Presentazione sulla Luna: struttura, caratteristiche generiche, composizione, fasi, moti; eclissi solari e lunari

2. Il nostro Sistema Solare
comprende moltissimi corpi
celesti.
La LUNA è l’unico SATELLITE
NATURALE DELLA TERRA ,
nonchè l’unico corpo celeste
visitato dall’uomo. Non vi sono
mai state trovate TRACCE DI
VITA.
Il PRIMO ALLUNAGGIO risale al
20 luglio 1969: avvenimento
importantissimo, data in cui NEIL
ARMSTRONG, astronauta USA,
mise piede sulla Luna, insieme al
compagno BUZZ ALDRIN
(entrambi equipaggio dell’Apollo
11). Negli anni successivi altri
uomini replicarono le loro imprese,

3. Neil Armstrong parlò così all’umanità intera collegata alla
televisione che osservava l’allunaggio:
« Questo è un piccolo passo per un uomo, ma un balzo da
gigante per l'umanità. »

4. La luna ha avuto ed ha una grande influenza sulla
Terra,particolarmente evidente quando si considerano sia la
dinamica dei movimenti di rotazione e rivoluzione del nostro
pianeta sia il fenomeno delle maree.
Nel 1994 la superficie
lunare è stata
mappata con
estrema accuratezza
dalla sonda
americana
Clementine, cosa
che oggi si sta
effettuando su
entrambi i lati (faccia
nascosta inclusa) con
la SONDA LRO (Lunar
Recognissance
Orbiter) della NASA.

5. CARATTERISTICHE PRINCIPALI del satellite Luna
• Corpo solido di forma pressochè SFERICA
• ¼ del raggio terrestre
• 1/81 della massa terrestre
• A 384.000 km DALLA TERRA
• 1/6 accel. gravitazionale terrestre
• Densità med: 3,3 g/cm3
• 2 MOTI BASE : Rotazione e Rivoluzione. Vi si aggiungono moti minori.

6. La Luna, seppur di massa ridotta, è uno dei
piu’ grandi dei 96 satelliti del Sistema
Solare.
RAPPORTO MASSA LUNA-TERRA è il
piu’ alto rapporto pianeta-satellite nel
Sistema Solare.
Piccola distanza Luna-Terra/Grande
massa relativa: causano ATTRAZIONE
GRAVITAZIONALE SULLA SUPERFICIE
TERRESTRE (metà dell’attrazione Sole-
Terra)
Terra-Luna formano un SISTEMA
PLANETARIO DOPPIO che si muove come
sistema unico intorno ad un baricentro
comune (sotto superficie terrestre) , e si
influenzano reciprocamente.

7. Effetti interazione Luna-Terra sono
molteplici:
1. SistemaTerra Luna ha reso più stabile
la rotazione terrestre,impedendo
oscillazioni drastiche dell'asse
2. Su entrambi nascono forze di
marea,che provocano una distorsione
dei due corpi. Questo dà alla Luna una
forma debolmente ellissoidale.Le
forze di marea,agendo sul
rigonfiamento, hanno rallentato la
rotazione del satellite.
Forze di marea causano MAREE OCEANICHE terrestri: si ha un sollevamento ed
abbassamento del livello marino sulla superficie terrestre, che accompagna la Luna nel suo
movimento attorno allaTerra,esercitando su quest'ultima un'azione frenante sul moto di
rotazione terrestre, di 1,46 ms/secolo. Al contempo la forza centrifuga del sistema
aumenta: Luna accelera e si allontana di 3,8 cm/anno.

