiegare l'alto valore del momento angolare del sistema Terra-Luna [85] .
La teoria più accreditata è quella secondo la quale essa si sia formata a seguito della collisione di un planetesimo , chiamato Theia , delle dimensioni simili a quelle di Marte con la Terra quando quest'ultima era ancora calda, nella prima fase della sua formazione. Il materiale scaturito dall'impatto sarebbe rimasto in orbita intorno alla Terra e per effetto della forza gravitazionale si sarebbe riaggregato formando la Luna. Detta comunemente la Teoria dell'impatto gigante , è supportata da modelli teorici, pubblicati nell'agosto del 2001 [86] . Una conferma di questa tesi deriverebbe 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 essa si sarebbe formata insieme alla Terra o sarebbe stata catturata in seguito.
Uno studio [87] del maggio del 2011 condotto dalla NASA porta elementi che appaiono in contraddizione con l'ipotesi dell'impatto gigante. Lo studio, eseguito su campioni vulcanici lunari, ha permesso di misurare nel magma lunare una concentrazione d' acqua 100 volte superiore a quella precedentemente stimata. Secondo la suddetta teoria, l'acqua avrebbe dovuto essere evaporata quasi completamente durante l'impatto; invece, i dati presentati nello studio conducono a stimare un quantitativo d'acqua simile a quello presente nella crosta terrestre.
Un altro studio [88] della NASA indica che la faccia nascosta potrebbe essere stata generata dalla fusione tra la Luna e una seconda luna della Terra, la quale si sarebbe distribuita uniformemente sulla faccia lontana della Luna che conosciamo. Questa teoria spiegherebbe anche perché il lato nascosto della luna si presenti più frastagliato e montuoso rispetto al lato visibile del satellite terrestre.
Parametri orbitali
Rivoluzione
Rispetto alle stelle fisse, la Luna completa un' orbita attorno alla Terra in media ogni 27,321661 giorni, pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 12 secondi ( mese siderale ) [89] . Il suo periodo tropicale medio, calcolato da equinozio a equinozio, è invece di 27,321582 giorni, pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 4,7 secondi [89] . Un osservatore sulla Terra conta circa 29,5 giorni tra una nuova luna e la successiva, per via del contemporaneo movimento di rivoluzione del pianeta. Più esattamente il periodo sinodico medio tra due congiunzioni solari è di 29,530589 giorni, cioè 29 giorni, 12 ore, 44 minuti e 2,9 secondi [89] .
In un' ora , la Luna percorre sulla sfera celeste circa mezzo grado, distanza all'incirca pari alla sua dimensione apparente [90] . Nel suo moto, rimane sempre confinata in una regione del cielo indicata come lo Zodiaco , che si estende circa 8 gradi sopra e sotto l' eclittica , linea che la Luna attraversa (da Nord a Sud o viceversa) ogni 2 settimane circa.
La Terra e la Luna orbitano attorno a un centro di massa comune, che si trova a una distanza di circa 4 700 km dal centro della Terra [91] . 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 l'orbita della Luna attorno alla Terra e l'orbita di questa attorno al Sole avvengono tutte in senso antiorario.
Il sistema Terra-Luna non può essere considerato un pianeta doppio perché il centro di gravità del sistema Terra-Luna non è esterno al pianeta, ma è localizzato 1 700 km al di sotto della superficie terrestre, circa un quarto del raggio terrestre [92] .
A differenza di quanto accade per gli altri satelliti naturali del sistema solare, la Luna è eccezionalmente grande rispetto al pianeta attorno a cui orbita. Infatti, il suo diametro e la sua massa sono pari rispettivamente a un quarto ea 1/81 di quelli terrestri [93] . Nel sistema solare, solo Caronte nel confronto con Plutone ha dimensioni proporzionalmente maggiori, avendo una massa pari all'11,6% di quella del pianeta nano [94] . Satelliti di dimensioni confrontabili con quelle della Luna orbitano attorno ai giganti gassosi ( Giove e Saturno ), mentre i pianeti più affini alla Terra o non hanno satelliti ( Venere e Mercurio ) o ne hanno di minuscoli ( Marte ).
Il piano dell'orbita lunare è inclinato di 5°8' rispetto a quello dell'orbita della Terra intorno al Sole (il piano dell' eclittica ). Le perturbazioni gravitazionali del Sole impongono all'orbita lunare un moto di precessione , in senso orario, con periodo di 18,6 anni [95] ; 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 .
