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lúa

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lúa
( Terra I)
FullMoon2010.jpg
Lúa chea vista desde o hemisferio norte da Terra
Satélite de Terra
Parámetros orbitais
(no seu momento J2000)
Eixo semi-maior 384 400 km [1]
Perigeo 363 300 km [1]
Apoxeo 405 500 km [1]
Circum. orbital 2 413 402 km
Período orbital 27.321 661 55 días
(27 d 7 h 43,2 m)
Período sinódico 29.530 588 días
(29 d 12 h 44 m)
Velocidade orbital 964 m / s [1] (min)
1 076 m / s [1] (máximo)
Inclinación
na eclíptica
5.145396 °
Respecta a inclinación
en equat. da Terra
de 18.30 ° a 28.60 °
Excentricidade 0,0549 [1]
Datos físicos
Diámetro igual 3 476,2 km [1]
Diámetro polar 3 472,0 km [1]
Diámetro medio 3 476 km
Esmagadora 0,0012 [1]
Superficie 37 930 000 km²
Volume 2.1958 × 10 19 [1]
Misa
7.342 × 10 22 kg [1]
Densidade media 3,3462 × 10 3 kg / m³
Aceleración de gravidade na superficie 1,622 m / s²
(0,1654 g)
Velocidade de escape 2 380 m / s [1]
Período de rotación Rotación síncrona
Velocidade de rotación
(no ecuador)
4.627 m / s
Inclinación eixo
na eclíptica
1,5424 °
Temperatura
superficial
40 K (−233,2 ° C )[2] (min)
250 K (−23 ° C) (media)
396 K (123 ° C) (máx.)
Presión atmosférica 3 × 10 −10 Pa
Albedo 0,12
Datos observacionais
Aplicación Magnitude. -12,74 [1] (min)
Aplicación Magnitude. −12.747 e −12.74

A Lúa é o único satélite natural da Terra [3] . Ás veces utilízase o seu nome propio, por excelencia e cunha inicial minúscula ("unha lúa"), como sinónimo de satélite tamén para os corpos celestes que orbitan ao redor doutros planetas.

Orbita a unha distancia media de aproximadamente A 384 400 km da Terra [1] , o suficientemente preto como para ser observable a simple vista, de xeito que na súa superficie é posible distinguir manchas escuras e manchas claras. Os primeiros, chamados mares, son rexións case planas cubertas por rochas de basalto e restos de cor escura. As rexións lunares claras, chamadas terras altas ou mesetas, están a varios quilómetros de altura sobre os mares e teñen relevos que teñen ata 8000-9000 metros de altura. Ao estar en rotación síncrona xira sempre a mesma cara cara á Terra e o seu lado oculto permaneceu descoñecido ata o período de exploración espacial [4] .

Durante o seu movemento orbital , o diferente aspecto causado pola orientación con respecto ao Sol xera fases claramente visibles que influíron no comportamento do home desde a antigüidade. Suplantado polos gregos na deusa Selene [5] , hai moito que se considerou influente nas colleitas, as fame e a fertilidade. Condiciona a vida na Terra de moitas especies vivas [6] , regulando o seu ciclo reprodutivo e os períodos de caza; actúa sobre as mareas e sobre a estabilidade do eixe de rotación terrestre [7] .

Crese que a Lúa formouse hai 4.500 millóns de anos, non moito despois de que nacese a Terra. Hai varias teorías sobre a súa formación; o máis acreditado é que se formou a partir da agregación de restos deixados en órbita despois da colisión entre a Terra e un obxecto do tamaño de Marte chamado Theia [8] .

O seu símbolo astronómico[9] é unha representación estilizada dunha das súas fases (entre o último cuarto e a lúa nova vista desde o hemisferio norte , ou entre a lúa nova e o primeiro cuarto vista desde o hemisferio sur )

A cara visible da Lúa caracterízase pola presenza de preto de 300.000 cráteres de impacto (contando aqueles cun diámetro de polo menos 1 km ) [10] . O cráter lunar máis grande é a cunca do Polo Sur-Aitken [11] , que ten un diámetro de aproximadamente 2500 km , é profundo 13 km e ocupa a parte sur da cara oculta.

Etimoloxía

O termo italiano "Lúa" (normalmente minúscula no uso común, non astronómico) deriva do latín lūna , dun antigo * louksna , que á súa vez provén da raíz indoeuropea leuk- que significa "luz" ou "luz reflectida" [12] ] [13] ; da mesma raíz procede tamén o Avestic raoxšna ("o brillante") [14] , e outras formas nas linguas eslavas , en armenio e en tocario [13] ; paralelos semánticos pódense atopar no chandramā sánscrito ("lúa" [15] , considerado como unha deidade [16] ) e no grego antigo σελήνη selḗnē (de σέλας sélas , "brillo" [de lume] [17] , "esplendor" "), exemplos que conservan o significado de" brillante ", aínda que son de diferentes étimas [12] .

Nas linguas xermánicas e nos bálticos [ sen fonte ] o nome da Lúa deriva do proto-xermánico * mēnōn , probablemente asimilado do grego antigo μήν e do latín mensis que derivou da raíz indoeuropea común * me (n) ses [18] , cun claro significado moderno por mes . De * mēnōn probablemente derivou o anglosaxón mōna , máis tarde cambiou a mone ao redor do século XII e logo á lúa de hoxe [19] . O termo alemán actual Mond está etimoloxicamente estreitamente relacionado co de Monat (mes) e refírese ao período das súas fases lunares [20] , así como no letón mēness (lúa) e mēnesis (mes).

Observación da Lúa

Na antigüidade

Mapa da Lúa de Johannes Hevelius da súa Selenographia (1647), o primeiro mapa que inclúe zonas de libración

Na antigüidade, as culturas, principalmente nómadas, non eran raras, que crían que a Lúa morría todas as noites, descendendo ao mundo das sombras; outras culturas pensaban que a lúa perseguía o sol (ou viceversa). Na época de Pitágoras , como se dixo na escola pitagórica , era considerado un planeta. Un dos primeiros desenvolvementos en astronomía foi a comprensión dos ciclos lunares. Xa no século V aC os astrónomos babilonios rexistraron os ciclos de repetición ( saros ) dos eclipses de lúa [21] [22] e os astrónomos indios describiron os movementos de alongamento da Lúa [23] . Máis tarde explicáronse a forma aparente da Lúa, as fases e a causa da Lúa chea . Anaxágoras foi o primeiro en afirmar, no 428 a.C., que o Sol e a Lúa eran rochas esféricas, coa primeira emitindo luz que a segunda reflicte [24] . Aínda que o Han chineses cren que a Lúa tiña ki- enerxía tipo, a súa teoría admitiu que a luz da Lúa era só un reflexo do que a do Sol Xing Fang, que viviu entre 78 e 37 aC , tamén sinalou que a Lúa tiña unha certa esfericidade [25] . No século II despois de Cristo, Luciano escribiu unha historia onde os heroes viaxaron á lúa e descubriron que estaba deshabitada. En 499, o astrónomo indio Aryabhata mencionou no seu traballo Aryabhatiya que a causa do brillo da lúa é o reflexo da luz solar [26] .

Da Idade Media ao século XX

Bosquexos de Galileo sobre a aparición da Lúa da obra Sidereus Nuncius (1610)

A principios da Idade Media, algúns crían que a Lúa era unha esfera perfectamente lisa [27] , como afirmaba a teoría aristotélica, e outros que alí se atopaban océanos (ata o día de hoxe o termo " mar " úsase para designar a rexións máis escuras da superficie lunar ). O físico Alhazen , a principios do ano 1000 , descubriu que a luz solar non se reflicte desde a Lúa coma un espello, senón que se reflicte desde a superficie en todas as direccións [28] .

Cando, en 1609 , Galileo dirixiu o seu telescopio á Lúa, descubriu que a súa superficie non era lisa, senón ondulada e composta por vales, montañas de máis de 8000 m de altura e cráteres [29] . A estimación da elevación dos relevos lunares foi obxecto dunha brillante intuición matemática: explotando o coñecemento do diámetro lunar e observando a distancia dos picos das montañas do terminador , o astrónomo toscano calculou efectivamente a altitude [30] ; as medidas modernas confirmaron a presenza de montañas que, tendo unha orixe diferente ás terrestres, debido á menor gravidade lunar, alcanzan os 8 km de altitude (o punto máis alto mide 10 750 m en comparación coa altitude media) [31] .

