Non È una Luna Quella…

Come sapranno gli appassionati di Star Wars e chi ha guardato il video qui sopra, la citazione completa dell’acuto Obi-Wan dovrebbe essere “Non è una luna quella… è una stazione spaziale”.

Ma fortunatamente per noi, quella è solo la Luna, il nostro solo ed unico satellite naturale, che non solo richiama l’idea di notti romantiche ed altrettanto romantici pezzi per pianoforte (avete mai ascoltato la Sonata quasi una Fantasia, conosciuta anche come Mondscheinsonate o, meglio ancora in italiano, Sonata al Chiaro di Luna di Beethoven oppure Clair de Lune di Debussy?), ma ha delle caratteristiche astronomiche spettacolari che ci lasciano spesso ammirati e che in tempi antichi hanno suggerito il sorgere di divinità con culti e simbolismi anche fondamentali nelle varie civiltà.

Proviamo a vedere qualcuna di queste caratteristiche.

Le Fasi Lunari

fasi lunari

CREDIT: William Hood

Le fasi lunari vengono descritte come Luna nuova, Luna crescente, Primo quarto, Gibbosa crescente, Luna piena, Gibbosa calante, Ultimo quarto, Luna calante, partendo da una Luna completamente scura (Luna nuova) che pian piano cresce fino ad apparire completamente illuminata (Luna piena), per poi decrescere, tornando in fase di Luna nuova. Ma perché accade questa evoluzione?

La causa è nelle posizioni relative tra Terra, Sole e Luna. Infatti, se la Luna è posizionata tra la Terra ed il Sole (in termini astronomici si parla di Luna in congiunzione con il Sole), non necessariamente con i tre corpi lungo una retta, nel qual caso si parlerebbe di eclissi di Sole, la Luna apparirà nuova, perché il Sole illuminerà la faccia della Luna a noi più distante, e quindi invisibile, lasciando in ombra quella visibile. Al contrario, se la Luna ed il Sole sono in posizioni diametralmente opposte rispetto alla Terra (in questo caso si parla di Luna in opposizione rispetto al Sole), si avrà un plenilunio, perché se guardiamo la Luna ci troveremo il Sole alle nostre spalle che illumina la superficie che stiamo guardando. Tra queste due posizioni troviamo tutte le fasi intermedie, rappresentate nell’immagine qui sopra.

Per riprodurre effetti simili a casa, basterà porsi in una stanza buia, con una torcia che illumina una palla, stando attenti che la palla sia all’interno del fascio di luce. Girando intorno alla palla, quindi, potremo osservare tutte le fasi della palla usata per l’esperimento.

Pensando a queste configurazioni, ed in particolare alla Luna piena, magari dopo aver tentato di guardare, nell’esperimento proposto, la vostra palla piena, potreste chiedervi se sia possibile, in effetti, osservare una vera Luna piena, cioè una Luna con l’emisfero visibile completamente illuminato. La risposta è no, anche se nella pratica si può arrivare molto vicini a tale condizione. In effetti, per avere una Luna piena occorrerebbe che il Sole fosse esattamente dietro di noi. Questa condizione, rara a causa della non complanarità delle orbite della Terra attorno al Sole e della Luna attorno alla Terra, è quella nota come eclissi di Luna. In realtà, neanche in questa condizione possiamo dire con certezza che la Luna sia piena, o in congiunzione con il Sole. Infatti, essendo il cono d’ombra della Terra più grande del disco lunare, la Luna avrà libertà di muoversi senza uscire dalla fase di eclissi.

Dettagli geometrici a parte, si può comunque parlare di Luna piena, nuova ed altro con ragionevoli approssimazioni, e chi volesse sapere quando sarà la prossima Luna piena, che siate licantropi o meno, potete affidarvi ai risultati di questa pagina.

Eclissi di Luna

Ma cosa accade quando Sole, Terra e Luna sono allineati? Come abbiamo accennato si verifica un particolare fenomeno astronomico noto come “Eclissi di Luna“. Siccome la Terra, in questo caso, si frappone tra Sole e Luna, quest’ultima non sarà più illuminata, o quanto meno non più dalla luce diretta. Ma come ben sappiamo non scompare. Perché?