Rotazione
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 e 11,6 secondi. Poiché il periodo di rotazione della Luna è esattamente uguale al suo periodo orbitale, dalla superficie della Terra è visibile sempre la stessa faccia del satellite. Questa sincronia è il risultato dell'attrito mareale causato dalla Terra che ha rallentato la rotazione della Luna nella sua storia iniziale.
Librazione
Dato che il moto di rivoluzione attorno alla Terra non è perfettamente circolare, velocità di rotazione e distanza dalla Terra variano leggermente durante un'orbita ei moti di rotazione e rivoluzione presentano degli sfasamenti tali da creare oscillazioni apparenti di lieve entità nel moto di rotazione lunare dette librazioni [96] ; anche la precessione del piano dell'orbita contribuisce, sebbene in misura minore, alle oscillazioni di librazione [96] . Questi sfasamenti consentono ad alcune zone delle superficie lunare di essere visibili per alcuni intervalli di tempo da un osservatore a Terra. Oltre a questo, si aggiunge anche una leggera oscillazione diurna apparente dovuta al moto dell'osservatore sulla superficie terrestre: il medesimo osservatore vedrà la Luna sotto un'angolazione diversa dal momento in cui essa sorge dall'orizzonte al momento in cui tramonta a causa dello spostamento del punto di osservazione dovuto alla rotazione terrestre [97] . Come conseguenza di tutti questi fattori, dalla Terra è osservabile un po' più della metà della superficie lunare (circa il 59%).
L'allontanamento progressivo della Luna dalla Terra
Il successo dell' esperimento Lunar Laser Ranging , a seguito delle missioni Apollo e Lunochod , ha permesso di rivelare con precisione millimetrica la distanza tra la Terra e la Luna e di misurare l'effettivo allontanamento dei due corpi nel corso degli anni. La Luna si allontana infatti di 3,8 centimetri all'anno. [98]
Motivazione del fenomeno
L'allontanamento progressivo della Luna dalla Terra è dovuto alle forze di marea esercitate dal satellite sul pianeta. Le masse d'acqua oceaniche presenti sulla Terra vengono attratte dalla Luna e si protendono nella direzione Terra-Luna, con un leggero disallineamento a causa del periodo di rotazione terrestre inferiore al periodo di rivoluzione lunare. L'attrazione che la Luna esercita su questo lobo di marea ha una componente nella direzione opposta alla rotazione terrestre. Questa azione comporta un rallentamento del momento angolare terrestre, mentre la sua reazione incrementa il momento angolare della Luna con un suo conseguente e progressivo trasferimento su un'orbita a quota più elevata [99] . Da notare che, sebbene la Luna venga accelerata, la velocità del suo moto diminuisce a causa dell'aumento della quota dell'orbita [100] .
Evoluzione storica
Subito dopo la formazione, la Luna si trovava a una distanza molto più ravvicinata di adesso. La sua orbita era a circa 25 000 km e il periodo di rotazione della Terra era di circa 3 ore [101] . Essendo entrambi i corpi allo stato fuso e molto vicini, le forze mareali avevano un'intensità molto maggiore di quelle attuali ed erano reciproche, in quanto la Luna non era ancora in rotazione sincrona. Col passare del tempo, la Terra attraversò varie ere geologiche con una diversa conformazione del suolo: fuso, solido, con o senza oceani, con solo ghiaccio; ognuna delle conformazioni ha reazioni differenti alle forze di marea della Luna, per questo l'evoluzione nei tempi remoti del periodo di rotazione e della distanza Terra-Luna non può essere determinata con precisione.
Situazione attuale
Nel passare degli anni, il giorno della Terra si è ridotto fino ad arrivare a 24 ore di oggi e la Luna si è allontanata fino a 384 000 km e l'attrito mareale ne ha stabilizzato la rotazione fino a renderla sincrona con la rivoluzione. La Luna si allontana di 38 mm [102] all'anno e la Terra rallenta la rotazione di 2,3 millisecondi ogni secolo [100] .
