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Per fissare univocamente un punto su una superficie sferica (per esempio, volta celeste, superficie terrestre), è necessario utilizzare sistemi di riferimento adeguati, che permettano la definizione di sistemi di coordinate. Per il nostro pianeta, si è fissato un sistema di riferimento immaginando di tracciare sulla superficie terrestre delle circonferenze, i meridiani e i paralleli, che nel loro insieme costituiscono il reticolato geografico.

Meridiani e paralleli

I meridiani (dal latino meridies, mezzogiorno) sono circoli massimi passanti per i poli, che si ottengono immaginando di intersecare la Terra con infiniti piani passanti per l'asse terrestre: si determinano così sulla superficie terrestre infinite circonferenze immaginarie, tutte uguali, ciascuna della lunghezza di circa 40 000 km, dette circoli meridiani. Ciascuno di essi viene diviso dai poli in due semicirconferenze, dette meridiano e antimeridiano. Pur essendo infiniti, per convenzione si prendono in esame solo 360 meridiani geografici, distanti uno dall'altro un arco di ampiezza pari a 1°.

I paralleli sono circoli immaginari risultanti dall'intersezione della superficie terrestre con infiniti piani paralleli tra loro e perpendicolari all'asse terrestre. Si determinano così infinite circonferenze immaginarie, la cui lunghezza diminuisce (da circa 40 000 a 0 km) procedendo dall' Equatore ( circolo massimo, ottenuto intersecando la superficie terrestre con un piano perpendicolare all'asse terrestre e passante per il centro della Terra), verso i poli, in cui l'intersezione è rappresentata da un punto.

Oltre all'Equatore, anche ad altri paralleli sono stati assegnati nomi particolari: si tratta dei due circoli polari, Artico e Antartico, e dei due Tropici, del Cancro e del Capricorno, rispettivamente a N e a S dell'Equatore.

Reticolato geografico

I meridiani e i paralleli si intersecano secondo angoli retti e, nel loro insieme, formano il reticolato geografico, cioè una rete immaginaria che avvolge la superficie terrestre con maglie a forma di trapezio sferico (tranne quelle triangolari tra l'ultimo parallelo e il polo).

Come in tutti i sistemi di coordinate, è necessario fissare dei riferimenti; come meridiano di riferimento è stato scelto il meridiano di Greenwich, che passa per l'osservatorio astronomico situato nell'omonima località presso Londra, detto anche meridiano fondamentale. L' antimeridiano corrispondente, o meridiano 180°, passa per l'Oceano Pacifico. Nelle carte topografiche italiane, il meridiano di riferimento è quello passante per l'osservatorio di Monte Mario (Roma).

Il parallelo di riferimento è l' Equatore, che divide la Terra in due emisferi: quello boreale, compreso tra l'Equatore e il polo Nord, e quello australe tra l'Equatore e il polo Sud.

Le coordinate geografiche

La posizione assoluta di un luogo sulla superficie terrestre risulta esattamente determinata conoscendo le sue coordinate geografiche: la latitudine, la longitudine e l'altitudine.

La latitudine (φ) di un punto corrisponde alla sua distanza angolare dall'Equatore e si misura in gradi e frazioni di grado sul meridiano che passa per quel punto. La latitudine può essere compresa tra 0° e 90° Nord, se il punto si trova a nord dell'equatore, e tra 0° e 90° Sud, se il punto si trova a sud dell'equatore. Tutti i punti che si trovano sull'equatore hanno latitudine 0°.

La longitudine (λ) di un punto corrisponde alla sua distanza angolare dal meridiano fondamentale e si misura in gradi e frazioni di grado sul parallelo che passa per quel punto. La longitudine può essere compresa tra 0° e 180° Est (se il punto si trova a est del meridiano fondamentale) e tra 0° e 180° Ovest (se il punto si trova a ovest del meridiano fondamentale). Tutti i punti che si trovano sul meridiano fondamentale hanno longitudine 0° (fig. 5.3).

L' altitudine di un punto è la distanza verticale del punto dal livello medio del mare, assunto come superficie di riferimento.

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I riferimenti sulla superficie terrestre

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Per fissare univocamente un punto su una superficie sferica (per esempio, volta celeste, superficie terrestre), è necessario utilizzare sistemi di riferimento adeguati, che permettano la definizione di sistemi di coordinate. Per il nostro pianeta, si è fissato un sistema di riferimento immaginando...

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La terra è interessata da 12 movimenti diversi di cui però si ha riscontro soltanto col passare di tempi storici o geologici. 2 movimenti invece caratterizzano il nostro pianeta e sono riscontrabili da tutti e sono il movimento di rotazione e di rivoluzione. Il moto di rotazione è quel movimento che la terra compie ruotando intorno ad un asse congiungente i due poli. Per una rotazione completa la terra impiega 23 ore 56 minuti e 4 secondi, e questo periodo è detto giorno sidereo[NB:la rotazione è antioraria e va da Ovest ad Est nell'emisfero boreale viceversa in quello australe.]
Non ci accorgiamo del moto di rotazione in quanto noi stessi ruotiamo insieme alla terra. Ma la velocità lineare del moto è assai più elevata all'equatore, mentre ai poli essa è nulla: infatti la terra ruota intorno ad un asse congiungente i due poli!. La velocità angolare invece sono i gradi di parallelo percorsi in un ora ed è uguale in ogni punto della terra ed è circa 15°/h (360°/24 ore)

PROVE DEL MOTO DI ROTAZIONE:
il moto apparente degli astri nel cielo:
Il moto apparente degli astri ci può dimostrare la rotazione della terra. Se notiamo infatti il sole, esso sorge ad est e finché non tramonta esso forma nel nostro cielo una sorta di arco di circonferenza, e come esso tante altre stelle tanto da poterci indurre a pensare come hanno fatto gli antichi astronomi che sia la terra ferma e il resto dei corpi celesti che girino intorno ad essa. Oggi questo ovviamente è da escludere anche perché dal momento che i corpi celesti si trovano a milioni e milioni di anni luce distanti dalla terra e dato che essi se si muovessero si dovrebbero muovere tutti con la stessa velocità angolare ne risulterebbero che alcune viaggerebbero a velocità superiori a quelle della luce cosa non possibile per le teorie della relatività di Einstein.
LA PROVA DI GUGLIELMINI:
Sia Galileo che Newton avevano previsto che dal momento che la terra ruotasse da ovest verso est, un corpo in caduta libera sarebbe dovuto cadere spostato verso est dalla verticale al suolo. La veridicità di quest'ipotesi venne assodata da Guglielmini nel 1791, il quale , poiché lo spostamento dalla verticale è maggiore quanto più l'oggetto è distante dal suolo, egli si posizionò sulla torre più alta costruita allora,quella degli asinelli di Bologna (100m). Da qui fece cadere una sfera di piombo e notò che essa si conficcò nel terreno a 17 mm a Est dalla verticale al suolo. La spiegazione di ciò sta nella differenza tra velocità angolare( gradi di parallelo percorsi in un ora, che è sempre uguale per ogni punto sulla terra) e velocità lineare che cambia a seconda di dove ci troviamo sulla terra. La base della torre e la cima si trovano a differenti distanze dal centro della terra, per questo per ruotare dello stesso angolo la cima deve percorrere una distanza lineare maggiore rispetto alla base. Il peso cade dalla torre conservando per inerzia la velocità lineare della sua cima. Poiché nello stesso tempo la base della torre si sposta verso Est di uno spazio minore rispetto alla cima, il peso viene a trovarsi più a Est della base della torre.

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Recensione di Edoardoballe - 29-07-2016

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Moto di rotazione: le prove del moto di rotazione della terra.

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La terra è interessata da 12 movimenti diversi di cui però si ha riscontro soltanto col passare di tempi storici o geologici. 2 movimenti invece caratterizzano il nostro pianeta e sono riscontrabili da tutti e sono il movimento di rotazione e di rivoluzione.

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I moti della Terra e le sue conseguenze. 

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I moti della Terra e le sue conseguenze. 

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Scienze della Terra per le superiori/I movimenti della Terra - Wikibooks, manuali e libri di testo liberi

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I componenti del sistema Terra Scienze della Terra per le superiori/I componenti del sistema Terra

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Chiedersi quale sia la forma della Terra potrebbe sembrare una cosa sciocca. Tutti sanno che la Terra è tonda. In realtà la rappresentazione della Terra come una sfera è solo un'approssimazione.

La figura geometrica che meglio descrive il nostro pianeta non è una sfera ma un ellissoide, cioè una figura che si ottiene schiacciando leggermente la sfera ai poli. Questa deformazione è dovuta alla rotazione terrestre in quanto l' equatore, essendo più distante dall'asse terrestre, è sottoposto a una accelerazione centrifuga più intensa rispetto alle regioni prossime ai poli. L'effetto è analogo a quello che sfrutta un pizzaiolo per allargare la pasta della pizza facendola ruotare su sé stessa. La roccia di cui è formata la terra però è molto più rigida e la rotazione a cui viene sottoposta è molto minore. Di conseguenza lo schiacciamento è molto piccolo: appena 21 km. Potrebbero sembrare tanti ma diventano un'inezia se confrontati con i più 6300 km del raggio terrestre.

Ad essere corretti però ciò che più si avvicina alla forma della terra è il geoide, un solido irregolare che si ottiene considerando una superficie sempre perpendicolare ad un filo a piombo, cioè alla direzione della forza di gravità. Il geoide quindi tiene conto delle irregolarità gravitazionali prodotte dalla presenza di ammassi montuosi o di materiali meno densi come l'acqua degli oceani. Ci si potrebbe aspettare che la figura che emerge sia piuttosto bitorzoluta. In realtà l'entità delle deformazioni rispetto alla dimensione della Terra nel suo complesso è così piccola che il risultato finale ha l'aspetto di una superficie appena increspata più liscia della buccia di un'arancia.

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La forma della Terra: l'ellissoide e il geoide

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Chiedersi quale sia la forma della Terra potrebbe sembrare una cosa sciocca. Tutti sanno che la Terra è tonda. In realtà la rappresentazione della Terra come una sfera è solo un'approssimazione. La figura geometrica che meglio descrive il nostro pianeta non è una sfera ma un ellissoide, cioè una figura che si ottiene schiacciando leggermente la sfera ai poli.

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La composizione chimica di Urano è simile a quella di Nettuno ed entrambi hanno una composizione differente rispetto a quella dei giganti gassosi più grandi ( Giove e Saturno). Per questa ragione gli astronomi talvolta preferiscono riferirsi a questi due pianeti trattandoli come una classe separata, i " giganti ghiacciati".

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primo pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole

Mercurio

Foto di Mercurio fatta dalla sonda MESSENGER

Stella madre

Sole

Classificazione

Pianeta terrestre

Parametri orbitali

(all' epoca J2000)

Semiasse maggiore

0,387 [1]
au [1]

Perielio

0,313 [1]
au [1]

Afelio

0,459 [1]
au [1]

Circonf. orbitale

360000 000 2,406 km [N 1]
au

Periodo orbitale

87,969 giorni[1]
(0,241 anni)[1]

Periodo sinodico

115,88 giorni[1]
(0,317256 anni)

Velocità orbitale

38,86 47,36 58,98 km/s [1] (min)
km/s [1] (media)
km/s [1] (max)

Longitudine del
nodo ascendente

48,33167°[1]

Dati fisici

Diametro equat.

4879,4 km [1]

Massa

Acceleraz. di gravità in superficie

3,7 m/s² [1]
(0,378 g)[1]

Velocità di fuga

4,3 km/s [1]

Periodo di rotazione

58,65 giorni[1]
(58 d 15,6 h)[1]

Velocità di rotazione
(all'equatore)

3,0256 m/s [N 3]

Temperatura
superficiale

90 440 590-725 K (−183 °C)[2] (min)
K [1] (167 °C) (media)
K [1] (317-452 °C) (max)

Dati osservativi

Magnitudine app.

+7,25[4] (min)
+0,12[4] (media)
−2,48 [4] (max)

Magnitudine app.

