Esplorazione e caratteristiche della Luna: un viaggio tra scienza e storia

La Terra e il suo satellite

La Terra, come sappiamo, non è al centro del Sistema Solare. Intorno ad essa gira un solo satellite: la Luna. Si dovrebbe precisare che la Luna è l'unico satellite naturale della Terra, dal momento che l'uomo ha messo in orbita numerosi satelliti artificiali.
La Luna è assai più piccola e leggera della Terra: il suo raggio misura 1740 km,

cioè poco più di un quarto di quello terrestre. Di conseguenza, la forza di gravità con cui essa attira i corpi che si trovano sulla sua superficie è molto più debole di quella della Terra: una persona che pesa 60 kg, sulla Luna ne peserebbe soltanto 10. Ciò spiega perché nei filmati dello sbarco dell’uomo sulla Luna si vedono gli astronauti muoversi con straordinaria leggerezza, nonostante le pesanti tute che indossavano.

Assenza di atmosfera e acqua

La Luna non possiede né aria né acqua. Ciò dipende dal fatto che la sua forza di gravità è troppo debole per poter trattenere intorno a sé i gas atmosferici e il vapore acqueo, che così, un po' alla volta, si sono dispersi nello spazio. D'altra parte, sul suolo non ci può essere né ghiaccio né acqua liquida. Infatti, durante l giorno, data la mancanza di atmosfera, si raggiungono temperature così elevate (fino a 110 °C) che farebbero vaporizzare completamente questa sostanza.

Ghiaccio nei crateri polari

Una situazione particolare si verifica, però, nelle regioni polari, dove vi sono crateri profondi nei quali non penetra mai la luce del Sole. In questa zona la temperatura si mantiene sempre bassissima, sicché il ghiaccio potrebbe esservi rimasto intrappolato senza vaporizzare. Le sonde spaziali che hanno esplorato la Luna nell'ultimo decennio, in effetti, avrebbero individuato del ghiaccio sul fondo di alcuni crateri. Si potrebbe trattare anche di quantitativi notevoli (forse più di 100 milioni di tonnellate). Se confermata, questa scoperta potrà avere importanti applicazioni pratiche: infatti, la disponibilità di acqua renderebbe più facile la realizzazione di una base lunare abitata stabilmente da astronauti, che è da tempo allo studio.

Superficie lunare e crateri

La superficie della Luna è una specie di deserto pietroso e accidentato. Vi si distinguono zone montuose (i cosiddetti altopiani) e aree relativamente pianeggianti, dette mari. Questo nome non deve trarre in inganno. Esso fu dato loro da Galileo che, osservando la Luna al telescopio, notò sulla sua superficie delle macchie scure, che gli parvero appunto degli oceani. Ma si tratta, invece, di immense distese di lava, eruttata in un lontano passato (i vulcani lunari sono spenti da circa 3 miliardi di anni).

D'altra parte, le "pianure" lunari sono tutt'altro che lisce. Infatti, l'intera superficie del nostro satellite è "butterata" da un'infinità di crateri, di ogni dimensione. Essi sono stati scavati dalle meteoriti, piccoli corpi che vagano nello spazio e di tanto in tanto cadono su un pianeta o su un satellite. Per distinguerli da quelli vulcanici, questi crateri vengono detti da impatto. Crateri di questo tipo si trovano anche sulla Terra, ma sono rari. La ragione della loro scarsità sulla Terra è che il nostro pianeta è stato ed è tuttora sconvolto da un'intensa attività geologica, che ne rimodella continuamente la superficie. Sulla Luna, invece, questa attività è cessata da miliardi di anni (si usa dire che l nostro satellite è "geologicamente morto"): pertanto i crateri si sono conservati e via via, aggiungendosi uno all'altro, hanno finito col ricoprirne l'intera superficie.

Fasi lunari e eclissi

La Luna gira intorno alla Terra, rivolgendole sempre la stessa "faccia" (cioè lo stesso emisfero). Si chiama mese lunare il tempo (29 giorni e mezzo) che Ιa Luna impiega a percorrere la sua orbita intorno alla Terra.

II fenomeno delle fasi dipende dal fatto che la Luna, come i pianeti, non brilla di luce propria, ma riflette quella che riceve dal Sole. La figura 27 mostra perché, durante un mese lunare, si succedono le quattro fasi, dette: Luna nuova (1), primo quarto (2), Luna piena (3) e ultimo quarto(4). Nella posizione 1 (Luna nuova), la Luna non è visibile dalla Terra perché l'emisfero rivolto verso di noi è in ombra; nelle posizioni 2 e 4 (rispettivamente, primo e ultimo quarto), il Sole illumina metà dell'emisfero rivolto verso di noi; nella posizione 3 (Luna piena) vediamo l'intero disco lunare perché il Sole illumina completamente l'emisfero rivolto verso di noi.

