Geologia e Litologia

PROPRIETA’ FISICHE E ASTRONIMICHE DELLA LUNA

Raggio lunare: 1737.9 km

Inclinazione dell’orbita rispetto a quella terrestre: 5 orbita rispetto a quella terrestre: 5° 9’

Massa: 1/81 massa della Terra

Accelerazione gravitazionale misurata sulla superficie lunare: 1/6 di quella terrestre

Età: 4,5 miliardi di anni

ORBITA DELLA LUNA

La Luna orbita attorno alla Terra in modo quasi circolare.

Eccentricità ellisse molto bassa (e = 0.05). Distanza media: 384.400 km

Rivoluzione: La Luna orbita attorno alla Terra in circa 27 giorni e 7 ore (Mese Sidereo).

Rotazione: La Luna ruota sul proprio asse alla stessa velocità con cui orbita attorno alla Terra;

Ecco perché dalla Terra si vede solo una faccia della Luna.

Solo dopo le missioni Apollo l’uomo ha potuto vedere la faccia nascosta della Luna.

MANCANZA DI ATMOSFERA LUNARE

La superficie della Luna è ben visibile a causa della mancanza di un'atmosfera. La sua massa,

infatti, è insufficiente per trattenere le molecole di gas. Questo provoca grandi sbalzi di

temperatura sulla superficie del satellite: essa varia tra la notte e il giorno da -233 °C a +123 °C.

STRUTTURE SUPERFICIALI

Le aree chiare sono i rilievi lunari (anche alti fino a 9000 m) e i crateri.

Le aree scure sono i cosiddetti Mari lunari.

Tutti i crateri disseminati sulla superficie sono stati generati da impatti meteoritici.

Sul nostro satellite si distinguono anche dorsali di lunghezza di decine di Km, formate forse durante

il raffreddamento della Luna. La superficie lunare è ricoperta da una miscela di polvere e detriti

rocciosi (Regolite) prodotta per disgregazione di meteoriti, dello spessore variabile da pochi metri

a poche decine di metri.

I MARI LUNARI L’impatto di grossi meteoriti scavava enormi crateri, proiettando

-

materiale a grandi distanze.

Le temperature elevatissime dell’impatto provocavano fusione

-

parziale e attività vulcanica OPPURE

Il vulcanismo veniva alimentato da fratture che raggiungevano

-

le rocce parzialmente fuse sotto la crosta lunare

Il cratere veniva riempito da lava basaltica a formare i mari

-

lunari

TERRA LUNA

Continenti 29% Rilievi 85%

Oceani 71% Bassopiani 15%

Pochi crateri visibili Molti crateri visibili

Geologia attiva Geologia inattiva

Tettonica a zolle Assenza di tettonica a zolle

MAGNETOSFERA LUNARE

Nessun campo magnetico è stato rilevato presso la Luna.

Le rocce lunari (tutte con età non inferiore a 3.1 miliari di anni) hanno debole magnetizzazione

residua. Questa evidenza supporta la teoria che la Luna non possieda attualmente un nucleo

liquido.

BIOSFERA LUNARE

La mancanza di atmosfera e idrosfera (acqua allo stato liquido), ha come conseguenza la totale

assenza di vita sulla Luna.

TEORIE PER SPIEGARE LA FORMAZIONE DELLA LUNA

Fissione

- Cattura Probabilmente errate

- Formazione cont.

- Grande impatto

-

Ipotizza che la Terra sia stata colpita da un oggetto delle dimensioni di Marte entro i primi 100

milioni di anni dalla sua formazione.

TEORIA DELLA FISSIONE

Questa teoria propone che, durante la formazione della Terra, il materiale esterno che si stava

aggregando si sarebbe staccato e si sarebbe poi condensato a formare il nostro satellite

(cicatrice rappresentata dall’attuale Oceano Pacifico - ipotesi del tutto infondata).