Confronto con altri sistemi
Il sistema Terra-Luna è l'unica coppia pianeta-satellite del sistema solare ad avere forze mareali sensibili sul pianeta. Questo è dovuto al rapporto delle masse di ben 1/81, il maggiore del sistema solare. Se oltre ai pianeti si considerano anche i pianeti nani , solo il sistema Plutone - Caronte supera questo valore, con un rapporto di masse di 1/9 che ha portato al raggiungimento dell'equilibrio mareale [103] : il periodo di rotazione di Plutone, quello di Caronte e il periodo di rivoluzione di Caronte sono sincronizzati.
Caratteristiche Chimico-fisiche
Composizione chimica
Più di 4,5 miliardi di anni fa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido [104] . 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 [105] [106] .
La crosta lunare è composta da una varietà di elementi primari: uranio , torio , potassio , ossigeno , silicio , magnesio , ferro , titanio , calcio , alluminio e idrogeno . Dai dati forniti dalla missione GRAIL sulle caratteristiche della crosta lunare, i ricercatori hanno ottenuto preziose informazioni anche sulla composizione interna del satellite, scoprendo che racchiude all'incirca la stessa percentuale di alluminio della Terra [107] . 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 [108] . Una mappa globale della Luna, che riporti l'abbondanza di questi elementi, non è ancora stata realizzata.
Le ere geologiche della Luna vengono definite in base alla datazione di alcuni crateri che hanno avuto un effetto significativo sulla sua storia.
Struttura interna
| Composto | Formula | Composizione (peso %) | |
|---|---|---|---|
| Mari | Alture | ||
| Diossido di silicio | SiO 2 | 45,4% | 45,5% |
| Ossido di alluminio | Al 2 O 3 | 14,9% | 24,0% |
| Ossido di calcio | CaO | 11,8% | 15,9% |
| Ossido di ferro | FeO | 14,1% | 5,9% |
| Ossido di magnesio | MgO | 9,2% | 7,5% |
| Biossido di titanio | TiO 2 | 3,9% | 0,6% |
| Ossido di sodio | Na 2 O | 0,6% | 0,6% |
| Totale | 99,9% | 100,0% | |
La Luna è un corpo celeste internamente differenziato : come la Terra ha una crosta geochimicamente distinta, un mantello , la cui astenosfera è parzialmente fusa (di fatto le onde S rilevate dai sismografi non sono in grado di attraversarla) [110] , e un nucleo .
La parte interna del nucleo, con un raggio di 240 km, è ricca di ferro allo stato solido ed è circondata da un guscio esterno fluido costituito principalmente da ferro liquido, con un raggio di circa 300 km. Attorno al nucleo si trova una fase parzialmente fusa con un raggio di circa 500 km [111] . La sua composizione non è stata ancora pienamente identificata, ma si dovrebbe trattare di ferro metallico in lega con piccole quantità di zolfo e nichel ; sono le analisi della variabilità della rotazione lunare a indicare che esso è almeno parzialmente fuso [112] .
Si ritiene che questa struttura si sia sviluppata attraverso una cristallizzazione frazionata dell'oceano di magma che ricopriva il satellite 4,5 miliardi di anni fa, al tempo della sua formazione [113] .
La cristallizzazione dell'oceano di magma avrebbe creato il mantello femico per precipitazione e separazione dei minerali di olivina e pirosseno ; dopo che circa tre quarti del magma si erano cristallizzati, i minerali di plagioclasio , a densità più bassa, poterono galleggiare e formare la crosta superficiale [114] . Gli ultimi liquidi a cristallizzare furono quelli che si trovarono compressi tra la crosta e il mantello, con un'elevata abbondanza di elementi scarsamente compatibili ed esotermici [115] . A conferma di questo, la mappatura geochimica effettuata dalle sonde in orbita, mostra che la crosta è prevalentemente a base di anortosite [116] ; anche i campioni di roccia lunare della lava eruttata sulla superficie da fusioni parziali del mantello, confermano la composizione mafica del mantello, più ricco in ferro di quello terrestre [115] . Attraverso i dati inviateci dalla missione GRAIL , le ultime stime effettuate, dimostrano invece che la crosta lunare è più sottile di quanto si pensasse, in media 32–34 km contro i 45 km delle stime precedenti [115] .
La Luna è il secondo satellite più denso del sistema solare dopo Io [117] . Tuttavia le dimensioni del nucleo interno lunare sono piuttosto piccole in confronto alla dimensione totale del satellite, solo il 20% [115] rispetto al circa 50% della maggioranza degli altri satelliti di tipo terrestre.
