luna

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luna ( Pământul I)
Luna plină văzută din emisfera nordică a Pământului
Satelit de	Teren
Parametrii orbitali
(la momentul respectiv J2000)
Axa semi-majoră	384 400 km [1]
Perigeu	363 300 km [1]
Apogeu	405 500 km [1]
Circum. orbital	2 413 402 km
Perioadă orbitală	27.321 661 55 zile (27 zile 7 h 43,2 m)
Perioada sinodică	29.530 588 zile (29 zile 12 h 44 m)
Viteza orbitală	964 m / s [1] (min) 1 076 m / s [1] (max)
Înclinare pe ecliptică	5,145396 °
Respectați înclinația la egal. a Pământului	de la 18.30 ° la 28.60 °
Excentricitate	0,0549 [1]
Date fizice
Diametru egal	3 476,2 km [1]
Diametrul polar	3 472,0 km [1]
Diametrul mediu	3 476 km
Zdrobitor	0,0012 [1]
Suprafaţă	37 930 000 km²
Volum	2.1958 × 10 19 m³ [1]
Masa	7.342 × 10 22 kg [1]
Densitate medie	3,3462 × 10 3 kg / m³
Accelerare de greutate la suprafață	1,622 m / s² (0,1654 g)
Viteza de evacuare	2 380 m / s [1]
Perioada de rotație	Rotație sincronă
Viteza de rotație (la ecuator)	4.627 m / s
Înclinare axă pe ecliptică	1,5424 °
Temperatura superficial	40 K (−233,2 ° C )[2] (min) 250 K (−23 ° C) (medie) 396 K (123 ° C) (max)
Presiunea atmosferică	3 × 10 −10 Pa
Albedo	0,12
Date observaționale
Aplicația Magnitude.	-12,74 [1] (min)
Aplicația Magnitude.	−12.747 și −12.74
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Luna este singurul satelit natural al Pământului ^[3] . Numele său propriu este uneori folosit, prin excelență și cu inițială mică („o lună”), ca sinonim pentru satelit și pentru corpurile cerești care orbitează în jurul altor planete.

Orbitează la o distanță medie de aproximativ 384 400 km de Pământ ^[1] , suficient de aproape pentru a putea fi observat cu ochiul liber, astfel încât la suprafața sa este posibil să se distingă pete întunecate și pete luminoase. Primele, numite mări, sunt regiuni aproape plane acoperite de roci de bazalt și resturi de culoare închisă. Regiunile lunare limpezi, numite zonele muntoase sau podișurile, sunt la câțiva kilometri înălțime deasupra mării și au reliefuri care sunt chiar înalte de 8000-9000 de metri. Fiind în rotație sincronă, el întoarce întotdeauna aceeași față spre Pământ, iar latura ascunsă a rămas necunoscută până în perioada de explorare a spațiului ^[4] .

În timpul mișcării sale orbitale , diferitele aspecte cauzate de orientarea față de Soare generează faze clar vizibile care au influențat comportamentul omului din cele mai vechi timpuri. Imitată de greci în zeița Selene ^[5] , a fost considerată de mult timp influentă asupra culturilor, foametei și fertilității. Condiționează viața pe Pământ a multor specii vii ^[6] , reglând ciclul lor de reproducere și perioadele de vânătoare; acționează asupra mareelor ​​și asupra stabilității axei de rotație a pământului ^[7] .

Luna se crede că s-a format acum 4,5 miliarde de ani, nu cu mult după nașterea Pământului. Există mai multe teorii cu privire la formarea sa; cel mai acreditat este că s-a format din agregarea resturilor lăsate pe orbită după coliziunea dintre Pământ și un obiect de dimensiunea lui Marte numit Theia ^[8] .

Simbolul său astronomic ☾ ^[9] este o reprezentare stilizată a uneia dintre fazele sale (între ultimul sfert și luna nouă văzută din emisfera nordică sau între luna nouă și primul trimestru văzută din emisfera sudică )

Fața vizibilă a Lunii se caracterizează prin prezența a aproximativ 300.000 de cratere de impact (numărându-le pe cele cu un diametru de cel puțin 1 km ) ^[10] . Cel mai mare crater lunar este bazinul Polului Sud-Aitken ^[11] , care are un diametru de aproximativ 2 500 km , este adânc 13 km și ocupă partea de sud a feței ascunse.