1,9

0,3871 Mercurio è il pianeta più interno del sistema solare e il più vicino al Sole[5]. È il più piccolo e la sua orbita è anche la più eccentrica, ovvero la meno circolare, degli otto pianeti[N 4]. Mercurio orbita in senso diretto (in senso antiorario, come tutti gli altri pianeti del sistema solare) a una distanza media di au dal Sole con un periodo siderale di 87,969[1] giorni terrestri. Mercurio è anche in risonanza orbitale-rotazionale: completa tre rotazioni intorno al proprio asse ogni due orbite attorno al Sole[6].

L' eccentricità orbitale è abbastanza elevata e vale 0,205, ben 15 volte quella della Terra. Dalla superficie il Sole ha un diametro apparente medio di 1,4°, circa 2,8 volte quello visibile dalla Terra, e arriva a 1,8° durante il passaggio al perielio. Il rapporto fra la radiazione solare al perielio e quella all' afelio è 2,3. Per la Terra questo rapporto vale 1,07[6]. La superficie di Mercurio sperimenta la maggiore escursione termica tra tutti i pianeti, con temperature che nelle regioni equatoriali vanno da 100 K (−173 °C) della notte a 700 K (427 °C) del dì; le regioni polari invece sono costantemente inferiori a 180 K (−93 °C). Ciò è dovuto all'assenza dell' atmosfera che, se presente, svolgerebbe un ruolo nella ridistribuzione del calore. La superficie fortemente craterizzata indica che Mercurio è geologicamente inattivo da miliardi di anni.

Conosciuto sin dal tempo dei Sumeri, il suo nome è tratto dalla mitologia romana. Il pianeta è stato associato a Mercurio, messaggero degli dei, probabilmente a causa della sua rapidità di movimento nel cielo. Il suo simbolo astronomico è una versione stilizzata del caduceo del dio[7].

Trattandosi di un pianeta interno rispetto alla Terra, Mercurio appare sempre molto vicino al Sole (la sua elongazione massima è di 27,8°[8]), al punto che i telescopi terrestri possono osservarlo raramente. La sua magnitudine apparente oscilla tra −2,4 [1] e +7,2[4] a seconda della sua posizione rispetto alla Terra e al Sole.

Durante il giorno la luminosità solare impedisce ogni osservazione e l'osservazione diretta è possibile solamente subito dopo il tramonto, sull'orizzonte a ovest, o poco prima dell' alba verso est, oppure eccezionalmente in occasione delle eclissi totali[9]. Inoltre l'estrema brevità del suo moto di rivoluzione ne permette l'osservazione solamente per pochi giorni consecutivi, dopo di che il pianeta è inosservabile dalla Terra. Per evitare danni agli strumenti il telescopio spaziale Hubble non viene mai utilizzato per riprendere immagini del pianeta[10].

Mercurio è visibile solitamente per sei periodi l'anno, con tre apparizioni la mattina prima dell' alba e tre la sera immediatamente dopo il tramonto[11]. I periodi migliori per l'osservazione sono dopo il tramonto attorno all' equinozio di primavera per l' emisfero boreale e prima dell'alba attorno all'equinozio di autunno per l' emisfero australe[11], a causa dell'inclinazione dell' eclittica sull' orizzonte[12].

I transiti di Mercurio osservati dalla Terra sono molto più frequenti dei transiti di Venere grazie alla ridotta distanza dal Sole e alla maggiore velocità orbitale: ne avvengono circa tredici ogni secolo[13]. Sin dai tempi antichi il transito fornisce un'ottima occasione per condurre studi scientifici. Nel 1600 i transiti di Mercurio vennero usati per stimare la dimensione del pianeta e per calcolare la distanza tra Terra e Sole, allora sconosciuta[13]. In epoca moderna i transiti sono usati per analizzare dalla Terra la composizione della tenue atmosfera e come valido elemento di confronto per i metodi di individuazione di pianeti extrasolari[13].

Come nel caso della Luna e di Venere, anche per Mercurio dalla Terra è visibile un ciclo delle fasi, sebbene sia abbastanza difficile osservarlo con strumenti amatoriali[14].

Le osservazioni più antiche del pianeta di cui si ha traccia storica sono riportate nelle tavole MUL.APIN, eseguite probabilmente da astronomi assiri intorno al XIV secolo a.C.[15] Il nome utilizzato per designare Mercurio in questi testi, redatti in scrittura cuneiforme, è trascritto come Udu. Idim. Gu\u ₄.Ud ("il pianeta saltellante")[16]. Le registrazioni babilonesi risalgono al I millennio a.C. I Babilonesi chiamarono il pianeta Nabu (o Nebo), dio della scrittura e della saggezza nella loro mitologia[17].

Gli Egizi e i Greci assegnarono a Mercurio, come anche a Venere, due nomi: uno come stella del mattino, l'altro come stella della sera[18]. Per gli Egizi alle due apparizioni corrispondevano rispettivamente Seth, un dio nefasto che veniva scacciato dalla luce accecante del Sole nascente, e Horus, un dio benigno associato alla figura del faraone e dello Stato. Invece nella tradizione greca sono rintracciabili due coppie di nomi per Mercurio. La più antica, attestata nell'epoca di Esiodo (fine dell'VIII, inizio del VII secolo a.C.), consistette in Στίλβων ( Stilbon, "il brillante"), come stella del mattino, e Ἑρμάων ( Hermaon), come stella della sera[19]. Successivamente queste denominazioni furono sostituite rispettivamente da Apollo e Hermes[18]. Alcune fonti attribuiscono a Pitagora (intorno al 500 a.C.) la comprensione del fatto che si trattasse di un unico pianeta[N 5], altre invece propendono per un periodo più tardo, intorno al 350 a.C.[18] I Romani chiamarono il pianeta Mercurio in onore del messaggero alato degli dei, il dio romano del commercio e dei viaggi corrispondente al greco Hermes. Probabilmente il pianeta ricevette questi nomi a causa del suo rapido moto attraverso il cielo, più veloce di quello di tutti gli altri pianeti[5][20].

Tolomeo nel II secolo a.C. scrisse della possibilità che Mercurio transitasse davanti al Sole nelle Ipotesi Planetarie. Suggerì che nessun transito era stato fino ad allora osservato o a causa delle dimensioni del pianeta, troppo piccolo perché il fenomeno risultasse osservabile o perché l'evento era poco frequente[21].

Nell' Antica Cina Mercurio era conosciuto come Chen Xing (辰星), la Stella delle Ore. Era associato con il Nord e l'elemento dell'acqua nel Wu Xing[22]. Nelle moderne culture cinese, coreana, giapponese e vietnamita si è conservato il legame con il Wu Xing e il pianeta è chiamato "la stella dell'acqua" (水星)[23].

Nella mitologia indiana Mercurio era identificato con il dio Budha, che presiedeva il mercoledì[24]. Nella mitologia germanica e norrena il pianeta e il giorno erano dedicati al dio Odino (Woden in germanico)[25]. I Maya potrebbero aver rappresentato il pianeta come un gufo o forse come quattro gufi, due che ne esprimevano le caratteristiche mattutine e altri due per quelle serali, che recavano messaggi all' oltretomba[26].

Nel Surya Siddhanta, un trattato di astronomia indiano del V secolo, è fornita una stima del diametro di Mercurio con un errore rispetto al valore oggi noto inferiore dell'1%. Tuttavia il calcolo era basato sull'inaccurata supposizione che il diametro angolare del pianeta fosse di 3,0 arcominuti.

Nell' astronomia islamica medievale l'astronomo andaluso Al-Zarqali nell' XI secolo descrisse il deferente dell'orbita geocentrica di Mercurio come un ovale; ciò non influenzò in seguito né le sue teorie, né i suoi calcoli astronomici[27][28]. Nel XII secolo Ibn Bajja osservò "due pianeti come macchie scure sulla faccia del Sole". Nel XIII secolo Qotb al-Din Shirazi dell' Osservatorio di Maragheh suggerì che il suo predecessore potesse aver osservato il transito di Mercurio o di Venere sul disco solare[29]. Questi rapporti medievali di transiti planetari furono in seguito reinterpretati come osservazioni di macchie solari[30].

Nel XV secolo l'astronomo indiano Nilakantha Somayaji della Scuola del Kerala sviluppò un modello planetario del sistema solare parzialmente eliocentrico in cui Mercurio orbitava attorno al Sole che a sua volta orbitava attorno alla Terra. Si trattava di un modello simile al sistema ticonico suggerito dall'astronomo danese Tycho Brahe nel XVI secolo[31].

Galileo Galilei compì le prime osservazioni telescopiche di Mercurio all'inizio del XVII secolo. Sebbene fosse riuscito nell'osservare le fasi di Venere, il suo telescopio non era sufficientemente potente da permettergli di cogliere anche quelle di Mercurio, che furono scoperte nel 1639 da Giovanni Battista Zupi fornendo la prova definitiva che Mercurio orbita intorno al Sole. Intanto nel 1631 Pierre Gassendi era stato il primo a osservare un transito di Mercurio innanzi al Sole, secondo le previsioni fornite da Giovanni Keplero[32].

Evento raro nell'astronomia è il passaggio di un pianeta davanti a un altro ( occultazione) visto dalla Terra. Mercurio e Venere si occultano ogni pochi secoli e l'evento del 28 maggio 1737 rilevato da John Bevis all' Osservatorio di Greenwich è l'unico storicamente osservato[33]. La prossima occultazione di Mercurio da parte di Venere avverrà il 3 dicembre 2133[34].

Le difficoltà insite nella osservazione di Mercurio lo hanno reso il pianeta meno studiato tra gli otto del sistema solare. Nel 1800 20 Johann Schröter compì alcune osservazioni delle caratteristiche superficiali e affermò di aver osservato montagne alte km. Friedrich Wilhelm Bessel utilizzò i disegni di Schröter e stimò erroneamente un periodo di rotazione di 24 ore e un'inclinazione dell'asse di rotazione di 70°[35]. Negli anni ottanta dell' Ottocento Giovanni Schiaparelli compose mappe più accurate della superficie e suggerì che il periodo di rotazione del pianeta fosse di 88 giorni[36], uguale a quello di rivoluzione, e quindi che il pianeta fosse in rotazione sincrona con il Sole così come la Luna lo è con la Terra. L'impegno nel mappare la superficie di Mercurio fu proseguito da Eugène Michel Antoniadi che pubblicò le sue mappe e osservazioni in un libro nel 1934[37]. Molte caratteristiche superficiali del pianeta, e in particolare quelle di albedo, prendono il loro nome dalle mappe di Antoniadi[38].

L'astronomo italiano Giuseppe Colombo osservò che il periodo di rotazione era circa due terzi di quello orbitale e propose una risonanza 3:2 invece che l'1:1 prevista dalla teoria della rotazione sincrona[39].

Nel giugno del 1962 ricercatori sovietici dell'Istituto di radio-ingegneria ed elettronica dell' Accademia delle Scienze dell'URSS diretto da Vladimir Kotel'nikov furono i primi a eseguire osservazioni radar del pianeta[40][41][42]. Tre anni dopo ulteriori osservazioni radar condotte con il radiotelescopio di Arecibo dagli statunitensi Gordon Pettengill e R. Dyce indicarono in modo conclusivo che il pianeta completa una rotazione in 59 giorni circa[43][44]. La scoperta risultò sorprendente perché l'ipotesi che la rotazione di Mercurio fosse sincrona era ormai ampiamente accettata e vari astronomi, riluttanti ad abbandonarla, proposero spiegazioni alternative per i dati osservativi. In particolare la temperatura notturna della superficie del pianeta risultò molto più alta rispetto al valore atteso nel caso di rotazione sincrona e, tra le varie ipotesi, fu proposta l'esistenza di venti estremamente potenti che avrebbero ridistribuito il calore dalla faccia illuminata a quella buia[45].