Topografia lunare
La topografia della Luna è stata misurata utilizzando tecniche come l'altimetria laser e l'analisi stereoscopica delle immagini [118] .
La caratteristica topografica più rilevante è l'enorme Bacino Polo Sud-Aitken , situato sulla faccia nascosta della Luna e pertanto non direttamente visibile da noi. Si tratta di un vasto cratere da impatto di circa 2 500 km di diametro, il più grande del nostro satellite e uno dei più estesi dell'intero sistema solare [119] [120] . Oltre alle dimensioni, il cratere vanta anche due altri primati: con i suoi 13 km di profondità contiene il punto più basso dell'intera superficie lunare [119] [121] mentre la massima elevazione del satellite si trova sul suo bordo nord-est. Si ritiene che quest'area sia il risultato di un impatto obliquo che ha portato alla formazione del bacino [122] .
Anche altri grandi bacini da impatto come Mare Imbrium , Mare Serenitatis , Mare Crisium , Mare Smythii e Mare Orientale posseggono vaste depressioni e bordi molto elevati [119] . L'emisfero nascosto della Luna ha un'elevazione media di 1,9 km più alta rispetto a quella dell'emisfero visibile [115] .
Presenza di acqua
La Luna per gran parte della sua storia antica è stata bombardata da asteroidi e comete, queste ultime ricche d'acqua. L'energia della luce solare divide la maggior parte di quest'acqua nei suoi elementi costituenti, idrogeno e ossigeno, di cui la maggior parte si disperde immediatamente nello spazio. È stato però ipotizzato che quantità significative di acqua possano rimanere sulla Luna, in superficie, in aree perpetuamente all'ombra o inglobate nella crosta [123] .
A causa della modesta inclinazione dell'asse di rotazione lunare (solo 1,5°), alcuni dei crateri polari più profondi non ricevono mai luce dal Sole, rimanendo sempre in ombra. In accordo con i dati raccolti durante la missione Clementine , sul fondo di tali crateri potrebbero essere presenti depositi di ghiaccio d'acqua [123] . Le successive missioni lunari hanno tentato di confermare questi risultati, senza tuttavia fornire dati definitivi [123] .
Nell'ambito del suo progetto di ritorno sulla Luna, la NASA ha deciso di finanziare il Lunar Crater Observation and Sensing Satellite [124] . La sonda è stata progettata per osservare l'impatto dello stadio superiore del razzo vettore Centaur che l'avrebbe portata in orbita, su una regione permanentemente in ombra situata in vicinanza al Polo Sud lunare. L'impatto del razzo è avvenuto il 9 ottobre 2009 , seguito quattro minuti dopo da quello della sonda che in questo modo ha attraversato il pennacchio così sollevatosi e ne ha potuto analizzare la composizione [125] .
Il 13 novembre 2009 , la NASA ha annunciato che, in seguito a un'analisi preliminare dei dati raccolti durante la missione di LCROSS, è stata confermata la presenza di depositi di ghiaccio d'acqua nei pressi del Polo Sud lunare [126] . Nello specifico sono state rilevate linee di emissione dell'acqua nello spettro , nel visibile e nell' ultravioletto , del pennacchio generato dall'impatto sulla superficie lunare dello stadio superiore del razzo che aveva portato la sonda in orbita [126] . È stata inoltre rilevata la presenza di idrossile , prodotto dalla scissione dell'acqua investita dalla radiazione solare [126] .
L'acqua (sotto forma di ghiaccio) potrebbe in futuro essere estratta e quindi divisa in idrogeno e ossigeno da generatori a energia solare. La quantità di acqua presente sulla Luna è un fattore importante nel rendere possibile la sua colonizzazione , perché il trasporto dalla Terra sarebbe estremamente costoso.
L'acqua lunare potrebbe essere contenuta al suo interno e derivare dalla sua formazione, come rileva uno studio recente (maggio 2011) condotto dalla NASA . Lo studio evidenzia che la percentuale di acqua presente nella Luna potrebbe essere simile a quella terrestre e quindi i depositi rilevati potrebbero essere stati generati dalle eruzioni magmatiche del passato [127] .
