Luna

Il sistema solare




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La Luna
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ASTRONOMIA

La Luna è l'unico satellite naturale della Terra e ha un diametro di poco superiore a un quarto di quello terrestre. È il corpo celeste più vicino al nostro pianeta e l'unico su cui abbia messo piede l'uomo. Per dimensioni, struttura e composizione può essere paragonato ai pianeti cosiddetti terrestri, come Mercurio, Venere e Marte. È infatti un pianeta roccioso, con una densità pari a circa il 60% di quella terrestre, e una conformazione superficiale molto simile a quella di Mercurio, ricca di crateri da impatto; anche l'atmosfera è simile a quella di Mercurio, estremamente rarefatta.

Rispetto agli altri satelliti del Sistema solare, le dimensioni della Luna sono comparabili a quelle del pianeta attorno a cui orbita, al punto che il sistema formato dalla Terra e dalla Luna può essere considerato quasi alla stregua di un pianeta doppio (il centro di gravità del sistema, comunque, cade all'interno della Terra). Satelliti di tali dimensioni orbitano infatti attorno ai pianeti più grandi, come Giove e Saturno.

La Luna orbita attorno alla Terra con una traiettoria leggermente ellittica, ad una distanza media di circa 384.000 km dal nostro pianeta (la Terra dista dal Sole circa 150 milioni di chilometri). Il suo piano orbitale è inclinato di 5° rispetto all' eclittica e ruota in senso orario con un periodo di 18,6 anni (tale movimento è legato alle nutazioni terrestri, che hanno lo stesso periodo).
Il moto di rivoluzione della Luna attorno alla Terra avviene in senso antiorario (come quello della Terra attorno al Sole) ed ha un periodo di 27,3 giorni. Poiché tuttavia, mentre la Luna orbita attorno alla Terra, quest'ultima si sposta attorno al Sole, il tempo che la Luna impiega a tornare nello stesso punto rispetto al Sole, così come è vista dalla Terra, è leggermente più lungo e pari a 29,5 giorni. Il periodo di rotazione della Luna attorno al proprio asse è anche esso di 27,3 giorni (rotazione sincrona). I punti in cui l'orbita lunare interseca l'eclittica vengono detti nodi lunari.

A causa della minore massa (circa 81 volte più piccola), la sua la forza di gravità risulta pari a un sesto di quella terrestre. Per fare un esempio, un oggetto che sulla Terra pesasse 100 chili, sulla Luna ne peserebbe circa 16.

L'atmosfera lunare è estremamente rarefatta, ed è costituita da piccole quantità di atomi che derivano dal rilascio di gas da parte delle rocce superficiali e dal vento solare, le cui particelle vengono trattenute per breve tempo dalla gravità lunare. Tale atmosfera non contiene una quantità di gas sufficiente a ridurre il calore e la luce che riceve dal Sole e ciò comporta una forte escursione termica: nella zona equatoriale la temperatura superficiale può raggiungere i 127 gradi durante il dì, e scendere fino a -173 gradi di notte.
L'asse di rotazione della Luna è inclinato rispetto al piano orbitale di soli 1,5°, per cui la Luna non presenta un alternarsi delle stagioni e in alcune zone polari la luce solare non raggiunge mai il fondo dei crateri; in questi punti la temperatura si mantiene intorno ai -240 °C

A causa dell'assenza dell'atmosfera, il cielo sulla Luna appare di colore nero e le stelle sono visibili anche durante il giorno. I raggi del Sole sono più forti di quanto siano sulla superficie terrestre, in quanto non vengono filtrati dall'atmosfera. La superficie della Luna riflette circa il 6% della luce solare che riceve, in maniera molto simile a quanto avviene su Mercurio.

La Luna non ha un campo magnetico. Alcune delle sue rocce superficiali mostrano tuttavia un magnetismo residuo, a testimonianza di un probabile campo magnetico globale esistente in tempi antichi.



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OSSERVAZIONE

Con esclusione del Sole, La Luna è l'astro più luminoso visibile dalla Terra, anche se non emette luce propria, ma riflette esclusivamente i raggi luminosi che riceve dal Sole.