I dati raccolti dalla missione spaziale Mariner 10 confermarono la previsione di Colombo[46] e l'esattezza delle mappe di Schiaparelli e Antoniadi. Gli astronomi rilevarono le stesse caratteristiche di albedo ogni seconda orbita e le registrarono, ma non dettero importanza necessaria a quelle dell'altra faccia di Mercurio a causa delle condizioni osservative scarse nel momento in cui le guardavano.

Le osservazioni dalla Terra non permisero di acquisire maggiori informazioni su Mercurio e le sue principali caratteristiche rimasero ignote finché non fu visitato dal Mariner 10, la prima sonda spaziale a visitare il pianeta. Tuttavia recenti progressi tecnologici hanno migliorato anche le osservazioni dalla Terra e, grazie alle osservazioni condotte dall' Osservatorio di Monte Wilson con la tecnica del lucky imaging nel 2000, è stato possibile risolvere per la prima volta dettagli superficiali sulla porzione di Mercurio che non era stata fotografata dal Mariner 10[47]. Osservazioni successive hanno permesso di ipotizzare l'esistenza di un cratere d'impatto più grande del Bacino Caloris nell'emisfero non fotografato dal Mariner 10, cratere a cui è stato informalmente dato il nome di Bacino Skinakas[48]. La maggior parte del pianeta è stata mappata dal radiotelescopio di Arecibo, con una risoluzione di 5 km, compresi depositi polari in crateri in ombra che potrebbero essere composti da ghiaccio d'acqua[49].

Mercurio fu visitato per la prima volta nel 1974 dalla sonda statunitense Mariner 10 che teletrasmise a Terra fotografie registrate nel corso di tre successivi sorvoli.

Concepito per l'osservazione di 700 50000 Venere e Mercurio, il Mariner 10 venne lanciato il 3 novembre 1973 e raggiunse il pianeta nel 1974, usando per la prima volta nella storia la manovra di fionda gravitazionale[50][51]. La sonda effettuò il primo sorvolo il 29 marzo a una distanza minima di km, fornendo le prime immagini inedite del pianeta e risultati scientifici inaspettati: la sonda registrò un campo magnetico rilevante che si pensava fosse quasi del tutto assente[52]. Il secondo sorvolo, il 21 settembre, fu ben più lontano del primo. Si decise di risparmiare carburante per permettere un terzo sorvolo che avrebbe permesso di capire la natura del campo magnetico: se intrinseco come quello della Terra o indotto dal vento solare come quello di Venere[53]. Il sorvolo avvenne a circa km dalla superficie e fornì ulteriori immagini della superficie illuminata e dettagli del polo sud[53]. Le manovre preparatorie per il terzo sorvolo non furono prive di incidenti, ma riuscirono comunque a portare la sonda statunitense alla minima distanza da Mercurio il 16 marzo 1975, quando passò a soli 327 km dalla superficie, confermando la natura intrinseca del campo magnetico e l'esistenza di una magnetosfera[53]. La sonda abbandonò il pianeta dopo aver fotografato il 41% della superficie del pianeta, fu spenta e rimase in orbita eliocentrica.

La NASA lanciò nel 2004 la sonda MESSENGER il cui primo passaggio ravvicinato di Mercurio, avvenuto il 14 gennaio 2008, fu preceduto da un sorvolo ravvicinato della Terra e da due di Venere e fu seguito da tre manovre di fionda gravitazionale su Mercurio prima dell'ingresso in orbita attorno al pianeta il 18 marzo 2011[54]. In seguito al primo fly-by di Mercurio, la sonda MESSENGER inviò a Terra le prime immagini dell'emisfero "sconosciuto" di Mercurio. La missione permise di scoprire la composizione della superficie, di rivelare la sua storia geologica, di analizzare il suo campo magnetico e di verificare la presenza di ghiaccio ai poli[55]. La missione si concluse con il decadimento orbitale e l'impatto ad alta velocità sulla superficie, creando presumibilmente un nuovo cratere dal diametro di 16 metri[56].

Il 20 ottobre 2018 è avvenuto il lancio da parte dell'1500 11600 ESA della missione spaziale BepiColombo[57], così battezzata in onore dello scienziato, matematico e ingegnere Giuseppe Colombo ( 1920- 1984). La missione è volta esclusivamente all'esplorazione del pianeta più interno[58]. La missione ha l'obiettivo di approfondire lo studio del pianeta e di testare la teoria della relatività generale; consiste di due orbiter, uno che si stabilizzerà in un'orbita con un apoermeo di km [59] per lo studio ravvicinato del pianeta e uno con apoermeo di km [60] per lo studio della magnetosfera.

L'orbita di Mercurio risulta essere ellittica solo in prima approssimazione, è infatti soggetta alla precessione del perielio, effetto che mise in difficoltà gli astronomi e i calcoli della fisica classica del XIX secolo. Le anomalie osservate nell'orbita del pianeta fecero ipotizzare a Urbain Le Verrier nel 1859 l'esistenza di un altro pianeta, che chiamò Vulcano[61]; si supponeva che l' orbita di Vulcano si svolgesse interamente all'interno di quella di Mercurio. Il primo a dare una spiegazione corretta delle anomalie della precessione del perielio dell'orbita di Mercurio fu Albert Einstein grazie alla relatività generale nel 1915[62], che proprio su questo fenomeno ha avuto uno dei suoi banchi di prova.

Mercurio si muove su un'orbita di eccentricità 0,2056, a una distanza dal Sole compresa fra 46000 000 e 69820 000 km [1], con un valore medio di 58000 000 km (rispettivamente 0,307, 0,466 e 0,387 au). Il periodo siderale di Mercurio è di 88 giorni[1], mentre il periodo sinodico è di 115,9 giorni[1]. Il piano orbitale è inclinato sull'eclittica di 7°[1].

La velocità media siderale del pianeta è pari a 47 km/s [1]; si tratta della più alta fra i pianeti del sistema solare. Il moto di rotazione mercuriano è molto lento: esso impiega 58,6 giorni per compiere un giro su sé stesso, e completa quindi tre rotazioni ogni due rivoluzioni, in risonanza orbitale 3:2[63], questo fa sì che la durata del giorno solare (176 giorni) sia il doppio della durata dell'anno (88 giorni); Mercurio è l'unico pianeta del sistema solare sul quale la durata del giorno è maggiore del periodo di rivoluzione.

Al perielio, la velocità orbitale molto elevata diventa la componente predominante del moto solare apparente per un osservatore sulla superficie, il quale dapprima vedrebbe il Sole stazionare nel cielo, poi invertire il suo cammino muovendosi da ovest verso est e infine riprendere la sua traiettoria ordinaria[64].

Mercurio è il più piccolo pianeta del sistema solare in termini di dimensioni e massa. In termini di dimensioni è più piccolo[65] anche di Titano e Ganimede, satelliti naturali di Saturno e Giove e, a causa delle dimensioni ridotte e della sua vicinanza al Sole, l'attrazione gravitazionale del pianeta non è riuscita a trattenere un'atmosfera consistente. La sua forma è grossomodo sferica e non presenta la caratteristica forma geoidale (schiacciamento ai poli e rigonfiamento all'equatore) degli altri pianeti[66]. Il pianeta non possiede né satelliti naturali né anelli planetari, sebbene nel 1974 poco prima del sorvolo ravvicinato della sonda Mariner 10 un'errata interpretazione di alcuni dati ricevuti lasciò immaginare la presenza di una luna di notevoli dimensioni[67].

La 5,43 densità di Mercurio, pari a g/cm³, si discosta molto da quella lunare e, al contrario, è molto vicina a quella terrestre. Questo lascia supporre che, nonostante le somiglianze con la Luna, la struttura interna del pianeta sia più vicina a quella della Terra. Mentre l'alta densità terrestre è il risultato della forte compressione gravitazionale, Mercurio è molto più piccolo e le regioni interne non sono compresse come quelle terrestri, pertanto per avere una tale densità, si suppone che il suo nucleo debba essere relativamente grande e ricco di ferro[68].

I geologi stimano che il nucleo di Mercurio occupi circa il 42% del suo volume, mentre per la Terra questa percentuale è del 17%. Una ricerca pubblicata nel 2007, unita alla presenza del debole campo magnetico, suggerisce che Mercurio possieda un nucleo metallico fuso elettricamente conduttore[69][70][71], circondato da un mantello dello spessore di 500-700 km composto da silicati[72][73]. Sulla base dei dati di Mariner 10 e di osservazioni compiute dalla Terra, la crosta di Mercurio è ritenuta essere spessa 100-300 km[74]. Una caratteristica distintiva della superficie di Mercurio è la presenza di numerose creste strette, che si estendono fino a diverse centinaia di chilometri in lunghezza. Si ritiene che queste si siano formate dal raffreddamento e dalla contrazione di nucleo e mantello, successivi alla solidificazione della crosta[75].

Il nucleo di Mercurio ha un contenuto di ferro superiore a quella di qualsiasi altro grande pianeta del sistema solare, e diverse teorie sono state proposte per spiegare questa caratteristica. La teoria più accreditata è che in origine Mercurio avesse un rapporto metalli-silicati simile alle comuni meteoriti condriti, che costituiscono il tipico materiale roccioso presente nel sistema solare, e avesse una massa di circa 2,25 volte quella attuale[76]. Quando il sistema solare si stava formando, Mercurio potrebbe essere stato colpito da un planetesimo di circa 1/6 della sua massa e di diverse migliaia di chilometri di diametro. L'impatto avrebbe spazzato via gran parte della crosta e del mantello presenti a quel tempo, lasciando il nucleo come componente predominante del corpo celeste. Un processo simile, noto come teoria dell'impatto gigante, è stato proposto per spiegare la formazione della Luna[76].

Un'altra ipotesi suggerisce che Mercurio potrebbe essersi formato dalla nebulosa solare prima che la produzione di energia del Sole si stabilizzasse. In questa ipotesi Mercurio avrebbe avuto inizialmente due volte la sua massa attuale, ma dopo la contrazione del protosole, le temperature si alzarono a 2500 -3500 K e forse anche più (10000 K). A tali temperature gran parte delle rocce superficiali di Mercurio sarebbero vaporizzate e sarebbero state poi spazzate via dal vento solare[77].

Una terza ipotesi propone che le perturbazioni dovute alla nebulosa solare causarono la perdita delle particelle più leggere, che non furono raccolte da Mercurio[78]. Ciascuna ipotesi predice una diversa composizione della superficie. Una risposta conclusiva potrebbe provenire dal confronto tra i risultati delle osservazioni che saranno condotte dalla missione BepiColombo con quelli ottenuti dalla missione MESSENGER[79][80]. La sonda MESSENGER ha rilevato in superficie livelli di potassio e zolfo superiori alla norma, che sembrerebbero escludere l'ipotesi dell'impatto gigante, e la conseguente vaporizzazione della crosta e del mantello. I risultati sembrerebbero dunque favorire la terza ipotesi; a ogni modo, occorrono ulteriori studi per confermarla[81].

Le prime fotografie della superficie si devono all'astronomo greco-francese Eugène M. Antoniadi ( 1870- 1944) che all'inizio del ventesimo secolo disegnò delle mappe di questo pianeta[82]. Similmente alla Luna, il suolo di Mercurio è ampiamente craterizzato a causa dei numerosi impatti di asteroidi che hanno contrassegnato il suo passato e presenta bacini riempiti da vecchie colate laviche, ancora evidenti a causa della mancanza quasi assoluta di un' atmosfera[83]. Alcuni crateri sono circondati da raggi. Si esclude la presenza sul pianeta di placche tettoniche.

Mercurio, come la Luna, ha subito urti con meteoriti ed è normale che i pianeti in possesso di un'atmosfera consistente risentano in misura assai minore dell'effetto degli impatti, poiché i corpi incidenti vengono fortemente erosi dall'attrito atmosferico[84]. Inoltre l'atmosfera stessa erode lentamente la superficie del pianeta, cancellando le tracce dell'urto[85]. Oltre all'atmosfera ci sono diversi elementi che cancellano i crateri causati da asteroidi che non sono infatti presenti su Mercurio, come il vento e l'acqua. Inoltre un numero così ampio di crateri induce a supporre che il pianeta, come la Luna, manchi da numerosi secoli di attività interna.

