La luna 2

Il 20 luglio 1969, 102 ore dopo il distacco dalla rampa di Cape Canaveral, due uomini si trovano sulla

Luna, nel Mare della Tranquillità, una pianura coperta di lava e polveri color asfalto. Mentre sopra

Armstrong e Aldrin vola l’astronave madre di Michael Collins, battezzata Columbia, i due lunauti

controllano il funzionamento dei sistemi di volo: se qualcosa non andasse i piani prevedevano la rinuncia

allo sbarco e un decollo di emergenza. Ma tutto è a posto. L’ignoto è però ancora al di là dello sportello.

Sei ore dopo lo spegnimento del motore, sbarcano.

L’esplorazione a piedi non si spinge a più di 60 metri dal punto di discesa, e dura 2 ore e 32 minuti.

Seicento milioni di telespettatori seguivano le immagini incerte in bianco e nero che giungevano dal mare

della Tranquillità.

Le missioni Apollo si concludono con un prelievo totale di circa 382 kg di campioni di polvere e rocce

lunari, con un centinaio di chilometri percorsi dall’uomo sulla superficie lunare, con 34 esperimenti in

orbita e molti altri direttamente sul terreno, con centinaia di immagini riprese da vicino.

“È un piccolo passo per un uomo, ma un balzo gigantesco per l’umanità”

21 luglio 1969, Neil Armstrong

Luoghi visitati dagli astronauti

Caratteri geologici della Luna

Perché la Luna è oggetto di accurate osservazioni fin dai primordi dell’astronomia?

A parte le credenze religiose che la fecero da sempre rientrare (insieme al Sole) in molti dei miti e delle

religioni antiche, la Luna, per la regolarità delle sue fasi, offriva un mezzo efficace per misurare lo

scorrere del tempo. Oggi della Luna si conoscono molte più cose che nel passato, grazie alle numerose

spedizioni che, dal 1969 in poi, hanno riportato sulla Terra campioni del suolo, ricchi di informazioni sul

processo di formazione.

Caratteri Geo-morfologici

satellite naturale

La Luna è l’unico della Terra, il più interno tra tutti i satelliti del nostro sistema

planetario. È un astro privo di luce propria, costituito da materiali allo stato solido, dotato di una forma

pressoché sferica.

Le osservazioni che da lungo tempo si eseguono dalla Terra e le esplorazioni dirette della superficie

lunare hanno dimostrato che la Luna non ha un’atmosfera gassosa e neanche acque simili a quelle

terrestri (oceani, laghi, fiumi). La mancanza di atmosfera fa sì che la temperatura del suolo raggiunga i

190 gradi sotto zero nelle regioni non illuminate dal Sole, e i 170°, nelle zone illuminate.

Le variazioni di temperatura risultano però lente e graduali poiché giorno e notte durano ciascuno circa

14 giorni.

Fu Galileo il primo a osservare la Luna con un telescopio e a darne una descrizione particolareggiata: fu il

primo a scorgere le caratteristiche più evidenti del suolo lunare.

mari,

i grandi zone piatte e depresse di colore scuro, desolate pianure di lava che occupano il 40% del

• disco visibile dalla Terra

continenti,

i che occupano il restante 60%, accidentati e montagnosi, attraversati da catene di

• montagne. (osservando le ombre proiettate da esse, è facile intuire i 10000 metri di altezza).

crateri,

I che costellano sia i mari sia i continenti, circondati da muraglioni che possono arrivare a

• 3000 metri di altezza nei crateri maggiori. Il fondo dei crateri è depresso, e ciò fa intendere che

hanno avuto origine da cause esterne, come la caduta di blocchi rocciosi.

L’aspetto delle due facce è però diverso: scienziati hanno ipotizzato l’assenza di mari sulla faccia non

visibile, a causa di una disomogeneità chimica presente all’epoca della formazione della Luna.

I campioni del suolo lunare riportati sulla Terra da Armstrong e Al drin sono abbastanza simili alle rocce

terrestri, per quanto riguarda la composizione, salvo che per il Ferro, presente in quantità scarse.

refrattarie

Le rocce lunari sono rocce (possiedono un elevato punto di fusione), solidificate da magma

fuso alla temperatura di 1200°C. La loro composizione chimica mostra un abbondanza di ossigeno (60%),

seguito dal silicio (16-17%), dall’alluminio, dal calcio, magnesio, ferro e titanio. I mari sono composti da

basalti, anortositi,

i continenti da una roccia ignea composta

prevalentemente da feldspati (uno dei componenti principali della crosta

terrestre).

