La luna è spesso protagonista in molte mitologie e credenze popolari.
Le numerose divinità lunari sono spesso femminili, come le dee greche Selene e Artemide, e le loro equivalenti romane Luna e Diana. Si possono trovare anche divinità maschili, come Nanna o Sin dei Mesopotamici, Thoth degli Egiziani, Men dei Frigi e il dio giapponese Tsukuyomi e anche Isil, che fa parte della mitologia di Arda, mondo immaginario creato da J.R.R. 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).
Parole come lunatico sono derivate dalla Luna a causa della credenza popolare che la Luna sia una causa di pazzia periodica.
La Luna trova anche ampio spazio nella religione islamica. Ne è il simbolo che, soprattutto in India, viene utilizzato come ornamento.
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).
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»
Nella mitologia medioevale, la Luna piena occupa una posizione importante: si credeva che i lupi mannari si trasformassero alla luce della Luna e le streghe si riunissero per i loro Esbat (feste minori che celebravano le fasi lunari. Solitamente si festeggiavano la fase di Luna piena, poiché si credeva che l’energia fosse maggiore). Altre credenze riguardano il sonnambulismo, che secondo le credenze popolari avviene in presenza di luna piena, così come si crede che la Luna possa attirare i terremoti e ingrandisca gli occhi dei gatti.
Mircea Eliade tratta diffusamente delle simbologie e della mistica lunare: la Luna e il Tempo, la Luna e le Acque, le epifanie lunari, La Luna e la Vegetazione, la Luna e la Fertilità, la Luna la Donna e il Serpente, la Luna e la Morte, la Luna e il Destino, la Luna e l’Iniziazione, il simbolismo e la metafisica lunare.
Da sempre l’uomo, per garantirsi la sopravvivenza, è vissuto in costante armonia con i molteplici ritmi della luna; molti monumenti significativi dell’antichità dimostrano quanta importanza gli antichi attribuissero all’osservazione e all’influenza degli astri e della luna.
Darwin, nella sua “Origine dell’uomo”, dice: l’uomo, come le belve e persino gli uccelli, è soggetto a quella misteriosa legge per la quale certi processi normali quali la gravidanza, la crescita delle piante, la maturazione dei frutti, e il decorso delle malattie, dipendono dai periodi lunari.
I nostri antenati avevano infatti scoperto che:
– molti fenomeni della natura (maree, nascite, ciclo mestruale, …) sono in relazione col corso lunare
– molti animali si regolano con la posizione della luna: ad es., gli uccelli raccolgono il materiale per i loro nidi solo in certi periodi, perché i nidi si asciughino più in fretta dopo la pioggia
– numerose attività quotidiane, come cucinare, mangiare, tagliarsi i capelli, lavorare in giardino, potare, concimare, lavare, fare uso di medicinali, raccogliere erbe medicinali sono soggetti ai ritmi lunari.
Durante una conferenza scientifica mondiale sul tema, alcuni ricercatori dell’Accademia Galileana di Scienze, Lettere e Arti di Padova, hanno dichiarato di aver individuato molte specie animali e vegetali, i cui cicli riproduttivi sono legati ai ritmi lunari.
Delle circa 600 specie trovate, molte, appartengono al regno animale marino: i coralli rilasciano le cellule sessuali solo in presenza della luna piena. Il pittoresco “granchio violinista” attende i pleniluni per l’accoppiamento. Il verme Eunice Viridis, oltre che alle fasi lunari, è legato anche ai cicli solari per coordinare l’atto riproduttivo, risalendo in superficie in concomitanza dell’ultimo quarto di luna del mese di maggio.
L’effetto più tangibile dell’influsso del nostro satellite sulla terra sono le maree.
Il fenomeno fu correttamente collegato alle fasi lunari già dagli antichi greci, e descritto nei resoconti delle spedizioni militari da Giulio Cesare.
Solo in seguito alle scoperte sulle leggi gravitazionali, è stato possibile darne una spiegazione scientifica: “due corpi si attraggono in modo reciproco in funzione della propria massa e della distanza che li separa”.
La luna, infatti, esercita la sua forza d’attrazione sulla terra, che si ripercuote sulla massa liquida, più facilmente deformabile di quella solida. In misura minore, anche il sole, concorre al fenomeno delle maree.
Il risultato di queste energie è un innalzamento del livello delle masse liquide, che si riflette anche nella parte opposta del Globo. In altri due punti, diametralmente opposti, avremo un conseguente abbassamento.
Come tutti gli eventi avvolti da mistero, anche le maree hanno sempre stimolato l’immaginario dell’uomo, dando origine a credenze popolari legate alla luna e al suo influsso sul nostro pianeta.
Sono superstizioni senza fondamenti scientifici gli effetti delle fasi lunari sull’agricoltura o sulle precipitazioni, sulle gravidanze così come sul ciclo mestruale, sul comportamento umano o addirittura sulla crescita dei capelli.
Ai primi e ultimi quarti di luna corrisponderanno le piccole maree. In questi periodi, il sole e la luna formano un angolo retto rispetto alla terra. In prossimità degli Equinozi, ovvero delle lune piene e nuove, avremo le grandi maree. I tre corpi celesti si troveranno in allineamento.
Una serie d’aspetti astronomici, geografici e metereologici ne influenzano l’ampiezza: i primi sono la massa della luna, la sua distanza, l’inclinazione della sua orbita sul piano equatoriale così come quelle del sole e le forze centrifughe generate dall’asse di rotazione del sistema Terra-Luna. I secondi sono rappresentati da: superficie delle acque, differenziale di profondità dei fondali e forma a cuneo delle baie. Infine, gli aspetti metereologici: intensità e direzione dei venti e differenziali di pressione atmosferica.