Etimologie

Termenul italian „Lună” (de obicei cu litere mici în uz comun, nu astronomic) derivă din latinescul lūna , dintr-o mai veche * louksna , care la rândul său provine din rădăcina indo-europeană leuk- care înseamnă „lumină” sau „lumină reflectată” ^{[12 ] [13]} ; din aceeași rădăcină vine și Avestic raoxšna ( „genial“) ^[14] , precum și alte forme în limbile slave , în armeană și în Tocharian ^[13] ; paralele semantice pot fi găsite în sanscrita chandramā („lună” ^[15] , considerată drept zeitate ^[16] ) și în greaca veche σελήνη selḗnē (din σέλας sélas , „strălucire” [de foc] ^[17] , „splendoare” "), exemple care păstrează sensul de" luminos ", deși sunt de etime diferite ^[12] .

În limbile germanice iar în cele baltice ^{[ fără sursă ]} numele Lunii derivă din proto-germanica * mēnōn , probabil asimilată din greaca veche μήν și din latina mensis care derivă din rădăcina indo-europeană comună * me (n) ses ^[18] , cu o semnificație modernă clară pe lună . De la Menon * , probabil derivat anglo-saxon MONA, mai târziu schimbat în MoNE în jurul secolului al XII - lea, apoi în luna de astăzi ^[19] . Termenul german actual Mond este etimologic strâns legat de cel al lui Monat (lună) și se referă la perioada fazelor sale lunare ^[20] , precum și în letonul mēness (lună) și mēnesis (lună).

Observarea Lunii

În antichitate

Harta Lunii de Johannes Hevelius din Selenographia sa (1647), prima hartă care include zone de librație

În cele mai vechi timpuri, culturile, în principal nomazi, nu erau neobișnuite, care credeau că Luna murea în fiecare noapte, coborând în lumea umbrelor; alte culturi au crezut că luna a alungat soarele (sau invers). Pe vremea lui Pitagora , așa cum se afirmă în școala pitagorică , era considerată o planetă. Una dintre cele mai vechi evoluții în astronomie a fost înțelegerea ciclurilor lunare. Deja în secolul al V-lea î.Hr., astronomii babilonieni au înregistrat ciclurile de repetare ( saros ) ale eclipselor de Lună ^{[21] [22],} iar astronomii indieni au descris mișcările de alungire ale Lunii ^[23] . Ulterior au fost explicate forma aparentă a Lunii, fazele și cauza Lunii pline . Anaxagoras a fost primul care a afirmat, în 428 î.Hr., că Soarele și Luna erau roci sferice, cu prima emițând lumină pe care aceasta o reflectă ^[24] . Deși chinezii Han credeau că Luna are energie de tip Ki , teoria lor a admis că lumina Lunii era doar o reflectare a celei a Soarelui. Jing Fang, care a trăit între 78 și 37 î.Hr. , a mai remarcat că Luna a avut o anumită sfericitate ^[25] . În secolul al II-lea după Hristos, Luciano a scris o poveste în care eroii au călătorit pe Lună și au descoperit că era nelocuită. În 499, astronomul indian Aryabhata menționa în lucrarea sa Aryabhatiya că cauza strălucirii lunii este reflectarea luminii solare ^[26] .

Din Evul Mediu până în secolul XX

Schițele lui Galileo despre apariția Lunii din lucrarea Sidereus Nuncius (1610)

La începutul Evului Mediu, unii credeau că Luna este o sferă perfect netedă ^[27] , așa cum susține teoria aristotelică, iar alții că oceanele au fost găsite acolo (până în prezent, termenul „ mare ” este folosit pentru a desemna cele mai întunecate regiuni ale suprafeței lunare ). Fizicianul Alhazen , la începutul anului 1000 , a descoperit că lumina soarelui nu este reflectată din Lună ca o oglindă, ci este reflectată de la suprafață în toate direcțiile ^[28] .

Când, în 1609 , Galileo și-a îndreptat telescopul spre Lună, a descoperit că suprafața sa nu era netedă, ci mai degrabă ondulată și compusă din văi, munți înălțimi peste 8000 m și cratere ^[29] . Estimarea înălțimii reliefurilor lunare a făcut obiectul unei strălucite intuiții matematice: exploatând cunoștințele despre diametrul lunar și observând distanța vârfurilor montane de la terminator , astronomul toscan a calculat efectiv altitudinea ^[30] ; măsurătorile moderne au confirmat prezența munților care, având o origine diferită de cele terestre, datorită gravitației lunare mai mici, ating 8 km de înălțime (cele mai înalte puncte măsoară 10 750 m comparativ cu altitudinea medie) ^[31] .