Sulla 70 25,9 superficie di Mercurio l' accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,378 volte quella terrestre[1]. A titolo di esempio si potrebbe affermare che un uomo dalla massa di kg che misurasse il proprio peso su Mercurio facendo uso di una bilancia tarata sull'accelerazione di gravità terrestre registrerebbe un valore pari a circa kg.

La ridotta distanza di Mercurio dal Sole e l'assenza di un'atmosfera consistente lo rendono un pianeta con una grande escursione termica, con temperature superiori a 350 −170 9,2 °C nella zona esposta al Sole, contro i °C nella parte in ombra. Inoltre, l'insolazione media della superficie mercuriana è pari a circa 6 volte e mezzo quella della Terra; la costante solare ha un valore di kW/ m² [86].

Alcuni tra i più grandi crateri di Mercurio superano i 200 km e prendono il nome di bacini. Al centro di molti crateri, spesso riempiti da antiche colate laviche ancora evidenti, s'innalzano piccole formazioni montuose. Il bacino più grande e più noto è la Caloris Planitia, dal diametro di circa 1 500 km: si tratta di una grande pianura circolare circondata da anelli di monti[87][88]. Questo bacino deve il suo nome al fatto che si trova sempre esposto alla luce del Sole durante il passaggio di Mercurio al perielio e pertanto è uno dei punti più caldi del pianeta. Dal cratere fuoriescono gas a base di potassio e sodio che contribuiscono alla tenue atmosfera del pianeta[89]. Agli antipodi del bacino Caloris si trova un tipo di terreno collinare del tutto insolito, assente sul resto della superficie, di età stimata pari a quella dello stesso bacino antipodale. Si è formato probabilmente quando un grosso asteroide, impattando su Mercurio, ha generato il bacino Caloris provocando un' onda d'urto che ha convogliato agli antipodi[90].

Alcuni crateri del polo nord, invece, sono in grado di schermare completamente la luce solare in alcune zone al loro interno, grazie anche alla scarsa inclinazione dell'asse orbitale, mantenendo la temperatura considerevolmente bassa per migliaia e milioni di anni, fino a circa −220 °C, e conservare così grosse risorse di acqua allo stato solido[91].

Confrontando i dati dalle sonde 1000 Mariner 10 e MESSENGER a 30 anni di differenza, si è rilevato un restringimento del diametro del pianeta dai 3 ai 14 chilometri[92]. Il tutto si basa sul fatto che il suo nucleo di liquido ferroso si stia raffreddando, così facendo esso si solidifica e di conseguenza il volume dell'intero pianeta diminuisce. Queste modifiche si fanno sentire anche in superficie frastagliando la crosta[93] e creando rupēs di notevoli dimensioni, fino a km di lunghezza e tre di profondità[92].

L'osservazione dal 30000 radiotelescopio di Arecibo ha rilevato delle formazioni strane all'altezza dei poli, molto riflettenti, simili a quelle che si ottengono osservando oggetti ghiacciati all'esterno del sistema solare[94]. I valori osservati sono compatibili con la presenza di ghiaccio coperto da un sottile strato di regolite. Data la ridotta inclinazione della rotazione di Mercurio, i crateri ai poli conservano delle zone perennemente oscurate dalla radiazione solare e hanno permesso al ghiaccio di conservarsi per miliardi di anni[94]. Questo ghiaccio ai poli è in una forma relativamente pura, ha lo spessore di almeno un metro (una stima dello spessore massimo non è possibile con sole osservazioni radar) e si estende per un'area di km² se si considerano entrambi i poli; l'origine è probabilmente dovuta a impatti di comete[94].

Nomenclatura e cartografia Modifica

L' Unione Astronomica Internazionale (UAI) è l'ente che controlla la nomenclatura dei pianeti; per l'assegnazione dei nomi delle caratteristiche geologiche di Mercurio, l'ente ha scelto un tema diverso per ogni caratteristica[95]:

alle catenae è stato dato il nome di un radiotelescopio;

ai crateri il nome di un artista;

alle dorsa il nome di uno scienziato che ha contribuito allo studio di Mercurio;

alle faculae il nome serpente in varie lingue;

alle fossae il nome di opere architettoniche;

ai montes il nome caldo in varie lingue;

alle planitiae il nome Mercurio in varie lingue;

alle rupēs il nome di scoperte o missioni scientifiche;

alle valles il nome di città abbandonate.

L'UAI ha anche realizzato una cartografia suddividendo la superficie del pianeta secondo un reticolato adatto a una rappresentazione in scala 1:5 000 000, che definisce 15 maglie[96] per meglio localizzare le peculiarità della superficie.

Per via della sua bassa attrazione gravitazionale Mercurio è sprovvisto di una vera e propria atmosfera come quella terrestre, fatta eccezione per esili tracce di gas probabilmente frutto dell'interazione del vento solare con la superficie del pianeta[98]. La composizione atmosferica è stata determinata come segue: ossigeno (42%), sodio (29%), idrogeno (22%), elio (6%), potassio (0,5%) e tracce di argon, anidride carbonica, vapore acqueo, azoto, xeno, kripton, neon, calcio e magnesio[97]. La pressione atmosferica al suolo, misurata dalla sonda Mariner 10, è nell'ordine di un millesimo di pascal.

La bassa densità dell'atmosfera non le permette di innescare un meccanismo di distribuzione del calore ricevuto dal 600 700 90 Sole; per questo motivo e per la rotazione estremamente lenta, che espone lo stesso emisfero alla luce solare diretta per lunghi periodi, l'escursione termica su Mercurio è la più elevata finora registrata nell'intero sistema solare: l'emisfero illuminato raggiunge i K ( K nelle zone equatoriali), quello in ombra scende spesso fino a K [14].

L'azione intensa del vento solare produce un fenomeno assente negli altri pianeti ma presente nelle comete quando si avvicinano al Sole: la presenza di una coda cometaria. Il vento solare espelle atomi neutri dalla prossimità del pianeta rendendo misurabile una coda fino a distanze di oltre un milione di chilometri, composta principalmente da atomi di sodio[99].

A dispetto delle sue ridotte dimensioni e del lento moto di rotazione, Mercurio possiede un 290 campo magnetico stabile, significativo e apparentemente globale. Le misurazioni delle sonde Mariner 10 e MESSENGER indicano un'intensità pari a circa l'1% del campo terrestre e lasciano presupporre che l'intensità all'equatore del pianeta sia compresa tra 250 e nT [100]. Come quello della Terra, il campo magnetico di Mercurio è dipolare[101], con inclinazione dell'asse magnetico rispetto a quello di rotazione inferiore ai 5°[100].

È probabile che il campo magnetico sia generato con un effetto dinamo, in modo simile a quanto accade per la Terra[102], sebbene siano state proposte anche alcune differenze[103][104]. Il campo magnetico sarebbe generato dalla circolazione dei fluidi del mantello ricco di ferro. In particolare, i forti effetti mareali, causati dalla relativamente elevata eccentricità dell'orbita del pianeta, fornirebbero l'energia necessaria a mantenere il nucleo allo stato liquido[105].

Il campo magnetico di Mercurio è sufficientemente forte da deflettere il vento solare e creare una magnetosfera di ridotte dimensioni attorno al pianeta, tanto piccola che la Terra riuscirebbe a contenerla[101]. La sua presenza riduce l' erosione cui è soggetta la superficie da parte del vento solare, sebbene non riesca a impedirla[106]. Le misurazioni del Mariner 10 lasciano pensare che il pianeta non sia circondato da fasce di radiazione (analoghe alle fasce di Van Allen della Terra), mentre hanno fornito prova della dinamicità della magnetosfera mercuriana la cui coda è interessata da intense tempeste magnetiche dalla durata di un minuto[107].

Che la magnetosfera di Mercurio "perda" è stato confermato anche nel corso del secondo sorvolo della sonda MESSENGER, avvenuto il 6 ottobre 2008800 [108]. La sonda ha incontrato "tornado" magnetici ampi fino a km (un terzo del raggio del pianeta). Questi si formano in conseguenza dell'interazione tra il campo magnetico trasportato dal vento solare e quello planetario. I fenomeni di connessione cui sono soggetti i due campi, sotto le azioni di trasporto del vento solare, danno origine a strutture vorticose, tubi magnetici contorti su sé stessi, che aprono delle finestre nello scudo magnetico del pianeta, permettendo alle particelle del vento solare stesso di impattare direttamente sulla superficie di Mercurio. Si parla in tal caso di flux transfer event o "eventi di trasferimento di flusso"[108].

MESSENGER ha inoltre rilevato che questi fenomeni si verificano con una frequenza dieci volte superiore che sulla Terra, dato che può essere solo parzialmente spiegato con la maggiore vicinanza al Sole di Mercurio[108].

Il cielo di Mercurio sarebbe nero anche di giorno, non avendo il pianeta un'atmosfera che lo circonda[109]. La differenza più grande rispetto al cielo terrestre è la maggior grandezza apparente del Sole, il cui diametro angolare può variare da 1,14 ° all' afelio a 1,73° quando si trova al perielio, cioè rispettivamente 2,1 e 3,2 volte più grande rispetto al Sole visto dalla Terra. L'orbita di Mercurio è infatti piuttosto eccentrica, e la distanza del pianeta dalla nostra stella varia considerevolmente nel corso del "suo" anno, durante cioè il moto di rivoluzione attorno al Sole[110].

Mercurio ruota sul proprio asse più lentamente che attorno al Sole, con una risonanza di 3:2 che perdura il giorno solare 176 giorni terrestri: è questo il periodo necessario per rivedere il Sole al medesimo meridiano. Il moto del Sole nel cielo di Mercurio non è tuttavia rettilineo e costante, perché quando il pianeta si avvicina al perielio, la velocità orbitale aumenta, superando la velocità di rotazione, con il risultato che il Sole appare fermarsi in cielo e spostarsi per un breve periodo nella direzione opposta, per poi riprendere il suo normale scorrere da est a ovest[110].

Sole a parte, l'oggetto più luminoso nei cieli di Mercurio sarebbe Venere, il pianeta più vicino, ancor più luminoso che visto dalla Terra. Da Mercurio infatti, oltre alla minore distanza, Venere sarebbe un pianeta esterno e arriverebbe all' opposizione mostrando il suo disco completamente illuminato, arrivando a brillare di magnitudine −7,7. La Terra sarebbe comunque anch'essa molto luminosa, di magnitudine −5 [111], accompagnata dalla Luna, di magnitudine −1,2 [N 6]. La separazione angolare massima tra la Terra e la Luna viste da Mercurio sarebbe di circa 15′.

Marte, meno brillante che visto dalla Terra, alla massima vicinanza raggiungerebbe una magnitudine −0,7, mentre gli altri pianeti del sistema solare apparirebbero sostanzialmente come visti dalla Terra e leggermente meno luminosi, vista la maggiore distanza.[N 6]

Etimologia, significato culturale e astrologia Modifica

Il nome Mercurio deriva dalla mitologia romana, e sebbene fosse di derivazione etrusca ( Turms), era il corrispondente del dio greco Ermes, che secondo la mitologia greca era nato da una relazione fugace tra Zeus e Maia, la più bella delle Pleiadi. Solitamente rappresentato come un giovane snello e atletico con in capo un elmetto alato, simbolo di velocità, era considerato il veloce messaggero degli dei, così come il pianeta è il più rapido nel suo moto di rivoluzione attorno al Sole. Mercurio ruota infatti attorno alla nostra stella in appena 88 giorni, e per la sua vicinanza al Sole può essere osservato solo per brevi periodi all'alba o al tramonto. Nella mitologia romana Mercurio possedeva caratteristiche simili a Ermes, e inoltre era il protettore del commercio e dei ladri, nonché simbolo della medicina[112].

