La Luna, l'unico satellite della Terra, ha un raggio di 1738 km, un quarto di quello terrestre. È priva di atmosfera e di acqua allo stato liquido. La temperatura può raggiungere i 117°C di giorno e i -170°C di notte.
Una bella immagine della Luna
Origine
Sono state formulate diverse ipotesi per spiegare la formazione della Luna.
- Ipotesi della fissione (a). La Luna si sarebbe staccata dalla Terra quando era ancora allo stato fuso, a causa dell'elevata rotazione, un tempo maggiore di quella attuale, ma non c'è nessuna prova di una tale velocità di rotazione della Terra negli stadi iniziali. Se questa ipotesi giustifica la differente densità dei due corpi, non spiega la diversa composizione delle rocce, né l'inclinazione della sua orbita. Inoltre, la Luna è un po' più giovane della Terra quindi, se si fosse staccata da essa, dovrebbe avere la stessa età.
- Ipotesi dell'accrescimento (b). La Luna si è formata attorno alla Terra, contemporaneamente e nello stesso modo del nostro pianeta. Questa ipotesi giustifica la somiglianza di composizione ma non spiega la scarsità di ferro sulla Luna, che è invece abbondante all'interno della Terra.
- Ipotesi della cattura (c). La Luna sarebbe un corpo formato in un altro luogo del Sistema Solare e catturato dalla Terra. Questo spiegherebbe alcune differenze di composizione delle rocce, ma non giustifica la somiglianza delle rocce lunari con quelle del mantello terrestre. È improbabile che un corpo formatosi in un’altra parte del sistema solare abbia la stessa composizione del mantello terrestre. Inoltre, non si spiega il modo della cattura, che sembra abbastanza improbabile.
- Ipotesi dell'impatto (d). La Luna sarebbe una parte della Terra staccatasi quando era ancora fluida a causa dell'impatto con un corpo celeste di grandi dimensioni, che avrebbe frantumato il mantello terrestre e scagliato in orbita parte del mantello e della crosta. Da tale materia sarebbe nata la Luna. È l'ipotesi più accreditata perché risponde in modo plausibile a diversi interrogativi: spiega il fatto che la Luna abbia una composizione simile al mantello terrestre e spiega anche la scarsità di ferro. Le discrepanze di composizione sarebbero dovute all'apporto del materiale del corpo entrato in collisione. L'evento sarebbe avvenuto dopo la formazione della Terra e questo giustifica la differenza di età. Rimangono tuttavia ancora punti non chiari. Ci sono, infatti, discrepanze sulla quantità di acqua presente nelle rocce, rispetto a quanta ce ne dovrebbe essere secondo i modelli proposti e anche discrepanze sul contenuto di alcuni minerali.
Ipotesi sull'origine della Luna
Aspetto superficiale
La Luna è formata da rocce silicatiche come l'anortosite, poco comune sulla Terra. La superficie è costellata da crateri di origine meteorica perché quelli vulcanici sono stati cancellati dai successivi impatti. Sono molto più numerosi sulla faccia nascosta perché non protetta dalla Terra e si conservano per l'assenza dell'atmosfera. Una recente ipotesi spiega questa differenza in altro modo. L’impatto con un grande asteroide ha sparso materiale radioattivo soprattutto nella faccia a noi visibile, producendo una grande quantità di calore che ha fuso le rocce, generando imponenti estensioni di lave basaltiche. Una terza ipotesi prevede che, dopo la formazione della crosta solida, un gran numero di piccoli corpi ha colpito la superficie lunare tra 4,1 e 3,8 miliardi di anni fa, distruggendo la prima crosta, lasciandone uno strato più spesso sulla faccia nascosta e uno più sottile su quella visibile. Qui, altri impatti hanno intaccato la crosta rimasta provocando la fuoriuscita della parte fusa presente sotto la crosta che, riaffiorando in superficie ha formato grandi espandimenti basici. Per questo ci sono zone scure e zone chiare, mentre nella faccia nascosta si hanno solo le zone chiare della crosta originaria. Gli espandimenti magmatici sono visibili dalla Terra come macchie scure, chiamate mari. Le regioni lunari chiare sono le terre alte o altopiani. Lungo i bordi dei mari si trovano dei rilievi, alcuni dei quali raggiungono i 5000 m. La superficie è inoltre ricoperta da una fine polvere, il regolite.