Incluso a principios do século XX había dúbidas sobre a posibilidade de que a Lúa puidese ter unha atmosfera transpirable [32] . O astrónomo Alfonso Fresa , que plantexaba o problema da habitabilidade da Lúa, ligouno indisolublemente á presenza de auga e aire:

«Primeiro de todo, necesitamos comprender o significado da palabra vida, que, se se quere entender no sentido orgánico, é moi improbable que aínda poida aloxarse ​​na Lúa, xa que alí arriba os factores necesarios para a súa existencia son: falta: aire e auga. Poderíase obxectar que a ausencia completa deles non debería tomarse literalmente, porque aínda que non se produzan fenómenos de refracción nin sequera nunha parte moi pequena, pode existir un pequeno residuo de aire no noso satélite, aínda que incluso a análise espectroscópica confirmou que o noso satélite está completamente desprovisto de atmosfera. "

( Fresa , páxs. 434-435 )

Dimensións relativas

O tamaño da Lúa en comparación co da Terra
Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: Observar a Lúa .

Os tamaños aparentes da Lúa e do Sol, vistos desde a Terra, son comparables [33] . Debido á variación das distancias Lúa-Terra e Terra-Sol, debido á excentricidade das órbitas respectivas, o tamaño aparente da Lúa visto desde a superficie terrestre varía dun valor lixeiramente inferior a un valor lixeiramente superior ao do diámetro aparente do Sol: este feito fai posible, ademais de eclipse parcial solares, tamén total anulares [34] e mixtos eclipse solar . A Lúa (e tamén o Sol) aparece máis grande cando está preto do horizonte . Esta é unha ilusión óptica causada polo efecto psicolóxico da diferente percepción das distancias cara arriba e horizontalmente. De feito, a refracción atmosférica e a distancia un pouco maior fan que a imaxe da Lúa sexa un pouco máis pequena no horizonte que o resto do ceo.

Varias áreas claras e escuras crean imaxes que se interpretan en varias culturas como o Home da Lúa ou o coello [35] e o búfalo e outros; o fenómeno indícase co nome de pareidolia lunar [36] . No telescopio pódense ver cadeas montañosas e cráteres . As chairas, escuras e relativamente núas de detalles [37] , chámanse mares lunares , ou maria en latín, porque os antigos astrónomos crían que eran corpos de auga. As partes máis claras e altas chámanse terre, ou terrae .

Durante as lúas cheas máis brillantes, a Lúa alcanza unha magnitude aparente de aproximadamente -12,7 [1] . En comparación, o Sol ten unha magnitude aparente de -26,8 mentres que Sirius , a estrela máis brillante, só -1,4 [38] .

Fases da Lúa

Icona de lupa mgx2.svg Mesmo tema en detalle: fases da Lúa .
Fases da Lúa en movemento arredor da Terra
Fases da lúa correspondentes á imaxe anterior

O Sol ilumina parcialmente a parte visible da Lúa e isto altera a súa aparencia día tras día nun ciclo dun mes sinódico . Os cambios na aparencia da Lúa percibidos pola Terra chámanse fases da lúa e foron observados por todos os pobos da antigüidade. Comúnmente distínguense dúas fases: unha crecente cando aumenta a parte iluminada visible e outra decrecente cando diminúe.

As dúas situacións extremas prodúcense cando a Lúa está entre a Terra e o Sol e a parte iluminada non é visible, chamada lúa nova , e cando a parte iluminada é totalmente visible, chamada lúa chea . Dado que a órbita da Lúa está inclinada con respecto á eclíptica de 5.145 graos [39] (é dicir, 5 °, 8 'e 0.42 "no sistema sexagesimal), durante a lúa nova ( conxunción helíaca da Lúa) atópase un pouco máis ao norte (ou lixeiramente máis ao sur) que o Sol, polo que non bloquea a súa luz, agás cando pasa por un causando unha eclipse. [40] Pola contra, durante a lúa chea, a situación é oposta e A Terra está entre o Sol e a Lúa, de xeito que esta xira a cara totalmente iluminada cara ao noso planeta ( oposición ); tamén neste caso, debido á inclinación orbital, a luz do Sol non está bloqueada pola Terra [41] , agás cando a Lúa transita a través dun nó [42] provocando unha eclipse de lúa .

Lúa de colleita

A lúa chea máis próxima ao equinoccio de outono, observada desde o hemisferio norte, ten unha característica especial. O día da lúa chea, a lúa sae á posta do sol e, debido ao seu aparente movemento cara ao leste, o día seguinte sobe un pouco máis tarde que a posta do sol, de media en 50 minutos. Preto do equinoccio de outono, este atraso é de só 30 minutos a 40 graos de latitude norte [43] . Así, o período de escuridade entre o solpor e a saída da lúa é menor que noutras épocas do ano, garantindo na antigüidade un período máis longo de luz para os agricultores para a colleita. Por esta razón, a lúa chea máis próxima ao equinoccio de outono chámase "lúa de colleita" [44] .

Eclipse

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: Eclipse de Sol e Eclipse de Lúa .
Diagrama sen escala dunha eclipse solar

Cando durante a súa órbita, a Lúa chega entre a Terra e o Sol, proxecta un cono de sombra na Terra chamado eclipse solar , ou máis adecuadamente eclipse total de sol , sempre que a Lúa estea a unha distancia da Terra que a fai aparecer. de diámetro angular lixeiramente maior que o do Sol, se non, a eclipse só sería anular , xa que o cono de sombra da Lúa non chega á superficie terrestre [45] . O fenómeno é claramente visible desde a Terra porque o Sol está literalmente escurecido durante uns minutos durante o día. O suceso non é común e non ocorre en todas as lúas novas : de feito, a precesión do plano da órbita lunar debe ser tal que o eixe nodal coincida coa dirección Terra-Sol na lúa nova. Leves desviacións deste eixe poden provocar un estado de escuridade non total ao proxectar só a penumbra da Lúa sobre a Terra e neste caso o fenómeno chámase eclipse solar parcial ; nestes casos desde a Terra o Sol vese como unha media lúa e o seu brillo é parcialmente reducido [46] . Aínda que hai varios eclipses consecutivos, repítense cada 18 anos no que se chama ciclo Saros ; despois de cada ciclo, a posición relativa do Sol, a Terra e a Lúa recórrese igual que antes e, polo tanto, tamén as eclipses [47] . Desde o punto de vista científico, os eclipses solares representan unha excelente oportunidade para estudar a coroa solar , normalmente invisible debido ao brillo excesivo do Sol [48] .

Outro fenómeno interesante prodúcese cando a Terra proxecta a súa sombra sobre a Lúa, o que ocorre cando o eixe nodal da órbita lunar coincide coa dirección Terra-Sol na lúa chea e recibe o nome de eclipse lunar . A Lúa chea perde de súpeto o seu brillo nada máis entrar na penumbra terrestre e despois escurécese completamente ao entrar no cono de sombra. A diferenza do eclipse solar, o eclipse lunar pode durar unhas horas, debido á diferenza de tamaño dos corpos que proxectan a sombra [46] . En 270 a.C. Aristarco de Samos utilizou unha eclipse lunar para calcular o diámetro da Lúa [49] .

Lúa Vermella

Icona de lupa mgx2.svg Mesmo tema en detalle: Lúa vermella (astronomía) .

Ás veces ocorre ver a Lúa que, cando sae, ten unha cor avermellada. Isto ocorre porque a súa luz (que vén do Sol e que se redirixe á Terra) debe atravesar unha capa atmosférica máis grande que a que atopa cando está máis alta no ceo; a radiación luminosa debe, polo tanto, atravesar unha maior cantidade de po e turbulencia do aire e está suxeita a unha maior difusión . Esta acción é máis efectiva cos raios a frecuencias máis altas, de cor azul e menos cos de frecuencias máis baixas, de cor vermella [50] ( dispersión de Rayleigh ): xa que logo o compoñente vermello da súa luz non está disperso e chega directamente a os nosos ollos, vemos a lúa en vermello. Por estas mesmas razóns, o fenómeno da lúa vermella ocorre tamén durante os eclipses de lúa totais [51] .

