Luna [pdf] - Liceo Scientifico Statale G. Oberdan
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<strong>Luna</strong><br />
La Terra e la <strong>Luna</strong> hanno alcune caratteristiche comuni e stretti rapporti<br />
astronomici: insieme, esse costituiscono un sistema biplanetario.<br />
28/03/2011<br />
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Fino a non molti anni fa, un grande mistero<br />
circondava la <strong>Luna</strong>; infatti non esisteva<br />
nessuna teoria soddisfacente che ne<br />
spiegasse l’origine. Pare che un astronomo,<br />
in preda alla disperazione e frustrazione<br />
più totali, abbia una volta dichiarato: “Se<br />
consideriamo le varie teorie sull’origine<br />
della <strong>Luna</strong> e ci rendiamo conto di quanto<br />
poco convincenti esse siano, l’unica<br />
conclusione a cui potremmo arrivare è che<br />
la <strong>Luna</strong> semplicemente non esiste”<br />
La <strong>Luna</strong> dista mediamente dalla Terra 384.380 Km;<br />
ha un diametro pari a 3.480 Km;<br />
la sua massa è 1/80 di quella terrestre.<br />
la <strong>Luna</strong> è un satellite molto grande rispetto al pianeta attorno al<br />
quale orbita; infatti le dimensioni della <strong>Luna</strong> sono dello stesso<br />
ordine di grandezza di quelle della Terra.<br />
Il sistema Terra-<strong>Luna</strong> può dunque essere considerato un pianeta<br />
doppio<br />
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LE PRIME TEORIE<br />
Una delle prime ipotesi riguardante l’origine della <strong>Luna</strong> la<br />
fornisce la Bibbia. Nel quarto giorno della Creazione, vi si<br />
legge, Dio disse: «Vi siano luminari nel firmamento del cielo,<br />
per separare il giorno dalla notte, e servano da segni per le<br />
ricorrenze, per i giorni e per gli anni, e servano da luminari nel<br />
firmamento del cielo per far luce sulla Terra”. E così avvenne:<br />
Dio fece i due luminari maggiori, il luminare grande per<br />
dominare il giorno e il luminare piccolo per dominare la notte e<br />
le stelle.» (Genesi, 1, 14-16).<br />
Uno dei primi scienziati che cercò di spiegare l’origine della Terra e<br />
conseguentemente anche della <strong>Luna</strong> senza ricorrere al<br />
soprannaturale fu Georges de Buffon (1707-1788).<br />
Secondo Buffon una grossa cometa era entrata in collisione con il<br />
Sole; il gigantesco urto aveva strappato al Sole e scagliato nello<br />
spazio parte della sua materia che in seguito si era raffreddata e<br />
condensata dando origine alla Terra e agli altri pianeti. Sempre<br />
secondo Buffon la <strong>Luna</strong> era nata nello stesso modo: era stata<br />
strappata alla Terra così come la Terra era stata strappata al Sole.<br />
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NASCITA DEL SISTEMA SOLARE<br />
Il sistema solare si formò a partire dalla condensazione di una gigantesca<br />
nube di polveri e gas che cominciò a collassare probabilmente sotto l’effetto<br />
dell’onda d’urto innescata dall’esplosione di una vicina supernova.<br />
Il materiale presente nella parte centrale della nube contribuì a formare il<br />
neonato Sole e, attorno ad esso, venne a formarsi un ampio involucro di<br />
polveri e gas;<br />
All’interno di un involucro del genere è possibile la formazione di vortici<br />
più o meno grandi; questi vortici favoriscono la condensazione della materia<br />
circostante con la formazione dei cosiddetti ‘planetesimi’ (piccoli pianeti).<br />
Infine a partire da collisioni fra planetesimi e conseguenti fenomeni di<br />
cannibalismo (i planetesimi più grandi inglobarono quelli più piccoli) si<br />
formarono i pianeti come noi li conosciamo.<br />
LA FACCENDA SI COMPLICA<br />
In questo scenario le teorie proposte per spiegare l’origine della <strong>Luna</strong><br />
erano sostanzialmente tre:<br />
A) teoria della cattura. La <strong>Luna</strong> si formò in un’altra zona del sistema<br />
solare e fu in seguito catturata dal campo gravitazionale terrestre.<br />
B) teoria dell’accrescimento. la <strong>Luna</strong> ha la stessa età della Terra e si è<br />
formata per aggregazione di materiale e polveri gravitanti attorno alla<br />
Terra.<br />
