La Luna
Aspetti fisici
La Terra è il primo pianeta, partendo dal Sole, a possedere un satellite naturale,
la Luna.
La Luna dista dalla Terra in media 384.000 km, il suo raggio (1.740 km) è circa
un quarto di quello terrestre, la sua massa è circa un ottantesimo di quella
terrestre e la sua gravità è circa un sesto di quella della Terra.
Aspetti fisici
A causa della bassa gravità sulla
Luna non c’è atmosfera e ciò
produce diverse conseguenze:
-Il passaggio dalla luce al buio è
molto netto (non esiste il
crepuscolo);
-Le zone al buio hanno una
temperatura di –150°C mentre le
zone illuminate dal Sole
raggiungono i 100°C;
-Tutti i meteoriti attirati dalla
Luna impattano sul suolo
producendo dei crateri (a
differenza della Terra dove
l’attrito con l’atmosfera fa
“incendiare” i piccoli meteoriti –
“stelle cadenti”).
Aspetti fisici
Da un punto di vista morfologico sul
suolo lunare si possono distinguere:
-Mari (le aree più scure che si
osservano sulla Luna piena);
- Terre (le aree più chiare);
-Crateri.
I numerosi crateri, di svariate
dimensioni (da pochi cm a qualche
centinaio di km di diametro) sono
stati prodotti in buona parte
dall’impatto con meteoriti, ma vi sono
anche crateri di origine vulcanica.
Movimenti della Luna
La luna compie tre movimenti:
- ROTAZIONE (intorno al proprio asse, da W verso E, come la Terra)
- RIVOLUZIONE (intorno alla Terra, sempre da W verso E)
- TRASLAZIONE (intorno al Sole insieme alla Terra)
La rivoluzione segue le leggi di Keplero e quindi l’orbita della Luna intorno
alla Terra ha una forma ellittica con un perigeo (364.400 km) ed un apogeo
(406.730 km).
I movimenti di rotazione e
di rivoluzione sono
sincroni, avvengono cioè
con lo stesso periodo (27
giorni,7 ore, 43 minuti). E’
per questo che dalla
Terra si vede sempre la
stessa faccia della Luna.
Le fasi lunari
Le relative posizioni del Sole, della Terra e della Luna, durante una rivoluzione
lunare, determinano le fasi lunari:
-NOVILUNIO: in questa fase viene illuminata la faccia nascosta della Luna,
mentre la faccia rivolta verso la Terra è in ombra (congiunzione);
-PRIMO QUARTO: la Luna si trova in quadratura ossia l’angolo Sole-TerraLuna è di 90°;
-PLENILUNIO: in questa fase viene illuminata la faccia rivolta verso la Terra
(opposizione);
-ULTIMO QUARTO: ci troviamo nuovamente in quadratura.
Le fasi lunari
Per riconoscere la fase lunare in cui ci
si trova si può far riferimento al
proverbio popolare: “Gobba a ponente,
Luna crescente, gobba a levante, Luna
calante”.
Se però non si conosce la posizione
dell’Est e dell’Ovest ci si può affidare
ad un altro metodo, “La Luna bugiarda ”:
se la Luna disegna una D (iniziale di
decrescente) allora sarà in fase
crescente; se disegna una C (iniziale di
crescente) allora sarà in fase
decrescente.
Provare per credere!
Eclissi
Il piano dell’orbita lunare è inclinato di circa 5° rispetto a quello
dell’orbita terrestre con la conseguenza che per metà rivoluzione la Luna
si trova sopra il piano dell’orbita terrestre (eclittica) e per l’altra metà
sotto tale orbita.
Il Sole , la Terra e la Luna giacciono quindi sullo stesso piano solo quando
la Luna si trova in due punti particolari della propria orbita; questi punti
sono detti nodi.
Solo quando la Luna si
trova in uno dei nodi, o
molto prossima a questi,
e contemporaneamente si
trova nella fase di
Novilunio o di Plenilunio si
può osservare il
fenomeno dell’eclissi
(rispettivamente di Sole
o di Luna).
Eclissi di Luna
Queste eclissi possono
essere totali o parziali a
seconda se la Luna è
investita dal cono d’ombra
o di penombra proiettato
dalla Terra.
In realtà durante una
eclissi totale la Luna non
scompare del tutto, ma
appare debolmente
illuminata da una luce
rossastra. Si tratta della
luce del Sole rifratta e
diffusa dall’atmosfera
terrestre così come
avviene all’alba e al
tramonto.