Observación afeccionada

Dado que a Lúa é o segundo corpo celeste máis brillante despois do Sol, a súa localización é particularmente sinxela. Non obstante, o seu brillo excesivo crea problemas para a observación cun telescopio afeccionado , xa que a súa imaxe é demasiado brillante incluso con aumento de 50X, case cegadora. Úsanse filtros astronómicos particulares, en particular filtros de densidade neutra para reducir o brillo [52] , para aumentar o aumento e apreciar a visión dos relevos na superficie. Particularmente interesante é a observación preto do terminador que permite apreciar os relevos grazas á longa sombra proxectada na superficie [53] , que é clara debido á ausencia de atmosfera.

Exploración da Lúa

Historia da exploración lunar

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: Explorando a Lúa .

A cara oculta, sempre oposta á Terra, da Lúa observouse por primeira vez o 7 de outubro de 1959 , cando a sonda soviética Lúa 3 colocouse en órbita ao redor da Lúa e enviou algunhas das súas fotografías á Terra [54] .

O descenso de Aldrin á Lúa na primeira misión da superficie humana (1969)

Os homes pisaron a lúa por primeira vez o 20 de xullo de 1969 [55] , no auxe dunha carreira espacial entre a Unión Soviética e os Estados Unidos , inspirada na Guerra Fría (durante a cal non faltaron os proxectos militares de ambas as superpotencias destinado a usar a Lúa como base ou para experimentos que inclúan tamén o uso de armas nucleares , como o Proxecto A119 ).

O programa lunar soviético mantívose oculto ás fontes oficiais de Moscova ata o final da Guerra Fría [56] [57] .

O primeiro astronauta que camiñou pola superficie lunar foi o estadounidense Neil Armstrong , comandante do Apollo 11 . O último foi Eugene Cernan , que despois de 3 días e 3 horas pasou na superficie lunar co seu compañeiro na misión Apollo 17 , Harrison J. Schmitt , abandonouno o 14 de decembro de 1972 [58] .

A tripulación do Apollo 11 deixou unha placa de aceiro inoxidable para conmemorar o desembarco e deixar información sobre a visita a calquera outro ser vivo que o atope. No prato di:

( EN )

«Aquí os homes do planeta Terra pisaron a lúa por primeira vez, xullo de 1969, d
Vimos en paz para toda a humanidade ".

( IT )

«Aquí, homes do planeta Terra pisaron a Lúa por primeira vez, xullo de 1969 d.C.
Vimos en paz, para toda a humanidade ".

A placa representa os dous hemisferios do planeta Terra e está asinada polos tres astronautas e o entón presidente Richard Nixon [59] .

Unha pegada deixada no chan lunar polo astronauta Buzz Aldrin durante a misión Apollo 11

En total, os desembarcos na lúa de Apolo foron seis ( Apolo 11 , 12 , 14 , 15 , 16 e 17 ), para un total de 12 astronautas que descenderon no satélite; a misión Apollo 13 non pousou na lúa debido a un incidente durante o voo e as restantes misións planificadas Apollo 18, 19 e 20 foron canceladas debido a recortes orzamentarios.

A partir dos primeiros anos setenta comezou a afianzarse unha teoría da conspiración que afirmaba que as misións Apollo nunca aconteceron realmente, pero que a NASA xunto co goberno dos Estados Unidos organizaran unha conspiración organizándoo todo en estudos de televisión coa axuda de efectos. [60] [61] . Aínda que estas teorías foron desmentidas e hai varias evidencias sobre os desembarcos na lúa de Apolo [62] [63] , o argumento segue espertando controversia [61] .

Despois dos desembarcos do Apolo , ningún ser humano camiñou nunca sobre a lúa [64] . Os americanos, ao gañar a carreira cos soviéticos e seren presionados por outros problemas internos e internacionais, perderon o interese en misións tripuladas. Os soviéticos continuaron co desembarco de sondas automáticas (incluídos os lunocódicos ), algúns dos cales (como Lúa 16 ) tamén reportaron mostras de solo á Terra. As outras nacións non tiñan os recursos necesarios e as dúas superpotencias non vían unha vantaxe inmediata da exploración que xustificaría os custos moi altos. Non obstante, publicáronse varios estudos relacionados coa construción de bases lunares permanentes [65] .

A década de 2000 viu a continuación da exploración lunar. A Axencia Espacial Europea lanzou a sonda espacial SMART-1 o 27 de setembro de 2003 . A nave, equipada cun propulsor iónico , chegou á Lúa a principios de 2005 e realizou un recoñecemento completo da Lúa e produciu un mapa de raios X da superficie [66] . En 2007 , a axencia espacial xaponesa lanzou a sonda SELENE (renomeada Kaguya despois do lanzamento) que cartografou a superficie lunar con especial atención ás anomalías no seu campo gravitatorio. Na mesma década tamén se lanzaron as primeiras misións lunares dos países emerxentes de Asia: China lanzou as misións Chang'e 1 e 2 en 2007 e 2010 , respectivamente; India lanzou Chandrayaan-1 en 2008 [67] .

A NASA lanzou as misións LCROSS e Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) en 2009 . O primeiro dedicado a identificar a presenza de auga na Lúa, o segundo para realizar un recoñecemento de alta resolución da superficie lunar. Dende 2011 , LRO foi apoiado por GRAIL , desenvolvido para estudar o campo gravitacional lunar e, con base nisto, deduce detalles da topografía e composición da codia e do manto subxacente.

Futuros programas de exploración lunar

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: Colonización da Lúa .
Hipotética base lunar (representación do artista pola NASA)

En 2018 , a axencia espacial chinesa está a traballar nun programa de exploración da superficie lunar coas misións robóticas Chang'e e o rover Yutu . A NASA, por outra banda, realiza a observación desde a órbita coa súa misión Lunar Reconnaissance Orbiter . Ambas as axencias están activas no financiamento concreto da exploración lunar, a chinesa planea enviar ao primeiro rover ao outro lado da Lúa, Chang'e 4 [68] durante o ano , e a estadounidense recibiu a primeira directiva federal., Directiva de política espacial 1 [69] , para retomar a exploración humana na Lúa.

China , ademais da exploración humana, está a considerar a posibilidade de minar a Lúa, en particular para que o isótopo Helio-3 , sexa usado como fonte de enerxía na Terra [70] .

A Axencia Espacial Europea ten un programa xenérico de exploración espacial de misións humanas e robot chamado Programa Aurora [71] ; o programa non ten como obxectivo un corpo celeste específico pero máis xeralmente a creación das condicións necesarias para permitir a exploración espacial.

As axencias espaciais india e rusa iniciaran en 2007 unha colaboración nun proxecto de exploración conxunto cun rover programado para 2018 [72] , pero tras a crise económica, Rusia tivo que abandonar o proxecto que a India continuará co Chandrayaan-2 misión [73] .

A axencia estadounidense NASA e a rusa Roscosmos asinaron un acordo en 2017 para a cooperación na exploración espacial e, en particular, para facilitar a presenza humana en órbita cislunar [74] , en particular o proxecto da NASA inclúe a construción da estación espacial profunda Space Gateway en órbita ao redor da Lúa para empregalo como posto avanzado para misións espaciais e lunares e a axencia rusa pretende facer a invitación para participar no proxecto ás principais axencias espaciais da Terra [75] .

Xa en 2017 o programa Artemis estaba en desenvolvemento, pero en 2020 a NASA solicitou un financiamento adicional de 1.600 millóns de dólares, concretando o proxecto. Artemis é un programa de voo espacial tripulado en curso dirixido principalmente pola NASA , compañías de voos espaciais estadounidenses e socios internacionais como a Axencia Espacial Europea (ESA), JAXA e a Axencia Espacial Canadiense (CSA) co obxectivo de aterrar "o primeiro muller e o seguinte home "na lúa, particularmente na rexión do polo sur lunar, para o 2024. A NASA ve a Artemisa como o seguinte paso cara ao obxectivo a longo prazo de establecer unha presenza autosuficiente. na lúa, sentar as bases para empresas privadas para construír unha economía lunar e, finalmente, enviar aos humanos a Marte .

