RELAZIONE TERRA – LUNA

a cura diUmberto Mascia

LA LUNA

Unico satellite naturale della Terra

Luna e Terra messe a confronto

Dati tecnici della Luna

Mari: sono zone scure e ampie pianeggianti coperte da un soffice manto pol-veroso con spessore variabile costituito essenzialmente materiale di ricaduta a seguito di impatti meteorici.Lo strato sottostante è costituito da lave basaltiche fuoriuscite a seguito dellarottura della crosta dopo tali impatti.

Terre: sono rappresentate dalle zone più chiare rappresentate dai rilievi montuosi e dai crateri. Rappresentano il 70%della faccia visibile della Luna.

La superficie della Luna

20 luglio 1969: ore 21:56 Armstrong poneil piede sul suolo lunare.

““That’s one small step for man, one giant leap for Mankind”That’s one small step for man, one giant leap for Mankind”(Questo è un piccolo passo per l’uomo, un balzo gigantesco per l’umanità)(Questo è un piccolo passo per l’uomo, un balzo gigantesco per l’umanità)

Prima impronta umana sulla Luna

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

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

I rilievi

I crateri lunari

L’assenza di un’atmosfera è stata essenziale per la con- servazione della morfologia primordiale della Luna.

I crateri presentii sulla super ficie del satellite sono per la maggior parte crateri da im- impatto.

La presenza di imponenti co late laviche presenti ai margi ni dei crateri testimoniano un origine vulcanica del cratere stesso.

Lato nascosto della Luna

Struttura interna della Luna

Moti della Luna

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

Mese Siderale : la durata del periodo di rivoluzione che ammonta a 27,3 giorni;

Mese Sinodico (o lunazione) : l'intervallo di tempo compreso fra due fasi uguali che è pari a

29,5 giorni; Mese Draconico :

l'intervallo di tempo compreso fra due successivi passaggi allo stesso nodo orbitale, che è pari a 27,2 giorni;

Mese Anomalistico : il periodo compreso fra due successivi passaggi al perigeo che è

uguale a 27,5 giorni.

Fasi Lunari

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

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

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

Moti lunariLa Luna, essendo soggetta alle leggi della meccanica celeste come tutti gli

altri corpi del sistema solare, compie un moto di rotazione attorno al proprio asse ed un moto di rivoluzione attorno alla Terra descrivendo

un'orbita che risulta inclinata rispetto all'eclittica di circa 5 gradi.

Moto di rivoluzione lunareDurante l'orbita attorno alla Terra, la Luna presenta una velocità orbitale variabile in maniera inversamente proporzionale alla distanza dal nostro

pianeta (il cui valore medio ammonta a 384.400 km). Ragion per cui avremo un minimo ed un massimo della velocità orbitale, a seconda che essa si trovi rispettivamente all'apogeo (il punto più lontano dalla Terra) od al perigeo (il punto più vicino alla Terra). La direzione è da Ovest verso Est,

mentre per il moto apparente del cielo, a causa della contemporanea rotazione della Terra nello stesso verso, la Luna sembrerà come trascinata dalla volta celeste in senso contrario, e

perciò da Est verso Ovest. Tutto ciò si traduce in realtà in uno spostamento medio diurno, verso Est e rispetto alla sfera celeste, di circa 13°, che conseguentemente causerà un ritardo

degli istanti di levata e tramonto pari a quasi 50 minuti.

E' l'effetto causato da piccole asimmetrie del movimento della Luna rispetto alla Terra, che con sente d'osservare una frazione del suolo lunare superiore al 50% Esistono tre tipi di librazione, causati da tre meccanismi diversi.

Librazione in longitudine: poiché la velocità di rotazione della Luna su sé stessa è costante, mentre la sua velocità di rivoluzione attorno alla Terra varia leggermente a causa della piccola eccentricità dell'orbita, uno dei due movimenti sopravanza alternativamente l'altro, facendo sì che dalla Terra si possano vedere 8 gradi in più di longitudine est ed ovest del suolo lunare.

Librazione in latitudine: a causa dell'inclinazione di circa 7 gradi dell'asse di rotazione della Luna rispetto al piano della sua orbita, è possibile osservare alternativamente le regioni attorno ai due poli.

Librazione diurna: il punto di vista di un osservatore cambia durante il giorno a causa della rotazione terrestre, rendendo visibile una piccola estensione di superficie lunare in più rispetto a una posizione fissa; questo effetto è molto meno importante dei due precedenti.