Chiar și la începutul secolului al XX-lea au existat îndoieli cu privire la posibilitatea ca Luna să aibă o atmosferă respirabilă ^[32] . Astronomul Alfonso Fresa , care pune problema habitabilității Lunii, a legat-o indisolubil de prezența apei și a aerului:

Dimensiuni relative

Mărimea Lunii în comparație cu cea a Pământului

Același subiect în detaliu: Observarea lunii .

Dimensiunile aparente ale Lunii și ale Soarelui, văzute de pe Pământ, sunt comparabile ^[33] . Datorită variației distanțelor Lună-Pământ și Pământ-Soare, datorită excentricității orbitelor respective, dimensiunea aparentă a Lunii văzută de la suprafața pământului variază de la o valoare ușor mai mică la o valoare ușor mai mare decât cea a diametrul aparent al Soarelui: acest fapt face posibilă, în plus față de eclipse parțiale solare, de asemenea , totală, de formă inelară ^[34] și mixte eclipselor . Luna (și, de asemenea, Soarele) apare mai mare atunci când este aproape de orizont . Aceasta este o iluzie optică cauzată de efectul psihologic al percepției diferite a distanțelor în sus și orizontal. De fapt, refracția atmosferică și distanța puțin mai mare fac ca imaginea Lunii să fie puțin mai mică la orizont decât restul cerului.

Diverse zone luminoase și întunecate creează imagini care sunt interpretate în diferite culturi, cum ar fi Omul Lunii sau iepurele ^[35] și bivolul și altele; fenomenul este indicat cu numele de pareidolia lunară ^[36] . Lanțurile montane și craterele pot fi văzute în telescop. Câmpiile, întunecate și relativ goale de detalii ^[37] , sunt numite mări lunare , sau maria în latină, deoarece se credea că sunt corpuri de apă de către astronomii antici. Părțile mai ușoare și superioare se numesc terre, sau terrae .

În timpul celor mai strălucitoare luni pline, Luna atinge o magnitudine aparentă de aproximativ -12,7 ^[1] . Pentru comparație, Soarele are o magnitudine aparentă de -26,8, în timp ce Sirius , cea mai strălucitoare stea, are doar -1,4 ^[38] .

Fazele lunii

Același subiect în detaliu: fazele lunii .

Fazele lunii se mișcă în jurul Pământului

Fazele lunii corespunzătoare imaginii anterioare

Soarele luminează parțial partea vizibilă a Lunii și aceasta își modifică aspectul zi de zi într-un ciclu al unei luni sinodice . Modificările în aspectul Lunii percepute de Pământ sunt numite faze ale Lunii și au fost observate de toate popoarele din antichitate. În mod obișnuit se disting două faze: una în creștere atunci când partea vizibilă iluminată crește și una în scădere când scade.

Cele două situații extreme apar atunci când Luna se află între Pământ și Soare și partea iluminată nu este vizibilă, numită lună nouă , iar când partea iluminată este complet vizibilă, numită lună plină . Deoarece orbita Lunii este înclinată în raport cu ecliptica de 5,145 grade ^[39] (adică 5 °, 8 'și 0,42 "în sistemul sexagesimal), în timpul lunii noi ( conjuncția heliacală a Lunii) se găsește o puțin mai mult spre nord (sau puțin mai spre sud) decât Soarele, deci nu-și blochează lumina, cu excepția cazului în care trece printr-un nod provocând o eclipsă. ^[40] Dimpotrivă, în timpul lunii pline, situația este opusă și Pământul se află între Soare și Lună, astfel încât acesta din urmă își întoarce fața complet iluminată spre planeta noastră ( opoziție ); tot în acest caz, datorită înclinației orbitale, lumina Soarelui nu este blocată de Pământ ^[41] , cu excepția cazului în care Luna tranzitează printr-un nod ^[42] provocând o eclipsă de lună .

Luna de recoltare

Luna plină cea mai apropiată de echinocțiul de toamnă, observată din emisfera nordică, are o caracteristică specială. In ziua de luna plina, Luna se ridică la setarea Soarelui și, datorită mișcării sale aparente spre est, în ziua următoare se ridică puțin mai târziu decât apusul soarelui, în medie , cu 50 de minute. Aproape de echinocțiul de toamnă, această întârziere este de doar 30 de minute la 40 de grade latitudine nordică ^[43] . Astfel, perioada de întuneric dintre apusul soarelui și răsăritul lunii este mai mică decât în ​​alte perioade ale anului, garantând în cele mai vechi timpuri o perioadă mai lungă de lumină pentru fermieri pentru recoltare. Din acest motiv, luna plină cea mai apropiată de echinocțiul de toamnă se numește „luna recoltei” ^[44] .

