- La Luna è l’unico satellite naturale della Terra e l’unico che sia stato visitato dall’uomo (20/07/1969; l’ultima volta nel luglio 1972).

- Sono stati prelevati campioni e rilevati dati sulla sua struttura; inoltre la Luna è l’unico corpo del Sistema Solare di cui sia possibile osservare direttamente la superficie, mappata dalla sonda Clementine nel 1994.

- La Luna è uno dei più grandi satelliti del Sistema Solare, considerando i rapporti di massa pianeta-satellite.

- La Terra e la Luna si muovono come un sistema unico, legate da reciproca attrazione gravitazionale; vengono infatti considerate come un sistema doppio planetario ruotante intorno a un baricentro comune.

- La Luna è un corpo solido pressoché sferico; il raggio è circa ¼ quello terrestre, la densità inferiore, e la forza di gravità è 1/6 quella terrestre.

- Presenta un moto di rotazione intorno al proprio asse e un moto di rivoluzione intorno alla Terra, entrambi della stessa durata (27 d 7 h 43 m 11 s): la Luna rivolge sempre la stessa faccia alla Terra.

- La distanza media fra Terra e Luna è di 384.000 km, anche se il satellite si allontana 2,5 cm circa all’anno, a causa dell’attrito delle maree e dell’azione frenante della Luna.

- La Luna non ha atmosfera, e questo provoca l’accentuazione dell’escursione termica diurna e l’assenza di acqua, se non allo stato solido sotto la superficie.

- Per questo i fenomeni erosivi sono quasi inesistenti (se non i crateri meteoritici), e non si osserva ne attività vulcanica ne alcuna traccia di vita.

- Sono state formulate varie ipotesi sull’origine della Luna:

-Ipotesi della fissione. La luna si sarebbe originata da materiale terrestre mentre il pianeta era allo stato fuso; l’attrazione gravitazionale del Sole avrebbe causato l’espulsione di parte del materiale, che sarebbe diventato la Luna. Questa ipotesi non è ritenuta plausibile: il periodo di rotazione sarebbe dovuto essere di 2,5 ore, e non 4 ore, come calcolato per quel periodo. Per ovviare, si è pensato a uno sprofondamento del nucleo terrestre, che avrebbe provocato un’accelerazione.

- Ipotesi della cattura. La Luna era un corpo autonomo, originatosi lontano dal Sistema Solare, e catturato dall’attrazione gravitazionale della Terra. Tuttavia è difficile spiegare un repentino abbassamento di velocità della Luna; alcuni studiosi parlano di maree dall’azione frenante, che avrebbero stabilizzato la sua orbita. Inoltre gli strati superficiali, disintegrandosi, sarebbero ricaduti sulla Luna come meteoriti. Ma risulta difficile che un corpo così simile alla Terra provenisse da regioni così lontane.

- Sono state formulate varie ipotesi sull’origine della Luna:

- Ipotesi dell’accrezione. La Luna si sarebbe formata per aggregazione di particelle, polveri e frammenti di corpi celesti in orbita attorno alla Terra. Nonostante sia soddisfacente come ipotesi, non si spiega come i materiali che hanno dato origine alla Luna siano diversi da quelli terrestri, e non si sa a quale distanza fossero collocati in precedenza.

- Ipotesi dell’impatto. La Luna si sarebbe generata in seguito all’impatto catastrofico di un gigantesco corpo (forse un planetesimale) con la Terra; l’urto avrebbe provocato la disintegrazione di parte del corpo e la dispersione di alcuni frammenti che, a causa del calore liberato, si sarebbero fusi col mantello terrestre, mentre quelli scagliati nello spazio avrebbero portato alla formazione della Luna per accrezione. Questa è l’ipotesi che trova più sèguito, anche se non esistono prove definitive a favore.

Le strutture più caratteristiche del suolo lunare sono:

-I mari lunari, vaste aree pianeggianti ricoperte da regolite, una miscela di polveri e detriti, di origine basaltica. Questi sono il risultato di miliardi di anni di lenta erosione, oltre che testimonianze dei numerosi meteoriti che vi si sono schiantati. I mari occupano il 20% del suolo lunare.