I livelli d’innalzamento delle acque sono più accentuati vicino le coste, dove possono raggiungere anche i 20 metri d’escursione. In mari aperti come gli oceani, o chiusi, ad esempio il Mediterraneo, toccano il metro d’altezza.
Un luogo ove sono particolarmente evidenti gli effetti delle maree, per la rapidità e ampiezza del fenomeno, è Mont Saint Michel. Il luogo del … “Castello Incantato”.
Le Maree
La marea è un moto periodico di ampie masse d’acqua (oceani, mari, e grandissimi laghi) che si innalzano (flusso, alta marea) e abbassano (riflusso, bassa marea) con frequenza giornaliera o frazione di giorno (solitamente ca. 6 ore, un quarto di giorno lunare) dovuto principalmente a due fattori:
– all’attrazione gravitazionale che esercita la luna sulla terra (alta marea al passaggio della luna)
– alla forza centrifuga dovuta alla rotazione del sistema terra-luna intorno baricentro (alta marea sul lato della terra che è opposto alla luna).
L’ampiezza (detta altezza dell’onda di marea, eguale al dislivello tra bassa e alta marea), frequenza e orario delle maree sono legati a fenomeni astronomici (rotazione della coppia terra-luna, vicinanza, inclinazione e passaggio della luna in particolare e del sole secondariamente) e morfologici (superficie della massa d’acqua, forma della costa, differenza di profondità dei fondali). Le maree hanno effetto anche sul livello dei fiumi che sfociano sul mare.
Solitamente le maree hanno una frequenza legata al passaggio della luna, e dunque di circa 12 ore. In alcune parti del mondo prevale la componente “sole” cosicché la frequenza è di circa 24 ore. Fenomeni simili alle “onde statiche” (la marea può essere considerata una onda estesa, detta onda di marea, di lunghezza eguale alla semicirconferenza terrestre e periodo di 12 h 25 min) fanno sì che in alcune zone costiere oceaniche non vi sia alcuna marea (p.es. In alcuni mari dell’Europa settentrionale).
Mentre solitamente gli orari delle maree variano di giorno in giorno (come la variazione dell’orario della luna) esistono posti (per esempio nell’Oceano Pacifico) nei quali le maree avvengono sempre negli stessi orari.
È il tipo di marea che meglio segue le regole astronomiche semplici. È applicabile alle maree presenti nel Mar Mediterraneo, nonché sulle coste francesi, nel Canale della Manica e altri litorali europei e extraeuropei.
La maggiore differenza tra l’alta e la bassa marea viene spiegata con il passaggio della luna, che ruota attorno alla terra con un periodo leggermente superiore alle 24 ore, cosicché il periodo principale delle maree è di circa 12 ore 25 minuti. Il che vuol dire che per circa 6 ore il livello del mare scende, per poi risalire per altrettante ore.
La seconda componente è legata alle fasi lunari: in prossimità delle lune nuova e piena le maree sono massime in rapporto ai quarti di luna. Questo ciclo ha dunque un periodo pari a metà del ciclo lunare e dunque circa 14 giorni.
Una terza componente è legata all’inclinazione del sole sul piano equatoriale. Minore è l’inclinazione e maggiore l’ampiezza della marea. Ciò significa che in prossimità degli equinozi le maree sono maggiori, mentre in prossimità dei solstizi invernale e estivo le maree sono minori.
Ulteriori componenti sono l’inclinazione della luna sul piano equatoriale, la distanza della luna e la distanza del sole, ecc.. Ciò porta in particolare ad un quarto ciclo di circa 4 anni e mezzo.
Tenendo conto solo delle prime quattro componenti si ottiene che nell’arco di 4 anni e mezzo si osservano verso marzo, aprile, settembre e ottobre, in prossimità del plenilunio e novilunio, due volte in tali giorni, delle maree di notevolissima ampiezza, vicine ai massimi teorici.
Se si esclude la quarta componente, si capisce che ogni anno, nei pleniluni e noviluni prossimi agli equinozi si possono osservare le maree maggiori dell’anno
Le Fasi Lunari
Il sole illumina parzialmente la parte visibile della Luna e questo ne altera l’aspetto giorno dopo giorno in un ciclo di un mese sinodico. I cambiamenti dell’aspetto della Luna percepito dalla Terra sono detti fasi lunari e sono stati osservati da tutti i popoli dell’antichità. Comunemente vengono distinte due fasi: una crescente quando la parte visibile illuminata aumenta, e una calante quando diminuisce.
Le due situazioni estreme sono quando la Luna si trova tra la Terra e il Sole e la parte illuminata non è visibile, chiamata novilunio, e quando la parte illuminata è totalmente visibile, chiamata Plenilunio.
Mese sinodico
Il mese sinodico è il tempo che impiega la Luna per riallineare nuovamente la sua posizione con il Sole e la Terra dopo aver compiuto una rivoluzione intorno a quest’ultima: si può anche definire come il tempo che intercorre tra un novilunio e quello successivo.Il termine sinodico deriva dal latino synodicum, a sua volta ricavato dal greco synodikós, derivazione di synodos ossia riunione: esso indica quindi l’allineamento (o congiunzione) tra due o più astri come avviene nel nostro caso tra Sole, Luna e Terra.