TEORIA DELLA CATTURA GRAVITAZIONALE Sostiene che la Luna si sia formata in modo indipendente

e sia stata in seguito catturata dal campo gravitazionale terrestre.

TEORIA DELLA FORMAZIONE CONTEMPORANEA La Luna e la Terra si sarebbero formate

contemporaneamente (e separatamente) nella stessa zona del disco protoplanetario.

LA TEORIA DEL GRANDE IMPATTO

Circa 4,4 miliardi di anni fa, il giovane pianeta Terra, vecchio di soli 50 milioni di anni e non ancora

solido come ora, subì un impatto.

Un altro corpo roccioso, all'incirca della massa di Marte, si era formato nelle sue vicinanze, e la

sua orbita entrò in collisione con l’orbita terrestre.

Quando i due corpi si urtarono, l'energia coinvolta fu 100 milioni di volte maggiore di quella

dell'impatto meteoritico che si pensa abbia causato l'estinzione dei dinosauri.

La collisione distrusse il corpo celeste, e lanciò una enorme quantità di detriti in orbita attorno alla

Terra. La nostra Luna si formò in seguito per condensazione di questa "nube" di detriti.

LA FORMA DELLA TERRA

La forma approssimativamente sferica della Terra può essere dimostrata con alcune prove fisiche,

valide prima che l’Uomo osservasse la Terra dallo Spazio:

1. Avvicinamento di una nave al porto, osservata con il cannocchiale.

2. Forma dell’ombra durante le eclissi lunari.

3. L’orizzonte visibile diventa sempre più esteso quanto è più alto il punto di osservazione.

Nel 1671 l’astronomo francese Richter fu inviato presso l’Isola della Cayenna:

Osservò che il suo orologio a pendolo perdeva, avvicinandosi all’Equatore, circa 2’ e 30” al

giorno. La forza di gravità, che determina le oscillazioni del pendolo, doveva essere minore

avvicinandosi all’Equatore, in quanto i punti della superficie terrestre sono più lontani dal centro.

Nel 1700 due spedizioni provarono l’esistenza dello schiacciamento dell’ellissoide ai Poli.

La lunghezza dell’arco di meridiano corrispondente ad un angolo di 1° è maggiore vicino ai Poli

che all’Equatore, se la forma è quella di un’ellisse.

Il suo polare della Terra è 6.356 km e quello equatoriale di 6.378 km. Lo schiacciamento polare è

attribuibile alla forza centrifuga della rotazione terrestre, che deforma plasticamente la Terra.

LA MISURA DELLA CIRCONFERENZA TERRESTRE: ERATOSTENE 300 a.c. ϑ

Calcolando la lunghezza dell’ombra e conoscendo l’altezza della colonna, si calcola l’angolo .

La proporzione è: : 360° = (4400): X

ϑ

Da cui: X = 360°/ x (4400)

ϑ

= 7.2°

ϑ

X = 50 x (4400) = 220.000 stadi

1 stadio = 185 m

I MOVIMENTI DELLA TERRA: ROTAZIONE E RIVOLUZIONE

Molti fenomeni osservabili dall’uomo dipendono dai movimenti della Terra.

I maggiori fra questi fenomeni sono:

1. L’alternanza del giorno e della notte

2. Le stagioni

ROTAZIONE

Il movimento della Terra attorno al proprio asse polare viene chiamato rotazione.

- Il verso della rotazione terrestre è antiorario se guardato dall’asse sopra al polo Nord.

- L’esperimento con cui Leon Foucault ha dimostrato la rotazione della Terra è stato

- realizzato circa 150 anni fa. Facendo oscillare un pendolo esattamente sopra il Polo Nord, il

suo piano di oscillazione non varia nel tempo, mentre la Terra continua il suo moto di

rotazione in senso antiorario. All’osservatore che si muove insieme alla Terra, sembra invece

che sia il pendolo a ruotare nel verso opposto, in senso orario.

Gli abitanti dell’emisfero australe vedono invece ruotare il pendolo in senso antiorario.