Proviamo a fare prima un esperimento, per capire meglio cosa accade. Come prima, mettiamoci in una camera buia, con una torcia ed una palla. In questo caso sarebbe meglio che la palla sia più piccola dell’apertura della torcia, così come il Sole ha un diametro maggiore della Terra. In più prendiamo un foglio di carta o qualsiasi altro oggetto che possa fungere da schermo. Allineiamo i tre oggetti, torcia palla e schermo, mantenendo quest’ultimo vicino alla palla. Quello che dovremmo poter vedere è un ombra circolare con dei contorni sfuocati. Allontanando lo schermo, vedremo che quest’ombra diventerà sempre più piccola, mentre i contorni sfuocati tenderanno ad allargarsi, fino ad un punto in cui l’ombra scura sarà completamente scomparsa.

Perché vediamo questo? La parte scura dello schermo è la parte in cui non arriva alcuna luce diretta dalla torcia, perché la palla non permette che passi. La parte sfuocata, invece, è quella che, in ambito astronomico, si chiama penombra, e consiste nella zona in cui la Terra, o la palla del nostro esperimento, blocca solo una parte dei raggi di luce della sorgente, mentre la parte restante riesce a passare indisturbata ed arrivare sulla Luna, o sullo schermo.

In sostanza, quindi, tornando alla Luna, avremo cinque casi:

  1. Assenza di Eclissi: la Luna si trova fuori dal cono penombrale e ci appare, con le sue fasi, nella luminosità dovuta alla riflessione della luce proveniente dal Sole;
  2. Eclissi di Luna penombrale parziale: la Luna si trova in parte nella penombra. Questo fenomeno risulta poco appariscente;
  3. Eclissi di Luna penombrale totale: l’intero disco lunare è nella zona di penombra. Anche questo fenomeno, come il caso precedente, risulta poco appariscente, anche se la luminosità della Luna risulta inferiore.
  4. Eclissi di Luna parziale: la Luna entra nel cono d’ombra ma non totalmente. Si osserva come una Luna piena alla quale manca una porzione, dovuta all’ombra della Terra.
  5. Eclissi di Luna totale: la Luna è completamente nel cono d’ombra della Terra. Il disco lunare appare scuro e, a seconda delle della presenza di nuvole e polveri nell’atmosfera, più o meno rossa.

È chiaro che, per ottenere uno qualsiasi di questi punti, dovranno verificarsi, prima e dopo, anche tutti i precedenti.

A questo punto, i primi quattro punti dovrebbero essere chiari. Per quanto riguarda l’ultimo, invece, perché la Luna diventa rossa? Qual è il motivo per cui vediamo quella che in alcuni casi viene chiamata Blood Moon? Il fenomeno è lo stesso di quello che tinge di rosso i tramonti o le albe sulla Terra e che è responsabile del colore blu del cielo: lo scattering di Rayleigh:
La luce del Sole che passa nella nostra atmosfera, interagisce con le particelle in essa presenti e viene diffusa in tutte le direzioni. Tale diffusione dipende dall’inverso della quarta potenza della lunghezza d’onda della radiazione. Quindi più ci spostiamo verso il violetto, più la lunghezza d’onda diventa piccola, e più la diffusione è efficiente. Al contrario, più ci spostiamo verso il rosso, più la lunghezza d’onda diventa grande, e più la diffusione diventa meno efficiente.

Quindi accade che, di giorno, la porzione di luce blu (ad essere precisi, dovremmo considerare un intervallo ben più ambio e tenere in considerazione la sensibilità del nostro occhio ai differenti colori, ma per semplicità facciamo finta di niente) viene diffusa in maniera maggiore degli altri colori in tutto il cielo, facendo in modo che questo non appaia scuro, come una notte con l’ulteriore presenza del Sole. Al tramonto o all’alba, invece, siccome la luce del Sole deve attraversare uno spessore maggiore di atmosfera, quasi tutta la luce viene diffusa, compreso il rosso. La luce nelle lunghezze d’onda minori (blu), però, venendo diffusa di più, perde molta intensità, mentre quella nelle lunghezze d’onda più lunghe (rosso), rimane dando la possibilità di ammirare tramonti ambrati.

Per quanto riguarda le eclissi totali di Luna, avviene esattamente questo. La porizione di luce a lunghezze d’onda minori, per mezzo di diffusioni in uno strato abbastanza spesso di atmosfera, vengono bloccate, mentre quella a lunghezze d’onda più lunghe riesce a passare ed una parte di questa arriva sul disco lunare, dando a questo una tinta rosso scuro.

