La Luna

Il Cosmo (indice)

Luna L'unico satellite naturale della Terra. Ha un raggio di 1.737 km, poco più un quarto di quello della Terra, e massa pari a un ottantunesimo di quella terrestre. La densità media (3,4 g/cm³) e l'accelerazione di gravità sono quindi, rispettivamente, tre quinti e un sesto di quelle del nostro pianeta. La Luna non possiede atmosfera e sulla sua superficie non vi è traccia di acqua allo stato liquido.

La Luna orbita attorno alla Terra a una distanza media di 384.400 km, compiendo una rivoluzione completa in 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 11,5 secondi (rivoluzione siderale). L'orbita è ellittica e inclinata di 5° e 8' rispetto al piano dell'eclittica. Per compiere l'intero ciclo delle fasi, ovvero per ritornare nella stessa posizione rispetto a un determinato punto della superficie terrestre, impiega invece 29 giorni, 12 ore, 44 minuti e 2,8 secondi (rivoluzione sinodica o mese lunare). Il periodo di rotazione è uguale a quello di rivoluzione (27,32 giorni); per questo motivo il satellite rivolge verso il nostro pianeta sempre la stessa faccia. Benché appaia luminosa, la Luna riflette nello spazio solo il 7% della luce che le arriva dal Sole: l'albedo è 0,07.

Dalla Terra è visibile poco più del 50% dell'intera superficie lunare. La presenza di un moto relativo Terra-Luna, che comporta piccole variazioni dell'angolo solido sotto cui il satellite è visto da un determinato punto della superficie terrestre, permette inoltre di osservare direttamente le regioni situate ai bordi del corpo lunare.

Nel corso di un mese sinodico il nostro satellite mostra un ciclo di fasi dovute alla posizione che esso occupa sia rispetto alla Terra, dalla quale viene osservato, sia rispetto al Sole, che lo illumina rendendolo visibile. Nella cosiddetta fase di novilunio (o di Luna nuova), la Luna si trova tra la Terra e il Sole e la faccia che essa rivolge verso la superficie terrestre, non essendo illuminata dai raggi del Sole, ci appare oscura; durante la fase di primo quarto, circa una settimana dopo, la Luna, il Sole e la Terra sono situati ai vertici di un triangolo rettangolo ideale e solo metà della superficie illuminata dai raggi solari è rivolta verso il nostro pianeta: vediamo allora solo un semicerchio luminoso. Nella fase di plenilunio (o di Luna piena), la Luna si trova dalla parte opposta del Sole, rispetto alla Terra, e ci rivolge l'intero emisfero illuminato. Nell'ultima fase, l'ultimo quarto, si vede nuovamente solo metà del disco lunare.

La Luna è crescente nella prima metà del ciclo, quando passa da nuova a piena, e calante nella seconda metà.

Alla superficie, la temperatura della Luna varia tra un massimo di 127 °C al mezzogiorno lunare e un minimo di -173 °C subito prima del tramonto del Sole.

Osservato dalla Terra, il nostro satellite mostra alcune regioni scure che fin dall’antichità vengono denominate mari; si tratta di ampie distese di polveri finissime.

Una gran quantità di dettagli è stata rivelata dalle osservazioni al telescopio e dall'analisi delle immagini riprese dalle moderne sonde spaziali. Le caratteristiche visibili della superficie lunare comprendono crateri, catene montuose, pianure, scarpate e canali. Il cratere più grande, il Bailly, ha diametro di circa 295 km ed è profondo 3960 m, mentre il mare più largo è il Mare Imbrium (mare delle Tempeste), largo circa 1200 km. Le montagne più alte, nelle catene Leibnitz e Doerfel, in prossimità del polo sud lunare, hanno picchi che raggiungono i 6100 m di altezza, confrontabili con quelli della catena dell'Himalaya. I più piccoli crateri visibili con i telescopi sono di circa 1,6 km di diametro.

L'origine dei crateri lunari fu a lungo oggetto di discussione; le teorie moderne indicano che quasi tutti si formarono a causa degli impatti violenti di velocissime meteoriti o di piccoli asteroidi, avvenuti, nella maggior parte dei casi, nel corso delle prime fasi della formazione della Luna. Alcuni crateri, canali e picchi conici mostrano invece caratteristiche inequivocabili della loro origine vulcanica.

Prima dell'era moderna delle esplorazioni spaziali, gli scienziati proposero tre teorie principali riguardo all'origine della Luna: fissione dalla Terra, secondo la quale il satellite si staccò dalla Terra quando questa si era appena formata; formazione indipendente in orbita terrestre per condensazione a partire dalla nebulosa solare primordiale; e formazione lontano dal nostro pianeta con conseguente cattura. A partire dal 1975 lo studio delle rocce lunari e delle fotografie scattate sulla superficie del satellite avvalorarono una nuova ipotesi secondo cui quest'ultimo si sarebbe formato per accumulo di planetoidi.

