RELAZIONE TERRA – LUNA
a cura di
Umberto Mascia
LA LUNA
Unico satellite naturale della Terra
Luna e Terra messe a confronto
Dati tecnici della Luna
La superficie della Luna
Mari: sono zone scure e ampie pianeg
gianti coperte da un soffice manto polveroso con spessore variabile costitui
to essenzialmente materiale di ricadu
ta a seguito di impatti meteorici.
Lo strato sottostante è costituito da la
ve basaltiche fuoriuscite a seguito della
rottura della crosta dopo tali impatti.
Terre: sono rappresentate dalle zone
più chiare rappresentate dai rilievi mon
tuosi e dai crateri. Rappresentano il 70%
della faccia visibile della Luna.
Prima impronta umana sulla Luna
20 luglio 1969: ore 21:56 Armstrong pone
il piede sul suolo lunare.
“That’s one small step for man, one giant leap for Mankind”
(Questo è un piccolo passo per l’uomo, un balzo gigantesco per l’umanità)
La polvere lunare viene definita regolite, in prevalenza emessa dalle eruzioni
vulcaniche. Si suppone che in seguito sia stata rimescolata dagli impatti meteorici ed elaborata dall’azione del vento solare.
Le dimensioni dei frammenti sono dell’ordine di Φ = 10-5-10-4 m e di compo
sizione simili alle rocce ignee terrestri.
 I rilievi lunari hanno forme ed altezze
diverse, fino a 9000 metri.
 Ci sono vere e proprie catene montuose
generalmente a forma di arco e delimita
ti i mari.
I rilievi
I crateri lunari
 L’assenza di un’atmosfera è
stata essenziale per la conservazione della morfologia
primordiale della Luna.
 I crateri presentii sulla super
ficie del satellite sono per la
maggior parte crateri da imimpatto.
 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 attorno al Sole.
Poiché la rotazione e la rivoluzione
hanno la stessa durata (risonanza
1:1) la Luna rivolge alla Terra sempre 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 decrescere 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 lunari
La Luna, essendo soggetta alle leggi della meccanica celeste come tutti gli
altri corpi del sistema solare, compie un moto di rotazione attorno al
proprio asse ed un moto di rivoluzione attorno alla Terra descrivendo
un'orbita che risulta inclinata rispetto all'eclittica di circa 5 gradi.
Moto di rivoluzione lunare
Durante l'orbita attorno alla Terra, la Luna presenta una velocità orbitale
variabile in maniera inversamente proporzionale alla distanza dal nostro
pianeta (il cui valore medio ammonta a 384.400 km). Ragion per cui
avremo un minimo ed un massimo della velocità orbitale, a seconda che
essa si trovi rispettivamente all'apogeo (il punto più lontano dalla Terra)
od al perigeo (il punto più vicino alla Terra). La direzione è da Ovest verso Est,
mentre per il moto apparente del cielo, a causa della contemporanea rotazione della Terra
nello stesso verso, la Luna sembrerà come trascinata dalla volta celeste in senso contrario, e
perciò da Est verso Ovest. Tutto ciò si traduce in realtà in uno spostamento medio diurno,
verso Est e rispetto alla sfera celeste, di circa 13°, che conseguentemente causerà un ritardo
degli istanti di levata e tramonto pari a quasi 50 minuti.
Librazioni lunari
E' l'effetto causato da piccole asimmetrie del movimento della Luna rispetto alla Terra, che con
sente d'osservare una frazione del suolo lunare superiore al 50% Esistono tre tipi di librazione,
causati da tre meccanismi diversi.
Librazione in longitudine: poiché la velocità di rotazione della Luna su sé stessa è costante,
mentre la sua velocità di rivoluzione attorno alla Terra varia leggermente a causa della piccola
eccentricità dell'orbita, uno dei due movimenti sopravanza alternativamente l'altro, facendo sì
che dalla Terra si possano vedere 8 gradi in più di longitudine est ed ovest del suolo lunare.
Librazione in latitudine: a causa dell'inclinazione di circa 7 gradi dell'asse di rotazione della Lu
na rispetto al piano della sua orbita, è possibile osservare alternativamente le regioni attorno
ai due poli.
Librazione diurna: il punto di vista di un osservatore cambia durante il giorno a causa della
rotazione terrestre, rendendo visibile una piccola estensione di superficie lunare in più rispet
to a una posizione fissa; questo effetto è molto meno importante dei due precedenti.
La combinazione dei tre tipi di librazione consente di osservare direttamente circa il 59% della superficie lunare:
il 41% di essa è osservabile in ogni momento, mentre il restante 18% è osservabile con discontinuità
Eclissi
 Un eclisse totale o parziale si verifica quando un corpo celeste viene a trovarsi davanti al Sole .