Il mese sinodico può anche essere indicato con i termini di lunazione, rivoluzione sinodica o mese lunare. La durata del mese sinodico è di 29 giorni 12 ore 44 minuti e 2,9 secondi. Dodici mesi sinodici formano un anno lunare pari a 354 giorni, 8 ore e 48 minuti (il che significa che 30 anni lunari sono esattamente 10631 giorni, senza minuti di scarto).
Mese siderale
Il mese sinodico non va confuso con il mese siderale o sidereo: quest’ultimo è il tempo che impiega la Luna a ruotare di 360° intorno al proprio asse . Il termine sidereo o siderale proviene dal latino sidereum e significa stellare: infatti dire che la Luna ruota di 360° intorno alla Terra è equivalente a dire che essa torna a riallinearsi con la Terra e con una stella fissa.
In altri termini, mentre il mese sinodico considera il riallineamento della Luna con la Terra e il Sole, il mese sidereo considera il riallineamento della Luna con la Terra e una stella fissa. La sua durata è di 27 giorni 7 ore 43 minuti e 12 secondi.
La differenza temporale tra il mese sinodico e quello siderale trae origine dal fatto che mentre la Luna ruota intorno alla Terra, anche la coppia Terra-Luna gira intorno al Sole. Se la Terra non ruotasse intorno al Sole ma stesse ferma rispetto ad esso, allora il mese sinodico e quello sidereo coinciderebbero.
Ma la Terra si muove intorno al Sole di quasi 1° al giorno (360°/365 giorni l’anno fornisce appunto ~1° al giorno) e quindi nei 27 giorni e oltre del mese siderale la Terra (e di conseguenza anche la Luna) si sposta di circa 27°. Per riallinearsi nuovamente al novilunio, la Luna deve ruotare di 360° +27° + altri 2° perché mentre essa percorre gli ulteriori 27°, la Terra, anche se di poco, si è ulteriormente spostata.
In definitiva, mentre nel mese sidereo la Luna deve ruotare intorno alla Terra di 360°, nel mese sinodico essa deve ruotare di circa 389°: da qui la diversa durata del mese che è di 27 giorni nel primo caso e di 29 giorni nel secondo.
Calendari
I calendari lunari sono quei calendari che si basano sul mese sinodico: essi hanno mesi di 29 e 30 giorni alternativamente, il che comporta un anno di 354 giorni. Un esempio di calendario lunare è il calendario islamico dell’egira.
I calendari solari invece si basano sull’anno solare (o anno tropico), che ha una durata di circa 365 giorni. Esempi di calendari solari sono il calendario giuliano, elaborato su disposizione di Giulio Cesare nel 46 a.C. e il calendario gregoriano che, voluto da Papa Gregorio XIII nel 1582, è un perfezionamento del calendario giuliano.
Il perfezionamento consisteva nel fatto che, mentre il calendario giuliano dichiarava bisestili tutti gli anni divisibili per quattro, il calendario gregoriano continuava a fare altrettanto con l’eccezione degli anni centenari (1600, 1700, ecc.) che per poter essere ancora considerati tali dovevano essere divisibili per 400. Di conseguenza, il 1700, divisibile per 4 ma non per 400, sarebbe stato bisestile in base al calendario giuliano, ma non lo è più stato dopo l’introduzione del calendario gregoriano.
Esistono infine i calendari lunisolari come quello ebraico, sincroni sia con l’anno solare sia con il mese sinodico. Si tratta di un calendario lunare con anni comuni di 354 giorni e quindi più corto di 11 giorni rispetto a quello solare: per “allungare” il calendario lunisolare, così da metterlo al passo con quello solare, si effettua l’embolismo (termine di origine prima greca e poi latina con il significato di intercalazione) di un tredicesimo mese sinodico in determinati anni denominati per l’appunto anni embolismici (cfr. Ciclo metonico).
Le 4 fasi della luna: nuova, crescente, piena, calante
Quando la luna è fra terra e sole, noi non la vediamo: ci mostra la sua faccia scura. E’ luna nuova.
Poi la parte luminosa compare e aumenta (luna crescente) fino ad arrivare alla luna piena. Poi decresce (luna calante) fino a tornare alla fase di luna nuova.
A ogni fase della luna corrisponde nella natura un diverso stato energetico.
Così come la luna ha 4 fasi nell’arco del mese, anche il ciclo femminile presenta 4 fasi:
ciclo mestruale, pre-ovulazione, ovulazione, fase pre-mestruale. Diversi studi sulle tradizioni dei popoli evidenziano che il mestruo tende a manifestarsi sempre verso una fase lunare precisa: luna piena o luna nuova.
Luna nuova: questa breve fase è un momento di passaggio e grande trasformazione, caratterizzato da una forte energia rinnovatrice. Ad esempio, chi digiuna in luna nuova, previene molte malattie poiché il corpo ha una maggiore capacità di disintossicarsi; è il giorno più propizio per liberarsi dalle cattive abitudini; alberi malati, dopo la potatura (che deve avvenire in luna calante), possono guarire.
Lo stesso tipo di energie della luna nuova si possono ritrovare nella donna nei giorni di flusso mestruale: sono giorni di rilascio di energie e trasformazione, in cui l’energia fisica e quella mentale sono al minimo, affiorano le emozioni e l’estrema sensibilità che caratterizza questi gg può rendere il mondo esterno troppo pesante da affrontare. Biologicamente, l’ovulo non fecondato è stato rilasciato e ora viene espulso dal corpo.
La forte energia rinnovatrice che si sprigiona in questa fase agisce con le caratteristiche della costellazione che la luna sta attraversando, dando un forte e costruttivo slancio vitale ai nativi di quel particolare segno e alla parte del corpo che è associata a quel segno.
