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lluna

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lluna
( Terra I)
FullMoon2010.jpg
Lluna plena vista des de l’ hemisferi nord de la Terra
Satèl·lit de Terra
Paràmetres orbitals
(en aquell moment J2000)
Eix semi-major 384 400 km [1]
Perigeu 363 300 km [1]
Apogeu 405 500 km [1]
Circum. orbital 2 413 402 km
Període orbital 27.321 661 55 dies
(27 d 7 h 43,2 m)
Període sinòdic 29.530 588 dies
(29 d 12 h 44 m)
Velocitat orbital 964 m / s [1] (min)
1 076 m / s [1] (màxim)
Inclinació
a l’ eclíptica
5.145396 °
Respecteu la inclinació
a equat. de la Terra
de 18.30 ° a 28.60 °
Excentricitat 0,0549 [1]
Dades físiques
Diàmetre igual 3 476,2 km [1]
Diàmetre polar 3 472,0 km [1]
Diàmetre mitjà 3 476 km
Trituradora 0,0012 [1]
Superfície 37 930 000 km²
Volum 2.1958 × 10 19 [1]
Missa
7.342 × 10 22 kg [1]
Densitat mitjana 3.3462 × 10 3 kg / m³
Acceleració de gravetat a la superfície 1.622 m / s²
(0,1654 g)
Velocitat d’escapament 2 380 m / s [1]
Període de rotació Rotació síncrona
Velocitat de rotació
(a l'equador)
4.627 m / s
Inclinació eix
a l’ eclíptica
1,5424 °
Temperatura
superficial
40 K (−233,2 ° C )[2] (min)
250 K (−23 ° C) (mitjana)
396 K (123 ° C) (màx.)
Pressió atmosfèrica 3 × 10 −10 Pa
Albedo 0,12
Dades observacionals
Aplicació Magnitude. -12,74 [1] (min)
Aplicació Magnitude. −12.747 i −12.74

La Lluna és l'únic satèl·lit natural de la Terra [3] . El seu nom propi s'utilitza de vegades, per excel·lència i amb una inicial en minúscula ("una lluna"), com a sinònim de satèl·lit també per als cossos celestes que orbiten al voltant d'altres planetes.

Orbita a una distància mitjana d’aproximadament A 384 400 km de la Terra [1] , prou a prop per poder ser observat a simple vista, de manera que a la seva superfície és possible distingir taques fosques i taques clares. Els primers, anomenats mars, són regions gairebé planes cobertes per roques de basalt i restes de color fosc. Les regions lunars clares, anomenades terres altes o altiplans, es troben a diversos quilòmetres d’alçada sobre els mars i tenen relleus fins i tot de 8000-9000 metres d’alçada. En estar en rotació síncrona, gira sempre la mateixa cara cap a la Terra i el seu costat ocult va romandre desconegut fins al període d'exploració espacial [4] .

Durant el seu moviment orbital , el diferent aspecte causat per l'orientació respecte al Sol genera fases clarament visibles que han influït en el comportament de l'home des de l'antiguitat. Suplantada pels grecs a la deessa Selene [5] , es va considerar des de feia temps influent en els cultius, les fams i la fertilitat. Condiciona la vida a la Terra de moltes espècies vives [6] , regulant el seu cicle reproductiu i els períodes de caça; actua sobre les marees i sobre l'estabilitat de l'eix de rotació terrestre [7] .

Es creu que la Lluna es va formar fa 4.500 milions d’anys, poc després de la nascuda de la Terra. Hi ha diverses teories sobre la seva formació; el més acreditat és que es va formar a partir de l'agregació de deixalles deixades en òrbita després de la col·lisió entre la Terra i un objecte de la mida de Mart anomenat Theia [8] .

El seu símbol astronòmic[9] és una representació estilitzada d'una de les seves fases (entre l'últim quart i la lluna nova vista des de l' hemisferi nord , o entre la lluna nova i el primer quart vista des de l' hemisferi sud )

La cara visible de la Lluna es caracteritza per la presència d’uns 300.000 cràters d’impacte (comptant aquells amb un diàmetre d’almenys 1 km ) [10] . El cràter lunar més gran és la conca del pol sud-Aitken [11] , que té un diàmetre aproximat 2 500 km , és profund 13 km i ocupa la part sud de la cara oculta.