A Terra vista desde a Lúa

Foto da Terra da Lúa tomada polos astronautas da misión Apollo 8 (1968), máis tarde titulada Earthrise ( Rising of the Earth )

Dende a cara que a Lúa converte á Terra, o planeta permanece fixado nun punto da bóveda celeste que cambia movéndose sobre a propia superficie da Lúa, alcanzando un tamaño de 2 ° (aproximadamente 3,5 veces a Lúa chea vista desde a Terra en si) [76] .

As primeiras fotos da Terra vistas desde a Lúa foron tomadas polos cinco Orbitadores Lunares que a NASA enviou entre 1966 e 1967 coa intención de rastrexar a superficie e escoller os mellores lugares para o desembarco das entón futuras misións Apolo [77] . Successivamente, durante lo svolgimento di queste, furono scattate altre foto.

Ultimamente molti orbiter lunari stanno ancora scattando foto al pianeta. Nel 2007 la sonda giapponese Kaguya scattò numerose foto alla superficie lunare, tra cui una che mostra il disco della Terra all'orizzonte [78] . Anche la NASA, con il suo Lunar Reconnissance Orbiter , sta ancora operando in tale senso [79] .

Le fasi della Terra

Come quello della Luna vista dalla Terra, l'aspetto di quest'ultima vista dal satellite cambia a seconda dell'angolazione d'arrivo dei raggi del Sole.

Quando sulla faccia che la Luna rivolge al pianeta è notte , il momento corrisponderà alla fase di novilunio sulla Terra e quindi questa apparirà sulla volta celeste completamente illuminata.

Quando sulla faccia che la Luna rivolge al pianeta è invece il , il momento corrisponderà alla fase di plenilunio sulla Terra e quindi questa apparirà scura. Il plenilunio è infatti visibile dalla terra solo durante la notte (quando la Luna è completamente opposta al Sole ) [80] .

Infine quelle che dalla Terra appaiono come eclissi lunari, sulla Luna corrispondono a eclissi solari poiché durante tali allineamenti il disco della Terra oscura il Sole.

Formazione della Luna

Rappresentazione artistica dell'impatto di un planetoide di circa 500 km di diametro sulla superficie della Terra da poco formatasi
Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Formazione della Luna .

Sono state proposte diverse ipotesi per spiegare la formazione della Luna che, in base alla datazione isotopica dei campioni di roccia lunare portati sulla Terra dagli astronauti delle missioni Apollo , risale a 4,527 ± 0,010 miliardi di anni fa , cioè circa 50 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare [81] .

Queste ipotesi includono l'origine per fissione della crosta terrestre a causa della forza centrifuga [82] , che però richiederebbe un valore iniziale troppo elevato per la rotazione terrestre [83] ; la cattura gravitazionale di un satellite già formatosi [84] , che però richiederebbe un'enorme estensione dell'atmosfera terrestre per dissipare l'energia cinetica del satellite in transito [83] ; la co-formazione di entrambi i corpi celesti nel disco di accrescimento primordiale, che però non spiega la scarsità di ferro metallico sulla Luna [83] . Nessuna di queste ipotesi inoltre è in grado di spiegare l'alto valore del momento angolare del sistema Terra-Luna [85] .

La teoria più accreditata è quella secondo la quale essa si sia formata a seguito della collisione di un planetesimo , chiamato Theia , delle dimensioni simili a quelle di Marte con la Terra quando quest'ultima era ancora calda, nella prima fase della sua formazione. Il materiale scaturito dall'impatto sarebbe rimasto in orbita intorno alla Terra e per effetto della forza gravitazionale si sarebbe riaggregato formando la Luna. Detta comunemente la Teoria dell'impatto gigante , è supportata da modelli teorici, pubblicati nell'agosto del 2001 [86] . Una conferma di questa tesi deriverebbe dal fatto che la composizione della Luna è pressoché identica a quella del mantello terrestre privato degli elementi più leggeri, evaporati per la mancanza di un' atmosfera e della forza gravitazionale necessarie per trattenerli. Inoltre, l'inclinazione dell'orbita della Luna rende piuttosto improbabili le teorie secondo cui essa si sarebbe formata insieme alla Terra o sarebbe stata catturata in seguito.

Uno studio [87] del maggio del 2011 condotto dalla NASA porta elementi che appaiono in contraddizione con l'ipotesi dell'impatto gigante. Lo studio, eseguito su campioni vulcanici lunari, ha permesso di misurare nel magma lunare una concentrazione d' acqua 100 volte superiore a quella precedentemente stimata. Secondo la suddetta teoria, l'acqua avrebbe dovuto essere evaporata quasi completamente durante l'impatto; invece, i dati presentati nello studio conducono a stimare un quantitativo d'acqua simile a quello presente nella crosta terrestre.

Un altro studio [88] della NASA indica che la faccia nascosta potrebbe essere stata generata dalla fusione tra la Luna e una seconda luna della Terra, la quale si sarebbe distribuita uniformemente sulla faccia lontana della Luna che conosciamo. Questa teoria spiegherebbe anche perché il lato nascosto della luna si presenti più frastagliato e montuoso rispetto al lato visibile del satellite terrestre.

Rappresentazione in scala della distanza Terra-Luna

Parametri orbitali

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Orbita della Luna .

Rivoluzione

Rispetto alle stelle fisse, la Luna completa un' orbita attorno alla Terra in media ogni 27,321661 giorni, pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 12 secondi ( mese siderale ) [89] . Il suo periodo tropicale medio, calcolato da equinozio a equinozio, è invece di 27,321582 giorni, pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 4,7 secondi [89] . Un osservatore sulla Terra conta circa 29,5 giorni tra una nuova luna e la successiva, per via del contemporaneo movimento di rivoluzione del pianeta. Più esattamente il periodo sinodico medio tra due congiunzioni solari è di 29,530589 giorni, cioè 29 giorni, 12 ore, 44 minuti e 2,9 secondi [89] .

Moto della luna durante un periodo sinodico , che è 29 d 12 h 44,0 min

In un' ora , la Luna percorre sulla sfera celeste circa mezzo grado, distanza all'incirca pari alla sua dimensione apparente [90] . Nel suo moto, rimane sempre confinata in una regione del cielo indicata come lo Zodiaco , che si estende circa 8 gradi sopra e sotto l' eclittica , linea che la Luna attraversa (da Nord a Sud o viceversa) ogni 2 settimane circa.

La Terra e la Luna orbitano attorno a un centro di massa comune, che si trova a una distanza di circa 4 700 km dal centro della Terra [91] . Poiché questo centro si trova dentro alla massa terrestre il moto della Terra è meglio descritto come un'oscillazione. Viste dal Polo nord della Terra l'orbita della Luna attorno alla Terra e l'orbita di questa attorno al Sole avvengono tutte in senso antiorario.

Il sistema Terra-Luna non può essere considerato un pianeta doppio perché il centro di gravità del sistema Terra-Luna non è esterno al pianeta, ma è localizzato 1 700 km al di sotto della superficie terrestre, circa un quarto del raggio terrestre [92] .

A differenza di quanto accade per gli altri satelliti naturali del sistema solare, la Luna è eccezionalmente grande rispetto al pianeta attorno a cui orbita. Infatti, il suo diametro e la sua massa sono pari rispettivamente a un quarto ea 1/81 di quelli terrestri [93] . Nel sistema solare, solo Caronte nel confronto con Plutone ha dimensioni proporzionalmente maggiori, avendo una massa pari all'11,6% di quella del pianeta nano [94] . Satelliti di dimensioni confrontabili con quelle della Luna orbitano attorno ai giganti gassosi ( Giove e Saturno ), mentre i pianeti più affini alla Terra o non hanno satelliti ( Venere e Mercurio ) o ne hanno di minuscoli ( Marte ).

Il piano dell'orbita lunare è inclinato di 5°8' rispetto a quello dell'orbita della Terra intorno al Sole (il piano dell' eclittica ). Le perturbazioni gravitazionali del Sole impongono all'orbita lunare un moto di precessione , in senso orario, con periodo di 18,6 anni [95] ; questo movimento è correlato alle nutazioni terrestri, che possiedono infatti lo stesso periodo. I punti in cui l'orbita lunare interseca l'eclittica sono chiamati nodi lunari. Le eclissi solari accadono quando un nodo coincide con una luna nuova , le eclissi lunari quando un nodo coincide con una luna piena .

