Luna98 - Tesina per scuola media

La Luna-discorso d’esame. Arber Caslli

Scuola media di primo grado

Monteforte d’Alpone

Anno scolastico 2011-2012

La Luna-discorso d’esame. Arber Caslli 2012 1

La Luna-discorso d’esame. Arber Caslli 2012

L’argomento di cui parlerò è

La luna

Scienze

1. Etimologia

“Luna”

Il termine deriva dalla radice indoeuropea leuk-

dal significato di “luce riflessa”.

La Luna.

2. La storia della formazione della Luna

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Nell’osservare il nostro sistema solare partendo dal Sole, il primo satellite naturale che incontriamo è la Luna.

Il nostro Sistema Solare.

L’uomo, alzando gli occhi verso il cielo, è sempre stato incuriosito da quel corpo strano che appariva nel cielo quando il Sole spariva per poi “morire” con il sorgere del Sole.

Le prime ricerche nel capire il come risalgono all’era delle civiltà antiche, era in Mesopotamia, culla dell’astronomia, che i babilonesi imparano a conoscere i moti, i movimenti del Sole, della Luna e dei pianeti per loro, per poi con gli egizi arrivare a nominare le stelle e riuscire a creare il primo calendario di 365 giorni come testimone delle loro conoscenze sugli astri.

Solo nel V sec. a.C., Parmenide, guardando una nave che spariva nell’orizzonte, e poi Aristotele, nel IV sec. a.C. osservando le eclissi di Luna, constatò che l’ombra dalla Terra sulla Luna era sempre rotonda.

Arrivarono così ad aprire la strada verso le giuste spiegazioni per il nostro sistema solare.

Nascono le prime “scuole” di studio della Luna. La scuola pitagorica sosteneva che la Luna fosse un pianeta.

Ma tutti questi tentativi, dimostrati o no, con il conseguirsi di altri, presero forma piena solo durante il Rinascimento.

Niccolò Copernico, dopo 14 sec., nel 1543, fu il primo a contraddire Tolomeo nella sua teoria dell’Universo (..tutti i pianeti giravano intorno alla Terra, che era centro del nostro sistema planetario, in un cerchio grande descrivendo piccoli cerchi intorno a se stessi chiamati epicicli), affermando che era il Sole al centro del nostro sistema planetario, teoria vivacemente combattuta dalla Chiesa. Keplero,

Durante questo periodo, saranno anche

Galileo

che stabilì anche le tre leggi a lui nominate, con i suoi famosi esperimenti sulla caduta dei corpi per poi

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Isaac Newton

arrivare verso 1672, con la sua legge della gravità universale (Tutti i corpi si attirano tra di loro secondo una forza che dipende dalla loro massa: questa forza è la gravitazione e governa tutti i movimenti ed è quella che fa ruotare anche la Luna intorno al nostro pianeta.)

2.1 Le teorie sulla formazione della Luna

Le principali ipotesi e teorie formulate sull’origine della Luna si possono raggruppare schematicamente in quattro categorie principali, che tentano di spiegare la nascita di questo corpo celeste secondo meccanismi diversi:

• Fissione
• Cattura
• Accrescimento
• Impatto

Teoria della fissione

L’idea che la Luna si sia “staccata” dalla Terra fu avanzata da George Darwin nel XIX sec. Nella sua versione originaria, questa teoria della fissione presupponeva che un tempo la Terra si trovasse allo stato fuso e ruotasse su se stessa molto velocemente, compiendo un intero giro in circa 4 ore; in tali condizioni essa avrebbe potuto scindersi in due corpi a causa di ripetuti e alternati rigonfiamenti dovuti all’attrazione gravitazionale del Sole sulla massa terrestre: queste maree si sarebbero succedute ogni due ore aumentando via via di ampiezza, finché una grossa goccia di materiale fuso si sarebbe staccata dalla Terra dando origine alla Luna. Tale teoria fu abbandonata quando si dimostrò con i calcoli che le resistenze di attrito nell’ipotetico materiale fuso terrestre non avrebbero consentito alla marea di raggiungere l’altezza necessaria per un distacco.

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Teoria della cattura

Secondo la teoria della cattura, un tempo la Luna era un corpo indipendente che si muoveva liberamente nel Sistema solare; ad un certo momento essa sarebbe giunta tanto vicina alla Terra da esserne attratta e messa in rotazione su un’orbita ellittica, secondo le “leggi di Keplero”, che però richiederebbe un’enorme estensione dell’atmosfera terrestre per dissipare l’energia cinetica del satellite in transito.

Questa teoria presenta il vantaggio di risolvere il problema della diversità di composizione fra la Terra e la Luna.

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Teoria dell’accrescimento

La teoria dell’accrescimento presuppone che la Terra e la Luna si formarono assieme nello stesso periodo a partire dal disco di accrescimento primordiale. (In astronomia, un disco di accrescimento è una struttura formata da materiale che cade in una sorgente di campo gravitazionale.)

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Il disco di accrescimento di un buco nero in una rappresentazione artistica della NASA.