Luna crescente: questa fase è un momento di potenziamento e rigenerazione: il corpo accumula forza ed energia. E’ un buon periodo per fare progetti, prendere iniziativa, socializzare. Si ingrassa più facilmente, le ferite non tardano a guarire, ciò che viene somministrato al corpo per la rigenerazione e il rafforzamento funziona doppiamente; sono giorni giusti anche per i massaggi rigenerativi e rinforzanti. La biancheria, con la stessa quantità di detersivo, non si pulisce come in luna calante. In luna crescente e luna piena nascono più bambini.
La terra si comporta al contrario: tutto fluisce, cresce, prolifica; i succhi risalgono, predomina la crescita in superficie. Per questo, le piante e verdure che crescono in superficie vanno piantate o seminate in luna crescente, con l’eccezione delle verdure a foglia (insalate, spinaci, cavolo bianco e rosso) che vanno piantate in calante. Sono i giorni giusti per rinvasare e trapiantare, innestare alberi da frutto.
Lo stesso tipo di energie della luna crescente si ritrovano nella fase che segue le mestruazioni: l’energia è più dinamica, è creativa, si è sessualmente più disposti, ci si sente più attraenti.
Luna piena: la luna si trova dietro la terra; uomini, animali, piante percepiscono chiaramente una forza che corrisponde al cambiamento di direzione degli impulsi della luna da crescente a calante. Questa fase è un momento di massima potenzialità dell’energia vitale.
I sonnambuli si muovono nel sonno, le ferite sanguinano di più, si registra un aumento di incidenti e violenza, nascono più bambini. In giardino, le erbe medicinali colte in luna piena sprigionano maggiori forze, gli alberi ora potati potrebbero morire, la concimazione è più efficace.
Lo stesso tipo di energie della luna piena si ritrova nella fase dell’ovulazione: fertilità, pienezza di energia sia fisica che emotiva.
Luna calante: questa fase è un momento di consolidamento, bisogna lasciarsi alle spalle quanto acquisito per avanzare; è un buon periodo per rompere le relazioni e i contratti d’affari, disintossicarsi e depurarsi. Il corpo dispensa energia; si tende a non ingrassare anche se si mangia di più, le operazioni riescono meglio, le faccende di casa pure, in particolare quelle che hanno a che fare con il pulire, il lavare, lo sciacquare. E’ il momento giusto per dipingere e laccare (i colori si asciugano meglio), nonché per effettuare tagli ritardanti dei capelli (compresa la depilazione) e per i massaggi rilassanti e disintossicanti.
Al contrario, nel mondo vegetale i succhi si ritirano verso la radice, la terra è più ricettiva: per questo vanno piantate o seminate in luna calante le verdure che crescono sotto terra. Sono i giorni giusti per effettuare i trattamenti contro i parassiti e contro le erbacce; anche le potature sono favorite; se una pianta o albero non cresce più o è malato, in luna calante si taglia la cima (meglio se verso la luna nuova). Le verdure a foglia (insalate, spinaci, cavolo bianco e rosso) vanno piantate in questa fase.
Lo stesso tipo di energie della luna calante si ritrovano nella fase che segue l’ovulazione, in cui l’ovulo è stato rilasciato ma non fecondato; è un fase caratterizzata da un enorme rilascio di energia all’interno di sé, che se non viene positivamente incanalata può anche sfociare in una crescente irrequietezza, distruttività, rabbia e frustrazione.
Abbiamo associato le energie delle 4 fasi del ciclo lunare alle energie che caratterizzano le 4 fasi del ciclo mestruale: i 2 cicli possono essere:
– allineati, quando cioè la mestruazione avviene in luna nuova. In questo caso l’influenza lunare è analoga a quella del ciclo mestruale, quindi durante tutto il ciclo si ha un effetto di amplificazione: massima fertilità, massima vulnerabilità, massima introspezione
– in opposizione, quando cioè la mestruazione avviene in luna piena. In questo caso l’influenza lunare è di tipo opposto rispetto alle energie del ciclo mestruale, quindi durante tutto il ciclo si ha un effetto di compensazione (equilibrio) oppure di contrasto (instabilità emotiva elevata).
La Super Luna (Rosa)
Una “Superluna” è un evento che si verifica regolarmente quando la nostra Luna Piena è in perigeo, ovvero si trova nel punto più vicino alla Terra durante la sua orbita.
A dispetto di quanto si possa pensare, non è un evento raro: il nostro satellite raggiunge il perigeo in coincidenza con una fase di plenilunio più o meno ogni anno.
Coniato dall’astrologo Richard Nolle, il termine “supermoon”, in italiano Superluna appunto, significa essenzialmente che la Luna piena è più grande e luminosa.
Il miglior momento per l’osservazione, comunque, è quando la Luna si trova bassa sull’orizzonte, grazie a un’illusione ottica: come spiegato anche dalla Nasa, per ragioni non pienamente comprese da astronomi o psicologi, sembra incredibilmente grande quando splende attraverso alberi e costruzioni.
Per capire il perché di Luna Rosa, bisogna tornare indietro nel tempo, all’epoca dei nativi americani che qualche centinaia di anni fa diedero dei nomi alle Lune Piene dell’anno.
Ogni mese quindi, ha una Luna piena con un suo nome.
Precisamente, quella di giugno per i nativi americani era la Luna della Fragola, Strawberry Moon. In Europa, è stata riportata come Luna Rosa per un errore di trascrizione dei coloni.