Etimologia

El terme italià "Lluna" (generalment en minúscula en l'ús comú, no astronòmic) deriva del llatí lūna , d'un vell * louksna , que al seu torn prové de l' arrel indoeuropea leuk- que significa "llum" o "llum reflectida" [12]. ] [13] ; de la mateixa arrel prové també l' avestic raoxšna ("el brillant") [14] , i altres formes en les llengües eslaves , en armeni i en tocari [13] ; els paral·lels semàntics es poden trobar al sànscrit chandramā ("lluna" [15] , considerat com una divinitat [16] ) i al grec antic σελήνη selḗnē (de σέλας sélas , "brillantor" [de foc] [17] , "esplendor" "), exemples que conserven el significat de" brillant ", tot i que són d' ètims diferents [12] .

En les llengües germàniques i en els bàltics [ sense font ] el nom de la Lluna deriva del protogermànic * mēnōn , probablement assimilat de l’ antic grec μήν i del llatí mensis que deriva de l’arrel indoeuropea comuna * me (n) ses [18] , amb un clar significat modern per mes . De * mēnōn probablement va derivar l' anglosaxó mōna , que més tard es va convertir en mone al voltant del segle XII, després en la lluna actual [19] . El terme alemany actual Mond està etimològicament estretament relacionat amb el de Monat (mes) i fa referència al període de les seves fases lunars [20] , així com al letó mēness (lluna) i mēnesis (mes).

Observació de la Lluna

A l’antiguitat

Mapa de la Lluna de Johannes Hevelius a partir de la seva Selenographia (1647), el primer mapa que inclou zones de lliuració

A l’antiguitat, les cultures, principalment nòmades, no eren infreqüents, que creien que la Lluna moria cada nit, baixant al món de les ombres; altres cultures pensaven que la lluna perseguia el sol (o viceversa). A l’època de Pitàgores , com es deia a l’ escola pitagòrica , es considerava un planeta. Un dels primers desenvolupaments de l’astronomia va ser la comprensió dels cicles lunars. Ja al segle V aC els astrònoms babilonis van registrar els cicles de repetició ( saros ) dels eclipsis lunars [21] [22] i els astrònoms indis van descriure els moviments d’ allargament de la Lluna [23] . Més tard es va explicar la forma aparent de la Lluna, les fases i la causa de la Lluna plena . Anaxàgores va ser el primer a afirmar, el 428 aC, que el Sol i la Lluna eren roques esfèriques, amb la primera emetent llum que la segona reflecteix [24] . Tot i que el Han xinesos creien que la Lluna tenia Ki tipus d'energia, la seva teoria va admetre que la llum de la lluna era només un reflex de la de el Sol Jing Fang, que va viure entre 78 i 37 abans de Crist , també va assenyalar que la Lluna tenia una certa esfericitat [25] . Al segle II després de Crist, Luciano va escriure una història on els herois viatjaven a la lluna i descobrien que estava deshabitada. El 499, l'astrònom indi Aryabhata va esmentar en el seu treball Aryabhatiya que la causa de la brillantor de la lluna és el reflex de la llum solar [26] .

De l’edat mitjana al segle XX

Esbossos de Galileu sobre l'aparença de la Lluna de l'obra Sidereus Nuncius (1610)

A principis de l’ edat mitjana, alguns creien que la Lluna era una esfera perfectament llisa [27] , tal com afirma la teoria aristotèlica, i d’altres que s’hi trobaven oceans (fins al dia d’avui s’utilitza el terme " mar " per designar la regions més fosques de la superfície lunar ). El físic Alhazen , al començament de l'any 1000 , va descobrir que la llum solar no es reflecteix des de la Lluna com un mirall, sinó que es reflecteix des de la superfície en totes direccions [28] .

