I moti della Luna
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- Pubblicato Martedì, 01 Giugno 2010 13:47
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PRINCIPALI MOTI DELLA LUNA:
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rotazione intorno al proprio asse
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rivoluzione intorno alla Terra
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traslazione con la Terra intorno al Sole
Moto di rotazione
Anche il moto di rotazione avviene in un mese, per questo motivo la Luna ci rivolge sempre la stessa faccia.
L'asse di rotazione della Luna è inclinato di 83° 20' rispetto al piano dell'orbita lunare, mentre è inclinato di 88°29' rispetto all'eclittica, quindi è quasi perpendicolare all'eclittica (orbita della Terra) --> sulla luna non ci sono stagioni, l'insolazione di un punto qualsiasi è sempre uguale nel corso dell'anno (ma l'insolazione varia dall'equatore ai poli).
NB: La Luna rivolge sempre stessa faccia alla Terra, ma non al Sole! Il dì e la notte si alternano ogni 14 giorni circa su un punto della superficie lunare.
Moto di rivoluzione
La Luna compie il moto di rivoluzione attorno alla Terra lungo un'orbita ellittica in un tempo corrispondente ad un MESE.
Perigeo: punto dell'orbita lunare di minima distanza dalla Terra.
Apogeo: punto dell'orbita lunare di massima distanza dalla Terra.
Non è la Luna che si muove attorno alla Terra, ma è il sistema Terra-Luna che si muove attorno al proprio baricentro. Il baricentro del sistema si trova all'interno della Terra, ma piuttosto lontano dal suo centro, per cui per effettuare calcoli precisi dei movimenti dei due corpi è necessario tenerne conto. Nel caso del movimento della Terra intorno al Sole invece il baricentro del sistema Terra-Sole è talmente vicino al centro del Sole che si può considerare il Sole fermo rispetto al sistema e la Terra che si muove attorno ad esso.
In realtà a percorrere l'orbita ellittica intorno al Sole non è la Terra, ma il baricentro del sistema Terra-Luna.
Il piano dell'orbita lunare e il piano dell'eclittica formano un angolo di 5° e 9'.
LINEA DEI NODI: intersezione tra il piano dell'orbita lunare e il piano dell'eclittica.
NODI: punti in cui l'orbita lunare attraversa il piano dell'eclittica. In questi punti la Luna giace sul piano dell'eclittica.
Moto di traslazione
La Luna orbita intorno alla Terra e la segue nel suo moto di rivoluzione attorno al Sole. Il moto della Luna intorno al Sole è detto di TRASLAZIONE.
La curva percorsa dalla Luna assume un andamento particolare detto EPICICLOIDE. (Nella figura è riportato un esempio di epicicloide).
Moto di regressione della linea dei nodi
L'asse lunare mantiene sempre la stessa inclinazione rispetto alla perpendicolare all'eclittica e alla perpendicolare all'orbita lunare, ma ruota in senso retrogrado attorno alla perpendicolare all'eclittica con un movimento doppio-conico che si completa in 18,7 anni. (L'asse terrestre invece compie la rotazione doppio-conica, anch'essa retrograda – moto di precessione lunisolare – in 26mila anni).
Anche il piano dell'orbita lunare segue lo stesso movimento dell'asse lunare (dato che l'angolo tra l'asse e l'orbita rimane costante) --> anche la linea dei nodi ruota in senso retrogrado ritornando alla posizione di partenza dopo 18,7 anni. (Analogia con precessione degli equinozi o precessione lunisolare).
Le fasi lunari
La Luna, in rapporto alla Terra e al Sole, nel corso del mese assume posizioni diverse, quindi dalla Terra appare diverso il contorno della parte illuminata della Luna.