Gennaio: è il mese della Luna Piena del Lupo. In mezzo alle nevi fredde e profonde del pieno inverno, i branchi di lupi ululavano affamati fuori villaggi indiani.
Febbraio: è il mese della Luna Piena della Neve. Di solito le nevi più pesanti cadevano proprio in questo mese. La caccia diventava molto difficile, e, quindi, per alcune tribù questa era anche la Luna Piena edlla Fame.
Marzo: è il mese della Luna Piena del Verme o Tiepida. Dopo le nevi dell’inverno, in questo mese il terreno si ammorbidisce e il lombrico riapparire, invitando il ritorno dei pettirossi. Altre tribù definivano la Luna Tiepida, perchè apriva la stagione della primavera e di temperature più miti.
Aprile: è il mese della Luna Rosa. Non fatevi confondere con quella di giugno, questa è quella vera. Prende il suo nome dal primo fiore che germogliava nel mese, il Phlox selvatico, rosa appunto.
Maggio: è il mese della Luna Piena del Fiore. In questo mese si risveglia al natura e fiori sono ormai abbondanti ovunque.
Giugno: è il mese della Luna Piena della Fragola. Era il periodo migliore e più prolifico per la raccolta delle fragole.
Luglio: è il mese della Luna Piena del Cervo. Le corna del cervo, che si rinnovano ogni anno, iniziano a ricrescere proprio durante questo mese.
Agosto: è il mese della Luna Piena dello Storione. Prende il nome dalla pesca prolifica del pesce, abbondante nei laghi in agosto.
Settembre: è il mese della Luna Piena del Raccolto. Tradizionalmente, questa denominazione va alla Luna Piena che si verifica più vicino all’ equinozio d’autunno. Al culmine del raccolto, gli agricoltori lavoravano nella notte alla luce di questa Luna.
Ottobre: è il mese della Luna Piena del Cacciatore. Con le foglie che cadono e i cervi ingrassati, era il momento giusto per la caccia. I campi sono stati mietuti, i cacciatori possono vedere più facilmente volpi e altri animali.
Novembre: è il mese della Luna Piena del Castoro. Prima che arrivasse la neve, questo era il momento migliore per piazzare trappole per castoro, in modo da garantirsi cald pellicce per l’inverno.
Dicembre: è il mese della Luna Piena Fredda. Segnava l’inizio del freddo invernale.
La Luna nel Dettaglio
La Luna è l’unico satellite naturale della Terra. Il suo nome proprio viene talvolta utilizzato, per estensione e con l’iniziale minuscola (una luna), come sinonimo di “satellite naturale” anche per i satelliti di altri pianeti.
Orbita ad una distanza di circa 380.000 km dalla Terra, abbastanza vicino da renderla visibile ad occhio nudo e da distinguerne alcuni rilievi sulla superficie. È in rotazione sincrona e rivolge sempre la stessa faccia verso la Terra. La faccia nascosta della Luna non può essere osservata dalla Terra ed è rimasta sconosciuta fino al periodo delle esplorazioni spaziali.
Durante il suo moto orbitale, il diverso aspetto causato dall’orientazione rispetto al Sole genera delle fasi lunari chiaramente visibili e che hanno influenzato il comportamento dell’uomo sin dall’antichità. I greci la impersonavano nella dea Selene, i Musulmani la reputavano un miracolo di Maometto, da sempre è considerata influente sul raccolto, le carestie e la fertilità. Influenza la vita sulla Terra di molte specie viventi, regolandone il ciclo riproduttivo e i periodi di caccia; agisce sulle maree e la stabilità dell’asse di rotazione terrestre.
Il suo simbolo astronomico ☾ è una rappresentazione stilizzata della sua fase calante.
La faccia visibile della Luna è coperta da circa 300 000 crateri (contando quelli con un diametro di almeno 1 km). Il cratere lunare più grande è il bacino Polo Sud-Aitken, che ha un diametro di circa 2 500 km, è profondo 13 km e occupa la parte meridionale della faccia nascosta.
(Terra I)
Satellite della Terra
Parametri orbitali (all’epoca J2000)
Semiasse maggiore 384 400 km
Perigeo 363 300 km
Apogeo 405 500 km
Circonferenza orbitale 2 413 402 km
Periodo orbitale 27,321 661 55 giorni (27 d 7 h 43,2 min)
Periodo sinodico 29,530 588 giorni (29 d 12 h 44,0 min)
Velocità orbitale 964 m/s (min) 1 022 m/s (media) 1 076 m/s (max)
Inclinazione sull’eclittica 5,145396°
Inclinazione rispetto all’equatore della Terra da 18,30° a 28,60°
Eccentricità 0,0549
Dati fisici
Diametro equatore 3476,2 km
Diametro polare 3472,0 km
Diametro medio 3 476 km
Schiacciamento 0,0012
Superficie 37 930 000 km²
Volume 2,1958 × 1019 m³
Massa 7,342 × 1022 kg
Densità media 3,3462 × 103 kg/m³
Accelerazione di gravità in superficie 1,622 m/s² (0,1654 g)
Velocità di fuga 2 380 m/s
Periodo di rotazione Rotazione sincrona
Velocità di rotazione (all’equatore) 4,627 m/s
Inclinazione dell’asse sull’eclittica 1,5424°
Temperatura superficiale 40 K (−233 °C) (min)250 K (−23 °C) (media) 396 K (123 °C) (max)
Pressione atmosferica 3 × 10−10 Pa
Albedo 0,12
Dati osservativi
Magnitudine approssimativa -12,74 (min)
Etimologia
Il termine “Luna” (di solito minuscolo nell’uso comune, non astronomico) deriva dal latino lūna, da un più antico *louksna, a sua volta dalla radice indoeuropea leuk– dal significato di “luce riflessa”; dalla stessa radice deriva anche l’avestico raoxšna (“la brillante”), e altre forme nelle lingue baltiche, slave, nell’armeno e nel tocario paralleli semantici si possono trovare nel sanscrito candramā (“luna”, considerata come una divinità) e nel greco σελήνη selḗnē (da σέλας sélas, “brillio”, “splendore”), esempi che mantengono il significato di “(quel)la lucente”, sebbene siano di diversi etimi.