L’attività sismica sulla Luna non è paragonabile a quella della Terra; si

registrano alcune scosse quando la Luna si trova più lontana o più vicina

alla Terra a causa dell’attrazione terrestre che provoca piccole

deformazioni. I dati sismici hanno permesso di stabilire che l’interno

crosta, mantello nucleo

della Luna presenta una suddivisione in e

simile a quella della Terra; sotto una litosfera rigida si trova uno strato

plastico simile all’astenosfera, ma molto meno attivo. Essa si colloca

attorno ai 1000 km, ad una profondità molto maggiore di quella

terrestre.

La crosta lunare non è frammentata in placche tettoniche, presenta uno

spessore medio di 70 km ed è generalmente più spessa nella faccia non

rivolta alla Terra (100 km). Il mantello, dove sembrano originarsi i

terremoti, si estende probabilmente per altri 800 km in profondità. È

pressoché certo che la Luna non possieda il nucleo allo stato liquido: la

prova è data dall’assenza di un campo magnetico che, nei pianeti che ne sono dotati, è spiegato con

l’effetto dinamo osservato in un nucleo liquido.

Come si è originata la Luna?

Sono state avanzate una varietà sconcertante di ipotesi.

della FISSIONE (Figura 1)

Teoria si suppone che la Luna abbia avuto origine per separazione dalla

• 

Terra a causa di forze centrifughe. In questo caso è però difficile da spiegare l’inclinazione dell’orbita

lunare su quella terrestre.

della CATTURA (Figura 2)

Teoria la Luna era in passato un pianeta indipendente che fu catturato dal

• campo gravitazionale terrestre e messo in rotazione su orbita lunare. Ma come ha potuto la velocità

della Luna diminuire? Con quale processo di dissipazione dell’energia?

della FORMAZIONE BINARIA (Figura 3)

Teoria La Luna si è originata da una serie di frammenti

• solidi richiamati l’uno con l’altro dalla reciproca attrazione e che, da un primo nucleo per successivi

accrescimenti, si è formato il pianeta vicino alla Terra, legato gravitazionalmente ad essa.

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Nessuna delle tre ipotesi ha avuto conferma, e non ci sono condizioni sufficienti a scartare

completamente qualcuna di esse.

A che teoria si è giunti tramite lo studio delle rocce portate a Terra dalle spedizioni nello spazio?

La struttura delle rocce lunari non lascia dubbi sul fatto che esse furono prodotte dall’impatto di meteoriti

mascons,

sulla superficie. Questo è giustificato anche dalla presenza dei concentrazioni di materia che

sono state localizzate in vari punti sotto la superficie lunare. Sono asteroidi che, nell’impatto, hanno

sfondato la crosta lunare e sono rimasti sepolti sotto di essa.

Trasportando alcune rocce radioattive sulla Terra, è stato possibile risalire all’epoca della loro formazione:

i crateri sono il risultato di eventi avvenuti 4 miliardi e mezzo di anni fa, prima della formazione dei mari,

che hanno cancellato parte dei primitivi crateri. In quel periodo ci fu un violento bombardamento (durato

mezzo miliardo di anni) dei detriti solidi rimasti dal processo di formazione del Sistema Solare.

L’energia sviluppata nell’urto fu così grande da vaporizzare subito la superficie d’impatto, dando luogo ad

un’onda esplosiva che lanciò intorno gas, vapori e rocce. (Il cratere formatosi è circondato da catene di

monti come conseguenza del corrugamento della crosta in seguito all’urto.) La successiva effusione di

lava dall’interno lunare colmò il dislivello e solidificandosi fece assumere al cratere l’aspetto di un mare.

Questi depositi lunari furono più abbondanti nell’emisfero della Luna rivolto verso la Terra: dall’altra parte

talassoidi,

si trovano i regioni di depressioni di grandezza pari ai mari lunari, ma senza lava.

polvere cosmica

La caduta di asteroidi cessa 2 miliardi di anni fa; resta solo una pioggia di che ricopre il

suolo di uno strato appiccicoso. Gli urti, dopo allora, si fecero più rari: da almeno 2 miliardi di anni non

avvengono più cambiamenti.