Il fatto che i due periodi di rotazione e di rivoluzione abbiano la stessa durata (27,3 giorni) fa sì che la Luna rivolga verso la Terra sempre la stessa faccia. L'altra faccia della Luna, dunque, pur ricevendo allo stesso modo la luce del Sole, non risulta mai visibile dalla Terra. In realtà, una sua piccola porzione può essere periodicamente osservata grazie a piccole oscillazioni che rendono irregolare il moto di rotazione della Luna, così come è visto dalla Terra. Queste piccole oscillazioni sono chiamate librazioni. La librazione longitudinale è dovuta all'eccentricità dell'orbita lunare (dunque alla velocità variabile della Luna attorno alla Terra); la librazione diurna è provocata dalla rotazione terrestre (che sposta rispetto alla Luna il punto di osservazione di un osservatore posto sulla superficie della Terra); la librazione latitudinale è causata infine dall'inclinazione dell'asse di rotazione della Luna rispetto al piano orbitale. Grazie alle librazioni, dalla Terra si può osservare circa il 59% della superficie lunare.

Osservata dalla Terra, la Luna sembra cambiare continuamente forma e dimensioni; questi cambiamenti apparenti sono dovuti alla diversa parte del pianeta esposta al Sole, vista dalla Terra in diversi momenti, e sono comunemente noti come fasi lunari. Un ciclo delle fasi analogo a quello lunare è osservabile anche per Mercurio e Venere, sia pure soltanto con un telescopio.

L'intero ciclo lunare ha una durata di 29,5 giorni e comprende quattro fasi: luna nuova, primo quarto, luna piena e ultimo quarto. Quando la Luna si trova tra la Terra e il Sole, rivolge la sua faccia illuminata a quest'ultimo e si ha la luna nuova; in questo momento la faccia della Luna visibile dalla Terra è completamente buia. A partire dalla notte seguente, sulla faccia rivolta alla Terra appare un sottile spicchio illuminato, lungo il bordo occidentale, il quale va crescendo progressivamente finché, dopo circa 7 giorni, la sua parte illuminata è pari alla metà (primo quarto del ciclo). Dopo altri 7 giorni circa, la faccia della Luna visibile dalla Terra è completamente illuminata e si ha la luna piena; la parte illuminata torna quindi a diminuire, fino a diventare la metà (ultimo quarto del ciclo, dopo altri 7 giorni) e poi a tornare luna nuova.

La Luna sorge a est e tramonta a ovest come il Sole, e nel corso di un'ora si sposta nel cielo di una distanza vicina alla sua dimensione apparente, vale a dire circa mezzo grado. Gli orari di alba e tramonto variano con la fase lunare e ogni giorno che passa la luna sorge circa 50 minuti dopo. La Luna nuova appare all'incirca nella stessa direzione del Sole, quindi sorge e tramonta insieme al Sole. Al primo quarto essa è illuminata per metà (la metà occidentale, quindi destra, per l'Italia) ed è visibile al meglio alla sera, in quanto sorge a mezzogiorno e tramonta a mezzanotte. La luna piena ha la sua migliore visibilità di notte, poiché sorge al tramonto del Sole e tramonta al sorgere di questo. All'ultimo quarto la metà illuminata è quella ad est (a sinistra per l'Italia) ed è visibile al meglio al mattino, sorgendo a mezzanotte e tramontando a mezzogiorno.

Quando la Luna si muove dalla fase di luna nuova a quella di luna piena si dice crescente, mentre quando si muove dalla fase di luna piena a quella di luna nuova si dice calante. Le fasi intermedie si chiamano invece falce di luna crescente (tra luna nuova e primo quarto), luna gibbosa crescente (tra primo quarto e luna piena), luna gibbosa calante (tra luna piena e ultimo quarto), falce di luna calante (tra ultimo quarto e luna piena).