Osservazione della Luna
Fino al XX secolo
Nei tempi antichi non erano rare le culture, prevalentemente nomadi, che ritenevano che la Luna morisse ogni notte, scendendo nel mondo delle ombre; altre culture pensavano che la Luna inseguisse il Sole (o viceversa).
Ai tempi di Pitagora, come enunciava la scuola pitagorica, veniva considerata un pianeta. Durante il Medioevo alcuni credevano che la Luna fosse una sfera perfettamente liscia, come sosteneva la teoria aristotelica, e altri che vi si trovassero oceani (a tutt’oggi il termine mare è impiegato per designare le regioni più scure della superficie lunare).
Quando, nel 1609, Galileo puntò il suo telescopio sulla Luna scoprì che la sua superficie non era liscia, bensì corrugata e composta da vallate, monti alti più di 8 000 m e crateri.
Ancora nel 1920 si pensava che la Luna potesse avere un’atmosfera respirabile (o così lasciano intendere i racconti di fantascienza del periodo) e comunque anche alcuni astronomi ipotizzavano la presenza di un piccolo strato d’aria per rendere ragione di alcuni fenomeni osservati durante le occultazioni lunari e che erano inspiegabili.
Per esempio l’astronomo Alfonso Fresa nel suo trattato a proposito delle anomalie delle occultazioni lunari scriveva: Un altro fenomeno, davvero inspiegabile, è quello osservato a Leningrado, durante l’eclissi totale di Luna del 14 agosto 1924, da W. Maltzew per la stella BD-15°6037 di settima grandezza: per circa due secondi la stella sembrò apparire nettamente proiettata sul disco eclissato della Luna.
L’autore prosegue: Escludendo il caso di fenomeni dovuti ad illusioni ottiche e quello di stelle doppie, per tutti gli altri casi osservati e confermati da fonti diverse e a cui non si può dare una esauriente spiegazione, si ricorre alla ipotetica spiegazione di un sottilissimo strato d’aria, molto tenue, situato in qualche depressione del suolo ma sufficiente ad affievolire la luce stellare.
Sempre Fresa ponendosi più in generale il problema dell’abitabilità della Luna la legava inscindibilmente alla presenza dell’acqua e dell’aria e riferiva in questi termini: Innanzitutto bisogna intendersi sul significato della parola vita, la quale, se va intesa nel senso organico, molto difficilmente potrà ancora albergare sulla Luna, giacché mancano lassù i fattori necessari alla sua esistenza: l’aria e l’acqua.
Si potrebbe obiettare che un’assenza completa di esse non debba essere presa alla lettera, perché pur non verificandosi nemmeno in piccolissima parte i fenomeni di rifrazione, un residuo sparutissimo di aria può esistere sul nostro satellite, per quanto anche l’analisi spettroscopica abbia confermato che il nostro satellite è completamente privo di atmosfera.
Tempo impiegato dalla luce a percorrere la distanza Terra-Luna (circa 1,28 secondi).
Dimensioni relative
Grazie a quella che sembra essere una straordinaria coincidenza, le grandezze apparenti della Luna e del Sole, visti dalla Terra, sono comparabili. Per effetto della variazione delle distanze Luna-Terra e Terra-Sole, dovute all’eccentricità delle rispettive orbite, la dimensione apparente della Luna vista dalla superficie terrestre varia da un valore leggermente inferiore a un valore leggermente superiore a quello del diametro apparente del Sole: questo fatto rende possibili, oltre che le eclissi solari parziali, anche eclissi solari totali, anulari e miste.
La Luna (e anche il Sole) sembra più grande quando è vicina all’orizzonte. Questa è un’illusione ottica provocata dall’effetto psicologico della diversa percezione delle distanze verso l’alto e in orizzontale. In realtà, la rifrazione atmosferica e la distanza leggermente maggiore rendono l’immagine della Luna un poco più piccola all’orizzonte rispetto al resto del cielo.
Varie aree chiare e scure creano immagini che sono interpretate nelle varie culture come l’Uomo della Luna, oppure il coniglio e il bufalo e altre; il fenomeno è indicato col nome di pareidolia. Al telescopio si possono riconoscere catene di montagne e crateri. Le pianure, scure e relativamente spoglie di dettagli, sono chiamate mari lunari, oppure maria in Latino, perché erano credute corpi d’acqua dagli astronomi antichi. Le parti più chiare ed elevate sono chiamate terre, o terrae.
Durante le lune piene più brillanti, la Luna raggiunge una magnitudine apparente di circa -12,7. Per confronto, il Sole ha una magnitudine apparente di -26,8 mentre Sirio, la stella più brillante, solo -1,4.
Eclissi
Quando durante la sua orbita, la Luna si frappone tra la Terra e il Sole, proietta un cono d’ombra sulla Terra detto eclissi solare, o più propriamente eclissi solare totale. Il fenomeno è ben visibile dalla Terra perché il sole viene letteralmente oscurato per alcuni minuti durante il giorno. L’evento non è comune e non accade ad ogni novilunio: occorre che la precessione del piano dell’orbita lunare sia tale che l’asse nodale coincida con la direzione Terra-Sole al novilunio.