Eclissi di Sole
A causa del piccolo cono d’ombra
proiettato dalla Luna sulla Terra, le
eclissi di Sole sono visibili da una
porzione limitata della superficie
terrestre.
Le eclissi di Sole possono essere
totali, parziali o anulari e ciò dipende
dalle relative distanze dei corpi
celesti che determinano le loro
dimensioni apparenti.
L’eclissi totale di Sole si ha quando la
Luna si trova in perigeo e
contemporaneamente la Terra in
afelio.
L’eclissi parziale di Sole si ha quando
la Terra entra nel cono di penombra
della Luna.
L’eclissi anulare di Sole si ha quando
la Luna si trova in apogeo e la Terra in
perielio.
Eclissi di Sole
A causa delle piccole dimensioni del cono d’ombra della Luna, le eclissi
totali di Sole durano al massimo poco più di 7 minuti.
Già gli antichi avevano scoperto che le eclissi seguono un ciclo, detto “ciclo
di Saros” della durata di circa 18 anni in cui avvengono 43 eclissi solari (12
totali, 16 anulari e 15 parziali) e 28 eclissi di Luna.
Le maree
Un’altra conseguenza del moto di rivoluzione della Luna è osservabile nel
fenomeno delle maree.
Per spiegare questo fenomeno occorre tener presente che il baricentro
Terra-Luna cade a circa ¾ del raggio terrestre dalla parte della Luna.
Quindi non è solo la Luna a girare intorno alla Terra ma anche il contrario.
Questo ruotare intorno ad un baricentro comune genera una forza centrifuga
che spiega la presenza dell’alta marea anche agli antipodi del meridiano dove
culmina la Luna.
Forza centrifuga
Attrazione lunare
Le maree
Le alte e basse maree si susseguono ogni 6 re circa.
L’ampiezza delle maree dipende dalla
conformazione dei fondali marini.
Nel Mediterraneo l’ampiezza media è di
circa 0,5 m mentre nell’alto Adriatico
l’oscillazione raggiunge anche 1 m.
Nella Baia di Fundy (Canada) sono stati
registrati dislivelli di marea di poco
inferiori ai 20m.
Nel Golfo di Saint Malo (Bretagna-Canale
della Manica) si sono avuti dislivelli di 1213 m
Formazione della Luna
Sono state proposte diverse ipotesi sulla
formazione della Luna.
IPOTESI DELLA FISSIONE – Proposta
da George Darwin, figlio del più noto
Charles, questa ipotesi afferma che la
Luna si sarebbe staccata dalle Terra
quando questa, nelle sue fasi iniziali di
formazione, era fusa e girava molto
velocemente.
Questa ipotesi è stata scartata perché la
velocità di rotazione della Terra non
sarebbe stata sufficiente per produrre il
distacco di una sua parte.
Formazione della Luna
IPOTESI DELLA CATTURA – Secondo questa ipotesi la Luna
sarebbe un corpo celeste che, mentre attraversava il sistema
solare, sarebbe stato catturato dall’attrazione gravitazionale
delle Terra.
Questa ipotesi è stata scartata in seguito alla forte somiglianza
dei rapporti degli isotopi dell’ossigeno presenti sui due corpi
celesti.
Formazione della Luna
IPOTESI DELL’ACCRESCIMENTO
Questa ipotesi prevede che la Luna
si sia formata in seguito
all’aggregazione di frammenti
rocciosi in orbita intorno alla Terra.
Formazione della Luna
IPOTESI DELL’IMPATTO GIGANTE –
Secondo questa ipotesi la Terra, durante
le fasi finali di formazione quando già si
era differenziato il suo nucleo metallico,
sarebbe stata colpita da un corpo grande
circa come Marte.
L’impatto avrebbe espulso una grande
quantità di materiale, proveniente dal
mantello e dalla crosta della Terra ma
anche dal corpo celeste, formando un
anello di detriti in orbita intorno alla
Terra.
In seguito i detriti, condensandosi,
avrebbero dato origine alla Luna.
Questa ipotesi trova numerosi
sostenitori in quanto in questa maniera è
possibile spiegare, ad esempio, la
somiglianza della composizione chimica
della Luna con quella del mantello
terrestre.