Dato il suo veloce movimento apparente in cielo Mercurio rimane solo 7,33 giorni in ogni costellazione dello zodiaco e astrologicamente è il pianeta dominante del segno dei Gemelli ( domicilio diurno) e della Vergine (domicilio notturno). Esso governa la comunicazione, la razionalità, la rapidità, l'astuzia, l'intelligenza e l'apprendimento rapido[113].

Nell' astrologia cinese, Mercurio domina l'acqua, uno dei cinque elementi essenziali assieme a legno, fuoco, terra e metallo e che simboleggia la vita e la purificazione[114].

Nella letteratura classica Mercurio, come gli altri principali pianeti conosciuti fin dai tempi antichi, compare in numerose opere. Dante Alighieri nella Divina Commedia chiama il Secondo Cielo Cielo di Mercurio. Il Sommo Poeta lo descrive come il luogo dove abitano gli arcangeli e le anime che si attivarono per la gloria terrena, come l'imperatore Giustiniano I. Dante considerava Mercurio la "sua stella", perché Mercurio rappresenta la dialettica, in quanto è il pianeta più piccolo e più vicino al Sole e come scrisse lui stesso nel Convivio, è quello che "più va velata de li raggi del Sole che null'altra stella"[115].

Essendo uno dei pianeti più vicini alla Terra, Mercurio è stato citato in numerose opere fantascientifiche, soprattutto prima del 1965, quando gli astronomi scoprirono che non era in rotazione sincrona come invece si pensava fino a quel momento[44]. Prima del 1965 molte opere lo descrivono infatti come un pianeta che volgeva sempre la stessa faccia al Sole e quindi metà della sua superficie era perennemente illuminata e l'altra metà sempre oscura.

Uno dei primi romanzi di fantascienza fu Entretiens sur la pluralité des mondes di Bernard le Bovier de Fontenelle, che descrive l'esistenza di mondi extraterrestri su Mercurio, Venere e Saturno.

Anche Isaac Asimov ha ambientato alcune delle sue storie su Mercurio. In Circolo vizioso, racconto del 1942 e riproposto nell'antologia Io, robot, due astronauti devono riparare delle miniere servendosi di un sofisticato robot. Conclusione errata è un giallo, dove per la morte di uno scienziato vengono indagati tre suoi colleghi, che erano stati rispettivamente sulla Luna, su Mercurio e sull'asteroide Cerere.

In Lucky Starr e il grande sole di Mercurio, lo scenario è un luogo posto al confine tra l'emisfero in ombra e quello alla luce perenne del pianeta (il romanzo è del 1956 e non si era ancora scoperto che Mercurio non è in rotazione sincrona). Sempre nel 1956 Alan E. Nourse scrive Brightside Crossing ( Traversata luminosa), dove un gruppo di spedizione progetta di attraversare la superficie di Mercurio al perielio seguendo la linea equatoriale[116].

Dopo che fu scoperto che la rotazione non era sincrona e in realtà Mercurio non volgeva sempre la stessa faccia al Sole, la descrizione di Mercurio nelle opere letterarie si aggiornò al passo con le conoscenze scientifiche del pianeta.

Fra le varie citazioni in romanzi e racconti, tra cui la menzione di una civiltà mercuriana di Arthur C. Clarke in Incontro con Rama, che tenta di distruggere l'astronave aliena senza riuscirci, Mercurio è lo scenario principale del romanzo di David Brin, Spedizione Sundiver, del 1980, dove i protagonisti trascorrono buona parte del tempo su Mercurio, base più vicina per studiare forme di vita intelligenti scoperte sul Sole. In Manifold: Space Mercurio è invece l'ultimo avamposto rimasto all'umanità, dopo che una potente razza aliena ha distrutto la razza umana dal resto del sistema solare[117].

Note al testo

1. ^ Valore calcolato a partire da velocità orbitale media e periodo orbitale: 359960 702,976 km.

2. ^ Valore calcolato a partire dal diametro assumendo il corpo sferico: 74796 748 km².

3. ^ Valore calcolato a partire dal diametro e dal periodo di rotazione: 0,003025064 km/s.

4. ^ Plutone è stato considerato un pianeta fin dalla sua scoperta (nel 1930) al 2006, successivamente è stato classificato come pianeta nano. Plutone è anche più piccolo di Mercurio, ma è stato considerato essere più grande fino al 1976.

5. ^ A Pitagora è frequentemente attribuita l'identificazione delle stella del mattino, Phosphorous, e della stella della sera, Hesperus, con il pianeta Venere.

6. Valore calcolato con le formule della legge dell'inverso del quadrato e della relazione luminosità/magnitudine

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primo pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole Mercurio Foto di Mercurio fatta dalla sonda MESSENGER Stella madre Sole Classificazione Pianeta terrestre Parametri orbitali (all' epoca J2000) Semiasse maggiore 0,387 [1] au [1] Perielio 0,313 [1] au [1] Afelio 0,459 [1] au [1] Circonf.

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I corpi celesti che non puliscono la propria fascia orbitale

L' Astronomia è una materia complessa e in quanto tale è in costante evoluzione; studiare lo spazio celeste necessita di sezionarlo, per quanto possibile, in corpi, materia, caratteristiche geologiche, orbite e moti rotatori. Il termine " pianeta nano" nasce appunto da questo continuo studio e venne reso ufficiale nella nomenclatura astronomica durante l'assemblea dell'Unione Astronomica Internazionale tenutasi nel 2006 a Praga, inoltre, fu stabilita la retrocessione di Plutone da pianeta a pianeta nano.

Differenza tra pianeta e pianeta nano

In base ai termini viene naturale dedurre che la differenza stia nelle dimensioni dei pianeti ma in realtà non è così. Sia i pianeti che i pianeti nani sono dei corpi celesti, di forma sferoidale, che orbitano intorno ad una stella, la differenza sta in quella che viene definita "dominanza orbitale", i pianeti attraverso un numero elevato di cicli orbitali, sono in grado di spostare gli altri corpi presenti nella propria orbita, attirando li a sé oppure spostandoli su altre orbite. In sostanza i pianeti sono in grado di ripulire la propria fascia orbitale mentre i pianeti nani no.

I pianeti nani

L'Unione Astronomica Internazionale al momento ne riconosce cinque: Cerere, Plutone, Haumea, Makemake ed Eris.

Cerere è il primo pianeta nano ad essere stato scoperto, fu individuato dall'astronomo italiano Giuseppe Piazzi nel 1801. Ha un diametro di circa 950 km ed ha una superficie composta presumibilmente da un mix di ghiaccio e minerali vari tra cui carbonati e argille idrate. Nel 2007 la NASA ha inviato la sonda Dawn che è entrata nell'orbita di Cerere nel marzo 2015.

Plutone fu scoperto nel 1930 dall'astronomo Clyde Tombaugh e fino al 2006 fu considerato il nono pianeta del sistema solare per poi essere "retrocesso" a pianeta nano. Le iniziali P L vennero date in onore a Percival Lowell che fu il primo astronomo ad ipotizzare nel 1915 la presenza di un pianeta X al di là di Nettuno, rivelatosi essere poi appunto Plutone. Nel 2006 la NASA ha inviato la sonda spaziale New Horizons che nel 2015 ha raggiunto la distanza minima di 12.472 km.

Haumea fu scoperto nel 2003 da un gruppo di ricercatori della Sierra Nevada Observatory in Spagna. Ha dimensioni simili a quelle di Plutone e come esso orbita attorno al Sole, la peculiarità di Haumea è la rapidità di rotazione compiuta in circa quattro ore.

Makemake scoperto nel 2005 da un gruppo di astronomi dell'osservatorio di Monte Palomar, è considerato il terzo pianeta nano per dimensioni del sistema solare. Definito oggetto transnettuniano in quanto la sua orbita è esterna rispetto a quella di Nettuno.

Eris scoperto dallo stesso gruppo di astronomi dell'osservatorio di Monte Palomar nel 2005, è il più grande per dimensioni tra i pianeti nani. Attraverso osservazioni spettostropiche tramite luce infrarossa, è stato stabilito che la superficie di Eris è simile a quella di Plutone, presenta infatti metano allo stato solido.

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Quali sono i pianeti nani del sistema solare

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I corpi celesti che non puliscono la propria fascia orbitaleL'Astronomia è una materia complessa e in quanto tale è in costante evoluzione; studiare lo spazio celeste necessita di sezionarlo, per quanto possibile, in corpi, materia, caratteristiche geologiche, orbite e moti rotatori. Il...

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Partiamo dagli Passiamo ora ai Finiamo infine con le

Negli ultimi giorni si è spesso parlato di Meteoriti, Asteroidi, Comete, ecc. tutti corpi celesti che però hanno una loro propria classificazione e caratteristica e che spesso vengono scambiati o chiamati erroneamente.
Ma cerchiamo di fare chiarezza partendo con dividere i corpi celesti in luminosi e oscuri. Quelli luminosi sono tutti quei corpi che emanano energia propria (radiazioni); quelli oscuri sono tutti quei corpi che non emanano energia propria ma rispecchiano quella altrui (come la luna). Tra i primi troviamo appunto le Stelle, i Pulsar, i Quasar, le Comete ed alcune Nebulose, nei secondi troviamo i Pianeti, i Satelliti, gli Asteroidi, i Meteoriti ed alcune Nebulose.

Asteroidi

Per prima cosa gli astronomi definiscono pianeta ogni corpo freddo o inerte (ossia non dotato di luce propria) che percorra un'orbita direttamente intorno al Sole. In questa definizione non rientrano solo i 9 più noti ma anche un gran numero di corpi celesti più piccoli che percorrono orbite proprie attorno al Sole e possiedono caratteristiche fisiche analoghe ai maggiori. Essi vengono appunti denominati Asteroidi o "pianetini" e secondo calcoli approssimativi si stima che esistano circa 300.000 asteroidi nello spazio.
La maggior parte degli asteroidi orbitano tra Marte e Giove, ad una distanza compresa tra 2 e 4 UA dal Sole, in una regione conosciuta come Fascia principale.

Gli asteroidi più grossi sono Cerere, con un diametro di circa 950 km, Pallade e Vesta, di circa 550 km di diametro. I pianetini più grandi sono quasi sferici, però forme allungate e irregolari sono comuni tra quelli di diametro inferiore a 150 km. La maggior parte degli asteroidi, indipendentemente dalle dimensioni, ruota attorno ad assi, con periodi compresi tra le 5 e le 20 ore; vi sono anche pianetini doppi, cioè dotati di compagni.
Alcuni scienziati ritengono che gli asteroidi siano i resti di un pianeta esploso, ma è più probabile che essi si siano formati singolarmente giacché la distruttiva influenza gravitazionale di Giove dovrebbe aver impedito l'aggregazione di un pianeta in quella regione celeste.

Un numeroso gruppo di asteroidi, oltre un migliaio, è costituito dai cosiddetti troiani. Questi asteroidi hanno orbite molto simili a quella di Giove. Poi esistono i centauri che orbitano attorno al Sole in mezzo ai pianeti giganti, quindi oltre l'orbita di Giove. Le migliorate capacità dei moderni telescopi hanno permesso di estendere le nostre conoscenze sugli oggetti trans-nettuniani. Oggi vengono comunemente riconosciute tre grandi distribuzioni asteroidali oltre l'orbita di Nettuno: la fascia di Edgeworth-Kuiper, il disco diffuso e la nube di Oort.

Meteoriti

Per definizione un meteorite è ciò che rimane di un meteoroide ( ovvero un piccolo Asteroide) dopo il processo di ablazione ( rimozione di materiale dalla superficie di un oggetto mediante processi di vaporizzazione ed erosione ) nel suo passaggio attraverso l'atmosfera e che raggiunge il suolo. Si definisce meteora ogni corpo celeste che, provenendo dallo spazio, si incendia al contatto con l'atmosfera terrestre, consumandosi completamente prima di raggiungere il suolo.Quando entrano nell'atmosfera i meteoroidi si riscaldano fino ad emettere luce, formando così una scia luminosa chiamata meteora, bolide o stella cadente. Contrariamente a quanto comunemente si ritiene, il riscaldamento non è prodotto dall'attrito, ma dalla pressione dinamica generata dalla fortissima compressione dell'aria di fronte al meteorite. L'aria si riscalda e a sua volta riscalda il meteorite.