Campo magnetico
Per più di un miliardo di anni dalla sua formazione, la Luna ebbe un campo magnetico paragonabile a quello terrestre . Gran parte del calore indispensabile a mantenere fluido il nucleo esterno e il mantello era dato, in parte dal decadimento degli isotopi radioattivi, ma soprattutto dalle forze mareali esercitate dalla Terra , come accade ancor oggi per la luna gioviana Io . Le forze mareali creavano un notevole attrito - e, quindi, riscaldamento interno - negli strati interni della Luna in quanto, all'inizio della sua storia, il satellite, che continua anche oggi ad allontanarsi progressivamente dalla Terra, orbitava intorno al pianeta a una distanza molto inferiore a quella odierna, cosicché la forza gravitazionale esercitata dalla Terra era in grado anche di fondere e far rimanere allo stato fuso le rocce del mantello lunare e quelle del nucleo esterno (che sono tuttora fuse). A distanza ravvicinata, le interazioni di marea tra la Terra e la Luna avrebbero, oltretutto, fatto sì che il mantello del nostro satellite ruotasse in modo leggermente diverso da quello del suo nucleo, creando celle convettive che si mantennero fino a circa 3 miliardi d'anni or sono. Proprio questo movimento differenziale avrebbe indotto nel nucleo un rimescolamento in grado, almeno stando alle previsioni teoriche, di dar luogo a una dinamo magnetica [128] . Il campo magnetico esterno attuale della Luna è molto debole, compreso tra uno e cento nanotesla , circa un centesimo di quello terrestre. Non si tratta di un campo magnetico dipolare globale, che richiederebbe un nucleo interno liquido, ma solo una magnetizzazione crostale, probabilmente acquisita nelle prime fasi della sua storia quando la geodinamo era ancora operativa [129] [130] . Parte di questo residuo di magnetizzazione potrebbe anche derivare da campi magnetici transitori generatisi durante grandi eventi di impatto attraverso l'espansione della nube plasmatica associata all'impatto in presenza di un preesistente campo magnetico ambientale. Questa ricostruzione è supportata dalla localizzazione delle grandi magnetizzazioni crostali disposte agli antipodi dei grandi bacini da impatto [131] .
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.
Atmosfera
La Luna non possiede quella che si può definire un'atmosfera nel senso comune del termine; si può solo parlare di un velo estremamente tenue, tanto che può essere quasi assimilato al vuoto, con una massa totale di meno di 10 tonnellate [132] . La pressione superficiale risultante è attorno a 10 −15 atmosfere ( 0,3 nPa ), variabile in funzione del giorno lunare. La sua origine è imputabile al degassamento e allo sputtering , cioè il rilascio di atomi di gas da parte delle rocce che compongono la Luna, in seguito all'impatto degli ioni portati dal vento solare [116] [133] .
Tra gli elementi che sono stati identificati ci sono sodio , potassio (presenti anche nelle atmosfere di Mercurio e del satellite Io ) generati da sputtering; elio-4, da vento solare; argon-40, radon-222 e polonio-210 da degassamento per effetto del decadimento radioattivo all'interno di crosta e mantello [134] [135] . Non è ben chiara l'assenza di elementi allo stato neutro (atomi o molecole) come ossigeno , azoto , carbonio e magnesio , normalmente presenti nella regolite [134] .
La presenza di vapore acqueo è stata rilevata dalla sonda indiana Chandrayaan-1 a varie latitudini, con un massimo a ~60–70 gradi; si ritiene che possa essere generato dalla sublimazione del ghiaccio d'acqua della regolite [136] . Dopo la sublimazione, questo gas può ritornare nella regolite, sotto l'effetto della debole attrazione gravitazionale della Luna, o essere disperso nello spazio a causa sia della radiazione solare sia del campo magnetico generato dal vento solare sulle particelle ionizzate [134] .
Terremoti sulla Luna
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 [137] . 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.
Superficie
La superficie della Luna è di due categorie principali: i mari ei crateri. I mari sono quel che resta della passata attività vulcanica e sono di origine basaltica; l'origine risale a più di un miliardo di anni fa [138] . I crateri, invece, sono generati esclusivamente da impatti con asteroidi e non sono frutto di attività geologiche interne.