Rotazione

Librazioni lunari con il succedersi delle fasi nel 2013: in alto a sinistra la posizione di Luna e Terra vista dall'alto, con le zone di ombra e luce in evidenza; in basso a sinistra il meridiano e parallelo di riferimento della Luna con le sue oscillazioni durante l'anno e in giallo il punto della superficie lunare che ha il sole allo zenit e in blu il punto della superficie che ha la Terra allo zenit; sullo sfondo la distanza Terra-Luna misurata in diametri terrestri; in primo piano la visione dalla Terra.

Il moto di rotazione della Luna è il movimento che compie intorno all'asse lunare nello stesso senso della rotazione terrestre , da Ovest verso Est , con una velocità angolare di 13° al giorno. La durata è quindi uguale a quella del moto di rivoluzione pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 11,6 secondi. Poiché il periodo di rotazione della Luna è esattamente uguale al suo periodo orbitale, dalla superficie della Terra è visibile sempre la stessa faccia del satellite. Questa sincronia è il risultato dell'attrito mareale causato dalla Terra che ha rallentato la rotazione della Luna nella sua storia iniziale.

Librazione

Dato che il moto di rivoluzione attorno alla Terra non è perfettamente circolare, velocità di rotazione e distanza dalla Terra variano leggermente durante un'orbita ei moti di rotazione e rivoluzione presentano degli sfasamenti tali da creare oscillazioni apparenti di lieve entità nel moto di rotazione lunare dette librazioni [96] ; anche la precessione del piano dell'orbita contribuisce, sebbene in misura minore, alle oscillazioni di librazione [96] . Questi sfasamenti consentono ad alcune zone delle superficie lunare di essere visibili per alcuni intervalli di tempo da un osservatore a Terra. Oltre a questo, si aggiunge anche una leggera oscillazione diurna apparente dovuta al moto dell'osservatore sulla superficie terrestre: il medesimo osservatore vedrà la Luna sotto un'angolazione diversa dal momento in cui essa sorge dall'orizzonte al momento in cui tramonta a causa dello spostamento del punto di osservazione dovuto alla rotazione terrestre [97] . Come conseguenza di tutti questi fattori, dalla Terra è osservabile un po' più della metà della superficie lunare (circa il 59%).

L'allontanamento progressivo della Luna dalla Terra

Il successo dell' esperimento Lunar Laser Ranging , a seguito delle missioni Apollo e Lunochod , ha permesso di rivelare con precisione millimetrica la distanza tra la Terra e la Luna e di misurare l'effettivo allontanamento dei due corpi nel corso degli anni. La Luna si allontana infatti di 3,8 centimetri all'anno. [98]

Motivazione del fenomeno

L'attrazione gravitazionale della luna "trascina" il lobo di marea, leggermente in avanti, contro il moto di rotazione della Terra

L'allontanamento progressivo della Luna dalla Terra è dovuto alle forze di marea esercitate dal satellite sul pianeta. Le masse d'acqua oceaniche presenti sulla Terra vengono attratte dalla Luna e si protendono nella direzione Terra-Luna, con un leggero disallineamento a causa del periodo di rotazione terrestre inferiore al periodo di rivoluzione lunare. L'attrazione che la Luna esercita su questo lobo di marea ha una componente nella direzione opposta alla rotazione terrestre. Questa azione comporta un rallentamento del momento angolare terrestre, mentre la sua reazione incrementa il momento angolare della Luna con un suo conseguente e progressivo trasferimento su un'orbita a quota più elevata [99] . Da notare che, sebbene la Luna venga accelerata, la velocità del suo moto diminuisce a causa dell'aumento della quota dell'orbita [100] .

Evoluzione storica

Subito dopo la formazione, la Luna si trovava a una distanza molto più ravvicinata di adesso. La sua orbita era a circa 25 000 km e il periodo di rotazione della Terra era di circa 3 ore [101] . Essendo entrambi i corpi allo stato fuso e molto vicini, le forze mareali avevano un'intensità molto maggiore di quelle attuali ed erano reciproche, in quanto la Luna non era ancora in rotazione sincrona. Col passare del tempo, la Terra attraversò varie ere geologiche con una diversa conformazione del suolo: fuso, solido, con o senza oceani, con solo ghiaccio; ognuna delle conformazioni ha reazioni differenti alle forze di marea della Luna, per questo l'evoluzione nei tempi remoti del periodo di rotazione e della distanza Terra-Luna non può essere determinata con precisione.

Situazione attuale

Nel passare degli anni, il giorno della Terra si è ridotto fino ad arrivare a 24 ore di oggi e la Luna si è allontanata fino a 384 000 km e l'attrito mareale ne ha stabilizzato la rotazione fino a renderla sincrona con la rivoluzione. La Luna si allontana di 38 mm [102] all'anno e la Terra rallenta la rotazione di 2,3 millisecondi ogni secolo [100] .

Confronto con altri sistemi

Il sistema Terra-Luna è l'unica coppia pianeta-satellite del sistema solare ad avere forze mareali sensibili sul pianeta. Questo è dovuto al rapporto delle masse di ben 1/81, il maggiore del sistema solare. Se oltre ai pianeti si considerano anche i pianeti nani , solo il sistema Plutone - Caronte supera questo valore, con un rapporto di masse di 1/9 che ha portato al raggiungimento dell'equilibrio mareale [103] : il periodo di rotazione di Plutone, quello di Caronte e il periodo di rivoluzione di Caronte sono sincronizzati.

Caratteristiche Chimico-fisiche

Composizione chimica

I crateri Halley, Hind, Hipparcus e parte del cratere Albategnius, ripresi dagli astronauti dell' Apollo 16

Più di 4,5 miliardi di anni fa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido [104] . Gli scienziati pensano che uno dei componenti delle rocce lunari detto KREEP , acronimo dell'espressione inglese K ( potassio ), Rare Earth Elements ( terre rare ), e P ( 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. 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 [105] [106] .

La crosta lunare è composta da una varietà di elementi primari: uranio , torio , potassio , ossigeno , silicio , magnesio , ferro , titanio , calcio , alluminio e idrogeno . Dai dati forniti dalla missione GRAIL sulle caratteristiche della crosta lunare, i ricercatori hanno ottenuto preziose informazioni anche sulla composizione interna del satellite, scoprendo che racchiude all'incirca la stessa percentuale di alluminio della Terra [107] . Quando viene bombardato dai raggi cosmici , ogni elemento riemette nello spazio una sua propria radiazione particolare, sotto forma di raggi gamma . Alcuni elementi, come l'uranio, il torio e il potassio, sono radioattivi ed emettono spontaneamente raggi gamma. Quale che sia la loro causa, i raggi gamma emessi da ogni elemento sono diversi e uno spettrometro è in grado di distinguerli e appunto in questo modo è stato possibile scoprirne l'esistenza [108] . Una mappa globale della Luna, che riporti l'abbondanza di questi elementi, non è ancora stata realizzata.

Le ere geologiche della Luna vengono definite in base alla datazione di alcuni crateri che hanno avuto un effetto significativo sulla sua storia.

Struttura interna

Struttura interna della Luna
Composizione chimica della regolite della superficie lunare [109] .
Composto Formula Composizione (peso %)
Mari Alture
Diossido di silicio SiO 2 45,4% 45,5%
Ossido di alluminio Al 2 O 3 14,9% 24,0%
Ossido di calcio CaO 11,8% 15,9%
Ossido di ferro FeO 14,1% 5,9%
Ossido di magnesio MgO 9,2% 7,5%
Biossido di titanio TiO 2 3,9% 0,6%
Ossido di sodio Na 2 O 0,6% 0,6%
Totale 99,9% 100,0%

La Luna è un corpo celeste internamente differenziato : come la Terra ha una crosta geochimicamente distinta, un mantello , la cui astenosfera è parzialmente fusa (di fatto le onde S rilevate dai sismografi non sono in grado di attraversarla) [110] , 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 [111] . La sua composizione non è stata ancora pienamente identificata, ma si dovrebbe trattare di ferro metallico in lega con piccole quantità di zolfo e nichel ; sono le analisi della variabilità della rotazione lunare a indicare che esso è almeno parzialmente fuso [112] .