La combinazione dei tre tipi di librazione consente di osservare direttamente circa il 59% della superficie lunare:il 41% di essa è osservabile in ogni momento, mentre il restante 18% è osservabile con discontinuità

Librazioni lunari

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

Eclissi

Eclissi di Sole

Eclissi di Luna

La luna rossa, è un fenomeno di ottica che si attua durante le eclissi di luna. L'eclissi di Luna è, dei due fenomeni, quello più scientificamente importante.

La luce solare attraversa l‘ atmosfera terrestre e subisce una rifrazione differenziale (dal viola cupo al rosso scuro).

I raggi sono multicolori perché l'atmosfera terrestre si comporta come un prisma. Tali raggi colpiscono la superficie del nostro pianeta il quale li reinvia sulla Luna.

I colori rossi sono quelli meno assorbiti dai gas terrestri (al contrario dei blu - violetti) ed ecco il motivo per cui il Sole all'orizzonte appare rosso.

A complicarlo c'è la colorazione della superficie terrestre sulla quale insistono i raggi che ritornano sulla Luna: gli oceani, i deserti, le foreste e così via, si presentano con colorazioni diverse.

Teorie sulla formazione della Luna

Fissione Cattura Accrezione in orbita Catastrofe

Ipotesi della fissioneIpotesi della fissione: la rapidarotazione della Terra in cui questa era ancora composta da materiali fusi ha determinato la fuoriuscita per fissione di materiale che avrebbe dato origini-nato il nostro satellite.

Pro: differente densità dei due corpi (5,5 e 3,3 g/cm3)

Contro: difficoltà dinamiche molto improbabili che prevedevano una velocità di rotazione della Terra inferiore alle 3 ore, velocità difficilmente giustificabile.

Ipotesi della catturaIpotesi della cattura: l’attrazione gravitazionale terrestre avrebbepermesso la cattura della Luna che era precedentemente un corpoindipendente che si muoveva liberamente nel sistema solare.

Pro: ciò spiega la diversa densità, assumendo un’origine non comune.

Contro: estrema improbabilità statistica del processo di cattura. Inoltre per entrarein orbita attorno alla Terra, la Luna avrebbe dovuto dissipare molta della propria energia cinetica con un meccanismo assai efficiente, non ancora individuato.Campioni lunari (Apollo) hanno dimostrato analogo contenuto di isotopi dell’ossigeno delle rocce, il che dimostra che i due corpi devono essersi formati in regioni dello spazio non troppo distanti fra loro. Inoltre la Luna avrebbe dovuto avere un’orbita molto ellittica e instabile rispetto aquello che si riscontra realmente.

Ipotesi dell’accrezione in orbita:Ipotesi dell’accrezione in orbita:la Luna e la Terra si sarebbero formate nel medesimo tempoa partire dallo stesso materiale e nella stessa regione della nebulosa primordiale da cui è originatol’intero sistema solare.

Pro: l’analisi chimica e la datazione delle Rocce lunari e terrestri non contrasta sostanzialmente con tale teoria.

Contro: non rende conto della differenza didensità e composizione chimica.Inoltre esistono difficoltà nel meccanismo dinamico che avrebbe originato questo “doppio pianeta”.

Ipotesi della collisione eccentricaIpotesi della collisione eccentrica: la Luna si sarebbe formata a seguito dell’impatto con la Terra di un planetoide delle dimensioni di Marte.

Pro: stessa composizione del mantello simile a quello terrestre, con fusione di entrambi i nuclei.Questa ipotesi è l’unica che risolve sia i problemi di diversa composizione chimica, sia quelli di natura dinamica.Contro: estrema improbabilità statistica circa la collisione fra due corpi così grandi.

MAREE

Sono oscillazioni periodiche della massa marina.

Sono dovute all’attrazione gravitazionale eserci- tata dalle masse del Sole e soprattutto della Lu na, poiché anche se il Sole ha una massa 27 mi lioni di volte maggiore di quella della Luna esso è molto più lontano.

L’attrazione gravitazionale di questi due corpi vie ne esercitata essenzialmente sulla massa fluida dei mari facendola salire e scendere rispetto alle terre emerse anche di parecchi metri.

ConseguenzeConseguenze: la Terra rallenta la sua rotazione di 0,002 sec./secolo, mentre: la Terra rallenta la sua rotazione di 0,002 sec./secolo, mentrela Luna si allontana di 1,5 cm circa all’annola Luna si allontana di 1,5 cm circa all’anno

Rotazione del sistema Terra-Luna attorno al centro di massa

Fenomeno delle maree

La linea di costa

La presenza delle correnti

La forza d’inerzia delle masse d’acqua

L’attrito delle masse d’acqua sui fondali

A causa di tutto ciò variano sia l’intensità delle maree che il loro numero.

Ampiezza delle maree

Baia di Fundy

Mont Saint Michel (Francia)

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

bassa marea alta marea