Pubblicata per la prima volta nel 1975, questa teoria sostiene che all'inizio del processo di formazione, almeno 4 miliardi di anni fa, il nostro pianeta venne colpito da un corpo di dimensioni paragonabili a quelle di Marte, detto planetoide. L'impatto catastrofico distrusse sia il corpo sia una parte del nostro pianeta e i detriti, entrati in orbita, si fusero formando la Luna. L'aspetto più debole della teoria dell'impatto di planetoidi è nel fatto che essa implica che la Terra si sia fusa dopo l'impatto, mentre la geochimica terrestre non sembra indicare un processo così radicale.

Le osservazioni telescopiche del nostro satellite, condotte tra il XIX e il XX secolo, portarono a una conoscenza piuttosto dettagliata della sua faccia visibile. L'emisfero nascosto, fino ad allora inosservato, venne fotografato per la prima volta nell'ottobre del 1959 dalla sonda sovietica Lunik III. Le immagini mostrarono che esso è simile a quello visibile, eccetto per il fatto che non vi sono mari, e che i crateri coprono l'intera superficie lunare, variando in dimensione da giganteschi a microscopici. Le fotografie scattate negli anni 1964 e 1965 dalle sonde statunitensi Rangers 7, 8 e 9 e Orbiters 1 e 2 confermarono queste osservazioni. La Luna ha complessivamente circa tremila miliardi di crateri con diametro maggiore di 1 m.

Negli anni Sessanta, le missioni delle sonde statunitensi Surveyor e di quelle sovietiche Lunik consentirono la misura diretta delle proprietà fisiche e chimiche del nostro satellite. Nel luglio 1969, durante l'allunaggio dell'Apollo 11 (vedi Esplorazione dello spazio), vennero scattate migliaia di fotografie e prelevati campioni del suolo lunare. Gli astronauti dell'Apollo installarono sofisticati strumenti per misurare le condizioni di temperatura e di pressione, per determinare il flusso di calore proveniente dall'interno del corpo del satellite e per analizzare le molecole e gli ioni che giungono sulla sua superficie (vedi Fasce di radiazione). Furono raccolti e inviati a Terra anche dati sul campo magnetico e gravitazionale della Luna, sull'entità delle vibrazioni sismiche della superficie prodotte dai cosiddetti lunamoti (i “terremoti” lunari) e sull'effetto degli impatti di meteoriti. Infine, per mezzo di fasci laser, venne misurata con grande precisione la distanza Terra-Luna.

Dalla misura dell'età delle rocce lunari, si scoprì che la Luna ha circa 4,6 miliardi di anni, cioè più o meno la stessa età della Terra e presumibilmente del resto del sistema solare. Le rocce dei mari lunari si formarono per solidificazione di rocce fuse tra 3,16 e 3,96 miliardi di anni fa. Sono simili ai basalti, un tipo di roccia vulcanica estremamente diffuso sul nostro pianeta. Gli altipiani lunari (o continenti), invece, si formarono probabilmente da un tipo di roccia ignea meno densa, detta anortite, che consiste quasi interamente di un minerale chiamato plagioclasio. Altri importanti campioni lunari comprendono i vetri, le brecce (complessi miscugli di frammenti di roccia tenuti insieme dall'effetto del calore o della pressione) e le regoliti (sottili frammenti di roccia prodotti miliardi di anni fa dal bombardamento di meteoriti). Vedi Geologia.

Il campo magnetico della Luna è meno intenso ed esteso di quello terrestre. Alcune rocce lunari sono debolmente magnetiche e ciò indica che esse si solidificarono in presenza di un campo magnetico più intenso di quello attuale. Le misure suggeriscono che la temperatura interna della Luna raggiunga i 1600 °C, un valore che supera il punto di fusione della maggior parte delle rocce lunari. L'evidenza sperimentale di eventi sismici lascia pensare, inoltre, che alcune zone vicine al centro del satellite possano essere composte da materiali allo stato liquido.

I sismografi installati sulla superficie lunare hanno registrato segnali che indicano l'impatto di 70/150 meteoriti con masse comprese tra 100 g e 1000 kg ogni anno. La Luna è ancora bombardata dallo spazio, benché meno intensamente che nel passato e ciò può rappresentare un problema per l'eventuale installazione di basi permanenti sul suo suolo. La superficie lunare è coperta da uno strato di pietrisco che, nelle regioni dei mari, è probabilmente profondo parecchi chilometri. Si pensa che anch'esso si sia formato per l'impatto di meteoriti.

L'atmosfera della Luna è meno densa del miglior vuoto ottenibile nei laboratori. Tutti e sei gli equipaggi che approdarono sul suolo lunare (durante le missioni Apollo 11, 12, 14, 15, 16 e 17) riportarono a Terra campioni di rocce, per un peso complessivo di 384 kg. Solo nell'ultima missione, quella dell'Apollo 17, vi era a bordo un geologo, H.H. Schmitt. Egli trascorse 22 ore esplorando la regione della valle Taurus-Littrow, e percorse 35 km con un fuoristrada. L'analisi accurata dei dati e delle rocce ricavati dalle missioni lunari continua ancora oggi.