C) teoria della fissione. La Terra e la <strong>Luna</strong> in origine erano un corpo<br />
solo; la <strong>Luna</strong> si staccò dalla Terra in un’epoca successiva e rimase in<br />
orbita.<br />
Nessuna di queste teorie riesce però a reggere il confronto con i dati<br />
sperimentali. Vediamo perché.<br />
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Teoria della cattura.<br />
Secondo questa teoria la <strong>Luna</strong> si sarebbe formata in un’altra zona del sistema<br />
solare e sarebbe poi stata catturata dalla gravità terrestre. Un evento del genere è<br />
possibile ma è estremamente improbabile. Infatti se un corpo delle dimensioni<br />
della <strong>Luna</strong> si fosse trovato a passare così vicino avrebbe avuto maggiori<br />
possibilità di scontrarsi con essa oppure di ricevere una poderosa spinta<br />
gravitazionale che lo avrebbe indotto ad allontanarsi per sempre dal nostro<br />
pianeta lungo una traiettoria iperbolica.<br />
Il programma Apollo ha inferto a questa teoria il colpo di grazia; l’analisi dei<br />
campioni lunari ha permesso di scoprire che la Terra e la <strong>Luna</strong> contengono<br />
quantità uguali dei vari isotopi dell’ossigeno, indice di una forte affinità fra i due<br />
corpi. Se la <strong>Luna</strong> si fosse formata altrove le percentuali isotopiche dell’ossigeno<br />
dovrebbero essere diverse da quelle terrestri.<br />
Teoria dell’accrescimento.<br />
Questa teoria afferma che la Terra e la <strong>Luna</strong><br />
hanno avuto una origine comune a partire da<br />
due distinti vortici. Se così fosse la Terra e la<br />
<strong>Luna</strong> dovrebbero avere la stessa composizione<br />
ma la <strong>Luna</strong> è mediamente molto meno densa<br />
della Terra; in particolare sembra essere molto<br />
piccolo o addirittura assente l’analogo del<br />
nucleo di ferro presente nel centro della Terra.<br />
Non si capisce, di conseguenza, come mai il<br />
ferro è finito tutto da una parte e non dall’altra.<br />
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La teoria della fissione Questa teoria spiega<br />
molto bene come mai la <strong>Luna</strong> è mediamente<br />
meno densa della Terra; infatti,, la <strong>Luna</strong> si<br />
sarebbe formata con materiali provenienti<br />
dagli strati superficiali della Terra che sono<br />
notoriamente meno densi di quelli presenti<br />
nel nucleo<br />
Tale teoria presenta una grossissima<br />
difficoltà. Infatti, per potere espellere in quel<br />
modo la <strong>Luna</strong>, la Terra avrebbe dovuto avere<br />
una altissima velocità di rotazione e<br />
compiere un giro su se stessa ogni due ore e<br />
mezza, un valore decisamente troppo<br />
piccolo; nessuno è riuscito ad immaginare un<br />
meccanismo che avesse consentito alla Terra<br />
primordiale di ruotare così in fretta<br />
Teoria della collisione:<br />
la nascita della <strong>Luna</strong> era<br />
avvenuta in seguito ad un<br />
gigantesco impatto fra la<br />
Terra primordiale ed un<br />
corpo celeste di notevoli<br />
dimensioni; l’urto<br />
provocò il distacco e la<br />
messa in orbita del<br />
materiale che in seguito<br />
si condensò per formare<br />
il nostro satellite.<br />
LA SOLUZIONE?<br />
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ω =<br />
360° 1<br />
≅<br />
365d<br />
d<br />
Moti della luna<br />
ROTAZIONE: attorno ad un<br />
asse inclinato di 6° rispetto alla<br />
perpendicolare all’eclittica.<br />
DURATA: 27 GIORNI e 7 ORE<br />
RIVOLUZIONE: attorno alla<br />
terra con un’orbita ellittica<br />
DURATA:<br />
MESE SIDEREO: 27 g 7 h<br />
MESE SIDEREO E MESE SINODICO<br />
MESE SINODICO: 29 g 12 h<br />
360°:27d = 27°: x<br />
MESE SIDEREO: 27 g 7 h<br />
MESE SINODICO: 29 g 12 h<br />
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LIBRAZIONI: oscillazioni della luna su sé stessa che<br />
permettono di vedere una maggiore superficie.<br />
L. FISICHE: dovute alla maggiore attrazione, da parte della Terra,<br />
sul rigonfiamento equatoriale.<br />
L. IN LONGITUDINE: dovute al fatto che la velocità di rotazione è<br />
costante e quella di rivoluzione varia.<br />
L. IN LATITUDINE: causate dall’inclinazione dell’asse lunare<br />