8. La Luna ha forma quasi sferica,descritta da un ellissoide a tre assi. Ha un
lieve RIGONFIAMENTO sulla faccia rivolta alla Terra (N.B.: LA LUNA MOSTRA
SEMPRE LA STESSA FACCIA ALLA TERRA – vedi diapositive successive).
A causa della rotazione molto lenta la Luna rivolge per lungo tempo la stessa
faccia al Sole. Per questo il suolo lunare si riscalda e si raffredda
notevolmente rispettivamente nei periodi di lungo dì e lunga notte polare.
NON vi si potrebbe vivere, perchè LA LUNA NON HA ATMOSFERA, e quindi:
• C’è un’ alta escursione termica : si passa DA 123° A -233° come minima e
massima
• Si passa repentinamente dal dì alla notte
• ASSENZA DI ACQUA
• Mancano fenomeni erosivi (superficie modificata solo da impatti con
meteoriti)

9. La canzone dei Pink Floyd, “The dark side of the Moon”, deriva da
un’espressione usata nei paesi anglofoni.
“Il lato oscuro della Luna” è la faccia nascosta della Luna non visibile dalla
Terra. Infatti, a causa della contemporaneità dei moti di rotazione e
rivoluzione, dalla Terra si vede SEMPRE LA STESSA FACCIA. Per ciò, le
sonde come LRO stanno esplorando la faccia a noi nascosta per analizzare
meglio composizione e strati superficiali lunari.
Nello schema qui in basso capiamo perchè ci è nascosta e come ruota:

10. Grazie all'assenza di
un'atmosfera, la superficie
lunare e le sue strutture più
caratteristiche sono sempre
visibili.
Sulla superficie lunare
individuiamo tipiche aree e
caratteristiche (i “crateri” e
le macchie che vediamo):
1. MARI
2. ALTOPIANI
3. RILIEVI
4. CRATERI

11. Caratteristiche: I MARI
• I primi astronomi pensavano che
fossero veri e propri MARI, da lì
prendono il nome
• Sono le parti piu’ scure della
superficie, e PIANEGGIANTI
• Composizione: principalmente
ROCCE BASALTICHE. Riempiti
dalla lava dopo l’impatto di
enormi meteoriti sulla
superficie 4 miliardi di anni fa
• Ricoperte da 2-10 metri di
REGOLITE (miscela di detriti
rocciosi e polveri)
• 20% della superficie ma assenti
sulla faccia nascosta

12. Caratteristiche: I MARI
• Piu’ vasto: “OCEANO DELLE
TEMPESTE” (2 volte il
Mediterraneo!)
• Attraversati da SOLCHI E DORSALI
MONTUOSE)
• Formati anche da lava vulcanica
solificata proveniente da dentro il
satellite
• REGOLITE da degradazione spaziale
lenta e continua: impatto di
meteoriti per anni causa
polverizzazione rocce superficiali
(dovuta anche alla gravità)
• Altri fattori influenti: vento solare,
raggi cosmici, escursioni termiche.

13. Caratteristiche: GLI ALTOPIANI
• Aree elevate e chiare.
• Superficie con CRATERI DA
IMPATTO di meteoriti (che fecero
anche trasformare le antiche rocce
lì presenti rendendo poco
analizzabili gli altopiani)
• Anche qui profondi e sinuosi solchi
di centinaia di km. Massimo 500 m
di profondità e ampiezza di
centinaia-migliaia di m
• Si pensa che alcuni di questi solchi
siano stati scavati dalla lava, altri
sarebbero fratture prodotte dal
raffreddamento della crosta, o
durante la fase endogena della
Luna.

14. Caratteristiche: I RILIEVI
• Posti sulla superficie lunare
• Si trovano ISOLATI O RIUNITI
IN SISTEMI multipli
• Cima piu’ elevata: 11.000 m
(Catena dei Monti LEIBNITZ)
• N.B.: Le altitudini non sono
uguali a quelle terrestre
perchè manca un sistema di
riferimento (sulla Terra si usa
“slm” cioè sul livello del
mare, a partire dal mare che
è 0 m)

15. Caratteristiche: CRATERI E CIRCHI
• Numerosissimi sulla superficie lunare, i piu’ osservabili e noti. Piu’
presenti sugli altopiani ma distribuiti ovunque
• VARIE DIMENSIONI: diametri tra meno di un metro con bordo netto
e piu’ di 200 km profondi 5 km
• I piu’ grandi vengono chiamati CIRCHI ed hanno bordi frastagliati e
tracce di crollo
• Formatisi dopo impatto di meteoriti o dopo attività vulcanica.