 Condizione necessaria è che si verifichi un allineamento
 Poiché il piano dell’orbita della Luna è inclinato rispetto a quello della Terra di circa 5°, l’allinea
mento si ha solo sulla linea dei nodi ossia dove i piani orbitali si intersecano.
Eclissi di Sole
Eclissi di Luna
La luna rossa, è un fenomeno di ottica che si attua durante le eclissi di luna.
L'eclissi di Luna è, dei due fenomeni, quello più scientificamente importante.
La luce solare attraversa l‘ atmosfera terrestre e subisce una rifrazione differenziale (dal viola cupo al rosso
scuro).
I raggi sono multicolori perché l'atmosfera terrestre si comporta come un prisma.
Tali raggi colpiscono la superficie del nostro pianeta il quale li reinvia sulla Luna.
I colori rossi sono quelli meno assorbiti dai gas terrestri (al contrario dei blu - violetti) ed ecco il motivo per cui
il Sole all'orizzonte appare rosso.
A complicarlo c'è la colorazione della superficie terrestre sulla quale insistono i raggi che ritornano sulla Luna:
gli oceani, i deserti, le foreste e così via, si presentano con colorazioni diverse.
Teorie sulla formazione della Luna
 Fissione
 Cattura
 Accrezione in orbita
 Catastrofe
Ipotesi della fissione: la rapida
rotazione della Terra in cui que
sta era ancora composta da ma
teriali fusi ha determinato la
fuoriuscita per fissione di mate
riale che avrebbe dato origininato il nostro satellite.
Pro: differente densità dei due corpi (5,5
e 3,3 g/cm3)
Contro: difficoltà dinamiche molto impro
babili che prevedevano una velocità di ro
tazione della Terra inferiore alle 3 ore, ve
locità difficilmente giustificabile.
Ipotesi della cattura: l’attrazione gravitazionale terrestre avrebbe
permesso la cattura della Luna che era precedentemente un corpo
indipendente che si muoveva liberamente nel sistema solare.
Pro: ciò spiega la diversa densità, assumendo un’origine non comune.
Contro: estrema improbabilità statistica del processo di cattura. Inoltre per entrare
in orbita attorno alla Terra, la Luna avrebbe dovuto dissipare molta della propria e
nergia cinetica con un meccanismo assai efficiente, non ancora individuato.
Campioni lunari (Apollo) hanno dimostrato analogo contenuto di isotopi dell’ossige
no delle rocce, il che dimostra che i due corpi devono essersi formati in regioni del
lo spazio non troppo distanti fra loro.
Inoltre la Luna avrebbe dovuto avere un’orbita molto ellittica e instabile rispetto a
quello che si riscontra realmente.
Ipotesi dell’accrezione in orbita:
la Luna e la Terra si sarebbero
formate nel medesimo tempo
a partire dallo stesso materiale e
nella stessa regione della nebulo
sa primordiale da cui è originato
l’intero sistema solare.
Pro: l’analisi chimica e la datazione delle
Rocce lunari e terrestri non contrasta so
stanzialmente con tale teoria.
Contro: non rende conto della differenza di
densità e composizione chimica.
Inoltre esistono difficoltà nel meccanismo
dinamico che avrebbe originato questo
“doppio pianeta”.
Ipotesi della collisione eccentrica: la Luna si sarebbe formata a seguito del
l’impatto con la Terra di un planetoide delle dimensioni di Marte.
Pro: stessa composizione del mantello simile a quello terrestre, con fusione di entrambi i nuclei.
Questa ipotesi è l’unica che risolve sia i problemi di diversa composizione chimica, sia quelli di
natura dinamica.
Contro: estrema improbabilità statistica circa la collisione fra due corpi così grandi.
MAREE
 Sono oscillazioni periodiche della massa marina.
 Sono dovute all’attrazione gravitazionale esercitata dalle masse del Sole e soprattutto della Lu
na, poiché anche se il Sole ha una massa 27 mi
lioni di volte maggiore di quella della Luna esso
è molto più lontano.
 L’attrazione gravitazionale di questi due corpi vie
ne esercitata essenzialmente sulla massa fluida
dei mari facendola salire e scendere rispetto alle
terre emerse anche di parecchi metri.
Conseguenze: la Terra rallenta la sua rotazione di 0,002 sec./secolo, mentre
la Luna si allontana di 1,5 cm circa all’anno
Rotazione del sistema Terra-Luna attorno al centro di massa
Fenomeno delle maree
La linea di costa
La presenza delle correnti
La forza d’inerzia delle masse d’acqua
L’attrito delle masse d’acqua sui fondali
A causa di tutto ciò variano sia l’intensità delle maree che il loro numero.
Ampiezza delle maree
Baia di Fundy
Mont Saint Michel (Francia)
bassa marea
alta marea
Mont Saint Michel (Francia) altezza di marea 14,5 m