La Luna è responsabile del fenomeno delle eclissi solari che si verificano quando un nodo coincide con la fase di luna nuova (l'eclisse di Sole si può avere quindi solo durante la luna nuova); le eclissi lunari avvengono invece quando un nodo coincide con la fase di luna piena (analogamente, l'eclisse di Luna si può avere solo durante la fase di luna piena). Nell'arco di un intero ciclo lunare, per metà del tempo la Luna si trova frapposta tra la Terra e il Sole, mentre per l'altra metà del tempo è la Terra a trovarsi in posizione intermedia tra la Luna e il Sole. Le eclissi si verificano però solo occasionalmente, poiché il piano dell'orbita lunare risulta inclinato rispetto a quello dell'orbita terrestre e dunque nella maggior parte dei casi i due corpi celesti proiettano il loro cono d'ombra nello spazio al di sopra o al di sotto della posizione in cui si trova l'altro.

In occasione delle lune piene più brillanti, la magnitudine apparente della Luna può arrivare a un valore di -12,6. Queste condizioni tuttavia, rendono difficoltosa l'osservazione degli altri corpi celesti, a causa della notevole quantità di luce diffusa dall'atmosfera terrestre.


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CURIOSITA'

Vista dalla Terra, la Luna ha le stesse dimensioni apparenti di una moneta da un Euro posta a due metri e mezzo di distanza dagli occhi. Per quella che sembra una straordinaria coincidenza, le stesse dimensioni apparenti sono quelle del disco solare. Proprio questo rende possibili delle eclissi di Sole che consentono di osservare la sola corona solare (la parte esterna del Sole), cosa altrimenti impossibile a causa della forte luce emessa dal Sole.
La Luna bassa sull'orizzonte
Il fatto che la Luna (così come il Sole) sembri più grande quando si trova bassa sulla linea dell'orizzonte, è dovuto a una illusione ottica, provocata dall'effetto psicologico della differente percezione delle distanze di oggetti vicini, posti a diversa distanza di fronte e verso l'alto. In realtà, la rifrazione atmosferica e la distanza appena superiore, fanno sì che le dimensioni apparenti della Luna appaiano dalla Terra addirittura inferiori quando essa si trova vicina all'orizzonte, piuttosto che alta nel cielo.

L'interazione gravitazionale tra la Luna e la Terra è fonte di numerosi fenomeni, il più evidente dei quali è costituito dalle maree. L'attrazione esercitata dalla Luna nei confronti della Terra risulta più forte sulla faccia di quest'ultima rivolta verso la Luna e più debole sulla faccia opposta. Siccome la Terra, in particolar modo le acque degli oceani, non è completamente rigida, essa si deforma lungo la linea ideale di congiungimento con la Luna provocando due piccoli rigonfiamenti sulla sua superficie, i quali generano appunto le maree. Non essendo nemmeno completamente fluida, la Terra oppone una certa resistenza all'attrazione lunare, il che provoca una serie di fenomeni fisici che determinano un progressivo ma lentissimo rallentamento del moto di rotazione terrestre e un contemporaneo allontanamento della Luna dalla Terra (di circa 3,8 cm all'anno); un fenomeno opposto avviene invece per Phobos, satellite di Marte e Tritone, satellite di Nettuno, i quali si avvicinano sempre di più al proprio pianeta. La natura asimmetrica dell'interazione gravitazionale tra la Terra e la Luna è anche la causa del sincronismo nei moti della Luna, che porta quest'ultima a rivolgere alla Terra sempre la stessa faccia.


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STORIA

La Luna è naturalmente conosciuta fin dai tempi preistorici, in quanto ben visibile nel cielo per le sue dimensioni e per la sua luminosità. Alcune antiche popolazioni credevano si trattasse di una sfera incandescente, altre la ritenevano invece uno specchio che rifletteva i mari e le terre presenti sul nostro pianeta.