16. Non c’è ATTIVITA’VULCANICA sulla
Luna, ed iTERREMOTI sono meno
frequenti e molto DEBOLI.
Geologicamente parlando, i sismi lunari
sono causati da:
1. IMPATTO DI METEORITI
2. FRANE E MOTI CROSTA
TERRESTRE.
I sismi avvengono per lo piu’ in
PERIGEO ED APOGEO, a
massima/minima distanza dalla
Terra: deduciamo che essi
dipendono dall’azione
gravitazionale terrestre .
Coi dati di sismografi si è elaborato un
MODELLO DELL’INTERNO A
GUSCI CONCENTRICI come laTerra.

17. I gusci concentrici sono,
dall’esterno:
•CROSTA
•MANTELLO
•ZONA SISMICA (degli ipocentri)
•NUCLEO
CROSTA E MANTELLO formano
la LITOSFERA LUNARE, la
ZONA DEGLI IPOCENTRI è
detta anche ASTENOSFERA
LUNARE.
1. La CROSTA ha consistenza
rigida, spessore medio 60 km
2. Il MANTELLO forma con la
crosta la litosfera profonda
1000 km (mantello ca.940 km)
3. Il MANTELLO INFERIORE
(astenosfera) è ricca di
materiali viscosi e plastici ed
arriva fino al nucleo.
4. Il NUCLEO ha raggio di 500
km, molto FERRO ma densità

18. Il materiale della litosfera non è distribuito omogeneamente: questo per
valori di GRAVITA’ ANOMALA IN ALCUNE ZONE ricche di materiali
densi (MASCONS, da “mass concentrations”), per lo piu’ nei mari lunari.
Forse corrispondono a denso magma solidificato in profondità,
oppure alle aree di impatto di enormi meteore.
Qui di seguito, i mascons sono le aree in rosso.

19. Non è ben chiaro come la Luna si è formata: abbiamo 4 IPOTESI DI FORMAZIONE
FISSIONE
ACCREZIONE CATTURA
IMPATTO

20. • Formazione da MATERIALE TERRESTRE
• Terra in stato fuso e in rotazione
elevatissima
• Luna si sarebbe DISTACCATA per
ATTRAZIONE GRAVITAZIONALE SOLARE
che avrebbe causato MAREE
ELEVATISSIME ed ESPULSIONE DI
MATERIA FUSA
• Poco plausibile: periodo ROTAZIONE
TERRESTRE doveva essere circa 2,5 ore
(allora stimato a 4 ore)
• Modificata per accreditarla: nucleo
terrestre sprofondava al centro e
accelerava moto di rotazione. Terra
INSTABILE SI DEFORMA ed espelle una
« GOCCIA » DI MATERIA
• Molto controversa ma spiega maggiore
densità terrestre rispetto a Luna

21. • Luna era corpo autonomo formatosi
indipendentemente LONTANO NEL
SISTEMA SOLARE
• Sarebbe stata catturata dall’attrazione
gravitazionale terrestre che lo spinse a
muoversi in ORBITA INTORNO AD ESSO
• Difficile spiegare la riduzione della
velocità lunare in avvicinamento per
permettere la cattura e l’orbita stabile
senza disintegrarsi
• Si pensa che le maree provocate
dall’attrazione terrestre crearono ATTRITO
frenando la Luna e creando ORBITA E
MOTI LUNARI STABILI
• Difficoltà: avrebbe SUPERATO IL LIMITE DI
ROCHE (per cui ogni corpo cade sulla
Terra). Perchè non cadde??
Probabilmente strati superficiali si ruppero
e precipitarono sulla Terra come meteoriti
• Spiega poco la
COMPOSIZIONE CHIMICA
SIMILE e bene i CRATERI DA
IMPATTO
• Campioni raccolti diversi
dai terrestri: difficile credere
che si sia formata lontano.