Comete

Una cometa è un oggetto celeste, simile ad un asteroide ma composto prevalentemente di ghiaccio. Spesso descritte come "palle di neve sporche", le comete sono composte per la maggior parte di sostanze volatili come biossido di carbonio, metano e acqua ghiacciati, con mescolati aggregati di polvere e vari minerali. La sublimazione delle sostanze volatili ( ovvero del nucleo) quando la cometa è in prossimità del Sole causa la formazione della chioma ( nube o atmosfera rarefatta che si genera attorno al nucleo) e della coda ( nube che si allunga dalla chioma nella direzione del vento solare).

Spesso polveri e gas formano due code distinte, che puntano in direzioni leggermente differenti: la polvere, più pesante, rimane indietro rispetto al nucleo e forma spesso una coda incurvata, che si mantiene sull'orbita della cometa; il gas, più sensibile al vento solare, forma una coda diritta, in direzione opposta al Sole, seguendo le linee del campo magnetico locale piuttosto che traiettorie orbitali. Viste prospettiche dalla Terra possono determinare configurazioni in cui le due code si sviluppano in direzioni opposte rispetto al nucleo, oppure in cui la coda di polveri, più estesa, appare ad entrambi i lati di esso. In questo casi si dice che la cometa possiede una coda ed un' anti-coda.

La maggior parte delle comete seguono orbite ellittiche molto allungate che le portano ad avvicinarsi al Sole per brevi periodi ed a permanere nelle zone più lontane del Sistema solare per la restante parte. Le comete hanno vita relativamente breve. I ripetuti passaggi vicino al Sole le spogliano progressivamente degli elementi volatili, fino a che la coda non si può più formare, e rimane solo il materiale roccioso. Se questo non è abbastanza legato, la cometa può semplicemente svanire in una nuvola di polveri. Se invece il nucleo roccioso è consistente, la cometa è adesso diventata un asteroide inerte, che non subirà più cambiamenti.

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comete: cosa sono e che differenze hanno?

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Asteroidi, Meteoriti, Comete: cosa sono e che differenze hanno?

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Partiamo dagli Passiamo ora ai Finiamo infine con le Negli ultimi giorni si è spesso parlato di Meteoriti, Asteroidi, Comete, ecc. tutti corpi celesti che però hanno una loro propria classificazione e caratteristica e che spesso vengono scambiati o chiamati erroneamente. Ma cerchiamo di fare chiarezza partendo con dividere i corpi celesti in luminosi e oscuri.

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Gli astrofisici di tutto il mondo sono concordi nell'affermare che l'universo è nato da una esplosione. Nel 1929 Edwin Hubble ha annunciato la scoperta dell'espansione dell'universo: osservando diverse galassie ha scoperto infatti che la maggior parte di loro si stava allontanando dalla Terra, dato che i loro spettri risultavano spostati verso il rosso. Ha osservato inoltre che più era grande la loro distanza dalla Terra e più era alta la loro velocità di allontanamento. Questa situazione è spiegata dal primo principio cosmologico, secondo il quale "la struttura e le proprietà dell'universo su larga scala sono ovunque ed in tutti i tempi le stesse". Questa osservazione di Hubble è riassunta con la formula v = H r. Dove v è la velocità di allontanamento, r la distanza e H un numero detto "costante di Hubble" che vale 53 Km/s per ogni milione di parsec.

L'osservazione metteva in crisi la concezione dominante di universo stazionario. Infatti essendo questo in espansione la sua densità doveva variare. La teoria è stata quindi modificata con l'affermazione che vi doveva essere una continua creazione di materia pari ad un atomo di idrogeno per ogni centimetro cubo ogni milione di miliardi di anni. In seguito si è ipotizzato che l'universo fosse nato da un'esplosione avvenuta 15 miliardi di anni fa e che il moto di allontanamento fosse la conseguenza di questa esplosione. L'esplosione ha preso il nome di Big Bang.

Prima del Big Bang, l'universo era concentrato in una sfera, con temperature e densità infinite. All'interno era presente un plasma, uno stato della materia in cui nuclei ed elettroni sono liberi di muoversi caoticamente, costituito da quark e gluoni. Questa situazione era molto instabile e per questo si è arrivati ad una esplosione. Le fasi successive all'esplosione sono suddivise in diverse "ere": l'era dell'età quantistica, l'era elettrodebole, l'era dominata dalla radiazione, l'era dominata dalla materia.

In seguito si sono sviluppate varie teorie sull'evoluzione dell'universo:
- l'universo avrebbe continuato ad espandersi fino ad un certo punto e poi avrebbe arrestato il proprio ingrandimento;
- la velocità alla quale l'universo si espande si sarebbe dovuta ridurre e l'accelerazione arrivata a 0 sarebbe diventata negativa portando ad un Big Crunch e ritornando allo stato di singolarità;
- l'universo avrebbe continuato ad espandersi all'infinito.

L'ultima teoria è stata proposta da Alan Guth nel 1984 ed è stata accolta dalla maggior parte degli studiosi. La teoria del Big Bang è stata formulata da Alexander Friedmann nel 1929 e completata da George Gamow nel 1940. In origine quindi tutto era concentrato in un minuscolo punto, dalla densità e gravità infinite: il tempo e lo spazio erano pari a zero e la temperatura era nell'ordine di miliardi di miliardi di gradi. Cosa ci fosse prima rimane per ora un mistero, dal momento che gli scienziati non avanzano ipotesi, ritenendo i momenti anteriori a tale istante come inconoscibili ed inspiegabili da qualsiasi teoria. Il termine "Big Bang" è stato coniato da Fred Hoyle nel 1949 durante un programma radiofonico sulla BBC ed era usato in senso dispregiativo.

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Big Bang: come si è formato l'universo | Studenti.it

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Gli astrofisici di tutto il mondo sono concordi nell'affermare che l'universo è nato da una esplosione. Nel 1929 Edwin Hubble ha annunciato la scoperta dell'espansione dell'universo: osservando diverse galassie ha scoperto infatti che la maggior parte di loro si stava allontanando dalla Terra, dato che i loro spettri risultavano spostati verso il rosso.

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La Luna è l'unico satellite naturale della Terra[3]. Il suo nome proprio viene talvolta utilizzato, per antonomasia e con l'iniziale minuscola ("una luna"), come sinonimo di satellite anche per i corpi celesti che orbitano attorno ad altri pianeti.

Luna

Luna piena vista dall' emisfero boreale della Terra

Satellite di

Terra

Parametri orbitali

(all' epoca J2000)

Circonf. orbitale

2413 402 km

Periodo orbitale

27,32166 155 giorni
(27 d 7 h 43,2 m)

Periodo sinodico

29,530 588 giorni
(29 d 12 h 44 m)

Velocità orbitale

Inclinazione
sull'eclittica

5,145396°

Inclinazione rispetto
all'equat. di Terra

da 18,30° a 28,60°

Eccentricità

0,0549[1]

Dati fisici

Diametro equat.

Diametro polare

Diametro medio

Schiacciamento

0,0012[1]

Superficie

37930 000 km²

Volume

2,1958×10 ¹⁹ m³ [1]

Massa

Densità media

3,3462×10 ³ kg/m³

Acceleraz. di gravità in superficie

1,622 m/s²
(0,1654 g)

Periodo di rotazione

Rotazione sincrona

Velocità di rotazione
(all'equatore)

4,627 m/s

Inclinaz. dell'asse
sull'eclittica

1,5424°

Temperatura
superficiale

40 K (−233,2 °C)[2] (min)

250 K (−23 °C) (media)

396 K (123 °C) (max)

Pressione atm.

3×10 −10 Pa

Albedo

0,12

Dati osservativi

Magnitudine app.

Magnitudine app.

−12,74

Orbita a una distanza media di circa dalla Terra[1], sufficientemente vicina da essere osservabile a occhio nudo, così che sulla sua superficie è possibile distinguere delle macchie scure e delle macchie chiare. Le prime, dette mari, sono regioni quasi piatte coperte da rocce basaltiche e detriti di colore scuro. Le regioni lunari chiare, chiamate terre alte o altopiani, sono elevate di vari chilometri rispetto ai mari e presentano rilievi alti anche 8000-9000 metri. Essendo in rotazione sincrona rivolge sempre la stessa faccia verso la Terra e il suo lato nascosto è rimasto sconosciuto fino al periodo delle esplorazioni spaziali[4].

Durante il suo moto orbitale, il diverso aspetto causato dall'orientazione rispetto al Sole genera delle fasi chiaramente visibili e che hanno influenzato il comportamento dell'uomo fin dall'antichità. Impersonata dai greci nella dea Selene[5], fu da tempo remoto considerata influente sui raccolti, le carestie e la fertilità. Condiziona la vita sulla Terra di molte specie viventi[6], regolandone il ciclo riproduttivo e i periodi di caccia; agisce sulle maree e sulla stabilità dell'asse di rotazione terrestre[7].

Si pensa che la Luna si sia formata 4,5 miliardi di anni fa, non molto tempo dopo la nascita della Terra. Esistono diverse teorie riguardo alla sua formazione; la più accreditata è che si sia formata dall'aggregazione dei detriti rimasti in orbita dopo la collisione tra la Terra e un oggetto delle dimensioni di Marte chiamato Theia[8].

Il suo simbolo astronomico ☾[9] è una rappresentazione stilizzata di una sua fase (compresa tra l'ultimo quarto e il novilunio visto dall' emisfero boreale, oppure tra il novilunio e il primo quarto visto dall' emisfero australe).

La faccia visibile della Luna è caratterizzata dalla presenza di circa 300000 1 13 crateri da impatto (contando quelli con un diametro di almeno km)[10]. Il cratere lunare più grande è il bacino Polo Sud-Aitken[11], che ha un diametro di circa , è profondo km e occupa la parte meridionale della faccia nascosta.

Storia dell'esplorazione lunare

La faccia nascosta, sempre opposta alla Terra, della Luna venne osservata per la prima volta il 7 ottobre 1959, quando la sonda sovietica Luna 3 fu messa in orbita attorno alla Luna e inviò alcune sue fotografie alla Terra[54].

Gli uomini hanno messo piede per la prima volta sulla Luna il 20 luglio 1969[55], all'apice di una gara spaziale tra Unione Sovietica e Stati Uniti, ispirata dalla guerra fredda (durante la quale non mancarono progetti militari di entrambe le superpotenze volti a utilizzare la Luna come base o per esperimenti implicanti anche l'uso di armi nucleari, come il Project A119).

Il programma lunare sovietico fu tenuto nascosto, dalle fonti ufficiali moscovite, fino alla fine della guerra fredda[56][57].

Il primo astronauta a camminare sulla superficie lunare fu lo statunitense Neil Armstrong, comandante dell' Apollo 11. L'ultimo fu Eugene Cernan, che dopo 3 giorni e 3 ore trascorsi sulla superficie lunare con il collega della missione Apollo 17, Harrison J. Schmitt, la lasciò il 14 dicembre 1972[58].

L'equipaggio dell' Apollo 11 lasciò una targa di acciaio inossidabile, per commemorare lo sbarco e lasciare informazioni sulla visita a ogni altro essere vivente che la trovi. Sulla targa c'è scritto:

Un'impronta lasciata sul suolo lunare dall'astronauta Buzz Aldrin durante la missione dell'Apollo 11

In totale gli sbarchi sulla Luna delle missioni Apollo furono sei ( Apollo 11, 12, 14, 15, 16 e 17), per un totale di 12 astronauti discesi sul satellite; la missione Apollo 13 non atterrò sulla Luna a causa di un incidente durante il volo e le restanti previste missioni Apollo 18, 19 e 20 furono annullate per tagli di bilancio.