Gli astronomi greci sapevano che si trattava di un corpo celeste in orbita attorno alla Terra e capirono che essa rifletteva i raggi del Sole. Alcuni la credevano tuttavia molto simile al nostro pianeta, ed identificavano le zone più scure e più chiare della superficie visibili dalla Terra, rispettivamente con i suoi mari e le sue terre emerse; Plutarco arrivò ad ipotizzare perfino che fosse abitata, mentre Tolomeo affermò la famosa teoria geocentrica, secondo cui essa ruotava attorno alla Terra assieme al Sole e agli altri corpi celesti, che sopravvisse fino agli studi di Copernico nel 1500.

Durante il Medioevo si diffuse la convinzione che la Luna fosse una sfera perfettamente liscia e che vi si trovassero degli oceani, tanto è che ancora oggi mari e terre sono i termini utilizzati per denominare le diverse regioni della superficie lunare: i primi sono le zone più scure, costituite da antichi crateri per lo più riempiti da colate laviche; le seconde sono le zone più chiare, formate da altipiani corrugati, ricchi di rilievi e crateri da impatto.

Nel 1609 Galileo Galilei realizzò la prima trattazione scientifica della Luna basata su delle osservazioni fatte al telescopio, descrivendo la sua superficie come insieme di regioni corrugate (più chiare) e lisce (più scure). Nel corso del 1600, la crescente potenza dei telescopi consentì ad altri astronomi di mappare e catalogare le conformazioni visibili dalla Terra. Nel 1645, l'olandese van Langren, anche noto come Langrenus, pubblicò una mappa che denominava le diverse conformazioni lunari, con particolare attenzione ai suo crateri. Nel 1647 il polacco Hevelius incluse nella sua mappa le zone di librazione e nel 1651 Riccioli e Grimaldi completarono una mappa dettagliata della Luna, che stabilì il sistema di nomenclatura adottato ancora oggi.

Fino al tardo 1800 gli astronomi ritenevano che i crateri lunari si fossero formati in seguito a fenomeni vulcanici, come tutti quelli osservati sulla Terra. Fu solo nel 1870 che l'inglese Proctor formulò l'ipotesi che essi fossero stati creati dalla collisione della Luna con asteroidi, meteoriti e comete. Tale ipotesi incontrò lo scetticismo del mondo scientifico, finché fu avvalorata dall'americano Gilbert, grazie ai suoi esperimenti e ai suoi studi sulle dimensioni e sulla struttura dei crateri.

Nell 1920 si riteneva ancora che la Luna potesse avere un'atmosfera respirabile, e nel 1959 fu inviata la prima sonda spaziale in orbita attorno alla Luna (la sovietica Luna 3), la quale fotografò per la prima volta, il 7 ottobre, la sua faccia nascosta.
Il 20 luglio 1969, l'americano Neil Armstrong, comandante dell'Apollo 11 fu il primo uomo a camminare sulla superficie della Luna. In quell'occasione venne anche lasciata sulla Luna una targa per commemorare l'evento. Nella foto qui sotto, l'impronta lasciata sul suolo lunare dal compagno di Armstrong, Edwin "Buzz" Aldrin.
L'impronta lasciata da Aldrin sul suolo lunare
Dopo l'ultimo sbarco sulla Luna, nel 1972, furono inviate altre sonde spaziali. L'ultima ad atterrare, Luna 24, riportò a terra dei campioni della superficie nel 1976. Nel 1994 la piccola sonda Clementine ha eseguito una mappatura dettagliata della superficie, mentre nel 1998 Lunar Prospector ha effettuato rilevazioni sulla sua composizione chimica, sul campo magnetico e sulla presenza di ghiaccio ai poli del pianeta. Nel 2003 è stata infine lanciata Smart 1 che produrrà una mappa della superficie ai raggi X.


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MITOLOGIA

Il nome del pianeta deriva da quello dell'omonima divinità romana, in latino Luna, corrispondente della greca Selene, personificazione della Luna piena e spesso associata con Ecate (la Luna calante) e soprattutto con Artemide (la Luna nuova).

La Luna ha sempre rappresentato uno degli elementi essenziali della mitologia e della cultura popolare. Nelle antiche culture era diffusa l'idea che la Luna morisse ogni notte per calare nel mondo delle ombre, o che fosse coinvolta in un continuo inseguimento con il Sole, mentre nella mitologia medievale, alla luce della Luna si trasformano i lupi mannari, e alle sue fasi erano legate le riunioni delle streghe.