Superficie lunare e cratere Tycho
Moti
La Luna ruota in senso antiorario attorno ad un asse inclinato di 6° 41', in 27d 7h 43m 11s se considera come riferimento una stella (mese sidereo), e 29d 12h 44m 3s se si guarda il tempo tra due successivi noviluni (mese sinodico). Questo fa si che ogni giorno la Luna sorga 50 minuti più tardi.
Il moto di rivoluzione attorno alla Terra ha la stessa durata del mese sinodico, per questo noi vediamo sempre la medesima faccia della Luna. Il piano orbitale è inclinato di 5° 9' rispetto all'eclittica e la interseca in due punti chiamati nodi. L'orbita è ellittica perciò abbiamo un perigeo e un apogeo.
La traslazione è il movimento che compie insieme alla Terra attorno al Sole, rivolgendo verso di esso sempre la concavità.
I moti della Luna
Fasi lunari
Il Sole illumina continuamente metà della superficie lunare, ma noi vediamo modificarsi la parte illuminata a causa del variare della nostra posizione rispetto ad essa.
Quando La Luna si trova in congiunzione, cioè fra la Terra e il Sole, la parte illuminata non è a noi visibile e si ha il novilunio. Dopo 7 giorni noi vediamo illuminata metà della faccia visibile: primo quarto. Dopo altri sette giorni, quando è in opposizione, la metà illuminata è quella che noi possiamo osservare e abbiamo il plenilunio. Ancora 7 giorni e la luna è di nuovo in quadratura e vediamo l'altra metà della superficie illuminata: ultimo quarto. Infine si conclude il ciclo delle fasi lunari in 29 giorni e mezzo detto mese sinodico.
Fasi lunari
Eclissi
Ogni volta che la Luna si trova in congiunzione o in opposizione dovremmo avere un'eclissi, invece in un anno si verificano da 2 a 7 eclissi. Questo perché il piano dell'orbita lunare e quello terrestre non coincidono. Solo quando la Luna si trova in questi momenti in uno dei nodi è possibile l'eclissi.
In particolare, quando la Luna è in congiunzione si ha un'eclissi solare, parziale, totale o anulare, visibile in zone limitate della Terra.
Quando la Luna è in opposizione si ha un'eclissi di Luna parziale o totale.
Schema dell'eclissi
Eclissi solare totale, parziale e anulare
Eclissi lunare
Superluna
Superluna è un termine usato dai media, non riconosciuto ufficialmente dall'International Astronomic Union, per indicare l'apparire (la dimensione reale ovviamente non cambia) dell'astro più grande di quanto ci appaia normalmente, quando è in fase di Luna piena. Questo si verifica perché l'orbita lunare non è circolare ma ellittica, con un perigeo a ~362.600 km dalla Terra e un apogeo a ~405.400 km. Quando appunto la Luna piena è in prossimità del perigeo, la vediamo più grande del 7% e più luminosa del 16%, una percentuale piccola, quindi, per essere effettivamente apprezzata. La differenza tra la Luna piena in perigeo (Superluna) e in apogeo (Microluna) è del 15%, rilevabile solo se si fa un confronto tra i due momenti (vedi foto).
Un altro termine, di origine anglosassone, molto fuorviante e per niente scientifico, è quello di Luna blu, che non ha nulla a che vedere con il colore reale, che non cambia assolutamente. La Luna blu è la seconda Luna piena che si verifica nello stesso mese, cioè in un singolo mese abbiamo due Lune piene invece di una. Questo evento si verifica mediamente ogni 2,5 anni, ma due Superlune blu sono un evento raro, ogni 10 - 20 anni circa (il prossimo sarà nel 2037). L'espressione Once in a blue moon, che significa “una volta ogni Luna blu”, è l'equivalente di “una volta ogni morte di Papa”, cioè un evento che non avviene frequentemente.
C'è anche la Luna rossa, ma in questo caso si tratta di un fenomeno ottico reale dovuto alla rifrazione della luce quando attraversa l'atmosfera. È visibile quando la Luna sorge o tramonta e durante le eclissi lunari.