L’ESPLORAZIONE DELLA LUNA
La relativa vicinanza della
Luna ne ha reso possibile una
sua esplorazione, anche
perché negli anni 1960-1970
la sua conquista era uno degli
obiettivi della cosiddetta
“guerra fredda” tra gli Stati
Uniti e l’Unione Sovietica.
L’Unione Sovietica ha
preferito usare sonde
automatiche che, raggiunto il
suolo lunare, hanno raccolto
campioni di roccia (Luna
16,17,20 e 22).
Gli Stati Uniti hanno invece
preferito un programma più
ambizioso che prevedeva lo
sbarco sulla Luna di un
equipaggio umano.
L’ESPLORAZIONE DELLA LUNA
Il 21 luglio 1969 gli astronauti statunitensi N. Armostrong, B. Aldrin e M.
Collins raggiungono la superficie lunare.
« Un piccolo passo per un uomo, un
balzo da gigante per l'umanità »
Neil Armostrong
FASI IMPORTANTI CHE HANNO PORTATO ALLA
CONQUISTA DELLA LUNA
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Le missioni lunari: dalla fine della guerra fredda ad una nuova corsa alla Luna?
2010
Le sonde “Ranger”
Ranger 1: lanciata nel 1961, è servita da “prova” per
testare una serie di apparecchiature necessarie per
l’esplorazione spaziale. La missione, considerando le
difficoltà nel lancio, ebbe buoni risultati.
Ranger 9: lanciata nel 1965, aveva come missione
quella di fornire foto ad alta risoluzione fino ad
urtare ad alta velocità la superficie lunare. Le 5814
foto registrate nei 19 minuti prima dell’impatto
danno una visione della superficie lunare con una
risoluzione che arriva, nell’ultima foto, a 0,3 metri.
Le sonde “Surveyor”
Le sonde Surveyor (nello specifico la
Surveyor 6) avevano lo scopo di
preparare lo sbarco umano sulla Luna, a
cominciare dallo studio dei parametri per
l’atterraggio soffice.
Oltre all’atterraggio si voleva capire se e
come fosse possibile per un Apollo
rimanere e ripartire dalla Luna, oltre che
ottenere conoscenze di natura scientifica.
Dopo l’atterraggio la sonda fu fatta
“saltare” due metri e mezzo più lontano
riaccendendo i propulsori che servivano a
frenare la discesa. È il primo caso di
“ripartenza” dalla Luna.
LA missione produsse circa 30000
immagini della superficie lunare.
Le sonde “Lunik”
Il luna 1 è stata la prima sonda a raggiungere la luna, ed ha inaugurato una fortunata
serie di sonde automatiche interplanetarie. La forma era sferica, con una serie di
antenne e di protuberanze che fungevano da “finestre” per gli strumenti a bordo. Non
aveva motori per stabilizzare un’orbita, e la sua posizione tracciata nel momento in cui, a
113000km dalla Terra, rilasciò un’ampia nuvola di sodio gassoso che fu visibile
nell’oceano Indiano come una piccola stella di colore arancio. Questo fu anche un modo
per osservare il “colore” del gas nello spazio esterno. Luna 1 passò a 6000 km circa
dalla Luna il 4 gennaio 1959 ed è finita in orbita attorno al Sole tra Marte e la Terra.
La sonda conteneva un trasmettitore radio, un sistema di telemetria, e cinque differenti
apparati scientifici tra cui un magnetometro, un contatore geiger, un contatore a
scintillazione, un detector per micrometeoriti. Le misure ottenute durante la missione
mostrarono che la Luna non possiede un campo magnetico, e che c’è un vento solare
ovvero un flusso di particelle ionizzate provenienti dal Sole, che viene emanato nello
spazio interplanetario.
Il Luna 2 è la prima sonda ad atterrare sulla Luna, ed impattò la superficie lunare ad
est del mare della Serenità, vicino ai crateri Aristide ed Archimede. La costruzione era
simile al Luna 1, e fu lanciata pochi mesi dopo, nel settembre 1959.
Le sonde “Lunik”
La sonda Luna 3 è celebre per aver fornito per la prima volta immagini del lato
nascosto della Luna. Dal rozzo atlante che venne stilato con le prime immagini, di
qualità scadente, si potè vedere come la superficie fosse estremamente craterizzata,
molto differente rispetto alla “faccia” a noi familiare.