Nella religione induista, l'origine delle fasi lunari è spiegata con un aneddoto che coinvolge Ganesha, la divinità con la testa di elefante, ed ampio spazio è ricoperto dalla Luna anche nella cultura islamica.

Molte delle credenze popolari sono legate agli effetti della Luna: la fase di luna piena è favorevole ai pescatori poiché attira i pesci in superficie, il mosto va messo nelle botti nelle notti di luna nuova, mentre gli ortaggi devono essere seminati con la luna crescente, periodo in cui aumenta anche il numero delle nascite.

Tra le numerose divinità lunari compaiono alcune figure maschili, come Nanna e Sin tra i popoli mesopotamici, Thoth per gli Egiziani, il giapponese Susanowo, o anche Isil, personaggio mitologico del mondo immaginario creato dallo scrittore J.R.R. Tolkien; tuttavia le principali divinità legate alla Luna sono impersonate da figure femminili, come l'etrusca Artume, ma tra tutte spiccano le dee greche Selene e Artemide, e le loro equivalenti romane Luna e Diana.

Secondo la mitologia classica, Selene era sorella di Helios (il Sole) e di Eos (l'aurora), ed era figlia dei Titani Iperione e Teia. Dal suo matrimonio con Zeus (Giove), nacque Erse (la rugiada).
Selene veniva rappresentata come una bella donna, dal viso pallido; indossava lunghe vesti argentate e portava in mano una torcia e sulla testa una luna crescente. Talvolta era raffigurata su una biga trainata da cavalli, all'inseguimento di quella solare.

Artemide (Diana) era la sorella gemella di Febo (Apollo) e la figlia di Zeus e Leto (Latona). Secondo la legenda Hera (Giunone), la moglie di Zeus, lanciò su Leto una maledizione che la costringeva, per dare alla luce i suoi figli, a cercare un luogo in cui non avesse mai battuto il sole. Per questo motivo Zeus fece emergere dai mari l'isola di Delo, e fu qui che nacque Artemide. Ella nacque per prima ed aiutò la madre a mettere al mondo il fratello Febo, ragione per cui Artemide era considerata anche la dea del parto e della fertilità, una figura simile alla dea frigia Cibele.

Artemide era anche la dea della caccia, dei boschi, delle fonti e dei torrenti e la protettrice degli animali selvatici. Secondo un aneddoto raccontato da un poema di Callimaco, Artemide, giunta all'età di tre anni, chiese al padre Zeus di esaudire alcuni suoi desideri, ossia di non doversi mai sposare, di rimanere vergine e di avere sempre, come compagni di caccia, dei cervi che tirassero il suo carro e dei segugi, oltre a sessanta fanciulle. Il padre la assecondò. Le sue compagne rimasero vergini, come lei, ed ella vigilò strettamente sulla loro castità.

Altri epiteti con cui era conosciuta Artemide sono Locheia (patrona della nascita e delle levatrici), Cynthia (dal Monte Cinzio, luogo di nascita), Phebe (versione femminile del fratello Phebo), Potnia Theron (patrona degli animali selvatici, epiteto usato da Omero), Agrotera (protettrice dei cacciatori) e Kourothrophos (protettrice dei giovani).
Rappresentazione della dea Selene
Nelle rappresentazioni più antiche Artemide è raffigurata come una dea alata, che tiene in mano un cervo, un leone o un leopardo, mentre nel periodo classico indossava degli stivali da caccia e portava un arco e una faretra con frecce d'argento; al suo fianco venivano spesso ritratti un cane, un cervo o dei cipressi. In alcune rappresentazioni è vista come dea delle fanciulle e tiene in mano una lira. Nei periodi successivi compariva anche con vesti argentate e una corona lunare, simbolo della sua identificazione con la dea Luna.
Il simbolo della Luna
Il simbolo astronomico (e astrologico) del pianeta consiste in una rappresentazione stilizzata della sua fase crescente.


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