Dagli inizi degli anni settanta iniziò a prender piede una teoria complottista che sosteneva che le missioni Apollo non fossero mai realmente avvenute, ma che la NASA insieme al governo degli Stati Uniti avesse organizzato una cospirazione inscenando il tutto in studi televisivi con l'aiuto di effetti speciali[60][61]. Nonostante queste teorie siano state smentite ed esistano varie prove sugli allunaggi dell'Apollo[62][63], l'argomento continua a suscitare polemiche[61].

Dopo gli sbarchi del programma Apollo nessun essere umano ha più camminato sulla Luna[64]. Gli statunitensi, avendo vinta la gara coi sovietici ed essendo pressati da altri problemi interni e internazionali, persero l'interesse per le missioni con equipaggio. I sovietici continuarono con l'atterraggio di sonde automatiche (tra cui le Lunochod) alcune delle quali (come Luna 16) riportarono anche campioni di suolo sulla Terra. Le altre nazioni non avevano le risorse necessarie e le due superpotenze non videro un vantaggio immediato dell'esplorazione tale da giustificarne gli altissimi costi. Vennero, comunque, pubblicati diversi studi relativi alla realizzazione di basi lunari permanenti[65].

Gli anni duemila hanno visto una ripresa dell'esplorazione lunare. L' Agenzia spaziale europea ha lanciato la sonda spaziale SMART-1 il 27 settembre 2003. La sonda, equipaggiata con un propulsore ionico, ha raggiunto la Luna all'inizio del 2005 e ha effettuato una ricognizione completa della Luna e prodotto una mappa a raggi X della superficie[66]. Nel 2007, l' agenzia spaziale giapponese ha lanciato la sonda SELENE (ribattezzata Kaguya dopo il lancio) che ha eseguito una mappatura della superficie lunare con particolare attenzione alle anomalie del suo campo gravitazionale. Lo stesso decennio ha visto il lancio, anche, delle prime missioni lunari dei paesi emergenti dell'Asia: la Cina ha lanciato le missioni Chang'e 1 e 2 nel 2007 e nel 2010, rispettivamente; l' India ha lanciato Chandrayaan-1 nel 2008[67].

La NASA ha lanciato nel 2009 le missioni LCROSS e Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). La prima dedicata all'individuazione della presenza di acqua sulla Luna, la seconda per eseguire una ricognizione ad alta risoluzione della superficie lunare. Dal 2011, LRO è affiancata da GRAIL, sviluppata per studiare il campo gravitazionale lunare e, in base a questo, dedurre dettagli della topografia e composizione della crosta e del mantello sottostante.

Nel 2018, l' agenzia spaziale cinese lavora ad un programma di esplorazione della superficie lunare con le missioni robotiche Chang'e e il rover Yutu. La NASA, invece, conduce l'osservazione dall'orbita con la sua missione Lunar Reconnaissance Orbiter. Entrambe le agenzie sono attive nel finanziare concretamente l'esplorazione lunare, quella cinese pianifica nel corso dell'anno l'invio del primo rover sul lato nascosto della Luna, Chang'e 4[68], e quella statunitense ha ricevuto la prima direttiva federale, Space Policy Directive 1[69], per riprendere l'esplorazione umana sulla Luna.

Le agenzie spaziali indiane e russe avevano iniziato nel 2007 una collaborazione a un progetto comune di esplorazione con un rover programmato per il 2018[72], ma a seguito della crisi economica la Russia ha dovuto abbandonare il progetto che sarà continuato dall' India con la missione Chandrayaan-2, il cui allunaggio di un lander è fallito nel 2019, e di Chandrayaan-3, lanciata nel 2023[73][74].

L'agenzia americana NASA e la russa Roscosmos hanno siglato un accordo nel 2017 per la cooperazione nell'esplorazione spaziale e in particolare per agevolare la presenza umana in orbita cislunare[75], in particolare il progetto della NASA comprende la costruzione della stazione spaziale Deep Space Gateway in orbita attorno alla Luna da usare come avamposto per missioni lunari e dello spazio profondo e l'agenzia russa intende estendere l'invito a partecipare al progetto alle maggiori agenzie spaziali della Terra[76].

Già nel 2017 il programma Artemis era in via di sviluppo, ma nel 2020 la NASA ha richiesto un finanziamento aggiuntivo di 1,6 miliardi di dollari, concretizzando il progetto. Artemis è un programma di volo spaziale con equipaggio in corso portato avanti principalmente dalla NASA, dalle aziende di voli spaziali commerciali statunitensi e da partner internazionali come l' Agenzia spaziale europea (ESA), la JAXA e la Canadian Space Agency (CSA) con l'obiettivo di far sbarcare "la prima donna e il prossimo uomo" sulla Luna, in particolare nella regione del polo sud lunare, entro il 2024. La NASA vede Artemis come il prossimo passo verso l'obiettivo a lungo termine di stabilire una presenza autosufficiente sulla Luna, gettare le basi per le società private per costruire un'economia lunare e infine mandare gli umani su Marte.

Foto della Terra dalla Luna scattata dagli astronauti della missione Apollo 8 (1968), intitolata successivamente Earthrise (Sorgere della Terra)

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[79]. Anche la NASA, con il suo Lunar Reconnissance Orbiter, sta ancora operando in tale senso[80].

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

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

Quando sulla faccia che la Luna rivolge al pianeta è invece il dì, il momento corrisponderà alla fase di plenilunio sulla Terra e quindi questa apparirà scura. Il plenilunio è infatti visibile dalla terra solo durante la notte (quando la Luna è completamente opposta al Sole)[81].

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.

Rappresentazione artistica dell'impatto di un planetoide di circa 500 km di diametro sulla superficie della Terra da poco formatasi

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[82].

Queste ipotesi includono l'origine per fissione della crosta terrestre a causa della forza centrifuga[83], che però richiederebbe un valore iniziale troppo elevato per la rotazione terrestre[84]; la cattura gravitazionale di un satellite già formatosi[85], che però richiederebbe un'enorme estensione dell'atmosfera terrestre per dissipare l'energia cinetica del satellite in transito[84]; la co-formazione di entrambi i corpi celesti nel disco di accrescimento primordiale, che però non spiega la scarsità di ferro metallico sulla Luna[84]. Nessuna di queste ipotesi inoltre è in grado di spiegare l'alto valore del momento angolare del sistema Terra-Luna[86].

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[87]. 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[88] 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[89] 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.

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)[90]. 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[90]. 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[90].

In un' ora, la Luna percorre sulla sfera celeste circa mezzo grado, distanza all'incirca pari alla sua dimensione apparente[91]. 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 dal centro della Terra[92]. 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 al di sotto della superficie terrestre, circa un quarto del raggio terrestre[93].

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 e a 1/81 di quelli terrestri[94]. 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[95]. 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[96]; 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.

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.

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 e i moti di rotazione e rivoluzione presentano degli sfasamenti tali da creare oscillazioni apparenti di lieve entità nel moto di rotazione lunare dette librazioni[97]; anche la precessione del piano dell'orbita contribuisce, sebbene in misura minore, alle oscillazioni di librazione[97]. Questi sfasamenti consentono ad alcune zone della 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[98]. 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[99].

Motivazione del fenomeno

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[100]. Da notare che, sebbene la Luna venga accelerata, la velocità del suo moto diminuisce a causa dell'aumento della quota dell'orbita[101].

Evoluzione storica

Subito dopo la formazione, la Luna si trovava a una distanza molto più ravvicinata di adesso. La sua orbita era a circa e il periodo di rotazione della Terra era di circa 3 ore[102]. 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 alle 24 ore di oggi e la Luna si è allontanata fino a e l'attrito mareale ne ha stabilizzato la rotazione fino a renderla sincrona con la rivoluzione. La Luna si allontana di 38 mm [103] all'anno e la Terra rallenta la rotazione di 2,3 millisecondi ogni secolo[101].

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[104]: il periodo di rotazione di Plutone, quello di Caronte e il periodo di rivoluzione di Caronte sono sincronizzati.

Più di 4,5 miliardi di anni fa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido[105]. 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[106][107].

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[108]. 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[109]. 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.

Composto

Formula

Composizione (peso %)

Mari

Alture

Diossido di silicio

SiO ₂

45,4%

45,5%

Ossido di alluminio

Al ₂O 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)[111], 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[112]. 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[113].

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[105].

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 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 2500 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].

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].

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.

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[88].

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[127]. 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[128][129]. 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[130].

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.

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 tonnellate0,3 [131]. La pressione superficiale risultante è attorno a 10 −15 atmosfere ( 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][132].

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[133][134]. Non è ben chiara l'assenza di elementi allo stato neutro (atomi o molecole) come ossigeno, azoto, carbonio e magnesio, normalmente presenti nella regolite[133].

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[136]. 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.

La superficie della Luna è fatta di due categorie principali: i mari e i 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[137]. I crateri, invece, sono generati esclusivamente da impatti con asteroidi e non sono frutto di attività geologiche interne.

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[138] 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[139].

Il mare più grande è l' Oceanus Procellarum, chiamato anche Mare Eoum[140], 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[141] e Surveyor[142] ed è stato anche scelto per l'atterraggio della missione umana Apollo 12.

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[143] e i 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.

Cratere Plato e Sinus Iridum

La prima mappa della Luna risale al 3000 a.C., un'illustrazione più che una mappa vera e propria, disegnata col carbone su una tomba di Knowth in Irlanda[145]. 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[146]. Oltre agli elementi sopra citati, anche altri elementi meno comuni hanno ricevuto una denominazione, come monti, catene, fossi, valli e altro ancora[147]. Dagli anni 1970, anche agli elementi della faccia nascosta, fino ad allora sconosciuti, è stata assegnata una nomenclatura.

La Luna è spesso protagonista in molte mitologie e credenze popolari. Le numerose divinità lunari sono spesso femminili, come le dee greche Selene[148] e Artemide, e le loro equivalenti romane Luna e Diana. Si possono trovare anche divinità maschili, come Nanna o Sin[149] dei Mesopotamici, Thot[150] degli Egiziani, Men[151] dei Frigi e il dio giapponese Tsukuyomi[152] e anche Isil, che fa parte della mitologia di Arda, mondo immaginario creato da J. R. R. 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[153].

Parole come "lunatico" sono derivate dalla Luna, a causa della credenza popolare che essa sia una causa di pazzia periodica[154].

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 tuttora presente in alcune bandiere degli Stati musulmani[155].

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)[156]. 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"[157]

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[158]; inoltre, sin dall' età romana, stregoni e streghe si riuniscono per i loro Esbat[159], 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[160].

Altre credenze riguardano il sonnambulismo, che secondo le credenze popolari avviene in presenza di luna piena[161], così come si crede che la Luna possa attirare i terremoti[162].

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 a.C.; Dante Alighieri, nei canti del Paradiso della Divina Commedia (primi del XIV secolo) descrive l'ascesa attraverso le sfere celesti della Luna[163], dei pianeti da Mercurio a Saturno, e di lì alla sfera delle stelle fisse fino al cielo empireo[164].

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 H. G. 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 H. G. 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 e i 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.

Alla luna è dedicata l'iniziativa International Observe the Moon Night[165], una manifestazione divulgativa di approfondimento a cadenza annuale effettuata da tutti i centri astronomici mondiali. L'evento si svolge ogni anno tra settembre e ottobre, quando la Luna è intorno al primo quarto, un'ottima fase per l'osservazione serale.

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10. Per esempio l'astronomo ^ Alfonso Fresa nel suo trattato a proposito delle anomalie delle occultazioni lunari scriveva: "Un altro fenomeno, davvero inspiegabile, è quello osservato a Leningrado, durante l'eclissi totale di Luna del 14 agosto 1924, da W. Maltzew per la stella BD-15°6037 di settima grandezza: per circa due secondi la stella sembrò apparire nettamente proiettata sul disco eclissato della Luna". L'autore prosegue: "Escludendo il caso di fenomeni dovuti ad illusioni ottiche e quello di stelle doppie, per tutti gli altri casi osservati e confermati da fonti diverse e a cui non si può dare una esauriente spiegazione, si ricorre alla ipotetica spiegazione di un sottilissimo strato d'aria, molto tenue, situato in qualche depressione del suolo ma sufficiente ad affievolire la luce stellare"Fresa, p. 233.