Leggeri scostamenti di quest’asse posso provocare uno stato di oscurità non totale proiettando solo la penombra della Luna sulla Terra e in questo caso il fenomeno si chiama eclissi solare parziale; in questi casi dalla Terra il Sole è visto come una mezzaluna e la sua luminosità è parzialmente ridotta.
Un altro fenomeno interessante è quando la Terra proietta la sua ombra sulla Luna, che accade quando l’asse nodale coincide con la direzione Terra-Sole al plenilunio, ed è chiamato eclissi lunare. La luna piena perde improvvisamente di luminosità non appena entra nella penombra terrestre, per poi oscurarsi del tutto appena entra nel cono d’ombra. A differenza dell’eclissi solare, l’eclissi lunare può avere la durata di alcune ore per via della differenza di grandezza dei corpi che proiettano l’ombra.
Luna rossa
A volte capita di vedere la Luna che, nel momento in cui sorge, possiede un colore rossastro. Ciò avviene poiché la sua luce (che proviene dal Sole e che è reindirizzata sulla Terra) deve attraversare uno strato atmosferico più ampio rispetto a quello che trova nel momento in cui è più alta nel cielo; la radiazione luminosa deve pertanto oltrepassare una quantità maggiore di polveri e turbolenze dell’aria ed è soggetta a una maggiore diffusione.
Tale azione è più efficace con i raggi a frequenze più elevate, di colore blu, e meno con quelli a frequenze più basse, di colore rosso (scattering di Rayleigh): quindi poiché la componente rossa della sua luce non viene dispersa e arriva diretta ai nostri occhi, noi vediamo la luna di colore rosso.
Osservazione amatoriale
Essendo la Luna il secondo corpo celeste più luminoso dopo il Sole, la sua localizzazione è particolarmente semplice. Tuttavia, la sua eccessiva luminosità crea problemi per l’osservazione con un telescopio amatoriale, in quanto la sua immagine è troppo brillante anche a 50X di ingrandimento, quasi accecante. Si usano particolari filtri astronomici, in particolare filtri a densità neutra per ridurre la luminosità per aumentare l’ingrandimento e apprezzare la visione dei rilievi sulla superficie. Particolarmente interessante è l’osservazione presso il terminatore che permette di apprezzare i rilievi grazie alla lunga ombra proiettata sulla superficie, che risulta limpida per l’assenza di atmosfera.
Status legale
Nel 1962 venne creato l’ufficio delle Nazioni Unite per gli affari dello spazio extra-atmosferico con una risoluzione delle Nazioni Unite, responsabile della supervisione dei programmi spaziali delle varie agenzie planetarie. In particolare, con l’accordo sulle attività sulla Luna e gli altri corpi celesti, sancisce che le missioni destinate alla Luna devono avere solo scopo pacifico, non devono sconvolgerne la natura del satellite e che le sue risorse sono un patrimonio appartenente all’intera umanità e devono essere sottoposte a un controllo internazionale per lo sfruttamento.
L’accordo è stato elaborato negli anni 1970 ma al 2015 solo sedici stati lo hanno ratificato.
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, risale a 4,527 ± 0,010 miliardi di anni fa, cioè circa 50 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare.
Queste includono l’origine per fissione della crosta terrestre a causa della forza centrifuga, che però richiederebbe un valore iniziale troppo elevato per la rotazione terrestre; la cattura gravitazionale di un satellite già formatosi, che però richiederebbe un’enorme estensione dell’atmosfera terrestre per dissipare l’energia cinetica del satellite in transito; la co-formazione di entrambi i corpi celesti nel disco di accrescimento primordiale, che però non spiega la scarsità di ferro metallico sulla Luna. Nessuna di queste ipotesi inoltre è in grado di spiegare l’alto valore del momento angolare del sistema Terra-Luna.
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 rimase in orbita intorno alla Terra e per effetto della forza gravitazionale si riunì formando la Luna.
Detta comunemente la Teoria dell’Impatto Gigante, è supportata da simulazioni pubblicate nell’agosto 2001. Una conferma di questa tesi deriva 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 la Luna si formò insieme alla Terra o fu catturata in seguito.
Uno studio del maggio 2011 condotto dalla NASA porta elementi che tendono a smentire questa ipotesi. Lo studio, eseguito su campioni vulcanici lunari, ha permesso di misurare nel magma lunare una concentrazione d’acqua 100 volte superiori a quelle precedentemente stimate. Secondo la teoria dell’impatto l’acqua dovrebbe essersi dissolta quasi completamente durante l’impatto mentre dai dati qui ricavati la quantità d’acqua stimata è simile a quella presente nella crosta terrestre.
Un altro studio 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 “spalmata” 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.
Parametri orbitali
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). 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. 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
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. 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. 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 sono 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.
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 e a 1/81 di quelli terrestri.
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. 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; 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
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 e i moti di rotazione e rivoluzione presentano degli sfasamenti tali da creare oscillazioni apparenti di lieve entità nel moto di rotazione lunare dette librazioni; anche la precessione del piano dell’orbita contribuisce, sebbene in misura minore, alle oscillazioni di librazione. 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. 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.
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 superiore 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. Da notare che, sebbene la Luna venga accelerata, la velocità del suo moto diminuisce a causa dell’aumento della quota dell’orbita.