Un fenomeno assai raro, che doveva suscitare terrore negli uomini primitivi ed è tuttora sconvolgente, è quello delle eclissi di Sole, quando il cielo diventa buio in pieno giorno e l'aria si raffredda improvvisamente. L'eclisse ha luogo quando la Luna, trovandosi allineata fra noi e il Sole (nella fase di Luna nuova), lo oscura proiettando sulla Terra la sua ombra gigantesca. Si parla di eclisse totale quando tutto il Sole viene oscurato dalla Luna; di eclisse parziale quando Ιa Luna ne nasconde solo una parte.

E le eclissi di Luna? Questo fenomeno si verifica quando è la Terra a bloccare i raggi del Sole (trovandosi allineata fra il Sole e la Luna), impedendo così che raggiungano la Luna. Il nostro satellite, allora, si trova in ombra, sicché scompare dalla nostra vista (tutto o in parte).

Moto di Rivoluzione: la Luna gira attorno alla Terra.

Moto di Traslazione: movimento che effettua la Luna insieme alla Terra intorno al Sole.

Moto di Rotazione: la Luna ruota su se stessa.

Influenza della Luna sulle maree

Durante una vacanza al mare, avrai notato che il livello dell'acqua non è sempre Ιo stesso. Infatti, ogni 6 ore si alternano una bassa marea, durante la quale il livello del mare scende, è un'alta marea, durante la quale esso sale. Nelle 24 ore, perciò, si succedono due basse maree e due alte maree.

Le maree sono prodotte dall'attrazione della Luna. La figura 30 spiega l fenomeno. La superficie dei mari, a causa della forza attrattiva esercitata dalla Luna, si deforma, rigonfiandosi sia verso la Luna che nel verso opposto: in ogni momento, dunque, si verifica l'alta marea in due zone opposte della Terra e la bassa marea nelle zone intermedie.

Poiché la Terra compie una rotazione su se stessa in 24 ore, in ogni luogo, nel corso della giornata, si alternano due alte maree e due basse maree. Alle maree, in realtà, contribuisce anche l'attrazione del Sole. Questo effetto, però, è modesto perché il Sole, nonostante abbia una massa molto maggiore della Luna, è ben più distante di questa dalla Terra.

L'altezza delle maree è molto influenzata dall'estensione dei mari e dalla forma delle coste. Nel Mediterraneo esse sono alte poche decine di centimetri, mentre lungo le coste dell'Oceano Atlantico possono essere anche di 10-15 metri.

Esplorazione spaziale della Luna

Nel passato, osservando la Luna al telescopio, si erano individuate sulla sua superficie

catene montuose, vallate, crateri e vaste regioni oscure (i mari). Tuttavia, la natura e l'origine di alcune di queste strutture rimaneva misteriosa. Ci si domandava, per esempio, quale fosse l'origine dei tanti crateri che butteravano la superficie del satellite: erano la traccia di un intenso bombardamento di meteoriti o di una passata attività vulcanica? Le risposte a molte domande sono venute dall'esplorazione diretta del nostro satellite. Le prime sonde che visitarono la Luna erano sovietiche (russe): fra le altre, Luna 3 che, nel 1959, girò intorno al satellite fotografandone la "faccia" nascosta. Negli anni successivi, la Luna fu raggiunta anche da sonde americane: le prime si schiantarono al suolo, ma già nel 1966 Surveyor 1 effettuò un "allunaggio morbido", cioè scese sulla superficie del satellite senza subire danni. Il successo fu la premessa per la realizzazione del programma Apollo che doveva portare l'uomo sulla Luna.

Dopo alcuni voli di prova, lo storico evento si verificò il 20 luglio 1969, quando una capsula staccatasi dalla sonda Apollo 11 si posò in una regione della Luna detta Mare della Tranquillità e da essa discesero due astronauti: gli americani Neil Armstrong e Edwin Aldrin. Nelle missioni successive, sulla Luna fu portato anche un veicolo (il Lunar Rover), che permise agli astronauti di allargare il raggio del territorio esplorato. I risultati scientifici ottenuti furono assai importanti. Per esempio, i campioni di roccia prelevati dagli astronauti hanno dimostrato che i mari sono costituiti da antiche colate di lava. Ciò però non significa che i crateri siano vulcanici. Soltanto pochi hanno questa origine. Nella grande maggioranza essi sono stati scavati dagli urti delle meteoriti: ciò è dimostrato, fra l'altro, dalla scoperta di una miriade di "microcrateri" aventi dimensioni anche di pochi centimetri, che non possono certo essere vulcani spenti.

Le missioni Apollo si conclusero nel 1972.

Ma l'esplorazione della Luna è ripresa nell'ultimo decennio con il lancio della sonda Clementine, che ha sorvolato il satellite raccogliendo nuove preziose informazioni, come quelle sulla probabile presenza di ghiaccio nelle regioni polari.