Luna nuova: la Luna si trova esattamente tra Sole e Terra (congiunzione), quindi ci rivolge la parte non illuminata. In realtà anche la parte della Luna avvolta nella notte è debolmente illuminata da una debole luce riflessa dalla Terra (luce cinerea), per cui il contorno della Luna è debolmente visibile in una notte serena e senza luci (questo pochi giorni dopo la luna nuova, in quanto la luna nuova è in cielo di giorno e quindi la debole luce cinerea è coperta da quella solare che illumina il cielo). La luna nuova sorge e tramonta col Sole (circa alle 6 e 18).
Primo quarto: la luna ha compiuto un quarto di rivoluzione attorno alla Terra (posizione di quadratura). Nel periodo tra la luna nuova e il primo quarto possiamo osservare una falce di luna che via via aumenta fino ad avere un semicerchio illuminato. La “gobba” è rivolta verso ovest (ponente) perché è illuminata dal Sole che è tramontato. La Luna sorge a mezzogiorno e tramonta a mezzanotte.
Luna piena: posizione di opposizione rispetto al Sole. Ci rivolge la parte illuminata e quindi appare come un disco luminoso. Sorge alle 18 e tramonta alle 6.
Ultimo quarto: Luna è visibile ancora come un semicerchio, ma con la “gobba” rivolta ad est (luna calante gobba a levante). Questo perché è illuminata dal sole che deve ancora sorgere. La Luna sorge a mezzogiorno e tramonta a mezzanotte.
Nell'ultimo periodo del mese la falce di luna torna a restringersi sempre di più, fino a ritornare alla fase di luna nuova.
In un mese il tramontare e sorgere della Luna accumula un ritardo rispetto al tramontare e sorgere del Sole di circa 24 ore, anche se questi ritardi non sono sempre uguali e variano a seconda di vari fattori (ad esempio la latitudine dell'osservatore).
La Terra, vista dalla Luna, presenta anch'essa delle fasi terrestri.
Il mese
MESE SIDEREO: è il tempo che la Luna impiega a compiere un giro completo (rivoluzione) attorno alla Terra. Si misura tenendo come punto di riferimento una stella fissa. Dura 27 giorni, 7h e 43'.
MESE LUNARE o SINODICO: è il tempo che la Luna impiega a tornare nella stessa posizione rispetto alla Terra e il Sole, cioè il tempo tra due fasi lunari uguali, ad esempio tra una luna nuova e la luna nuova successiva. Dura 29g 12 h 44'. La differenza è dovuta al fatto che mentre la Luna gira intorno alla Terra, questa gira intorno al Sole, percorrendo in circa 28g un angolo di circa 28° sull'eclittica. La Luna quindi deve “recuperare” questo angolo per potersi ritrovare nella stessa posizione tra Terra e Sole (stessa fase lunare).
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Un anno è formato da 12 mesi lunari e 11 giorni circa, per cui i mesi del calendario non sono collegati con le fasi lunari. Una settimana è invece poco meno della durata di una fase lunare.
Congiunzione e opposizione
Fasi lunari: conseguenza del variare delle posizioni reciproche di Terra, Luna e Sole.
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Sole e Luna sono in CONGIUNZIONE quando si trovano dalla stessa parte rispetto alla Terra (Luna nuova).
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Sole e Luna si trovano in OPPOSIZIONE quando la Terra si trova interposta tra loro (Luna piena).
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Sole e Luna sono in QUADRATURA quando la congiungente Terra-Luna e la congiungente Terra-Sole sono perpendicolari (primo e ultimo quarto).
Librazioni lunari
La Luna nel suo moto orbitale intorno alla Terra mostra sempre la stessa faccia, ma noi riusciamo a vedere il 59% della sua superficie. Ciò è possibile perché la vediamo "librare", cioè oscillare, apparentemente, poiché in realtà è il nostro punto di vista che cambia. Le librazioni sono di 3 tipi:
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in latitudine, che permettono di vedere il polo Nord o il polo Sud alternativamente;
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in longitudine, che permettono di vedere alternativamente una porzione a Ovest o a Est;
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parallattica o diurna.