Un breve video, in inglese, può aiutare a capire meglio:

The Dark Side of the Moon

No, non parleremo del famoso album dei Pink Floyd, ma proprio del cosiddetto “lato oscuro” della Luna.

Introduciamo l’argomento con un brevissimo video (in inglese)

Incominciamo dicendo che non esiste alcun lato oscuro della Luna… piuttosto il nostro satellite ci gira intorno mostrando sempre la stessa faccia. Questo, ovviamente, non vuol dire che il Sole non la possa illuminare entrambe le parti, no?

Il fatto che favorisca sempre la stessa faccia è descritto, in termini cinematici, dalla particolare combinazione tra il suo periodo di rivoluzione e quello orbitale attorno alla Terra. Questa particolarità ha come causa le forze mareali tra la Luna e la Terra, forze che hanno rallentato la rotazione del satellite, bloccandolo in questa configurazione, e che agiscono rallentando anche la rotazione terrestre.

In sostanza, lo stesso meccanismo che causa le maree qui sulla Terra, agendo anche su tutto il resto oltre all’acqua, ha come ulteriore effetto quello di bloccare le posizioni relative di Terra e Luna, avendo già prodotto la particolarità che descrivevamo sopra, ossia che la Luna offre sempre lo stesso lato alla Terra, modificando la rotazione terrestre così che in futuro anche la Terra offrirà sempre la stessa faccia alla Luna. Ovviamente, questo si tradurrà anche in una sincronia tra la rivoluzione della Luna attorno alla Terra e della rotazione della Terra attorno a se stessa, causando una durata del giorno maggiore di quella attuale.

Ma tranquilli, non cercate di scoprire quale sia il lato che potrà ancora godere della presenza della Luna, non comprate voli per quelle località e non vi preoccupate per la durata del giorno e del fatto che i nostri ritmi di sonno-veglia saranno probabilmente sconvolti, prima che si crei una situazione del genere ci vorrà molto tempo. Infatti, questo rallentamento, per la vita di tutti i giorni, non crea grossi problemi, visto che un giorno acquisterebbe un secondo circa ogni 50000 anni. E visto che le prime forme di registrazione scritta sono vecchie circa 5000 anni… fate da soli i conti per capire quanto possa essere “grave” questo fenomeno per le attività quotidiane.

Riprendiamo un attimo ciò che abbiamo fatto nella sezione delle fasi lunari. Se abbiamo fatto correttamente quanto descritto, ci accorgeremo che metà della palla, più o meno, è illuminata. È chiaro, però, che non riusciremo sempre a vedere l’intera parte illuminata, che abbiamo visto corrispondere alla fase di Luna piena. In una posizione generica, quindi, avremo che la metà della palla rivolta verso di noi sarà in parte illuminata dalla torcia ed in parte no, e lo stesso vale per la metà rivolta nell’altra direzione, che avrà una parte illuminata. Ecco, dunque, dimostrato che il lato oscuro, come spesso viene chiamato il lato della Luna non visibile dalla Terra, non è poi così oscuro.

In sintesi, questa immagine può aiutare a capire quanto abbiamo detto:

As the Earth and moon orbit the sun together, the moon goes through several ‘phases.’ SPACE.com explains the 8 major named phases of the moon.

Source Space.com: All about our solar system, outer space and exploration

 

Per concludere, un po’ di link ad articoli correlati, alcuni dei quali sono serviti da spunto per questo che avete letto:

Lunar Eclipses: What Are They; When is the Next One?

Lunar Phase Calendar

Il lato per-niente-oscuro della Luna

 
About the author

Pasquale

Triennale in Fisica alla Federico II di Napoli e Magistrale in Astronomia ed Astrofisica a La Sapienza di Roma, ora mi ritrovo in Canada, alla University of Lethbridge, come studente di dottorato in Fisica Teorica. Il mio lavoro di ricerca al momento concerne un'estensione del principio di indeterminazione di Heisenberg, suggerita da diverse teorie di Gravità Quantistica, e l'applicazione di questa estensione a diversi sistemi quantistici, alla ricerca di nuovi fenomeni che possano essere osservati e che possano quindi permettere di fare valutazioni sulla modifica stessa e sulle teorie di di Gravità Quantistica.

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