Si ritiene che questa struttura si sia sviluppata attraverso una cristallizzazione frazionata dell'oceano di magma che ricopriva il satellite 4,5 miliardi di anni fa, al tempo della sua formazione [113] .

La cristallizzazione dell'oceano di magma avrebbe creato il mantello femico per precipitazione e separazione dei minerali di olivina e pirosseno ; dopo che circa tre quarti del magma si erano cristallizzati, i minerali di plagioclasio , a densità più bassa, poterono galleggiare e formare la crosta superficiale [114] . Gli ultimi liquidi a cristallizzare furono quelli che si trovarono compressi tra la crosta e il mantello, con un'elevata abbondanza di elementi scarsamente compatibili ed esotermici [115] . A conferma di questo, la mappatura geochimica effettuata dalle sonde in orbita, mostra che la crosta è prevalentemente a base di anortosite [116] ; anche i campioni di roccia lunare della lava eruttata sulla superficie da fusioni parziali del mantello, confermano la composizione mafica del mantello, più ricco in ferro di quello terrestre [115] . Attraverso i dati inviateci dalla missione GRAIL , le ultime stime effettuate, dimostrano invece che la crosta lunare è più sottile di quanto si pensasse, in media 32–34 km contro i 45 km delle stime precedenti [115] .

La Luna è il secondo satellite più denso del sistema solare dopo Io [117] . Tuttavia le dimensioni del nucleo interno lunare sono piuttosto piccole in confronto alla dimensione totale del satellite, solo il 20% [115] rispetto al circa 50% della maggioranza degli altri satelliti di tipo terrestre.

Topografia lunare

Topografia della Luna. In rosso le elevazioni, in blu le depressioni

La topografia della Luna è stata misurata utilizzando tecniche come l'altimetria laser e l'analisi stereoscopica delle immagini [118] .

La caratteristica topografica più rilevante è l'enorme Bacino Polo Sud-Aitken , situato sulla faccia nascosta della Luna e pertanto non direttamente visibile da noi. Si tratta di un vasto cratere da impatto di circa 2 500 km di diametro, il più grande del nostro satellite e uno dei più estesi dell'intero sistema solare [119] [120] . Oltre alle dimensioni, il cratere vanta anche due altri primati: con i suoi 13 km di profondità contiene il punto più basso dell'intera superficie lunare [119] [121] mentre la massima elevazione del satellite si trova sul suo bordo nord-est. Si ritiene che quest'area sia il risultato di un impatto obliquo che ha portato alla formazione del bacino [122] .

Anche altri grandi bacini da impatto come Mare Imbrium , Mare Serenitatis , Mare Crisium , Mare Smythii e Mare Orientale posseggono vaste depressioni e bordi molto elevati [119] . L'emisfero nascosto della Luna ha un'elevazione media di 1,9 km più alta rispetto a quella dell'emisfero visibile [115] .

Presenza di acqua

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Acqua sulla Luna .
Immagine del Polo Sud lunare ripresa dalla sonda Clementine

La Luna per gran parte della sua storia antica è stata bombardata da asteroidi e comete, queste ultime ricche d'acqua. L'energia della luce solare divide la maggior parte di quest'acqua nei suoi elementi costituenti, idrogeno e ossigeno, di cui la maggior parte si disperde immediatamente nello spazio. È stato però ipotizzato che quantità significative di acqua possano rimanere sulla Luna, in superficie, in aree perpetuamente all'ombra o inglobate nella crosta [123] .

A causa della modesta inclinazione dell'asse di rotazione lunare (solo 1,5°), alcuni dei crateri polari più profondi non ricevono mai luce dal Sole, rimanendo sempre in ombra. In accordo con i dati raccolti durante la missione Clementine , sul fondo di tali crateri potrebbero essere presenti depositi di ghiaccio d'acqua [123] . Le successive missioni lunari hanno tentato di confermare questi risultati, senza tuttavia fornire dati definitivi [123] .

Nell'ambito del suo progetto di ritorno sulla Luna, la NASA ha deciso di finanziare il Lunar Crater Observation and Sensing Satellite [124] . La sonda è stata progettata per osservare l'impatto dello stadio superiore del razzo vettore Centaur che l'avrebbe portata in orbita, su una regione permanentemente in ombra situata in vicinanza al Polo Sud lunare. L'impatto del razzo è avvenuto il 9 ottobre 2009 , seguito quattro minuti dopo da quello della sonda che in questo modo ha attraversato il pennacchio così sollevatosi e ne ha potuto analizzare la composizione [125] .

Il 13 novembre 2009 , la NASA ha annunciato che, in seguito a un'analisi preliminare dei dati raccolti durante la missione di LCROSS, è stata confermata la presenza di depositi di ghiaccio d'acqua nei pressi del Polo Sud lunare [126] . Nello specifico sono state rilevate linee di emissione dell'acqua nello spettro , nel visibile e nell' ultravioletto , del pennacchio generato dall'impatto sulla superficie lunare dello stadio superiore del razzo che aveva portato la sonda in orbita [126] . È stata inoltre rilevata la presenza di idrossile , prodotto dalla scissione dell'acqua investita dalla radiazione solare [126] .

L'acqua (sotto forma di ghiaccio) potrebbe in futuro essere estratta e quindi divisa in idrogeno e ossigeno da generatori a energia solare. La quantità di acqua presente sulla Luna è un fattore importante nel rendere possibile la sua colonizzazione , perché il trasporto dalla Terra sarebbe estremamente costoso.

La superficie lunare ripresa dal Ranger 9 il 24 marzo 1965, poco prima di schiantarsi sul suolo del satellite

L'acqua lunare potrebbe essere contenuta al suo interno e derivare dalla sua formazione, come rileva uno studio recente (maggio 2011) condotto dalla NASA . Lo studio evidenzia che la percentuale di acqua presente nella Luna potrebbe essere simile a quella terrestre e quindi i depositi rilevati potrebbero essere stati generati dalle eruzioni magmatiche del passato [127] .

Campo magnetico

Per più di un miliardo di anni dalla sua formazione, la Luna ebbe un campo magnetico paragonabile a quello terrestre . Gran parte del calore indispensabile a mantenere fluido il nucleo esterno e il mantello era dato, in parte dal decadimento degli isotopi radioattivi, ma soprattutto dalle forze mareali esercitate dalla Terra , come accade ancor oggi per la luna gioviana Io . Le forze mareali creavano un notevole attrito - e, quindi, riscaldamento interno - negli strati interni della Luna in quanto, all'inizio della sua storia, il satellite, che continua anche oggi ad allontanarsi progressivamente dalla Terra, orbitava intorno al pianeta a una distanza molto inferiore a quella odierna, cosicché la forza gravitazionale esercitata dalla Terra era in grado anche di fondere e far rimanere allo stato fuso le rocce del mantello lunare e quelle del nucleo esterno (che sono tuttora fuse). A distanza ravvicinata, le interazioni di marea tra la Terra e la Luna avrebbero, oltretutto, fatto sì che il mantello del nostro satellite ruotasse in modo leggermente diverso da quello del suo nucleo, creando celle convettive che si mantennero fino a circa 3 miliardi d'anni or sono. Proprio questo movimento differenziale avrebbe indotto nel nucleo un rimescolamento in grado, almeno stando alle previsioni teoriche, di dar luogo a una dinamo magnetica [128] . Il campo magnetico esterno attuale della Luna è molto debole, compreso tra uno e cento nanotesla , circa un centesimo di quello terrestre. Non si tratta di un campo magnetico dipolare globale, che richiederebbe un nucleo interno liquido, ma solo una magnetizzazione crostale, probabilmente acquisita nelle prime fasi della sua storia quando la geodinamo era ancora operativa [129] [130] . Parte di questo residuo di magnetizzazione potrebbe anche derivare da campi magnetici transitori generatisi durante grandi eventi di impatto attraverso l'espansione della nube plasmatica associata all'impatto in presenza di un preesistente campo magnetico ambientale. Questa ricostruzione è supportata dalla localizzazione delle grandi magnetizzazioni crostali disposte agli antipodi dei grandi bacini da impatto [131] .