Mari
Le macchie scure pianeggianti sul lato visibile della Luna sono ben visibili anche a occhio nudo e ai tempi delle prime osservazioni astronomiche non si conosceva affatto la composizione della superficie e per questo si ipotizzò che fossero dei veri e propri mari. Si tratta in verità di pianure basaltiche, originatesi da antiche eruzioni di materiale incandescente seguite all'impatto con asteroidi particolarmente massicci. La maggiore albedo delle montagne lunari (formate da rocce più antiche) è dovuta alla presenza di regolite , che riflette più luce rispetto al basalto, formatasi dall'impatto di innumerevoli micrometeoriti nel corso di centinaia di milioni di anni di storia lunare. Queste pianure basaltiche occupano il 17% della superficie [139] e sono quasi assenti sulla faccia nascosta: l'unico degno di nota è il Mare Moscoviense che è anche il più profondo dell'intera superficie.
Alcuni di questi presentano una tale concentrazione di massa da provocare anomalie gravitazionali: l'intensità del campo gravitazionale dovrebbe diminuire in prossimità di tali depressioni, invece se ne misura un aumento [140] .
Il mare più grande è l' Oceanus Procellarum , chiamato anche Mare Eoum [141] , mare orientale, e si estende per una superficie di oltre un milione di chilometri quadrati. È stato il luogo di atterraggio di molte sonde robotiche del programma Luna [142] e Surveyor [143] ed è stato anche scelto per l'atterraggio della missione umana Apollo 12 .
Crateri
I crateri lunari occupano la maggior parte della superficie della luna e sono di diversi tipi. I crateri più antichi hanno permesso la datazione dell' intenso bombardamento tardivo che ha coinvolto la Terra 4 miliardi di anni fa. Il più visibile di essi è il Cratere Tycho , ben visibile anche a occhio nudo, che prese il nome dall'astronomo Tycho Brahe ; pur non essendo molto grande è datato solo 100 milioni di anni [144] ei detriti successivi all'impatto hanno lasciato segni a raggiera con un'albedo molto elevata, che non sono stati erosi da impatti successivi come per i crateri più antichi.
Altri crateri degni di nota sono i crateri Peary e Malapert , situati rispettivamente in prossimità del polo nord e sud lunare. La peculiarità di questi crateri è di avere i bordi quasi sempre illuminati dal sole ei centri al buio totale, grazie alla loro posizione esterna e alla scarsa inclinazione dell'asse lunare. Sebbene l'illuminazione media annua raggiunga un massimo di 89% ai bordi [145] , i centri sono al 100% al buio per tutti i giorni dell'anno e non sono soggetti agli effetti del vento solare: potrebbero quindi contenere elementi volatili cristallizzati, come l'acqua, ed essere di interesse per una futura missione spaziale.
Mappa della superficie
La prima mappa della Luna risale al 3000 aC, un'illustrazione più che una mappa vera e propria, disegnata col carbone su una tomba di Knowth in Irlanda [146] . È dal XVII secolo che gli astronomi iniziarono a mappare la faccia visibile della superficie e assegnare nomi agli elementi principali, con Leonardo , Galileo e Harriot , soprattutto dopo l'invenzione del telescopio .
Molti dei mari e dei crateri hanno ricevuto una denominazione. Dal 1919, l' Unione astronomica internazionale si occupa di catalogare gli elementi della superficie lunare e assegnare loro un nome ufficiale [147] . Oltre agli elementi sopra citati, anche altri elementi meno comuni hanno ricevuto una denominazione, come monti, catene, fossi, valli e altro ancora [148] . Dagli anni 1970 , anche agli elementi della faccia nascosta, fino ad allora sconosciuti, è stata assegnata una nomenclatura.
La Luna nel mito e nella cultura di massa
La Luna è spesso protagonista in molte mitologie e credenze popolari. Le numerose divinità lunari sono spesso femminili, come le dee greche Selene [149] e Artemide , e le loro equivalenti romane Luna e Diana . Si possono trovare anche divinità maschili, come Nanna o Sin [150] dei Mesopotamici, Thot [151] degli Egiziani, Men [152] dei Frigi e il dio giapponese Tsukuyomi [153] e anche Isil , che fa parte della mitologia di Arda , mondo immaginario creato da JRR Tolkien .
Presso la religione induista , un aneddoto mitologico avente come protagonista Ganesha (la divinità dalla testa d'elefante) spiega l'origine delle fasi lunari (v. Ganesha e la Luna ). A Maometto viene attribuito il miracolo della divisione della luna [154] .