22. • Formatasi per aggregazione
di particelle, polveri,
frammenti in ORBITA
INTORNO ALLA TERRA,
unitisi (come nella
formazione dei planetesimi-
pianeti)
• Potrebbe essere un
« pianeta mancato » per la
poca massa
• Molto seguita anche se non
spiega dati su SISTEMA
TERRA-LUNA ed altre cose
• Perchè materiali che
originarono Luna sono
diversi dai terrestri se
espulsi da Terra e stelle vicine?
• Quanto lontani in origine?

23. • Luna generata da IMPATTO di CORPO
CON MASSA SIMILE A MARTE con la
TERRA circa 5 miliardi di anni fa (fase
nascita S.Solare)
• Avrebbe causato disintegrazione corpo
in collisione e liberazione FRAMMENTI
nello spazio. Generato molto calore: resti
SI FUSERO COL MANTELLO
• Frammenti dispersi nello spazio diedero
origine alla Luna mediante ACCREZIONE
• Luna avrebbe composizione particolare
da frammenti del corpo in collisione o
mantello terrestre
• Avrebbe accelerato moto rotazione
terrestre e CALORE ECCESSIVO avrebbe
fatto EVAPORARE ACQUA LUNARE ed
ATMOSFERA
• No prova definitiva ma molto accreditata

24. Anche la Luna compie dei moti come la Terra:
1. ROTAZIONE sul proprio asse
2. RIVOLUZIONE intorno alla Terra
3. TRASLAZIONE intorno al Sole (con la Terra).
I moti formano un unico moto complesso studiato nelle singole
componenti per comodità

25. La Luna ruota sul proprio asse, DA
OVEST VERSO EST IN VERSO
ANTIORARIO (vista dal polo N
celeste).
Il PERIODO DI ROTAZIONE (vedi
succ.) è di 27d 7h 43’
11’’.
Per la metà del periodo di rotazione
la Luna è ILLUMINATA A META’ ed
oscurata nell’altra metà (dipende dalla
posizione rispetto al Sole).
NON E’ REGOLARE ma presenta
delle LIBRAZIONI, variazioni nel
moto di rotazione (fisiche o
apparenti). Queste sono delle
apparenti oscillazioni che fanno sì che
il 41% della Luna è FASCIA A NOI

26. La Luna ruota INTORNO ALLA TERRA in verso ANTIORARIO
(vista dal polo N celeste) lungo un’orbita ELLITTICA con la TERRA
COME UNO DEI DUE FUOCHI.
La distanza Terra-Luna è dunque variabile:
• Si ha la posizione di PERIGEO (minima distanza, come il perielio in
Terra-Sole)
•Si ha la posizione di APOGEO (massima distanza, come l’afelio in
Terra-Sole).
La Luna nel suo moto attraversa la posizione di OPPOSIZIONE
(direzione opposta ai raggi solari, oltre la Terra. La Luna risulta
completamente illuminata e la fase corrispondente è il plenilunio.) e
quella di CONGIUNZIONE (la Luna è interposta tra Sole e Terra: la
faccia illuminata é quella non visibile dalla Terra. La fase lunare
corrispondente è il novilunio).

27. Il piano dell’orbita lunare è INCLINATO rispetto al piano dell’eclittica di 5°9’. I due
piani si intersecano nella LINEA DEI NODI, in due punti detti NODI. Solo quando la
Luna si trova in uno dei nodi eclittica ed orbita lunare coincidono.
ORBITA LUNARE ED ASSE DI ROTAZIONE LUNARE sono INCLINATI DI 83°19’ tra
di loro. L’asse di rotazione lunare è inclinato quasi a 90° dall’eclittica.
La velocità di rivoluzione è massima in PERIGEO e diminuisce, minima in APOGEO,
con una media di 1 km/s.

28. Il periodo di rivoluzione è detto anche MESE e si può considerare di due
tipi diversi:
1.Mese SIDEREO: è l’intervallo tra DUE ALLINEAMENTI
DELLA LUNA CON UNA STESSA STELLA SU UNO STESSO
MERIDIANO (passaggio per lo stesso punto, intervallo tra due volte in
cui accade). Corrisponde a quello annunciato qualche diapositiva
prima, cioè
27d 7h 43’ 11’’.
Rappresenta il tempo reale di rivoluzione e periodo reale di rotazione.
2.Mese SINODICO o LUNARE: è l’intervallo tra DUE
ALLINEAMENTI UGUALI LUNA-SOLE (due
opposizioni/congiunzioni). Dura
29d 12h 44’ 3’’ .