Ricostruzione dell'intensità del campo magnetico a partire dei dati rilevati dalla sonda Lunar Prospector , 2006

Le misurazioni del campo magnetico possono dare inoltre informazioni su dimensione e conduttività elettrica del nucleo lunare, fornendo quindi dati per una migliore teoria dell'origine della Luna. Per esempio, se il nucleo contenesse una proporzione maggiore di elementi magnetici (come il ferro ) rispetto a quella terrestre, la teoria della nascita per impatto perderebbe credito (anche se potrebbero esistere spiegazioni alternative per questo fatto).

Sopra tutta la crosta lunare si stende uno strato esterno di roccia polverosa, chiamata regolite . Sia la crosta sia la regolite sono distribuite in modo irregolare, l'una con uno spessore da 60 a 100 chilometri, l'altra passando da 3-5 metri nei mari fino a 10-20 metri sulle alture. Gli scienziati pensano che queste asimmetrie siano sufficienti per spiegare lo spostamento del centro di massa della Luna. L'asimmetria della crosta potrebbe anche spiegare la differenza nei terreni lunari che sono formati principalmente da mari sulla faccia vicina e rocce sulla parte lontana.

Atmosfera

La Luna non possiede quella che si può definire un'atmosfera nel senso comune del termine; si può solo parlare di un velo estremamente tenue, tanto che può essere quasi assimilato al vuoto, con una massa totale di meno di 10 tonnellate [132] . La pressione superficiale risultante è attorno a 10 −15 atmosfere ( 0,3 nPa ), variabile in funzione del giorno lunare. La sua origine è imputabile al degassamento e allo sputtering , cioè il rilascio di atomi di gas da parte delle rocce che compongono la Luna, in seguito all'impatto degli ioni portati dal vento solare [116] [133] .

Tra gli elementi che sono stati identificati ci sono sodio , potassio (presenti anche nelle atmosfere di Mercurio e del satellite Io ) generati da sputtering; elio-4, da vento solare; argon-40, radon-222 e polonio-210 da degassamento per effetto del decadimento radioattivo all'interno di crosta e mantello [134] [135] . Non è ben chiara l'assenza di elementi allo stato neutro (atomi o molecole) come ossigeno , azoto , carbonio e magnesio , normalmente presenti nella regolite [134] .

La presenza di vapore acqueo è stata rilevata dalla sonda indiana Chandrayaan-1 a varie latitudini, con un massimo a ~60–70 gradi; si ritiene che possa essere generato dalla sublimazione del ghiaccio d'acqua della regolite [136] . Dopo la sublimazione, questo gas può ritornare nella regolite, sotto l'effetto della debole attrazione gravitazionale della Luna, o essere disperso nello spazio a causa sia della radiazione solare sia del campo magnetico generato dal vento solare sulle particelle ionizzate [134] .

Terremoti sulla Luna

Sismografo installato sulla Luna dagli astronauti dell' Apollo 11 nella loro prima missione. Dispositivi simili vennero trasportati in tutte le altre missioni del programma Apollo

Le missioni Apollo che hanno portato astronauti sulla Luna hanno sbarcato anche alcuni sismografi . Questi sismografi hanno funzionato per molti anni ottenendo risultati ben diversi da quelli posti sulla superficie terrestre [137] . Pur avendo registrato qualche migliaio di terremoti l'anno, si è visto che in media l'energia liberata da essi è molto bassa e non ha quasi mai superato il secondo grado della scala Richter . L'assenza di moti crostali impedisce lo sviluppo di terremoti di alta intensità.

Superficie

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Superficie della Luna .

La superficie della Luna è di due categorie principali: i mari ei crateri. I mari sono quel che resta della passata attività vulcanica e sono di origine basaltica; l'origine risale a più di un miliardo di anni fa [138] . I crateri, invece, sono generati esclusivamente da impatti con asteroidi e non sono frutto di attività geologiche interne.

Mari

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Mare (esogeologia) .
Gravità nel Mare Smythii , confronto tra mappa topografica (in alto) e mappa gravitazionale (in basso). In rosso le elevazioni, in blu le depressioni

Le macchie scure pianeggianti sul lato visibile della Luna sono ben visibili anche a occhio nudo e ai tempi delle prime osservazioni astronomiche non si conosceva affatto la composizione della superficie e per questo si ipotizzò che fossero dei veri e propri mari. Si tratta in verità di pianure basaltiche, originatesi da antiche eruzioni di materiale incandescente seguite all'impatto con asteroidi particolarmente massicci. La maggiore albedo delle montagne lunari (formate da rocce più antiche) è dovuta alla presenza di regolite , che riflette più luce rispetto al basalto, formatasi dall'impatto di innumerevoli micrometeoriti nel corso di centinaia di milioni di anni di storia lunare. Queste pianure basaltiche occupano il 17% della superficie [139] e sono quasi assenti sulla faccia nascosta: l'unico degno di nota è il Mare Moscoviense che è anche il più profondo dell'intera superficie.

Alcuni di questi presentano una tale concentrazione di massa da provocare anomalie gravitazionali: l'intensità del campo gravitazionale dovrebbe diminuire in prossimità di tali depressioni, invece se ne misura un aumento [140] .

Il mare più grande è l' Oceanus Procellarum , chiamato anche Mare Eoum [141] , mare orientale, e si estende per una superficie di oltre un milione di chilometri quadrati. È stato il luogo di atterraggio di molte sonde robotiche del programma Luna [142] e Surveyor [143] ed è stato anche scelto per l'atterraggio della missione umana Apollo 12 .

Crateri

I crateri lunari occupano la maggior parte della superficie della luna e sono di diversi tipi. I crateri più antichi hanno permesso la datazione dell' intenso bombardamento tardivo che ha coinvolto la Terra 4 miliardi di anni fa. Il più visibile di essi è il Cratere Tycho , ben visibile anche a occhio nudo, che prese il nome dall'astronomo Tycho Brahe ; pur non essendo molto grande è datato solo 100 milioni di anni [144] ei detriti successivi all'impatto hanno lasciato segni a raggiera con un'albedo molto elevata, che non sono stati erosi da impatti successivi come per i crateri più antichi.

Altri crateri degni di nota sono i crateri Peary e Malapert , situati rispettivamente in prossimità del polo nord e sud lunare. La peculiarità di questi crateri è di avere i bordi quasi sempre illuminati dal sole ei centri al buio totale, grazie alla loro posizione esterna e alla scarsa inclinazione dell'asse lunare. Sebbene l'illuminazione media annua raggiunga un massimo di 89% ai bordi [145] , i centri sono al 100% al buio per tutti i giorni dell'anno e non sono soggetti agli effetti del vento solare: potrebbero quindi contenere elementi volatili cristallizzati, come l'acqua, ed essere di interesse per una futura missione spaziale.

Mappa della superficie

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Selenografia .
Mappa preparata dalla NASA per la preparazione dell'atterraggio dell' Apollo 11

La prima mappa della Luna risale al 3000 aC, un'illustrazione più che una mappa vera e propria, disegnata col carbone su una tomba di Knowth in Irlanda [146] . È dal XVII secolo che gli astronomi iniziarono a mappare la faccia visibile della superficie e assegnare nomi agli elementi principali, con Leonardo , Galileo e Harriot , soprattutto dopo l'invenzione del telescopio .

Molti dei mari e dei crateri hanno ricevuto una denominazione. Dal 1919, l' Unione astronomica internazionale si occupa di catalogare gli elementi della superficie lunare e assegnare loro un nome ufficiale [147] . Oltre agli elementi sopra citati, anche altri elementi meno comuni hanno ricevuto una denominazione, come monti, catene, fossi, valli e altro ancora [148] . Dagli anni 1970 , anche agli elementi della faccia nascosta, fino ad allora sconosciuti, è stata assegnata una nomenclatura.

La Luna nel mito e nella cultura di massa

La luna protagonista in un quadro di Friedrich
Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Luna (astrologia) e Divinità lunare .

