La Luna è un astro con un diametro medio di circa 3.500 km che dista in media dalla Terra quasi 400.000 km. La sua massa è circa un ottantesimo di quella terrestre mentre il volume è circa un cinquantesimo di quello della Terra; la gravità è solo un sesto di quella terrestre.
La Luna compie un moto di rivoluzione intorno alla Terra, un moto di rotazione, insieme alla Terra, intorno al Sole e un moto di rotazione intorno al proprio asse. Il moto di rivoluzione si svolge su un piano inclinato di qualche grado rispetto a quello dell’eclittica terrestre, che interseca in due nodi. Il periodo di rivoluzione, misurato rispetto alle stelle fisse, è di poco più di 27 giorni ed è chiamato mese siderale. A causa della sovrapposizione dei moti di rotazione terrestre e di rivoluzione lunare, il tempo impiegato dalla Luna per ritornare nella stessa posizione rispetto alla Terra o al Sole, è più lungo del mese siderale. Questo periodo, detto mese sinodico o lunazione, dura circa 29 giorni e mezzo.
A causa della stessa sovrapposizione di moti, la Luna sembra spostarsi in cielo, apparendo illuminata in modo sempre diverso (fasi lunari). Inoltre, poiché il moto di rotazione intorno a sé stessa ha lo stesso periodo di quello di rivoluzione siderale, la Luna rivolge alla Terra sempre la stessa faccia. È tuttavia possibile, grazie al fenomeno della librazione, arrivare a vedere circa un 10% della faccia nascosta. Si ha un’eclisse quando Luna, Terra e Sole sono allineati e la Luna è uno dei due nodi.
La Luna e la Terra sono mutuamente attratte; l’attrazione sulla Terra genera il fenomeno delle maree e produce un rallentamento della rotazione terrestre, causando un continuo e impercettibile aumento del giorno terrestre.
La Luna è stata inizialmente studiata mediante sonde spaziali automatiche (Lunik e Zond sovietiche; Ranger, Surveyor e Lunar Orbiter statunitensi). Il primo atterraggio dell’uomo sulla Luna avvenne il 21 luglio 1969 (Apollo 11, statunitense). Seguirono diversi altri viaggi compiuti sia dai russi che dagli statunitensi. In questi viaggi, tramite l’utilizzo di mezzi avanzati come il Lunokhod, si sono riusciti a prelevare dati scientifici e campioni di terreno.
Da tutti gli studi effettuati si è riusciti, tra l’altro, a compilare una mappa dell’intera superficie lunare, suddivisa in zone pianeggianti e ricoperte da rocce laviche scure che riflettono poco la luce solare incidente (i mari, il più celebre dei quali è quello della Tranquillità dove atterrò l’Apollo 11) e in rilievi montagnosi o di forma circolare (circhi e crateri), dovuti all’impatto di meteoriti. Alle catene montuose sono stati dati nomi simili a quelle terrestri (per esempio Alpi, Carpazi, Appennini); le più alte raggiungono i 9.000 m d’altezza.
Molto probabilmente, originariamente sulla Luna c’era un’attività vulcanica, come dimostrato dal materiale riportato sulla Terra dalle missioni lunari; grazie a esso è stato possibile rilevare strutture simili a quelle vicine a vulcani terrestri; per esempio, i canali sembrano essere i resti dell’erosione esercitata dal materiale magmatico fuoriuscito miliardi di anni fa da fratture della superficie.
Si è scoperto anche che manca completamente l’atmosfera e che la composizione della crosta lunare è abbastanza simile a quella terrestre poiché presenta solo tre nuovi minerali. L’assenza dell’atmosfera causa una forte escursione termica fra la parte illuminata e quella buia, raggiungendo anche un massimo di oltre cento gradi.
Dagli studi effettuati è stato possibile anche stabilire l’età apparente della Luna, calcolata in 4,5 miliardi di anni; sono state formulate alcune ipotesi sulla nascita del nostro satellite; la prima collega tale fenomeno a quello che avrebbe generato anche la Terra nella nebulosa primordiale; per la seconda la Luna deriva dal distacco di un frammento della Terra; la terza ipotizza la cattura gravitazionale, la quarta la collisione fra la Terra e un pianeta non identificato simile a Marte con susseguente coagulazione delle rocce orbitanti discoidali formatesi nell’impatto.
Le fasi lunari
Il ciclo lunare si compone di quattro fasi principali, separate a loro volta da altrettanti momenti intermedi. Le fasi che riguardano la Luna sono:
Novilunio (Luna nuova) – La Luna risulta essere invisibile perché si trova nella stessa direzione del Sole (congiunzione) e perciò tramonta e sorge con esso.
Luna crescente – La Luna mostra un disco parzialmente illuminato per meno della metà che è rivolto verso ovest.
Primo quarto – A 90° dal Sole verso est (quadratura), la Luna mostra mezzo emisfero illuminato che si trova rivolto verso ovest.
Gibbosa crescente – La porzione di disco illuminato è oltre la metà.
Plenilunio (Luna piena) – Dalla parte opposta al Sole (opposizione), tutta la superficie lunare risulta essere illuminata e visibile.
Gibbosa calante – Il disco lunare appare illuminato per oltre metà, ma in fase decrescente.
Ultimo quarto – A 90° dal Sole verso ovest; la Luna mostra mezzo emisfero illuminato che si trova rivolto verso est.
Durante le fasi parziali la parte illuminata è separata da quella in ombra da una linea (terminatore) sulla quale i raggi solari, a causa dell’angolo d’incidenza molto piccolo, fanno risaltare i particolari della superficie.
Dall’età della Luna alle ore zero del primo gennaio (cioè il numero dei giorni che intercorrono tra l’ultimo novilunio di un certo anno e il primo gennaio dell’anno seguente, numero denominato epatta) si ricava la data della Pasqua.
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