-Gli altopiani sono aree elevate di colore chiaro, spesso caratterizzati da profondi solchi, scavati probabilmente dall’azione di lava dovuta ad una passata attività endogena. Occupano circa l’80% del suolo lunare.

-I crateri, tra i quali vi sono alcuni con diametro inferiore al metro e altri, detti circhi, che superano centinaia di chilometri di diametro. Alcuni crateri sono dovuti ad una passata attività vulcanica lunare, altri semplicemente a impatti di meteoriti al suolo.

- Geologicamente, la Luna è più quieta della Terra, e gli unici movimenti della crosta sono da mettere in relazione con l’attrazione terrestre.

- Con lo studio dei sismografi, si è scoperto che la Luna ha una struttura a gusci concentrici: la crosta, il mantello e il nucleo.

- La crosta è rigida, spessa 60 km, e, insieme al mantello superiore, forma la litosfera lunare, profonda 1000 km; il mantello inferiore (astenosfera) è debolmente viscoso e si estende fino al nucleo, abbastanza piccolo e ricco di ferro.

- La materia nella litosfera lunare non è distribuita omogeneamente: sono stati rilevati valori anomali, probabilmente dovuti ai mascons (mass concentrations), concentrazioni di materiale più denso, o a masse di magma denso solidificato in profondità.

- I moti lunari che illustreremo vanno a costituire un unico movimento complesso.

- Moto di rotazione. La Luna ruota intorno al proprio asse da ovest a est in senso antiorario. Il periodo è di 27 d 7 h 43 min 11 s.

- Moto di rivoluzione. La Luna ruota intorno alla Terra in senso antiorario, su un’orbita ellittica dove la Terra è uno dei 2 fuochi; per questo la distanza Terra-Luna varia tra un massimo (apogeo) e un minimo (perigeo); infatti la Luna non si muove intorno alla Terra a velocità costante. La Luna, rispetto a Terra e Sole, può trovarsi in opposizione (in direzione opposta ai raggi solari), congiunzione (tra il Sole e la Terra) o quadratura (quando l’angolo tra la direzione Terra-Luna e quella Terra-Sole è di 90°).

- Il piano dell’orbita lunare è inclinato rispetto al piano dell’eclittica di 5°9’ ; i 2 piano si intersecano sulla linea dei nodi. L’asse lunare forma con l’orbita lunare un angolo di 83°19’.

- L’intervallo di tempo che impiega la Luna a compiere una rivoluzione è detto mese; è necessario distinguere il mese sidereo col mese sinodico.

- Il mese sidereo è l’intervallo tra 2 successivi allineamenti della Luna e di una stella su un meridiano, e dura 27 d 7 h 43 min 11 s.

- Il mese sinodico è l’intervallo tra 2 uguali allineamenti Luna-Sole e dura 29 d 12 h 44 min 3 s. Questa differenza è data dal fatto che, mentre la Luna compie la rivoluzione, la Luna si spostata intorno al Sole; quindi è necessario che la Luna compia un ulteriore arco di 27° (corrispondente a circa 2 giorni).

- Moto di traslazione. La Luna si muove, insieme alla Terra, intorno al Sole. L’orbita che essa compie ha un andamento sinuoso; la curva risultante è un’epicicloide e corrisponde a un’ellisse deformata. In 1 anno l’epicicloide taglia l’orbita terrestre 24 o 25 volte ed è sempre concava nella direzione del Sole.

- Moti secondari. La Luna è coinvolta in altri movimenti, tra i quali il moto di regressione della linea dei nodi, con un periodo di 18,6 anni; è un moto simile alla precessione degli equinozi. Inoltre la Luna partecipa a tutti i movimenti in cui è coinvolto il Sistema Solare: moto all’interno della Galassia ed espansione dell’Universo.