sull’eclittica.<br />
L. PARALLATTICHE: dovute alla diversa posizione<br />
dell’osservatore.<br />
REGRESIONE DELLA LINEA DEI<br />
NODI<br />
Spostamento in senso retrogrado della congiungente i punti di<br />
intersezione tra piano dell’eclittica e piano dell’orbita lunare,<br />
che si compie in 18.6 anni.<br />
Questo movimento dipende dall’attrazione esercitata dal sole ed<br />
è causa delle nutazioni dell’asse terrestre.<br />
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FASI LUNARI<br />
La luna sorge ogni giorno 50 minuti più tardi perché compie una<br />
reale rivoluzione attorno alla terra.<br />
360° : 27d = 13° al giorno<br />
13°: 360° = x : 24h<br />
ECLISSI LUNARI<br />
Sono dovute agli allineamenti T-L-S che si verificano solo in<br />
corrispondenza dei nodi<br />
http://www.astrosurf.com/cosmoweb/eclissi/solari.html<br />
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Nel cono d’ombra si ha<br />
ECLISSI TOTALE<br />
Nel cono di penombra si ha<br />
ECLISSI PARZIALE<br />
<strong>Luna</strong> in perigeo e Terra in afelio ⇒ Eclissi totale<br />
(aumento del diametro apparente della luna<br />
<strong>Luna</strong> in apogeo e Terra in perielio (o<br />
anche in afelio) ⇒ Eclissi anulare ( la<br />
superficie apparente della L non è<br />
sufficiente a coprire tutto il disco del<br />
sole)<br />
LUNA IN OPPOSIZIONE:<br />
ECLISSI DI LUNA<br />
La terra proietta un cono<br />
d’ombra di dimensioni superiori<br />
al diametro lunare, l’ec è visibile<br />
da un’ampia superficie terrestre.<br />
LUNA IN CONGIUNZIONE:<br />
ECLISSI DI SOLE<br />
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Ipotesi di<br />
G. H. Darwin<br />
ORIGINE DELLE MAREE<br />
Nel punto P', situato sul<br />
meridiano di culminazione<br />
lunare, le acque si sollevano<br />
perché, essendo più vicine alla<br />
<strong>Luna</strong> rispetto al centro C,<br />
subivano una maggiore<br />
attrazione, mentre in P'' le acque<br />
erano meno attratte del centro C<br />
e quindi si comportavano come se<br />
una forza le spingesse lontano dal<br />
centro stesso; le basse maree dei<br />
punti Q' e Q'' sarebbero dovute<br />
dal prevalere dell'attrazione del<br />
centro terrestre.<br />
Sia l'alta sia la bassa marea sono il risultato della composizione dell’<br />
attrazione gravitazionale lunare e della forza centrifuga dovuta al moto<br />
della Terra attorno al baricentro del sistema Terra-<strong>Luna</strong>.<br />
In P', situato sul meridiano di culminazione lunare, l'attrazione<br />
gravitazionale della <strong>Luna</strong> si somma con l'accelerazione centrifuga: la<br />
risultante del due vettori è diretta verso la <strong>Luna</strong> e si ha un'alta marea.<br />
In P'', invece, l'attrazione gravitazionale è minore (data la maggiore<br />
distanza dalla <strong>Luna</strong>) mentre l'accelerazione centrifuga è notevolmente<br />
maggiore (il punto P' dista di più dall'asse di rotazione del sistema): i<br />
vettori questa volta si sottraggono<br />
Per Q' e Q' la bassa marea è dovuta al fatto che la risultante è diretta<br />
verso il centro della Terra.<br />
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AMPIEZZA DELLE MAREE<br />
La luna, nel compiere il suo moto<br />
orbitale attorno alla Terra, non si<br />
tiene costantemente sul piano<br />
equatoriale terrestre. Quando tale<br />
allineamento non si verifica,<br />
l'involucro acqueo viene deformato<br />
non all'equatore, ma lungo una retta<br />
che con l'equatore forma un angolo a;<br />
la conseguenza è che uno stesso luogo<br />
della Terra avrà due alte maree di<br />
ampiezza diversa nello stesso giorno.<br />
MAREE MISTE: se ogni 24h si verificano due alte e due basse<br />
maree di diversa ampiezza (coste del Pacifico).<br />
MAREE SEMIDIURNE: se invece nello stesso intervallo di<br />
tempo si verificano due alte e due basse maree della stessa<br />
ampiezza.<br />
MAREE DIURNE: se nel corso di un giorno si hanno soltanto<br />
un'alta e una bassa marea, a causa del grande ritardo delle<br />
acque nel sollevarsi e nell'abbassarsi (Asia sudorientale e Golfo<br />
del Messico).<br />
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