La sonda era molto più sofisticata delle precedenti, avendo al suo interno delle
videocamere che si affacciavano dall’oblò della parte superiore. L’interno della sonda
era chiuso a 0,23 atm e delle celle solari erano montate sulle pareti per fornire potenza
alle batterie interne alla sonda. Un primitivo sistema di condizionamento controllava
che la temperatura interna non oscillasse mai troppo lontano dai 25°C. Delle celle
fotoelettriche mantenevano l’orientamento reciproco con il Sole e la Luna.
Una volta lanciata e giunta in posizione, la
fotocellula “riconosceva” la giusta posizione e
faceva accendere la videocamera che iniziava a
scattare immagini. Successivamente il film veniva
sviluppato in automatico e scannerizzato tramite un
tubo fotomoltiplicatore con una
risoluzione di 1000 linee. A
questo punto era possibile
inviare il segnale a terra.
La sonda ebbe una serie di
problemi una volta lanciata, e le
17 immagini che inviò a Terra
furono solo una parte delle 29
scattate.
Le sonde “Lunik”
La sonda Luna 9 fu la prima sonda ad atterrare dolcemente sulla luna e a
trasmettere immagini e dati sulla Terra il 3 febbraio 1966. Il sistema, una volta
atterrato nell’oceano delle Tempeste, si separò dall’apparato di volo, ed aprì i suoi
quattro “petali” stabilizzandosi. Tramite un sistema radiotelevisivo rotante iniziò a
riprendere attorno a sé per circa 8 ore.
Le sonde “Lunik”
La sonda Luna 21, lanciata nel 1973, è importante per il rover lunare
(Lunokhod2) che trasportava con sé. Gli obiettivi primari della
missione erano collezionare immagini della superficie lunare,
esaminare il livello di luce ambientale per determinare la fattibilità di
un osservazione astronomica dalla Luna, mettere su un sistema di
puntamento laser dalla Terra (che è ancora oggi usato per misurare
la distanza Terra-Luna), osservare i raggi X solari, misurare il campo
magnetico locale, e studiare le proprietà meccaniche del materiale
superficiale lunare.
Il rover pesava circa 840 kg, era lungo 170 cm e procedeva su 8
ruote indipendenti a due velocità (1 e 2 km/h). Sopra di esso c’erano
3 videocamere ad alta risoluzione, di cui una dedicata alla
navigazione (il controllo era dato da Terra da una squadra di 5
persone). La potenza era fornita da un pannello solare che copriva
la strumentazione, mentre una batteria nucleare rappresentava la
fonte di calore che teneva il rover tiepido nella fredda notte lunare.
Oltre a ciò, erano presenti 4 fotocamere panoramiche, un tester per
misurare le proprietà meccaniche del suolo, uno spettrometro a
raggi X, un astrofotometro per misurare i livelli di radiazioni visibili e
UV, un magnetometro, un laser a rubino, uno specchio per raggi
laser, e un radiometro.
Una volta sceso sul suolo lunare, nel cratere LeMonnier, il rover
risalì la china e giunse sul posto in cui era atterrato il Luna20. Tra il
16 gennario e il 4 giugno il rover coprì la distanza di 37 km ,
fermandosi occasionalmente a ricaricare le batterie e ibernandosi la
notte.
Le sonde “Lunik”
La sonda Luna 24 fu l’ultima della
serie e la terza missione sovietica
a riportare sulla Terra campioni di
suolo lunare (170 g circa). Il tutto
avveniva in automatico, con una
trivella ed un sistema di raccolta in
capsule. Successivamente veniva
attivato un sistema di lancio dal
modulo di atterraggio.
Le sonde “Zond”
Lo Zond 3 fu lanciato dallo Sputnik (la piattaforma
messa in orbita dall’Unione Sovietica) nel 1965.
Era equipaggiato con una camera ed un sistema
radiotelevisivo. Passando sulla faccia nascosta della
luna, a distanze tra i 10000 e i 12000 km, scattò foto ad
alta qualità e filmò la superficie lunare per circa 68
minuti. Le foto furono trasmesse mentre si allontanava
e furono successivamente ritrasmesse per testare le
comunicazioni a distanza vicina a quella dell’orbita di
Marte.
La sonda montava anche degli spettrografi nell’UV e
nell’ IR, dei sensori di radiazioni e un radiotelescopio
“Houston, we have a problem!”
FINE