-Durante il suo moto di rivoluzione la Luna subisce delle oscillazioni sul piano orizzontale e verticale, le librazioni, e di conseguenza il 41% della sua superficie è sempre visibile, il 41% e sempre nascosta e il 18% oscilla da posizioni in cui è visibile e posizioni in cui è nascosta.

-Oltre a librazioni fisiche, dovute all’attrazione terrestre, vi sono librazioni apparenti, dovute alle diverse prospettive dalle quali si osserva il nostro satellite

-Librazioni apparenti in longitudine sono dovute a lievi ascincronismi tra il moto lunare di rotazione e quello di rivoluzione. Mentre la velocità del moto di rotazione è costante, il moto di rivoluzione è più veloce in perigeo e più lento in apogeo, quindi si vedrà la Luna come una persona che fa “no” con la testa.

-Le librazioni apparenti in latitudine sono dovute al fatto che l’asse di rotazione lunare non è perfettamente perpendicolare al piano orbitale e il circolo di illuminazione si sposta, scoprendo regioni a nord o a sud. La Luna si vedrà dunque come una persona che fa “si” con la testa.

-Vi sono poi librazioni parallattiche, dovute alla variazione del luogo fisico di osservazione.

-Le variazioni di porzione di Luna visibile dalla Terra sono dette fasi lunari, e si completano in un mese circa.

-Vi sono 4 momenti principali delle fasi lunari:

-Il novilunio, ossia quando la Luna offre alla Terra la parte non illuminata dal Sole; in questa fase è debolmente visibile come un disco scuro su fondo nero.

-Il plenilunio, quando la Luna offre alla Terra per intero la sua faccia illuminata; in questa fase appare come un disco pieno.

-Quando, tra un novilunio e un plenilunio la Luna arriva in quadratura, si ha il primo quarto, durante il quale il satellite appare come un disco illuminato a metà.

Quando, tra un plenilunio e un novilunio la Luna arriva in quadratura, si ha l’ultimo quarto, durante i quale il satellite appare come un disco illuminato a metà.

-A causa del suo moto di rivoluzione, il movimento della Luna sulla sfera celeste non è sincronizzato con quello degli altri astri, ma ogni giorno culmina e tramonta circa 50 min in ritardo.

-La Luna quindi resta sempre indietro rispetto alle stelle, e il suo moto retrogrado si completa in un mese sidereo.

-E’ a causa di questo ritardo che si va accumulando che vi sono le fasi lunari

-L’altezza della Luna dipende dalla latitudine dell’osservatore: la Luna può essere allo zenit per un osservatore che si trovi nella fascia di latitudine compresa tra 28°36’N e 28°36’S.

-Data la periodicità delle fasi lunari, si può stilare un calendario lunare, dove un anno comprende 12 mesi sinodici.

-Tale periodicità è detta ciclo aureo, ed è stata scoperta da Metone ne V sec. a.C. Il numero di giorni che passano dall’ultimo novilunio di dicembre alla fine dell’anno è detto epatta.

-La parola eclisse indica l’oscuramento di un corpo celeste da parte di un altro che gli transita davanti; quando la Terra si interpone fra Luna e Sole si parla di eclissi di Luna, mentre quando è la Luna a interporsi tra Sole e Terra si parla di eclissi di Sole.

-Un eclisse può essere totale o parziale, ed è causata dalla proiezioni del cono d’ombra del corpo interposto su quello che riceve luce.

-Perché vi sia un’eclisse i due corpi devono essere allineati, e sullo stesso piano.

-Le eclissi di Luna si verificano quando il satellite si trova in plenilunio in prossimità di un nodo. Le eclissi lunari possono durare anche 100 min.

-Le eclissi di Sole avvengono quando la Luna si trova in novilunio in prossimità di un nodo. Nonostante il Sole sia enormemente più grande della Luna, essa si trova molto più vicina alla Terra e può quindi coprire il disco solare per intero, se tale condizione non si verifica, si ha un’eclisse anulare.

-In un anno vi sono dalle 2 alle 7 eclissi. In genere sono in numero maggiore quelle solari, perché è più facile che la Luna si interponga tra Sole e Terra, che si possano allineare Sole-Terra-Luna.