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Wikimedaglia

Il termine italiano "Luna" (di solito minuscolo nell'uso comune, non astronomico) deriva dal latino lūna, da un più antico * louksna, a sua volta proveniente dalla radice indoeuropea leuk- dal significato di "luce" o "luce riflessa"[12][13]; dalla stessa radice deriva anche l' avestico raoxšna ("la brillante")[14], e altre forme nelle lingue slave, nell' armeno e nel tocario[13]; paralleli semantici si possono trovare nel sanscrito chandramā ("luna"[15], considerata come una divinità[16]) e nel greco antico σελήνη selḗnē (da σέλας sélas, "fulgore" [del fuoco][17], "splendore"), esempi che mantengono il significato di "lucente", sebbene siano di diversi etimi[12].

Nelle e in quelle lingue germaniche baltiche [senza fonte] il nome della Luna deriva dal proto-germanico *mēnōn, assimilato probabilmente dal greco antico μήν e dal latino mensis che derivavano dalla comune radice indoeuropea *me(n)ses[18], dal chiaro significato odierno di mese. Da *mēnōn derivò probabilmente quello anglosassone mōna, mutato successivamente in mone attorno al dodicesimo secolo, quindi nell'odierno moon[19]. L'attuale termine tedesco Mond è etimologicamente strettamente correlato a quello di Monat (mese) e si riferisce al periodo delle sue fasi lunari[20], così come nel lettone mēness (luna) e mēnesis (mese).

Nell'antichità

Mappa della Luna di Johannes Hevelius dal suo Selenographia (1647), la prima mappa che include le zone di librazione

Nei tempi antichi non erano rare le culture, prevalentemente nomadi, che ritenevano che la Luna morisse ogni notte, scendendo nel mondo delle ombre; altre culture pensavano che la Luna inseguisse il Sole (o viceversa). Ai tempi di Pitagora, come enunciava la scuola pitagorica, era considerata un pianeta. Uno dei primi sviluppi dell'astronomia fu la comprensione dei cicli lunari. Già nel V secolo a.C. gli astronomi babilonesi registrarono i cicli di ripetizione ( saros) delle eclissi lunari[21][22] e gli astronomi indiani descrissero i moti di elongazione della Luna[23]. Successivamente fu spiegata la forma apparente della Luna, le fasi, e la causa della Luna piena. Anassagora affermò per primo, nel 428 a.C., che Sole e Luna fossero delle rocce sferiche, con il primo a emettere luce che la seconda riflette[24]. Sebbene i cinesi della dinastia Han credessero che la Luna avesse un'energia di tipo Ki, la loro teoria ammetteva che la luce della Luna fosse solo un riflesso di quella del Sole. Jing Fang, vissuto tra il 78 e il 37 a.C., notò anche che la Luna avesse una certa sfericità[25]. Nel secondo secolo dopo Cristo, Luciano di Samosata scrisse un racconto dove gli eroi viaggiavano fino alla Luna scoprendo che era disabitata. Nel 499, l'astronomo indiano Aryabhata menzionò nella sua opera Aryabhatiya che la causa della brillantezza della Luna è proprio la riflessione della luce solare[26].

Xilografie sull'aspetto della Luna pubblicate nel Sidereus Nuncius (1610), ricavate dagli acquerelli di Galileo.

All'inizio del Medioevo alcuni credevano che la Luna fosse una sfera perfettamente liscia[27], come sosteneva la teoria aristotelica, e altri che vi si trovassero oceani (a tutt'oggi il termine " mare" è impiegato per designare le regioni più scure della superficie lunare). Il fisico Alhazen, a cavallo dell'anno 1000, scoprì che la luce solare non è riflessa dalla Luna come uno specchio, ma è riflessa dalla superficie in tutte le direzioni[28].

Quando, nel 1609, Galileo puntò il suo telescopio sulla Luna, scoprì che la sua superficie non era liscia, bensì corrugata e composta da vallate, monti alti più di 8000 m e crateri[29]. La stima dell'elevazione dei rilievi lunari fu oggetto di una brillante intuizione matematica: sfruttando la conoscenza del diametro lunare ed osservando la distanza delle vette montuose dal terminatore, l'astronomo toscano ne calcolò efficacemente l'altitudine[30]; misurazioni moderne hanno confermato la presenza di monti che, avendo origine differente da quelli terrestri, data la minor gravità lunare, giungono ad 8 km di elevazione (il punto più alto misura rispetto alla quota media)[31].

Ancora agli inizi del Novecento c'erano dubbi sulla possibilità che la Luna potesse avere un' atmosfera respirabile[32]. L'astronomo Alfonso Fresa, ponendosi il problema dell'abitabilità della Luna, la legava inscindibilmente alla presenza dell'acqua e dell'aria:

Le grandezze apparenti della Luna e del Sole, visti dalla Terra, sono comparabili[33]. Per effetto della variazione delle distanze Luna-Terra e Terra-Sole, dovute all'eccentricità delle rispettive orbite, la dimensione apparente della Luna vista dalla superficie terrestre varia da un valore leggermente inferiore a un valore leggermente superiore a quello del diametro apparente del Sole: questo fatto rende possibili, oltre che le eclissi solari parziali, anche eclissi solari totali, anulari[34] e miste. La Luna (e anche il Sole) sembra più grande quando è vicina all' orizzonte. Questa è un' illusione ottica provocata dall'effetto psicologico della diversa percezione delle distanze verso l'alto e in orizzontale. In realtà, la rifrazione atmosferica e la distanza leggermente maggiore rendono l'immagine della Luna un poco più piccola all'orizzonte rispetto al resto del cielo.

Varie aree chiare e scure creano immagini che sono interpretate nelle varie culture come l'Uomo della Luna, oppure il coniglio[35] e il bufalo e altre; il fenomeno è indicato col nome di pareidolia lunare[36]. Al telescopio si possono riconoscere catene di montagne e crateri. Le pianure, scure e relativamente spoglie di dettagli[37], sono chiamate mari lunari, oppure maria in latino, perché erano credute corpi d'acqua dagli astronomi antichi. Le parti più chiare ed elevate sono chiamate terre, o terrae.

Durante le lune piene più brillanti, la Luna raggiunge una magnitudine apparente di circa -12,7[1]. Per confronto, il Sole ha una magnitudine apparente di -26,8 mentre Sirio, la stella più brillante, solo -1,4[38].

Il Sole illumina parzialmente la parte visibile della Luna e questo ne altera l'aspetto giorno dopo giorno in un ciclo di un mese sinodico. I cambiamenti dell'aspetto della Luna percepiti dalla Terra sono detti fasi lunari e sono stati osservati da tutti i popoli dell'antichità. Comunemente vengono distinte due fasi: una crescente quando la parte visibile illuminata aumenta, e una calante quando diminuisce.

Le due situazioni estreme si hanno quando la Luna si trova tra la Terra e il Sole e la parte illuminata non è visibile, chiamata novilunio, e quando la parte illuminata è totalmente visibile, chiamata plenilunio. Poiché l'orbita della Luna è inclinata rispetto all' eclittica di 5,145 gradi[39] (ossia 5°, 8' e 0,42" nel sistema sessagesimale), durante il novilunio ( congiunzione eliaca della Luna) viene a trovarsi un poco più a settentrione (o leggermente più a meridione) rispetto al Sole, per cui non ne blocca la luce, salvo quando transita per un nodo provocando una eclissi[40]. Al contrario, durante il plenilunio, la situazione è opposta e la Terra si trova tra il Sole e la Luna, di modo che quest'ultima rivolga la faccia illuminata completamente verso il nostro pianeta ( opposizione); anche in questo caso, per l'inclinazione orbitale, la luce del Sole non è bloccata dalla Terra[41], salvo quando la Luna transita per un nodo[42] provocando una eclissi di luna.

Luna del raccolto

Quando durante la sua orbita, la Luna si frappone tra la Terra e il Sole, proietta un cono d'ombra sulla Terra detto eclissi solare, o più propriamente eclissi solare totale, sempre che la Luna sia a una distanza dalla Terra tale da farla apparire di diametro angolare lievemente maggiore di quello del Sole, in caso contrario, l'eclissi sarebbe solo anulare, poiché il cono d'ombra della Luna non raggiunge la superficie terrestre[45]. Il fenomeno è ben visibile dalla Terra perché il Sole viene letteralmente oscurato per alcuni minuti durante il giorno. L'evento non è comune e non accade a ogni novilunio: occorre infatti che la precessione del piano dell'orbita lunare sia tale che l' asse nodale coincida con la direzione Terra-Sole al novilunio. Leggeri scostamenti di quest'asse possono provocare uno stato di oscurità non totale proiettando solo la penombra della Luna sulla Terra e in questo caso il fenomeno si chiama eclissi solare parziale; in questi casi dalla Terra il Sole è visto come una mezzaluna e la sua luminosità è parzialmente ridotta[46]. Pur essendo diverse eclissi consecutive, esse si ripetono ogni circa 18 anni in quello che si chiama ciclo di Saros; dopo ogni ciclo, la posizione relativa di Sole, Terra e Luna si ripresenta uguale a prima, e quindi anche le eclissi[47]. Da un punto di vista scientifico le eclissi solari rappresentano un'ottima opportunità per studiare la corona solare, invisibile normalmente per via della eccessiva luminosità del Sole[48].

Un altro fenomeno interessante si ha quando la Terra proietta la sua ombra sulla Luna, che accade quando l'asse nodale dell'orbita lunare coincide con la direzione Terra-Sole al plenilunio, ed è chiamato eclissi lunare. La Luna piena perde improvvisamente di luminosità non appena entra nella penombra terrestre, per poi oscurarsi del tutto appena entra nel cono d'ombra. A differenza dell'eclissi solare, l'eclissi lunare può durare alcune ore, per via della differenza di grandezza dei corpi che proiettano l'ombra[46]. Nel 270 a.C. Aristarco di Samo sfruttò un'eclissi lunare per calcolare il diametro della Luna[49].

A volte capita di vedere la Luna che, nel momento in cui sorge, possiede un colore rossastro. Ciò avviene poiché la sua luce (che proviene dal Sole e che è reindirizzata sulla Terra) deve attraversare uno strato atmosferico più ampio rispetto a quello che trova nel momento in cui è più alta nel cielo; la radiazione luminosa deve pertanto oltrepassare una quantità maggiore di polveri e turbolenze dell'aria ed è soggetta a una maggiore diffusione. Tale azione è più efficace con i raggi a frequenze più elevate, di colore blu, e meno con quelli a frequenze più basse, di colore rosso[50] ( scattering di Rayleigh): quindi poiché la componente rossa della sua luce non viene dispersa e arriva diretta ai nostri occhi, noi vediamo la Luna di colore rosso. Il fenomeno della Luna rossa, per questi stessi motivi, si verifica anche durante le eclissi lunari totali[51].

Essendo la Luna il secondo corpo celeste più luminoso dopo il Sole, la sua localizzazione è particolarmente semplice. Tuttavia, la sua eccessiva luminosità crea problemi per l'osservazione con un telescopio amatoriale, in quanto la sua immagine è troppo brillante anche a 50X di ingrandimento, quasi accecante. Si usano particolari filtri astronomici, in particolare filtri a densità neutra per ridurre la luminosità[52], per aumentare l'ingrandimento e apprezzare la visione dei rilievi sulla superficie. Particolarmente interessante è l'osservazione presso il terminatore che permette di apprezzare i rilievi grazie alla lunga ombra proiettata sulla superficie[53], che risulta limpida per l'assenza di atmosfera.

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La Luna è l'unico satellite naturale della Terra [3] . Il suo nome proprio viene talvolta utilizzato, per antonomasia e con l'iniziale minuscola ("una luna"), come sinonimo di satellite anche per i corpi celesti che orbitano attorno ad altri pianeti. Luna Luna piena vista dall' emisfero boreale della Terra Satellite di Terra Parametri orbitali (all' epoca J2000) Circonf.