Parole come "lunatico" sono derivate dalla Luna, a causa della credenza popolare che essa sia una causa di pazzia periodica [155] .
La Luna ( crescente ) con una stella è stato il simbolo, adottato per la prima volta da Mustafa III (1757–1774) e poi definitivamente scelto da Abdul Hamid I (1774–1789) e Selim III (1789–1807), dell' Impero ottomano ed è tutt'ora presente in alcune bandiere degli Stati musulmani [156] .
Ampio rilievo occupa la Luna nelle credenze popolari: per i pescatori bisogna pescare sempre nelle notti di Luna piena perché la Luna attira i pesci in superficie, mentre i contadini sostengono che il mosto vada messo nelle botti durante il novilunio , per farlo diventare vino . Negli orti, poi, la Luna occupa un ruolo importantissimo: bisogna sempre seminare in Luna calante. Ad esempio la lattuga non farebbe il maschio (il fiore) [157] . È tuttora diffusa anche la credenza dell'aumento delle nascite in fase di Luna crescente. Anche gli antichi proverbi popolari si occupano estesamente dell'influenza della Luna su tutti gli aspetti della vita contadina, basti pensare al proverbio: « Luna di grappoli a gennaio luna di racimoli a febbraio » [158]
Nella mitologia medioevale, la Luna piena occupa una posizione importante: si credeva che i lupi mannari si trasformassero alla luce della Luna, credenza con origini risalenti all' antichità classica [159] ; inoltre, sin dall' età romana , stregoni e streghe si riuniscono per i loro Esbat [160] , rituale che, attraverso la Tarda antichità , il Medioevo , il Rinascimento , la Storia moderna e contemporanea si è tramandato fino ad oggi ed è tuttora praticato [161] .
Altre credenze riguardano il sonnambulismo , che secondo le credenze popolari avviene in presenza di luna piena [162] , così come si crede che la Luna possa attirare i terremoti [163] .
Letteratura e fantascienza
La Luna è stata per lungo tempo un popolare soggetto della fantascienza e delle storie fantastiche di viaggi immaginari , soprattutto fino al primo allunaggio di esseri umani nella missione Apollo 11 nel 1969.
Tra le primissime incursioni fantastiche nel mondo della Luna vi sono l' Icaromenippo e La storia vera , di Luciano di Samosata , scritte nel II secolo aC ; Dante Alighieri , nel canto del Paradiso della Divina Commedia (primi del XIV secolo) descrive l'ascesa attraverso le sfere celesti della Luna, i pianeti da Mercurio a Saturno e di lì alla sfera delle stelle fisse e al cielo degli angeli .
Nel poema cavalleresco Orlando furioso di Ludovico Ariosto (1516, 1532), il cavaliere Astolfo , in sella all' Ippogrifo , vola fin sulla Luna per recuperare il senno perduto da Orlando .
Il tema comunque non divenne popolare prima del Seicento , quando l'invenzione del telescopio favorì l'accettazione popolare del concetto di "un mondo nella Luna", cioè che la Luna era un corpo fisico abitabile, che avrebbe potuto essere raggiunto con un qualche tipo di trasporto aereo e spaziale. Il concetto dell'esistenza di un altro mondo, vicino al nostro e capace di guardare giù verso di noi da tale distanza, fornì ampio materiale per commenti satirici sulle abitudini dei terrestri; il tema si prestava anche a intenti di divulgazione scientifica. Tra le prime storie notevoli che trattano questo concetto vi sono il Somnium (Sogno) (1634) di Giovanni Keplero (scritto prima del 1610 ma pubblicato postumo), The Man in the Moone (1638) del vescovo anglicano Francis Godwin, The Discovery of a World in the Moone di John Wilkins (1638), L'altro mondo o Gli stati e gli imperi della luna ( L'autre monde ou Les ètats et empires de la lune , pubblicato postumo nel 1657) di Cyrano de Bergerac .
Il primo viaggio verso la Luna è stato un tema popolare della fantascienza: tra le opere che lo narrano vi sono " Relazione del primo viaggio alla Luna fatto da una donna nell'anno di grazia 2057" (Napoli, 1857) dell'astronomo Ernesto Capocci , Dalla Terra alla Luna (1865) e il seguito Intorno alla Luna (1870) di Jules Verne , На Луне ("Sulla Luna", 1893) di Konstantin Ėduardovič Ciolkovskij , I primi uomini sulla Luna (1901) di HG Wells , Il popolo della Luna ( The Moon Maid , 1926) di Edgar Rice Burroughs .