Quan, el 1609 , Galileu va dirigir el telescopi cap a la Lluna, va descobrir que la seva superfície no era llisa, sinó més aviat ondulada i composta de valls, muntanyes de més de 8000 m d’alçada i cràters [29] . L’estimació de l’elevació dels relleus lunars va ser objecte d’una brillant intuïció matemàtica: aprofitant el coneixement del diàmetre lunar i observant la distància dels cims de les muntanyes del terminador , l’astrònom toscà va calcular efectivament l’altitud [30] ; les mesures modernes han confirmat la presència de muntanyes que, amb un origen diferent de les terrestres, a causa de la menor gravetat lunar, arriben als 8 km d’elevació (el punt més alt mesura 10 750 m en comparació amb l’altitud mitjana) [31] .

Fins i tot a principis del segle XX hi havia dubtes sobre la possibilitat que la Lluna pogués tenir una atmosfera transpirable [32] . L’astrònom Alfonso Fresa , que plantejava el problema de l’habitabilitat de la Lluna, el va relacionar indissolublement amb la presència d’aigua i aire:

«En primer lloc, hem d’entendre el significat de la paraula vida, que, si s’ha d’entendre en sentit orgànic, és molt poc probable que pugui allotjar-se a la Lluna, ja que allà dalt són els factors necessaris per a la seva existència. manca: aire i aigua. Es podria objectar que una absència completa d’ells no s’hauria de prendre literalment, perquè fins i tot si no es produeixen fenòmens de refracció ni tan sols en una part molt petita, pot existir un residu d’aire molt petit al nostre satèl·lit, tot i que fins i tot l’anàlisi espectroscòpica ha confirmat que el nostre satèl·lit està completament desproveït d’atmosfera ".

( Fresa , pàg. 434-435 )

Dimensions relatives

La mida de la Lluna en comparació amb la de la Terra
Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Observar la Lluna .

Les mides aparents de la Lluna i el Sol, vistes des de la Terra, són comparables [33] . A causa de la variació de les distàncies Lluna-Terra i Terra-Sol, a causa de l’excentricitat de les òrbites respectives, la mida aparent de la Lluna vista des de la superfície terrestre varia d’un valor lleugerament inferior a un valor lleugerament superior al del diàmetre aparent de el Sol: aquest fet fa possible, a més d'eclipsis parcials solars, també total, el anulars [34] i es barreja eclipsis solars . La Lluna (i també el Sol) apareix més gran quan és a prop de l’ horitzó . Es tracta d’una il·lusió òptica causada per l’efecte psicològic de la diferent percepció de les distàncies cap amunt i horitzontalment. De fet, la refracció atmosfèrica i la distància una mica més gran fan que la imatge de la Lluna sigui una mica més petita a l’horitzó que la resta del cel.

Diverses zones clares i fosques creen imatges que s’interpreten en diverses cultures com l’Home de la Lluna o el conill [35] i el búfal i altres; el fenomen s’indica amb el nom de pareidolia lunar [36] . Muntanya oscil·la i cràters es pot veure en el telescopi. Les planes, fosques i relativament despullades de detalls [37] , s’anomenen mars lunars , o maria en llatí, perquè els antics astrònoms creien que eren masses d’aigua. Les parts més lleugeres i altes s’anomenen terre o terrae .

Durant les llunes plenes més brillants, la Lluna assoleix una magnitud aparent d'aproximadament -12,7 [1] . En comparació, el Sol té una magnitud aparent de -26,8, mentre que Sirius , l’estrella més brillant, només -1,4 [38] .

Fases de la Lluna

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: fases lunars .
Fases de la Lluna en moviment al voltant de la Terra
Fases lunars corresponents a la imatge anterior

El Sol il·lumina parcialment la part visible de la Lluna i això altera la seva aparença dia rere dia en un cicle d’un mes sinòdic . Els canvis en l’aspecte de la Lluna percebuts per la Terra s’anomenen fases de la Lluna i van ser observats per tots els pobles de l’antiguitat. Normalment es distingeixen dues fases: una creixent quan augmenta la part il·luminada visible i una decreixent quan disminueix.