- Il pendolo di Foucault nel Pantheon di Parigi impiegava circa 31 ore e 45 minuti per

- compiere una rotazione completa, mentre al Polo Nord 24 ore esatte.

L’entità della rotazione oraria del piano di oscillazione del pendolo varia in rapporto al seno della

latitudine secondo la formula: d = (15 sen L)°

d = gradi di rotazione oraria

L = latitudine

LA DURATA DEL GIORNO

L’alternarsi del giorno e della notte è causato dal moto di rotazione della Terra che avviene

attorno ad un asse passante per i poli Nord e Sud inclinato di 23,5° rispetto alla perpendicolare

del piano orbitale, l’eclittica.

La durata dell'intero periodo viene definita giorno e può essere espressa secondo 2 metodi

diversi: Giorno siderale: Intervallo di tempo fra due successivi passaggi di una stella al meridiano e

- dunque dopo due allineamenti della Terra con la stella. Dura 23 ore 56 minuti e 4 secondi.

Giorno solare: Periodo compreso fra due transiti consecutivi del Sole al meridiano e

- dunque dopo due allineamenti con esso. Dura 24 ore.

La differenza fra i due è una conseguenza del contemporaneo moto orbitale del nostro pianeta,

che dopo aver compiuto un giro attorno a se stesso, si è nel frattempo spostato facendo quindi

variare anche la direzione lungo la quale vediamo il Sole.

L’ORIENTAZIONE DELL’ASSE DI ROTAZIONE CAMBIA NEL TEMPO

LA PRECESSIONE

La precessione è un fenomeno di meccanica celeste che

provoca la lenta oscillazione dell'asse di rotazione di un

pianeta, in particolare della Terra.

La ragione è la stessa per cui una trottola, messa in rotazione

con l'asse inclinato rispetto alla verticale, oltre a ruotare su se

stessa, compie un moto più lento che porta il suo asse di

rotazione a spostarsi in modo da descrivere un cono.

Se non ci fosse la Luna, la Terra manterrebbe fisso il suo asse

di rotazione, il quale è inclinato di 23.5° rispetto al suo piano

orbitale (detto eclittica) e che, come noto, punta circa verso

la stella polare.

In realtà, proprio a causa della sua rotazione, la Terra non è

una sfera perfetta ma risulta rigonfiata attorno all'equatore,

assumendo una forma di ellissoide.

Dato che il rigonfiamento equatoriale terrestre è inclinato

rispetto all'eclittica di 23.5°, esso non è rivolto direttamente

verso la Luna. Pertanto la gravità lunare ha l'effetto di tentare

di raddrizzare l’asse terrestre.

Su scale di tempo dei millenni, ciò ha l’effetto netto di far

ruotare il suddetto asse di rotazione, facendogli compiere un

moto conico con periodo di 25800 anni.

L’asse terrestre descrive un movimento in senso

antiorario, formando un cono ampio 47° in un periodo

di 25.800 anni.

L’inclinazione dell’asse rimane fissa

(a parte in caso di terremoti di Magnitudo >9).

La stella alla quale punterà l’asse uscendo

dall’emisfero Nord non sarà sempre la Stella Polare.

Durante il moto di precessione, l’asse terrestre subisce

delle oscillazioni che descrivono una traiettoria

sinusoidale:

Questi moti secondari prendono il nome di Nutazione.

LA NUTAZIONE

Oltre alla precessione la Luna è anche causa della nutazione, che provoca un

moto oscillatorio di breve durata sovrapposto alla precessione stessa.

La causa sono sempre gli effetti gravitazionali lunari sul rigonfiamento equatoriale

terrestre, ma in particolare la nutazione è dovuta alla non complanarità tra il piano

orbitale della Luna e l'eclittica, che fa sì che l'attrazione della Luna non si eserciti

sempre nella stessa direzione.

In particolare, la linea di intersezione tra i due piani orbitali, detta Linea dei nodi,

si