Librazioni in latitudine
È dovuta all'angolo che forma il piano orbitale lunare con l'eclittica e all'angolo d'inclinazione dell'asse lunare con il piano dell'orbita.
Questo fa sì che durante la rivoluzione intorno alla Terra, la Luna si trovi al di sopra del piano dell'orbita terrestre e poi dopo 14 giorni al di sotto.
Ciò consente di vedere, a periodi alterni, un po' di regioni polari sud e un po' di quelle nord oltre il limite dell'emisfero rivolto alla Terra.
Librazione in longitudine
È dovuta all'ellitticità dell'orbita lunare e al fatto che mentre la rotazione della Luna su se stessa avviene con ritmo regolare, la rivoluzione, che complessivamente dura quanto la rotazione, avviene con velocità variabile, a seconda che si trovi più vicino o più lontano dalla Terra (2ª legge di Keplero), muovendosi più velocemente al perigeo e più lentamente all'apogeo.
Quindi un punto al centro del disco si sposterà di 8° a Est e 8° a Ovest; potremo quindi osservare un po' più a Est e a Ovest oltre il limite dell'emisfero rivolto alla Terra.
Librazione parallattica o diurna
E' dovuta al fatto che l'osservatore si trova non al centro della Terra (non sul centro di massa del sistema Terra-Luna), ma sulla sua superficie, quindi la rotazione terrestre farà variare il punto di vista.
Quindi potremo osservare al sorgere della Luna un po' di superficie oltre il lembo Est e al tramonto un po' verso il lembo Ovest.
Inoltre da punti diversi della superficie terrestre si possono osservare porzioni leggermente diverse del disco sia longitudinalmente che latitudinalmente.
Le eclissi
CONO D'OMBRA: la regione di spazio di forma conica occupata dall'ombra di un corpo.
CONO DI PENOMBRA: regione di spazio parzialmente illuminata.
Perché si verifichi un'eclissi, di Luna o Sole, la Luna deve essere prossima a un NODO.
ECLISSI DI SOLE: La Luna si trova tra Terra e Sole e il cono d'ombra della Luna investe la Terra. Si verificano quando la Luna è prossima alla congiunzione (luna nuova).
ECLISSI DI LUNA: Terra tra Luna e Sole e il cono d'ombra terrestre investe la Luna. Si verificano quando la Luna è prossima all'opposizione (luna piena).
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Se il corpo celeste, Luna o Sole, non viene oscurato completamente, si parla di eclissi parziale.
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Le eclissi totali di Sole sono più frequenti delle eclissi totali di Luna.
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Le eclissi parziali di Luna sono più frequenti delle eclissi parziali di Sole.
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Diametro apparente della Luna mediamente più piccolo del diametro apparente Sole: invece di una eclissi totale di Sole si ha spesso una eclissi anulare.
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Diametri apparenti di Luna e Sole variabili nel corso del mese e dell'anno:
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quando la Terra è in afelio: minimo diametro apparente Sole;
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quando la Terra è in perielio: massimo diametro apparente Sole;
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quando la Luna è in apogeo: minimo diametro apparente Luna;
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quando la Luna è in perigeo: massimo diametro apparente Luna;
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Luna eclissa totalmente Sole quando Luna in perigeo e Terra in afelio.
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Eclissi di Sole interessano un'area della superficie terrestre più piccola rispetto a quella interessata dalle eclissi di Luna (cono d'ombra della Luna piccolo rispetto alla superficie terrestre): per questo motivo, anche se in totale le eclissi di Sole sono di più di quelle di Luna, considerata una certa area della Terra (es: Italia) in un dato periodo di tempo si osservano più eclissi di Luna che di Sole.
Eclissi hanno una ben precisa periodicità: 223 mesi lunari, circa 18 anni (circa 48 eclissi Sole e 28 di Luna). La periodicità è dovuta al moto di regressione della linea dei nodi.