Les dues situacions extremes es produeixen quan la Lluna es troba entre la Terra i el Sol i la part il·luminada no és visible, anomenada lluna nova , i quan la part il·luminada és totalment visible, anomenada lluna plena . Com que l'òrbita de la Lluna està inclinada respecte a l' eclíptica de 5.145 graus [39] (és a dir, 5 °, 8 'i 0.42 "en el sistema sexagesimal), durant la lluna nova ( conjunció helíaca de la Lluna) es troba una poc més al nord (o lleugerament més al sud) que el Sol, de manera que no bloqueja la seva llum, excepte quan passa a través d’un node que provoca un eclipsi. [40] Per contra, durant la lluna plena, la situació és contrària i la La Terra es troba entre el Sol i la Lluna, de manera que aquesta gira la cara totalment il·luminada cap al nostre planeta ( oposició ); també en aquest cas, a causa de la inclinació orbital, la llum del Sol no està bloquejada per la Terra [41] , excepte quan la Lluna transita per un node [42] provocant un eclipsi de lluna .

Harvest Moon

La lluna plena més propera a l’equinocci de tardor, observada des de l’hemisferi nord, té una característica especial. El dia de la lluna plena, la Lluna surt a la posta del Sol i, a causa del seu aparent moviment cap a l’est, l’endemà surt lleugerament més tard que la posta del Sol, de mitjana en 50 minuts. A prop de l'equinocci de tardor, aquest retard és de només 30 minuts a 40 graus de latitud nord [43] . Per tant, el període de foscor entre la posta de sol i la sortida de la lluna és menor que en altres èpoques de l'any, garantint en els temps antics un període de llum més llarg per als agricultors per a la collita. Per aquest motiu, la lluna plena més propera a l'equinocci de tardor s'anomena "lluna de collita" [44] .

Eclipsi

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Eclipsi de Sol i Eclipsi de Lluna .
Diagrama no a escala d’un eclipsi solar

Quan durant la seva òrbita, la Lluna es troba entre la Terra i el Sol, projecta un con d’ombra a la Terra anomenat eclipsi solar , o més adequadament eclipsi total de sol , sempre que la Lluna es trobi a una distància de la Terra que la faci aparèixer. de diàmetre angular lleugerament superior al del Sol, en cas contrari, l'eclipsi només seria anular , ja que el con d'ombra de la Lluna no arriba a la superfície terrestre [45] . El fenomen és clarament visible des de la Terra perquè el Sol queda literalment enfosquit durant uns minuts durant el dia. L’esdeveniment no és habitual i no passa a totes les llunes noves : de fet, la precessió del pla de l’òrbita lunar ha de ser tal que l’ eix nodal coincideixi amb la direcció Terra-Sol a la lluna nova. Les lleugeres desviacions d’aquest eix poden provocar un estat de foscor no total projectant només la penombra de la Lluna sobre la Terra i en aquest cas el fenomen s’anomena eclipsi solar parcial ; en aquests casos des de la Terra, el Sol es veu com una mitja lluna i la seva brillantor es redueix parcialment [46] . Tot i que hi ha diversos eclipsis consecutius, es repeteixen cada aproximadament 18 anys en el que s’anomena cicle Saros ; després de cada cicle, la posició relativa del Sol, la Terra i la Lluna es repeteix igual que abans i, per tant, també els eclipsis [47] . Des del punt de vista científic, els eclipsis solars representen una excel·lent oportunitat per estudiar la corona solar , normalment invisible a causa de la brillantor excessiva del Sol [48] .

Un altre fenomen interessant es produeix quan la Terra projecta la seva ombra sobre la Lluna, cosa que passa quan l’eix nodal de l’òrbita lunar coincideix amb la direcció Terra-Sol a la lluna plena , i s’anomena eclipsi de Lluna . La Lluna plena de sobte perd la seva brillantor tan aviat com entra a la penombra terrestre, i després s’enfosqueix completament quan entra al con d’ombra. A diferència de l'eclipsi solar, l'eclipsi lunar pot durar unes quantes hores, a causa de la diferència de mida dels cossos que projecten l'ombra [46] . El 270 aC Aristarc de Samos va utilitzar un eclipsi lunar per calcular el diàmetre de la Lluna [49] .

Lluna vermella

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Lluna vermella (astronomia) .