In questa teoria, la Luna si formò dai materiali che circondavano la proto-Terra, analogamente a come si formarono i pianeti attorno al Sole. Questa ipotesi però non spiega in modo soddisfacente la scarsità di ferro metallico sulla Luna.

Teoria dell’impatto

Secondo questa teoria la Luna si sarebbe formato a seguito di un impatto: il corpo si sarebbe formato in un punto di Lagrange relativo alla Terra ossia in una posizione gravitazionalmente stabile lungo l’orbita del pianeta.

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Diventato il corpo troppo grande per restare nel punto di Lagrange si schianta contro la Terra, con un angolo di 45°; i frammenti per il meccanismo dell’accrezione avrebbero dato origine al corpo.

Attualmente la teoria dell’impatto gigante è quella maggiormente accettata dalla comunità scientifica. Fu proposta nel 1975 da William K. Hartmann e Donald R. Davis, i quali ipotizzarono l’impatto di un corpo delle dimensioni di Marte (che è chiamato Theia o Orpheus) con la Terra. Da quest’impatto si sarebbe generato abbastanza materiale, nell’orbita circumterrestre, da permettere la formazione della Luna.

Uno studio del maggio 2011 condotto dalla NASA porta elementi che tendono a smentire questa ipotesi. Lo studio, eseguito su campioni vulcanici lunari, ha permesso di misurare nel magma lunare una concentrazione d’acqua 100 volte superiori a quelle precedentemente stimate. Secondo la teoria dell’impatto l’acqua dovrebbe essersi dissolta quasi completamente durante l’impatto, mentre dai dati qui ricavati la quantità d’acqua stimata è simile a quella presente nella crosta terrestre.

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Illustrazione della teoria dell’impatto.

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Illustrazione del Grande Impatto visto dal Polo Sud.

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3. Caratteristiche fisiche, composizione chimica, struttura interna ed esterna della Luna

3.1 Caratteristiche fisiche

Unico satellite naturale della Terra e più interno di tutti gli altri del Sistema Solare, la Luna è un corpo celeste privo di luce propria; è priva di atmosfera e per questo sempre ben visibile; è lontana dal nostro pianeta 384 400 km.

Rappresentazione in scala della distanza Terra-Luna

Rispetto agli altri satelliti naturali del sistema solare la Luna è eccezionalmente grande rispetto al pianeta attorno a cui orbita. Infatti ha un diametro pari ad un quarto ed una massa pari a 1/8 di quella terrestre. Questi valori ne fanno il secondo satellite naturale per le dimensioni relative a quelle del suo pianeta madre.

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Le dimensioni della Luna rapportate a quelle della Terra.

Il passaggio da dì a notte è molto brusco, così come l’escursione termica: la temperatura raggiunge 110 °C sulla faccia illuminata mentre in quella oscura scende a –150 °C. Ciò è dovuto alla mancanza di atmosfera.

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3.2 Composizione chimica

Più di 4,5 miliardi di anni fa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido. Gli scienziati pensano che uno dei componenti delle rocce lunari detto KREEP, acronimo dell’espressione inglese K Rare Earth Elements P (potassio, terre rare e fosforo), rappresenti l’ultimo resto del magma originario. Il KREEP è composto da quelli che gli scienziati chiamano “elementi incompatibili”: elementi che non possono entrare a far parte delle strutture dei cristalli, e che quindi rimangono inutilizzati sulla superficie del magma.

KREEP

Per i ricercatori, il KREEP è un marcatore utile per determinare la storia del vulcanismo lunare e tracciare la cronologia degli impatti da parte di comete e altri oggetti celesti.

3.3 Struttura interna

La Luna è un corpo celeste internamente differenziato: come la nostra Terra ha una crosta geochimicamente distinta, un mantello e un nucleo.

La parte interna del nucleo, con un raggio di 240 km, è ricca di ferro allo stato solido ed è circondata da un guscio esterno fluido costituito principalmente da ferro liquido, con un raggio di circa 300 km. Attorno al nucleo si trova una fase parzialmente fusa con un raggio di circa 500 km. La sua composizione non è stata del tutto chiarita, ma si dovrebbe trattare di ferro metallico in lega con piccole quantità di zolfo e nickel; sono le analisi della variabilità della rotazione lunare a indicare che esso è almeno parzialmente fuso. Si ritiene che questa struttura si sia sviluppata attraverso una cristallizzazione frazionata dell’oceano magmatico che avvolgeva il

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satellite 4,5 miliardi di anni fa, al tempo della sua formazione. Struttura interna della Luna.

3.4 Struttura esterna

Quando nel 1609 Galileo puntò il suo telescopio sulla Luna scoprì che la sua superficie non era liscia, bensì corrugata e composta da vallate, monti alti più di 8 000 m e crateri.

La superficie lunare si presenta suddivisa in zone chiare e zone scure. Le prime costituiscono le cosiddette terre alte, zone rilevate ed accidentate, formate da altopiani, colline o vere e proprie catene montuose, che rappresentano oltre l’85% della superficie lunare.