Evoluzione storica
Subito dopo la formazione, la Luna si trovava ad una distanza molto più ravvicinata di adesso. La sua orbita era a circa 25000 chilometri e il periodo di rotazione della Terra era di circa 3 ore. 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 differnti 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 determinato 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 mila chilometri e l’attrito mareale ne ha stabilizzato la rotazione fino a renderla sincrona con la rivoluzione. La Luna si allontana di 38 mm all’anno e la Terra rallenta la rotazione di 2,3 millisecondi ogni secolo.
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, tanto che potrebbe essere considerato un pianeta doppio. Invece un pianeta nano, Plutone, possiede un satellite, Caronte, con un rapporto di masse di 1/9 che ha portato al raggiungimento dell’equilibrio mareale: il periodo di rotazione di Plutone, quello di Caronte e il periodo di rivoluzione di Caronte sono sincronizzati.
Caratteristiche fisiche
Composizione chimica
Più di 4,5 miliardi di anni fa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido. 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.
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.
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. 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
Composizione chimica della regolite della superficie lunare.
La Luna è un corpo celeste internamente: come la nostra Terra ha una crosta geochimicamente distinta, un mantello 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. La sua composizione non è stata del tutto chiarita, 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.
Si ritiene che questa struttura si sia sviluppata attraverso una cristallizzazione frazionata dell’oceano magmatico che avvolgeva il satellite 4,5 miliardi di anni fa, al tempo della sua formazione.
La cristallizzazione dell’oceano magmatico avrebbe creato il mantello mafico per precipitazione e separazione dei minerali di olivina, ortopirosseno e clinopirosseno; dopo che circa tre quarti del magma si era cristallizzato, i minerali di plagioclasio, a densità più bassa, poterono galleggiare e formare la crosta superficiale. I liquidi, che cristallizzarono per ultimi, si trovarono compressi tra la crosta e il mantello, con un’elevata abbondanza di elementi scarsamente compatibili ed esotermici.
A conferma di questo, la mappatura geochimica effettuata dalle sonde in orbita, mostra che la crosta è prevalentemente a base di anortosite; 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. Attraverso i dati inviateci dalla missione GRAIL, le ultime stime effettuate, dimostrano invece che la crosta lunare è più sottile di quanto si pensava, in media 32-34 km contro i 45 km delle stime precedenti.
La Luna è il secondo satellite più denso del sistema solare dopo Io. Tuttavia le dimensioni del nucleo interno lunare sono piuttosto piccole in confronto alla dimensione totale del satellite, solo il 20%, 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.
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 oltre 2 240 km di diametro, il più grande del nostro satellite e uno dei più estesi dell’intero sistema solare.
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 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.
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. L’emisfero nascosto della Luna ha un’elevazione media di 1,9 km più alta rispetto quella dell’emisfero visibile.
Presenza di acqua
La Luna per gran parte della sua storia antica è stata bombardata da asteroidi e comete, quest’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.
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. Le successive missioni lunari hanno tentato di confermare questi risultati, senza tuttavia fornire dati definitivi.
Nell’ambito del suo progetto di ritorno sulla Luna, la NASA ha deciso di finanziare il Lunar Crater Observation and Sensing Satellite. 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.
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. 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. È stata inoltre rilevata la presenza di idrossile, prodotto dalla scissione dell’acqua investita dalla radiazione solare.
L’acqua (sotto forma di ghiaccio) potrebbe in futuro essere estratta e quindi divisa in idrogeno e ossigeno da generatori ad energia solare. La quantità di acqua presente sulla Luna è un fattore importante nel rendere possibile la sua colonizzazione, perché il trasporto dalla Terra è estremamente costoso.
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.
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 ed il mantello era dato, in parte dal decadimento degl’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 ad 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.
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.
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. 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. 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.
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. Non è ben chiara l’assenza di elementi allo stato neutro (atomi o molecole) come ossigeno, azoto, carbonio e magnesio, normalmente presenti nella regolite.
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. 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.
Terremoti sulla Luna
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. 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
La superficie della luna è di due categorie principali: i mari e i 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. I crateri, invece, sono generati esclusivamente da impatti con asteroidi e non sono frutto di attività geologiche interne.
Mari
Le macchie scure pianeggianti sul lato visibile della Luna sono ben visibili anche ad 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 minore albedo delle montagne lunari (formate da rocce più antiche) è dovuta alla assenza di regolite, che riflette più luce rispetto al basalto.
Queste pianure basaltiche occupano il 17% della superficie 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.
Il mare più grande è l’Oceanus Procellarum, chiamato anche Mare Eoum, 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 e Surveyor ed è stato anche scelto per l’atterraggio della missione umana Apollo 12.
Crateri
Principali mari e crateri della faccia visibile.
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 ad occhio nudo, che prese il nome dall’astronomo Tycho Brahe; pur non essendo molto grande è datato solo 100 milioni di anni e i 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 e i centri al buio totale, grazie alla loro posizione esterma e alla scarsa inclinazione dell’asse lunare. Sebbene l’illuminazione media annua raggiunga un massimo di 89% ai bordi, 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 cristallizati, come l’acqua, e essere di interesse per una futura missione spaziale.
Mappa della superficie
La prima mappa della Luna risale al 3000 a.C., un’illustrazione più che una mappa vera e propria, disegnata col carbone su una tomba di Knowth in Irlanda. 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 assegnargli un nome.
Oltre agli elementi sopra citati, anche altri elementi meno comuni hanno ricevuto una denominazione, come monti, catene, fossi, valli e altro ancora.
Dagli anni 1970, anche agli elementi della faccia nascosa, fino ad allora sconosciuti, è stata assegnata una nomenclatura.
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