De vegades es veu la Lluna que, quan surt, té un color vermellós. Això passa perquè la seva llum (que prové del Sol i que es redirigeix ​​a la Terra) ha de creuar una capa atmosfèrica més gran que la que troba quan és més alta al cel; per tant, la radiació lumínica ha de passar per una major quantitat de pols i turbulències de l' aire i està sotmesa a una major difusió . Aquesta acció és més eficaç amb els raigs a freqüències més altes, de color blau, i menys amb els de freqüències més baixes, de color vermell [50] ( dispersió de Rayleigh ): per tant, ja que el component vermell de la seva llum no es dispersa i arriba directament a els nostres ulls, veiem la lluna en vermell. Per aquestes mateixes raons, el fenomen de la lluna vermella també es produeix durant els eclipsis lunars totals [51] .

Observació amateur

Atès que la Lluna és el segon cos celeste més brillant després del Sol, la seva ubicació és particularment senzilla. No obstant això, la seva brillantor excessiva crea problemes per a l'observació amb un telescopi amateur , ja que la seva imatge és massa brillant fins i tot amb un augment de 50X, gairebé encegador. S’utilitzen filtres astronòmics particulars, en particular filtres de densitat neutra per reduir la brillantor [52] , per augmentar l’augment i apreciar la visió dels relleus a la superfície. Particularment interessant és l’observació a prop del terminador que permet apreciar els relleus gràcies a la llarga ombra projectada a la superfície [53] , que és clara a causa de l’absència d’atmosfera.

Exploració de la Lluna

Història de l’exploració lunar

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Explorar la Lluna .

La cara oculta, sempre oposada a la Terra, de la Lluna es va observar per primera vegada el 7 d’octubre de 1959 , quan la sonda soviètica Luna 3 es va col·locar en òrbita al voltant de la Lluna i va enviar algunes de les seves fotografies a la Terra [54] .

El descens d’Aldrin a la Lluna a la primera missió de la superfície humana (1969)

Els homes van trepitjar la lluna per primera vegada el 20 de juliol de 1969 [55] , a l’altura d’una cursa espacial entre la Unió Soviètica i els Estats Units , inspirada en la Guerra Freda (durant la qual no van faltar els projectes militars de les dues superpotències). dirigit a utilitzar la Lluna com a base o per a experiments que impliquin també l’ús d’ armes nuclears , com el Projecte A119 ).

El programa lunar soviètic es va mantenir ocult a les fonts oficials de Moscou fins al final de la Guerra Freda [56] [57] .

El primer astronauta que va caminar per la superfície lunar va ser l’americà Neil Armstrong , comandant de l’ Apollo 11 . L'últim va ser Eugene Cernan , que després de 3 dies i 3 hores passat a la superfície lunar amb el seu company a la missió Apollo 17 , Harrison J. Schmitt , el va deixar el 14 de desembre de 1972 [58] .

La tripulació de l' Apollo 11 va deixar una placa d'acer inoxidable per commemorar l'aterratge i deixar informació sobre la visita a qualsevol altre ésser viu que la trobi. Al plat hi diu:

( EN )

«Aquí els homes del planeta Terra van trepitjar la lluna per primera vegada, el juliol de 1969 dC
Venim en pau per a tota la humanitat ".

( IT )

«Aquí, els homes del planeta Terra van trepitjar la Lluna per primera vegada, el juliol del 1969 dC
Vam venir en pau, per tota la humanitat ".

La placa representa els dos hemisferis del planeta Terra i està signada pels tres astronautes i el llavors president Richard Nixon [59] .

Una petjada deixada al sòl lunar per l’astronauta Buzz Aldrin durant la missió Apollo 11

En total, els aterratges lunars d’ Apollo van ser sis ( Apollo 11 , 12 , 14 , 15 , 16 i 17 ), per un total de 12 astronautes que van descendir al satèl·lit; la missió Apollo 13 no va aterrar a la lluna a causa d'un incident durant el vol i les restants missions Apollo 18, 19 i 20 previstes van ser cancel·lades a causa de retallades pressupostàries.

Des de principis dels anys setanta es va iniciar una teoria de la conspiració que afirmava que les missions Apollo mai no van succeir realment, però que la NASA juntament amb el govern dels Estats Units havien organitzat una conspiració escenificant-ho tot en estudis de televisió amb l'ajut d' efectes. Especial [60] [61] . Tot i que aquestes teories han estat desmentides i hi ha diverses evidències sobre els aterratges lunars d'Apollo [62] [63] , l'argument continua suscitant controvèrsia [61] .