Eclipsă

Același subiect în detaliu: Eclipsa de Soare și Eclipsa de Lună .

Diagrama fără scară a unei eclipse de soare

Când în timpul orbitei sale, Luna se află între Pământ și Soare, proiectează un con de umbră pe Pământ numit eclipsă de soare , sau mai corect eclipsă totală de soare , cu condiția ca Luna să se afle la o distanță de Pământ care o face să apară. cu diametru unghiular puțin mai mare decât cel al Soarelui, altfel, eclipsa ar fi doar inelară , deoarece conul de umbră al Lunii nu ajunge la suprafața pământului ^[45] . Fenomenul este clar vizibil de pe Pământ, deoarece Soarele este întunecat literalmente câteva minute în timpul zilei. Evenimentul nu este obișnuit și nu se întâmplă la fiecare lună nouă : de fapt, precesiunea planului orbitei lunare trebuie să fie astfel încât axa nodală să coincidă cu direcția Pământ-Soare la luna nouă. Abaterile ușoare ale acestei axe pot provoca o stare de întuneric non-total prin proiectarea numai a penumbrei Lunii pe Pământ și în acest caz fenomenul se numește eclipsă parțială de soare ; în aceste cazuri de pe Pământ, Soarele este văzut ca o semilună și luminozitatea sa este parțial redusă ^[46] . Deși există mai multe eclipse consecutive, ele se repetă la fiecare aproximativ 18 ani în ceea ce se numește ciclul Saros ; după fiecare ciclu, poziția relativă a Soarelui, Pământului și Lunii se repetă la fel ca înainte și, prin urmare, și eclipsele ^[47] . Din punct de vedere științific, eclipsele solare reprezintă o oportunitate excelentă de a studia coroana solară , în mod normal invizibilă datorită luminozității excesive a Soarelui ^[48] .

Un alt fenomen interesant apare atunci când Pământul își aruncă umbra pe Lună, ceea ce se întâmplă atunci când axa nodală a orbitei lunare coincide cu direcția Pământ-Soare pe luna plină și se numește eclipsă de Lună . Luna plină își pierde brusc strălucirea imediat ce intră în penumbra terestră și apoi se întunecă complet când intră în conul de umbră. Spre deosebire de eclipsa de soare, eclipsa de Lună poate dura câteva ore, datorită diferenței de mărime a corpurilor care aruncă umbra ^[46] . În 270 î.Hr. Aristarh din Samos a folosit o eclipsă de Lună pentru a calcula diametrul Lunii ^[49] .

luna rosie

Același subiect în detaliu: Luna roșie (astronomie) .

Uneori se întâmplă să vezi Luna care, când răsare, are o culoare roșiatică. Acest lucru se întâmplă deoarece lumina sa (care vine de la Soare și care este redirecționată către Pământ) trebuie să traverseze un strat atmosferic mai mare decât cel pe care îl găsește când este mai înalt pe cer; radiația luminii trebuie, prin urmare, să treacă printr-o cantitate mai mare de praf și turbulență a aerului și este supusă unei difuzii mai mari. Această acțiune este mai eficientă cu razele la frecvențe mai mari, de culoare albastră și mai puțin cu cele la frecvențe mai mici, de culoare roșie ^[50] ( împrăștiere Rayleigh ): prin urmare, deoarece componenta roșie a luminii sale nu este împrăștiată și vine direct la ochii noștri, vedem luna în roșu. Fenomenul lunii roșii, din aceleași motive, apare și în timpul eclipselor totale de lună ^[51] .

Observarea amatorilor

Deoarece Luna este al doilea cel mai strălucitor corp ceresc după Soare, locația sa este deosebit de simplă. Cu toate acestea, luminozitatea excesivă creează probleme de observare cu un telescop amator , deoarece imaginea sa este prea strălucitoare chiar și la o mărire de 50X, aproape orbitoare. Sunt utilizate filtre astronomice particulare, în special filtre de densitate neutră pentru a reduce luminozitatea ^[52] , pentru a crește mărirea și pentru a aprecia viziunea reliefelor de la suprafață. Deosebit de interesantă este observația din apropierea terminatorului care permite aprecierea reliefurilor datorită umbrei lungi proiectate pe suprafață ^[53] , care este clară datorită absenței atmosferei.