Il tema del viaggio dalla Terra alla Luna attrasse da subito l'attenzione del mondo del cinema . Già nel 1902 Georges Méliès sceneggiò e diresse Viaggio nella Luna ( Le voyage dans la Lune , 1902). A esso fece seguito, tra gli altri, Una donna nella Luna ( Frau im Mond , 1929), per la regia di Fritz Lang . Robert A. Heinlein , che si è occupato in modo esteso di narrare i primi viaggi e la colonizzazione della Luna, riorganizzando i suoi racconti all'interno di una Storia futura coerente, contribuì alla sceneggiatura dei film Uomini sulla Luna (1950), alla cui realizzazione collaborò l'illustratore astronomico Chesley Bonestell , e Project Moonbase (1953). Insediamenti umani sulla Luna si ritrovano in molti altri racconti e romanzi, anche se non tutti sono incentrati sulla vicende della colonia stessa, che spesso svolge solo un ruolo di ambientazione. Arthur C. Clarke vi dedicò uno dei suoi primi racconti, La sentinella (1948), che costituì l'embrione del soggetto per 2001: Odissea nello spazio di Stanley Kubrick . Nell'ambito cinematografico si può citare anche Base Luna chiama Terra ( First Men in the Moon , 1964), di Nathan Juran , parzialmente basato sul romanzo I primi uomini sulla Luna di HG Wells.
Anche in campo televisivo la Luna è stata lo scenario di diverse opere; Gerry Anderson nel 1969 ideò e produsse UFO , una serie televisiva nella quale la Luna è il sito delle prime difese terrestri che fronteggiano le attività ostili degli extraterrestri , grazie alla presenza di una base permanente di un'organizzazione militare internazionale segreta (la SHADO ) dalla quale partono gli intercettori. Dello stesso Anderson è un'altra serie di grande successo, la co-produzione italo-britannica Spazio 1999 (1975-1977) nella quale la Luna, sfuggita all'attrazione terrestre a causa di una enorme esplosione nucleare, vagabonda nel cosmo con la base scientifica Alfa ei suoi occupanti.
La Luna viene menzionata più volte anche nella saga di Star Trek : nel film Primo contatto viene spiegato che nel XXIV secolo la Luna è abitata da 50 milioni di persone, e dalla Terra nelle nottate limpide sono visibili almeno due città e il lago Armstrong. In quella pellicola l'astronave Enterprise torna sulla Terra del passato per inseguire una sfera Borg , e il comandante Riker si meraviglierà nel vedere una Luna ancora "incontaminata" nell'anno 2063. Nella serie televisiva con lo stesso equipaggio del film ( Star Trek: The Next Generation ), il dottor Beverly Crusher , uno dei personaggi principali della serie, è nata a Copernicus City, città lunare.
Note
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- ^ ( EN ) Direct Evidence of Water Ice at Moon's Poles , su skyandtelescope.com . URL consultato il 30 dicembre 2018 (archiviato dall' url originale il 24 agosto 2018) .
«Temperatures at these always-dark crater floors are extremely low, plunging to as low as 40K (–390 °F) inside some of them.» . - ^ ( EN ) Earth Fact Sheet , su nssdc.gsfc.nasa.gov . URL consultato il 9 ottobre 2017 ( archiviato il 31 ottobre 2017) .
- ^ ( EN ) The Far Side of the Moon -- And All the Way Around , su nasa.gov . URL consultato il 9 ottobre 2017 ( archiviato il 17 maggio 2017) .
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Voci correlate
- Accelerazione secolare della Luna
- Allunaggio
- Alone di 22°
- Campioni lunari
- Crateri lunari
- Eclissi
- Faccia nascosta della Luna
- Faccia visibile della Luna
- Intenso bombardamento tardivo
- Irregolarità del moto lunare
- Lista degli oggetti artificiali sulla Luna
- Luna blu (simbologia magica)
- Marea
- Mese lunare
- Novilunio
- Occultazione
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- Punti di Lagrange
- Scala dei tempi geologici lunari
- Struttura interna della Luna
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Collegamenti esterni
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