La Luna è spesso protagonista in molte mitologie e credenze popolari. Le numerose divinità lunari sono spesso femminili, come le dee greche Selene [149] e Artemide , e le loro equivalenti romane Luna e Diana . Si possono trovare anche divinità maschili, come Nanna o Sin [150] dei Mesopotamici, Thot [151] degli Egiziani, Men [152] dei Frigi e il dio giapponese Tsukuyomi [153] e anche Isil , che fa parte della mitologia di Arda , mondo immaginario creato da JRR Tolkien .

Presso la religione induista , un aneddoto mitologico avente come protagonista Ganesha (la divinità dalla testa d'elefante) spiega l'origine delle fasi lunari (v. Ganesha e la Luna ). A Maometto viene attribuito il miracolo della divisione della luna [154] .

Parole come "lunatico" sono derivate dalla Luna, a causa della credenza popolare che essa sia una causa di pazzia periodica [155] .

La Luna ( crescente ) con una stella è stato il simbolo, adottato per la prima volta da Mustafa III (1757–1774) e poi definitivamente scelto da Abdul Hamid I (1774–1789) e Selim III (1789–1807), dell' Impero ottomano ed è tutt'ora presente in alcune bandiere degli Stati musulmani [156] .

Personificazione della Luna (miniatura dal codice astrologico De Sphaera , Biblioteca Estense universitaria di Modena )

Ampio rilievo occupa la Luna nelle credenze popolari: per i pescatori bisogna pescare sempre nelle notti di Luna piena perché la Luna attira i pesci in superficie, mentre i contadini sostengono che il mosto vada messo nelle botti durante il novilunio , per farlo diventare vino . Negli orti, poi, la Luna occupa un ruolo importantissimo: bisogna sempre seminare in Luna calante. Ad esempio la lattuga non farebbe il maschio (il fiore) [157] . È tuttora diffusa anche la credenza dell'aumento delle nascite in fase di Luna crescente. Anche gli antichi proverbi popolari si occupano estesamente dell'influenza della Luna su tutti gli aspetti della vita contadina, basti pensare al proverbio: « Luna di grappoli a gennaio luna di racimoli a febbraio » [158]

Nella mitologia medioevale, la Luna piena occupa una posizione importante: si credeva che i lupi mannari si trasformassero alla luce della Luna, credenza con origini risalenti all' antichità classica [159] ; inoltre, sin dall' età romana , stregoni e streghe si riuniscono per i loro Esbat [160] , rituale che, attraverso la Tarda antichità , il Medioevo , il Rinascimento , la Storia moderna e contemporanea si è tramandato fino ad oggi ed è tuttora praticato [161] .

Altre credenze riguardano il sonnambulismo , che secondo le credenze popolari avviene in presenza di luna piena [162] , così come si crede che la Luna possa attirare i terremoti [163] .

Letteratura e fantascienza

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Luna nella fantascienza .
La copertina dell'edizione inglese di "Dalla Terra alla Luna", di Jules Verne

La Luna è stata per lungo tempo un popolare soggetto della fantascienza e delle storie fantastiche di viaggi immaginari , soprattutto fino al primo allunaggio di esseri umani nella missione Apollo 11 nel 1969.

Tra le primissime incursioni fantastiche nel mondo della Luna vi sono l' Icaromenippo e La storia vera , di Luciano di Samosata , scritte nel II secolo aC ; Dante Alighieri , nel canto del Paradiso della Divina Commedia (primi del XIV secolo) descrive l'ascesa attraverso le sfere celesti della Luna, i pianeti da Mercurio a Saturno e di lì alla sfera delle stelle fisse e al cielo degli angeli .

Nel poema cavalleresco Orlando furioso di Ludovico Ariosto (1516, 1532), il cavaliere Astolfo , in sella all' Ippogrifo , vola fin sulla Luna per recuperare il senno perduto da Orlando .

Il tema comunque non divenne popolare prima del Seicento , quando l'invenzione del telescopio favorì l'accettazione popolare del concetto di "un mondo nella Luna", cioè che la Luna era un corpo fisico abitabile, che avrebbe potuto essere raggiunto con un qualche tipo di trasporto aereo e spaziale. Il concetto dell'esistenza di un altro mondo, vicino al nostro e capace di guardare giù verso di noi da tale distanza, fornì ampio materiale per commenti satirici sulle abitudini dei terrestri; il tema si prestava anche a intenti di divulgazione scientifica. Tra le prime storie notevoli che trattano questo concetto vi sono il Somnium (Sogno) (1634) di Giovanni Keplero (scritto prima del 1610 ma pubblicato postumo), The Man in the Moone (1638) del vescovo anglicano Francis Godwin, The Discovery of a World in the Moone di John Wilkins (1638), L'altro mondo o Gli stati e gli imperi della luna ( L'autre monde ou Les ètats et empires de la lune , pubblicato postumo nel 1657) di Cyrano de Bergerac .

Un celebre fotogramma del film Viaggio nella Luna ( Le voyage dans la Lune , 1902) di Georges Méliès

Il primo viaggio verso la Luna è stato un tema popolare della fantascienza: tra le opere che lo narrano vi sono " Relazione del primo viaggio alla Luna fatto da una donna nell'anno di grazia 2057" (Napoli, 1857) dell'astronomo Ernesto Capocci , Dalla Terra alla Luna (1865) e il seguito Intorno alla Luna (1870) di Jules Verne , На Луне ("Sulla Luna", 1893) di Konstantin Ėduardovič Ciolkovskij , I primi uomini sulla Luna (1901) di HG Wells , Il popolo della Luna ( The Moon Maid , 1926) di Edgar Rice Burroughs .

Il tema del viaggio dalla Terra alla Luna attrasse da subito l'attenzione del mondo del cinema . Già nel 1902 Georges Méliès sceneggiò e diresse Viaggio nella Luna ( Le voyage dans la Lune , 1902). A esso fece seguito, tra gli altri, Una donna nella Luna ( Frau im Mond , 1929), per la regia di Fritz Lang . Robert A. Heinlein , che si è occupato in modo esteso di narrare i primi viaggi e la colonizzazione della Luna, riorganizzando i suoi racconti all'interno di una Storia futura coerente, contribuì alla sceneggiatura dei film Uomini sulla Luna (1950), alla cui realizzazione collaborò l'illustratore astronomico Chesley Bonestell , e Project Moonbase (1953). Insediamenti umani sulla Luna si ritrovano in molti altri racconti e romanzi, anche se non tutti sono incentrati sulla vicende della colonia stessa, che spesso svolge solo un ruolo di ambientazione. Arthur C. Clarke vi dedicò uno dei suoi primi racconti, La sentinella (1948), che costituì l'embrione del soggetto per 2001: Odissea nello spazio di Stanley Kubrick . Nell'ambito cinematografico si può citare anche Base Luna chiama Terra ( First Men in the Moon , 1964), di Nathan Juran , parzialmente basato sul romanzo I primi uomini sulla Luna di HG Wells.

Anche in campo televisivo la Luna è stata lo scenario di diverse opere; Gerry Anderson nel 1969 ideò e produsse UFO , una serie televisiva nella quale la Luna è il sito delle prime difese terrestri che fronteggiano le attività ostili degli extraterrestri , grazie alla presenza di una base permanente di un'organizzazione militare internazionale segreta (la SHADO ) dalla quale partono gli intercettori. Dello stesso Anderson è un'altra serie di grande successo, la co-produzione italo-britannica Spazio 1999 (1975-1977) nella quale la Luna, sfuggita all'attrazione terrestre a causa di una enorme esplosione nucleare, vagabonda nel cosmo con la base scientifica Alfa ei suoi occupanti.

La Luna viene menzionata più volte anche nella saga di Star Trek : nel film Primo contatto viene spiegato che nel XXIV secolo la Luna è abitata da 50 milioni di persone, e dalla Terra nelle nottate limpide sono visibili almeno due città e il lago Armstrong. In quella pellicola l'astronave Enterprise torna sulla Terra del passato per inseguire una sfera Borg , e il comandante Riker si meraviglierà nel vedere una Luna ancora "incontaminata" nell'anno 2063. Nella serie televisiva con lo stesso equipaggio del film ( Star Trek: The Next Generation ), il dottor Beverly Crusher , uno dei personaggi principali della serie, è nata a Copernicus City, città lunare.

Note

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