Explorarea Lunii

Istoria explorării lunare

Același subiect în detaliu: Explorarea Lunii .

Fața ascunsă, întotdeauna opusă Pământului, a Lunii a fost observată pentru prima dată la 7 octombrie 1959 , când sonda sovietică Luna 3 a fost plasată pe orbită în jurul Lunii și a trimis unele dintre fotografiile sale pe Pământ ^[54] .

Coborârea lui Aldrin pe Lună în prima misiune a suprafeței umane (1969)

Bărbații au pus primul picior pe Lună pe 20 iulie 1969 ^[55] , la apogeul unei curse spațiale între Uniunea Sovietică și Statele Unite , inspirată de Războiul Rece (în timpul căruia nu au lipsit proiectele militare ale ambelor superputeri vizând utilizarea Lunii ca bază sau pentru experimente care implică și utilizarea armelor nucleare , cum ar fi Proiectul A119 ).

Programul lunar sovietic a fost ținut ascuns de sursele oficiale de la Moscova până la sfârșitul Războiului Rece ^{[56] [57]} .

Primul astronaut care a mers pe suprafața lunară a fost americanul Neil Armstrong , comandantul Apollo 11 . Ultimul a fost Eugene Cernan , care după 3 zile și 3 ore petrecute pe suprafața lunară cu colegul său în misiunea Apollo 17 , Harrison J. Schmitt , a părăsit-o la 14 decembrie 1972 ^[58] .

Echipajul Apollo 11 a lăsat o placă de oțel inoxidabil pentru a comemora aterizarea și a lăsat informații despre vizită la orice alt lucru viu care o găsește. Pe farfurie scrie:

Placa ilustrează cele două emisfere ale planetei Pământ și este semnată de cei trei astronauți și de președintele de atunci Richard Nixon ^[59] .

O amprentă lăsată pe solul lunar de astronautul Buzz Aldrin în timpul misiunii Apollo 11

În total, aterizările lunare Apollo au fost de șase ( Apollo 11 , 12 , 14 , 15 , 16 și 17 ), pentru un total de 12 astronauți coborând pe satelit; misiunea Apollo 13 nu a aterizat pe Lună din cauza unui incident în timpul zborului, iar restul misiunilor planificate Apollo 18, 19 și 20 au fost anulate din cauza reducerilor bugetare.

De la începutul anilor șaptezeci a început să prindă o teorie a conspirației care susținea că misiunile Apollo nu s-au întâmplat cu adevărat, dar că NASA împreună cu guvernul SUA organizaseră o conspirație organizând totul în studiourile de televiziune cu ajutorul efectelor. Special ^{[60] [61]} . Deși aceste teorii au fost respinse și există diferite dovezi cu privire la aterizările lunare ale Apollo ^{[62] [63]} , argumentul continuă să trezească controverse ^[61] .

După aterizările Apollo , nicio ființă umană nu a mers vreodată pe Lună ^[64] . Americanii, după ce au câștigat cursa cu sovieticii și au fost presați de alte probleme interne și internaționale, au pierdut interesul pentru misiunile cu echipaj. Sovieticii au continuat cu aterizarea sondelor automate (inclusiv Lunochods ), dintre care unele (cum ar fi Luna 16 ) au raportat și probe de sol pe Pământ. Celelalte națiuni nu au avut resursele necesare și cele două superputeri nu au văzut un avantaj imediat al explorării care ar justifica costurile foarte mari. Cu toate acestea, au fost publicate mai multe studii referitoare la construirea bazelor lunare permanente ^[65] .

Anii 2000 au văzut reluarea explorării lunare.Agenția Spațială Europeană a lansat sonda spațială SMART-1 pe 27 septembrie 2003 . Nava spațială, echipată cu un propulsor de ioni , a ajuns pe Lună la începutul anului 2005 și a efectuat o recunoaștere completă a Lunii și a produs o hartă cu raze X a suprafeței ^[66] . În 2007 , agenția spațială japoneză a lansat sonda SELENE (redenumită Kaguya după lansare) care a cartografiat suprafața lunară cu o atenție deosebită asupra anomaliilor din câmpul său gravitațional. În același deceniu s-a lansat și primele misiuni lunare ale țărilor emergente din Asia: China a lansat misiunile Chang'e 1 și 2 în 2007 și, respectiv, 2010 ; India a lansat Chandrayaan-1 în 2008 ^[67] .