29. La differenza tra i due dipende dal fatto che la Luna ruota intorno alla
Terra ma al contempo questa lo fa intorno al Sole.
Per il successivo ALLINEAMENTO LUNA-TERRA-SOLE, la LUNA DEVE
COMPIERE ALTRO PEZZO DI RIVOLUZIONE (27° cioè 2 giorni).

30. •La Luna compie al contempo un moto di TRASLAZIONE intorno al Sole
(perchè la Terra si muove intotno ad esso!). La posizione della Luna rispetto alla
Terra non è fissa, e l’orbita lunare intorno al Sole segue una curva sinuosa
detta EPICICLOIDE (ellisse deformata), la quale taglia l’orbita terrestre
circa 25 volte l’anno
•Essa compie anche dei moti secondari simili ai moti millenari terrestri. Uno
è la regressione della LINEA DEI NODI (che si sposta in 18,6 anni, periodo
delle “nutazioni”, ed è simile alla precessione degli equinozi terrestri. E’
attribuibile al moto retrogrado dell’asse di rotazione lunare, non sempre
parallelo a sè stesso)

31. I cambiamenti di
posizione/illuminazion
e lunare in un MESE
SINODICO si chiamano
FASI LUNARI. Ne
esistono 4 principali (e
moltissime
intermedie):
1. NOVILUNIO
(congiunzione)
2. PRIMO QUARTO (1°
quadratura)
3. PLENILUNIO
(opposizione)
4. SECONDO QUARTO
(2° quadratura)

32. 1° FASE LUNARE: • Luna in congiunzione con la Terra: NOVILUNIO
o SIZIGIE
• Faccia buia verso la Terra. NON LA VEDIAMO
• Sembra disco debolmente illuminato (la poca
luce è quella che viene dalla riflessione che la
Terra fa dei raggi solari che la colpiscono)
• SORGE ALLE 6, TRAMONTA ALLE 18
2° FASE LUNARE: • Luna tra novilunio e plenilunio (14d 18h 22’)
• A META’ (7d 9h 11’) Luna in PRIMO QUARTO, in
posizione di 1° quadratura
• Non direttamente ma gradualmente dal
novilunio cresce
• SORGE ALLE 12, TRAMONTA ALLE 24
3° FASE LUNARE: • Luna in opposizione con la Terra: PLENILUNIO o
SIZIGIE
• Faccia illuminata verso la Terra. LA VEDIAMO
• Sembra disco tondo illuminato (tutta la luce
solare diretta)
• SORGE ALLE 18, TRAMONTA ALLE 6
• Visibile perchè orbita lunare non coincide con
eclittica

33. 4° FASE LUNARE: • Luna tra plenilunio e novilunio(14d 18h 22’)
• A META’ (7d 9h 11’) Luna in SECONDO QUARTO,
in posizione di 2° quadratura
• Non direttamente ma gradualmente dal
plenilunio cala
• SORGE ALLE 24, TRAMONTA ALLE 12
N.B. LE FASI SI RIPETONO NELLO STESSO ISTANTE SOLO OGNI
19 ANNI (235 mesi sinodici), periodo detto CICLO AUREO e scoperto
da METONE

34. Si chiama ECLISSI l’oscuramento di un corpo celeste da parte di un altro che
vi passa davanti.
Nel sistema Luna-Terra-Sole, si hanno due tipi di eclissi:
1. Eclissi LUNARE quando la Terra si interpone tra Sole e Luna;
2. Eclissi SOLARE quando invece la Luna si interpone tra Terra e Sole.
Le eclissi si dicono TOTALI se il corpo celeste viene OSCURATO
TOTALMENTE, invece sono PARZIALI se il corpo celeste è COPERTO IN
PARTE.
Luna e Terra proiettano un CONO D’OMBRA in direzione opposta al Sole, in cui
la luce del Sole non penetra, ed un CONO DI PENOMBRA in cui
l'oscuramento non è totale.
Si hanno le eclissi di Luna quando la Luna entra in uno di questi due coni della
terra,mentre le eclissi di Sole quando parte della superficie terrestre entra
in uno di questi due coni della Luna.
Perché un'eclissi avvenga è necessario che i tre corpi siano allineati sullo
stesso piano,e ciò avviene solo in plenilunio o in novilunio.

