Il sistema Terra-Luna ed i moti lunari

La Luna è un satellite naturale della Terra. Fin dall'antichità si è cercato di misurarne la distanza dal nostro pianeta. Il primo ad aver ottenuto una stima, discretamente precisa, di tale distanza fu Ipparco nel 140 a.c. che la stimò servendosi delle eclissi lunari. Ma la prima determinazione rigorosa venne effettuata nel 1750 per triangolazione la cui base era composta dal segmento congiungente il capo di Buona Speranza e l'osservatorio di Greenwich. La distanza effettiva della Luna dalla Terra varia tra 356.410 km al perigeo e 384.700 km all'apogeo, e in media è di circa 384.400 km, cioè circa 60.28 volte il raggio terrestre. Nel 1959, misurazioni ripetute al radar fornirono una distanza media di 384.42 +o- 1km. Successivamente, misurando il tempo impiegato da un fascio laser a percorrere il cammino Terra-Luna e ritorno (dopo essersi riflsso su un particolare specchio lasciato sul satellite dalla missione Apollo 11) la misura stata effettuata con la precisione di +o- 25 metri. La Luna ha un raggio di 1738 km, circa un quarto di quello terrestre, e la sua massa è di 1/81.3 di quella della Terra; questo rapporto è stato determinato con precisione altissima studiando le perturbazioni indotte dall Luna sul moto delle sonde spaziali.

La densità media è di soli 2.78 g/cm^3, cioè circa la metà di quella terrestre. L'accelerazione di gravità è invece un sesto della corrispondente accelerazione sulla Terra: di conseguenza anche la velocità di fuga dal campo gravitazionale della Luna è di soli 2.38 km/s, mentre il corrispondente valore terrestre è di 11.2 km/s. La Luna è dotata di tre movimenti principali:

  1. rotazione intorno al proprio asse
  2. rivoluzione intorno alla Terra
  3. traslazione con la Terra intorno al Sole
I primi due movimenti sono contemporanei ed avvengono da Ovest ad Est in un periodo di circa 27g 7h 43m 11.5s (mese sidereo) con una velocità angolare di circa 13g al giorno; per tale ragione di dice che noi vediamo sempre lo stesso emisfero lunare. In realtà siccome il moto di rotazione è pressochè uniforme mentre quello di rivoluzione non lo è, dato che la Luna descrive un'orbita ellittica attorno alla Terra, uno dei due movimenti sopravanza alternativamente l'altro: questa apparente oscillazione è detta ``librazione'' e fa si che noi possiamo vedere 8g in più di longitudine Est ed Ovest. Inoltre essendo l'asse della Luna inclinato di circa 7g rispetto alla perpendicolare al piano della sua orbita, si ha un'altra librazione perpendicolare alla precedente che ci permette di vedere alternativamente 7g in più di latitudine Nord e Sud. Complessivamente quindi noi possiamo vedere i 59/100 della superficie del nostro satellie.

Il piano dell'orbita lunare è inclinato di circa 5g sul piano dell'orbita terrestre, che interseca secondo una retta, detta ``linea dei nodi''. Soltanto quando il centro della Luna, durante la rivoluzione, si trova su questa linea, la Luna giace nel piano orbitale dell'orbita terrestre. L'orbita che la Luna descriverebbe intorno alla Terra, se il suo movimento di rivoluzione non fosse complicato dal movimento Terra-Luna intorno al Sole, sarebbe una ellissi di cui la Terra occuperebbe uno dei fuochi; in realtà la Luna descrive una linea più complessa detta ``epicicloide'' perchè non si può non considerare il binomio Terra-Luna rispetto al Sole


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