NASA a lansat misiunile LCROSS și Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) în 2009 . Primul dedicat identificării prezenței apei pe Lună, al doilea pentru efectuarea unei recunoașteri de înaltă rezoluție a suprafeței lunare. Din 2011 , LRO a fost susținut de GRAIL , dezvoltat pentru a studia câmpul gravitațional lunar și, pe baza acestuia, deduce detalii despre topografia și compoziția scoarței și a mantiei subiacente.

Programe viitoare de explorare lunară

Același subiect în detaliu: Colonizarea Lunii .

Baza hipotetică lunară (reprezentarea artistului de către NASA)

În 2018 , agenția spațială chineză lucrează la un program de explorare a suprafeței lunare cu misiunile robotice Chang'e și roverul Yutu . NASA, pe de altă parte, efectuează observații de pe orbită cu misiunea sa Lunar Reconnaissance Orbiter . Ambele agenții sunt active în finanțarea concretă a explorării lunare, cea chineză intenționează să trimită primul rover în partea îndepărtată a Lunii, Chang'e 4 ^{[68] în cursul anului} , iar cea americană a primit prima directivă federală., Directiva privind politica spațială 1 ^[69] , pentru reluarea explorării umane pe Lună.

China , pe lângă explorarea umană, are în vedere posibilitatea exploatării Lunii, în special pentru izotopul Helium-3 , pentru a fi utilizat ca sursă de energie pe Pământ ^[70] .

Agenția Spațială Europeană are un program generic de explorare spațială a misiunii umane și robotizat, numit Programul Aurora ^[71] ; programul nu are ca obiectiv un corp ceresc specific, ci mai general crearea condițiilor necesare pentru a permite explorarea spațiului.

Agențiile spațiale indiene și ruse au început în 2007 o colaborare la un proiect de explorare comun cu un rover programat pentru 2018 ^[72] , dar în urma crizei economice, Rusia a trebuit să abandoneze proiectul care va fi continuat de India cu Chandrayaan-2 misiune ^[73] .

Agenția americană NASA și Roscosmos rus au semnat un acord în 2017 pentru cooperarea în explorarea spațiului și, în special, pentru a facilita prezența umană pe orbita cislunară ^[74] , în special proiectul NASA include construcția stației spațiale profunde Space Gateway pe orbită în jurul Lunii pentru a fi folosit ca avanpost pentru misiunile spațiale lunare și adânci și agenția rusă intenționează să extindă invitația de a participa la proiect la principalele agenții spațiale de pe Pământ ^[75] .

Deja în 2017, programul Artemis era în curs de dezvoltare, dar în 2020 NASA a solicitat o finanțare suplimentară de 1,6 miliarde de dolari, concretizând proiectul. Artemis este un program de zbor spațial cu echipaj în curs de desfășurare condus în principal de NASA , companii de zboruri spațiale comerciale din SUA și parteneri internaționali precum Agenția Spațială Europeană (ESA), JAXA și Agenția Spațială Canadiană (CSA), cu scopul de a ateriza „primul femeie și următorul bărbat "pe lună, în special în regiunea lunară a polului sud, până în 2024. NASA îl vede pe Artemis drept următorul pas către obiectivul pe termen lung de stabilire a unei prezențe auto-susținute. pe lună, pune bazele pentru companii private pentru a construi o economie lunară și, în cele din urmă, pentru a trimite oameni pe Marte .

Pământul văzut din Lună

Fotografia Pământului de pe Luna luate de astronauții de Apollo 8 misiune (1968), mai târziu , intitulat Earthrise ( creștere a Pământului )

De pe fața pe care Luna o întoarce spre Pământ, planeta rămâne fixă ​​într-un punct al bolții cerești care se schimbă deplasându-se pe suprafața Lunii în sine, atingând o dimensiune de 2 ° (de aproximativ 3,5 ori luna plină văzută de pe Pământ în sine) ^[76] .

Primele fotografii ale Pământului văzute de pe Lună au fost făcute de cei cinci Orbitari Lunari pe care NASA i-a trimis între 1966 și 1967 cu intenția de a curăța suprafața și de a alege cele mai bune locuri pentru aterizarea viitoarelor misiuni Apollo de atunci ^[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 dì , 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

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

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

Riproduci file multimediale

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

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

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

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

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

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

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

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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Voci correlate

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Collegamenti esterni

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Scienza

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