I moti di rivoluzione della Luna

La Luna gode di diversi movimenti simultanei; fra questi, quelli fondamentali sono:

rotazione,

il moto di attorno al proprio asse;

o rivoluzione,

il moto di intorno alla Terra;

o traslazione

il moto di assieme alla Terra intorno al Sole.

o

Moto di rotazione

Per fare un giro completo attorno al proprio asse (in senso antiorario, per un osservatore che si trova in

corrispondenza del Polo Nord celeste), la Luna impiega un tempo maggiore rispetto al pianeta Terra: la

sua velocità angolare è di 13 gradi al giorno; la durata di una rotazione completa è di circa 27 giorni, la

stessa del moto di rivoluzione (anch’essa in senso antiorario). È per questo che l’emisfero lunare visibile

dalla Terra risulta essere sempre lo stesso.

La rotazione della Luna non è perfettamente uniforme, poiché risulta ellissoidale. L’attrazione che la Terra

esercita sul rigonfiamento equatoriale in maggior misura che sulle zone polari provoca in essa delle

oscillazioni di lieve entità, dette librazioni. Ma vi sono anche altri movimenti apparenti, dovuti al fatto che

l’asse di rotazione della Luna non è normale al piano dell’orbita lunare, ma forma un angolo di 6° con la

perpendicolare a questo piano: la Luna sembra perciò inclinarsi verso la Terra in su e in giù, mostrando

ulteriori regioni dei Poli.

Moto di rivoluzione

Si effettua in senso antiorario, lungo un’orbita ellittica di cui la Terra occupa uno dei fuochi. L’ellisse

orbitale lunare è un po’ più “schiacciato” di quello terrestre. Nel corso della rivoluzione, la Luna non si

trova quindi sempre alla stessa distanza da noi: il punto più vicino, detto perigeo, è a 356000 km dalla

Terra e quello più lontano, l’apogeo, a circa 407000 km. Il piano su cui giace l’orbita lunare non è

perfettamente coincidente con quella terrestre, ma inclinata di 5°, quindi entrambe si intersecano in due

punti, detti nodi, mentre linea di nodi è la linea di intersezione fra i due piani orbitali.

La velocità con cui la Luna opera questo moto di rivoluzione è di 1km/s, maggiore in prossimità del

perigeo, minore in prossimità dell’apogeo.

Per identificare la durata della rivoluzione, bisogna distinguere se viene riferita ad una Stella della sfera

celeste o all’allineamento Terra-Sole: nel primo caso si ha una rivoluzione siderea (durata 27 giorni), nel

secondo di rivoluzione sinodica (durata 29 giorni).

Terra e Luna si muovono entrambe attorno a un baricentro, o centro di massa. Poiché la Terra ha massa

maggiore rispetto alla Luna, questo baricentro si trova all’interno della Terra, a 4000 km circa dal centro,

e questo provoca degli effetti sul fenomeno delle maree, le quali sono dovute alla forza centrifuga

connessa al moto di rivoluzione del sistema attorno a questo punto.

traslazione

Vi è poi un movimento di dovuto allo spostamento della Luna rispetto al Sole. Si effettua

nello stesso senso e con la stessa velocità del moto di rivoluzione della Terra. Quindi la traiettoria lunare

è molto irregolare e difficile da classificare come ellisse: essa viene detta epicicloide.

Vi sono infine perturbazioni dovute all’azione attrattiva del Sole. Tra le più importanti, la regressione della

linea dei nodi e la rotazione dell’asse maggiore dell’orbita lunare. Partecipa al moto di rotazione della

Galassia e all’espansione dell’universo.

Le maree

La marea consiste nel ritmico elevarsi (flusso) ed abbassarsi (riflusso) del livello marino, provocato

dall’attrazione gravitazionale della Luna e del Sole. È un fenomeno le cui cause sono prevalentemente

alta marea,

astronomiche. La massima elevazione dell’acqua è detta mentre lo stato di estremo

bassa marea.

abbassamento è detto La natura delle forze generatrici delle maree apparve chiara solo

dopo la scoperta della legge di gravitazione universale.