Després dels desembarcaments d' Apollo , mai cap ésser humà ha caminat per la lluna [64] . Els nord-americans, després d’haver guanyat la cursa amb els soviètics i ser pressionats per altres problemes interns i internacionals, van perdre l’interès per les missions tripulades. Els soviètics van continuar amb l'aterratge de sondes automàtiques (inclosos els Lunochods ), alguns dels quals (com Luna 16 ) també van informar de mostres de sòl a la Terra. Les altres nacions no tenien els recursos necessaris i les dues superpotències no veien un avantatge immediat de l’exploració que justificaria els costos molt elevats. No obstant això, es van publicar diversos estudis relacionats amb la construcció de bases lunars permanents [65] .

A la dècada de 2000 es va reprendre l’exploració lunar. L’ Agència Espacial Europea va llançar la sonda espacial SMART-1 el 27 de setembre de 2003 . La sonda espacial, equipada amb un propulsor iònic , va arribar a la Lluna a principis del 2005 i va realitzar un reconeixement complet de la Lluna i va produir un mapa de raigs X de la superfície [66] . El 2007 , l' agència espacial japonesa va llançar la sonda SELENE (rebatejada Kaguya després del llançament) que va cartografiar la superfície lunar amb especial atenció a les anomalies del seu camp gravitatori. La mateixa dècada també es va llançar a les primeres missions lunars dels països emergents d'Àsia: la Xina va llançar les missions Chang'e 1 i 2 el 2007 i el 2010 , respectivament; L'Índia va llançar Chandrayaan-1 el 2008 [67] .

La NASA va llançar les missions LCROSS i Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) el 2009 . El primer dedicat a identificar la presència d’aigua a la Lluna, el segon a realitzar un reconeixement d’alta resolució de la superfície lunar. Des de 2011 , LRO ha estat recolzat per GRAIL , desenvolupat per estudiar el camp gravitacional lunar i, a partir d’això, dedueix detalls de la topografia i composició de l’escorça i del mantell subjacent.

Futurs programes d'exploració lunar

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Colonització de la Lluna .
Base lunar hipotètica (representació d'artistes per la NASA)

El 2018 , l’ agència espacial xinesa treballa en un programa d’exploració superficial lunar amb les missions robotitzades Chang’e i el rover Yutu . La NASA, en canvi, realitza l'observació des de l'òrbita amb la seva missió Lunar Reconnaissance Orbiter . Ambdues agències participen activament en el finançament de l'exploració lunar, la xinesa planeja enviar el primer rover a l'extrem de la Lluna, Chang'e 4 [68] durant l'any , i la dels EUA ha rebut la primera directiva federal., Directiva de política espacial 1 [69] , per reprendre l’exploració humana a la Lluna.

Xina , a més de l'exploració humana, està considerant la possibilitat de minar la Lluna, en particular per a l' isòtop Heli-3 , que s'utilitzarà com a font d'energia a la Terra [70] .

L' Agència Espacial Europea té un programa genèric d'exploració espacial de missió humana i robòtica anomenat Programa Aurora [71] ; el programa no té com a objectiu un cos celeste específic, sinó més generalment la creació de les condicions necessàries per permetre l’exploració espacial.

Lesagències espacials índies i russes havien iniciat el 2007 una col·laboració en un projecte d’exploració conjunta amb un rover previst per al 2018 [72] , però després de la crisi econòmica, Rússia va haver d’abandonar el projecte que continuarà l’ Índia amb el Chandrayaan-2 missió [73] .

L’agència nord-americana NASA i la russa Roscosmos van signar un acord el 2017 per a la cooperació en exploració espacial i, en particular, per facilitar la presència humana en òrbita cislunar [74] , en particular, el projecte de la NASA inclou la construcció de l’estació espacial profunda Space Gateway en òrbita al voltant de la Lluna per ser utilitzat com a lloc avançat per a missions espacials lunars i profundes i l'agència russa té la intenció d'estendre la invitació a participar en el projecte a les principals agències espacials de la Terra [75] .