35. La Luna si trova inclinata di 5°9’ rispetto all’eclittica terrestre; se non fosse così
avremmo un’eclissi di Sole in OGNI NOVILUNIO ed un’eclissi di Luna in OGNI
PLENILUNIO di un mese sinodico. Non è così: le eclissi quindi avvengono solo
quando NOVILUNIO O PLENILUNIO AVVENGONO CON LA LUNA IN
PROSSIMITA’ DI UN NODO.
1.ECLISSI LUNARE: Si ha con Luna in PLENILUNIO vicino ad un nodo. Se essa si trova
su esso o a meno di 5 gradi da esso si ha un'eclissi totale; se è tra i 5 e i 10 gradi
un'eclissi parziale. Le dimensioni del cono d'ombra della terra sono superiori alle
dimensioni della Luna,quindi la Luna impiega un tempo lungo per attraversarlo, e
l'eclissi può durare anche 100 minuti. Durante l'oscuramento essa non scompare del
tutto ma appare come uno disco debolmente illuminato di colore rosso.

36. 2.ECLISSI SOLARE: Si ha con Luna in NOVILUNIO e vicino ad un nodo.
Nonostante le dimensioni molto inferiori della Luna rispetto al Sole, il suo cono
d'ombra può oscurare per un breve tempo il sole. Le eclissi solari possono
essere osservate solo in zone limitate della superficie terrestre in quanto il
cono d'ombra della luna si estende in una distanza minore rispetto a quello
della terra.
Inoltre il fenomeno ha caratteristiche diverse in perigeo/apogeo/perielio/afelio.
Con Luna in PERIGEO e Terra in AFELIO il diametro solare risulta ridotto,
quello lunare ingrandito. Si realizzano così le condizioni favorevoli per un'eclissi
totale, che dura circa 7,5 minuti in un’area con raggio di ca. 200km. Intorno
alle zone di eclissi totale si ha area piu’ vasta dove si osserva ECLISSI
PARZIALE (cono di penombra).
Con Luna in APOGEO la superficie lunare apparente NON COPRE TUTTO IL
SOLE: il cono d’ombra lunare non tocca la Terra e si ha una ECLISSI
PARZIALE O ANULARE, in cui si vede solo la zona ESTERNA del Sole. Dura
circa 12,5 minuti.

37. Le eclissi si verificano PERIODICAMENTE e PREVEDIBILMENTE, e
sono TRA LE 2 E LE 7 ogni anno.
Nel primo caso, ho 2 eclissi di Sole; altrimenti, ne ho 5 di Sole e 2 di Luna.
Le eclissi SOLARI sono piu’ numerose delle lunari, perchè il cono
d’ombra terrestre è minore del cono di luce solare che raggiunge
Terra e Luna: è piu’ difficile che la Luna lo intercetti e che si allineino i 3 corpi.
Un’eclissi solare si ripete OGNI 360 ANNI circa nello stesso punto; le
posizioni reciproche dei 3 corpi variano negli anni e solo OGNI 18 ANNI SI
RIPETONO LE ECLISSI ALLINEATE NELLO STESSO MODO.
Eclissi totale di Sole. Visibile
la corona solare.
Eclissi parziale di Sole.
Visibile parte del Sole.

38. Tycho
In alto: fasi di un eclissi di Luna.
A sinistra: vista della Luna in cui
è marcata la regione
denominata TYCHO.

40. In alto: schema delle regioni lunari studiate; alto a
ds.: eclissi solare; basso a ds.: superficie lunare