El 2017, el programa Artemis ja estava en desenvolupament, però el 2020 la NASA va sol·licitar un finançament addicional de 1.600 milions de dòlars, concretant el projecte. Artemis és un programa de vol espacial tripulat en curs dirigit principalment per la NASA , companyies de vols espacials comercials dels EUA i socis internacionals com l' Agència Espacial Europea (ESA), JAXA i l' Agència Espacial Canadenca (CSA) amb l'objectiu d'aterrar "el primer la dona i el següent home "a la lluna, especialment a la regió lunar del pol sud, el 2024. La NASA veu Artemisa com el següent pas cap a l'objectiu a llarg termini d'establir una presència autosostenible. a la lluna, senten les bases per a empreses privades per construir una economia lunar i, finalment, enviar humans a Mart .

La Terra vista des de la Lluna

Foto de la Terra des de la Lluna presa pels astronautes de la missió Apollo 8 (1968), posteriorment titulada Earthrise ( Rising of the Earth )

A partir de la cara que gira la Lluna cap a la Terra, el planeta roman fix en un punt de la volta celeste que canvia movent-se a la superfície de la Lluna, assolint una mida de 2 ° (aproximadament 3,5 vegades la Lluna plena vista des de la Terra) a si mateix) [76] .

Les primeres fotos de la Terra vistes des de la Lluna van ser preses pels cinc Orbitadors Lunars que la NASA va enviar entre 1966 i 1967 amb la intenció de recórrer la superfície i triar els millors llocs per al desembarcament de les llavors futures missions Apollo [77] . Successivamente, durante lo svolgimento di queste, furono scattate altre foto.

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

Le fasi della Terra

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

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

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

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

Formazione della Luna

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

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

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

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

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

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

Rappresentazione in scala della distanza Terra-Luna

Parametri orbitali

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

Rivoluzione

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

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

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

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

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

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

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

Rotazione

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

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

Librazione

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

L'allontanamento progressivo della Luna dalla Terra

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

Motivazione del fenomeno

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

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

Evoluzione storica

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

Situazione attuale

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

Confronto con altri sistemi

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

Caratteristiche Chimico-fisiche

Composizione chimica

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

Più di 4,5 miliardi di anni fa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido [104] . Gli scienziati pensano che uno dei componenti delle rocce lunari detto KREEP , acronimo dell'espressione inglese K ( potassio ), Rare Earth Elements ( terre rare ), e P ( fosforo ), rappresenti l'ultimo resto del magma originario. Il KREEP è composto da quelli che gli scienziati chiamano "elementi incompatibili": elementi che non possono entrare a far parte delle strutture dei cristalli e che quindi rimangono inutilizzati sulla superficie del magma. Per i ricercatori, il KREEP è un marcatore utile per determinare la storia del vulcanismo lunare e tracciare la cronologia degli impatti da parte di comete e altri oggetti celesti [105] [106] .

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

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

Struttura interna

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

La Luna è un corpo celeste internamente differenziato : come la Terra ha una crosta geochimicamente distinta, un mantello , la cui astenosfera è parzialmente fusa (di fatto le onde S rilevate dai sismografi non sono in grado di attraversarla) [110] , e un nucleo .

La parte interna del nucleo, con un raggio di 240 km, è ricca di ferro allo stato solido ed è circondata da un guscio esterno fluido costituito principalmente da ferro liquido, con un raggio di circa 300 km. Attorno al nucleo si trova una fase parzialmente fusa con un raggio di circa 500 km [111] . La sua composizione non è stata ancora pienamente identificata, ma si dovrebbe trattare di ferro metallico in lega con piccole quantità di zolfo e nichel ; sono le analisi della variabilità della rotazione lunare a indicare che esso è almeno parzialmente fuso [112] .

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

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

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

Topografia lunare

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

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

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

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

Presenza di acqua

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

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

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

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

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

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

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

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

Campo magnetico

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

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

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

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

Atmosfera

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

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

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

Terremoti sulla Luna

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

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

Superficie

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

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

Mari

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

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

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

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

Crateri

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

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

Mappa della superficie

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

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

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

La Luna nel mito e nella cultura di massa

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Letteratura e fantascienza

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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