La Luna

Parecchie caratteristiche "del satellite naturale" della Terra si differenziano da quelle degli altri 63 satelliti del sistema solare: la massa (1/81 di quella terrestre, quasi 1/4 di quella di Mercurio) il volume (1/49 di quello terrestre) la forma (ellissoidale). Il rapporto tra la massa della Luna e la massa della Terra è maggiore dei corrispondenti rapporti tra gli altri satelliti e i rispettivi pianeti. La forma pressochè sferica della Luna non è comune negli altri satelliti. Tutto ciò induce a considerare la Luna come un "pianeta". La densità o massa volumica della Luna (cioè il rapporto tra la sua massa e il suo volume) è pari a 3,3 g/cm3, un pò maggiore della densità della crosta terrestri ma inferiore alla densità media dell'intera Terra (5,5 g/cm3). La minore massa e le minore dimensioni della Luna rispetto alla Terra, fanno si che l'accelerazione di gravità sulla Luna sia inferiore a quella terrestre (circa 1/6). 

Un'altra importante caratteristica della Luna è la mancanza di atmosfera e di idrosfera, probabilmente dovuta al basso valore della gravità e al basso valore della velocità di fuga da questo corpo celeste: eventuali gas presenti si sarebbero dispersi nel lontano passato, quando la Luna era molto calda. Un effetto della mancanza di atmosfera è l'elevata escursione termica fra la "notte" e il "dì" lunare, con temperature che mediamente variano dai -150°C ad oltre 110°C. Pertanto non vi può essere acqua, a meno che non si trovi come ghiaccio in zone protette dall'insolazione. Anche la Luna, come la Terra e gli altri corpi celesti, cambia posizione nello spazio. Essa è dotata di complessi movimenti simultanei. La Luna compie un movimento di rotazione antiorario, attorno al propio asse, impiegando 27 giorni e 7 ore, esattamente quanto impiega per la sua rivoluzione; questo è il motivo per cui la Luna volge verso di noi sempre la stessa faccia.

L'attrazione che la Terra esercita in maniera maggiore sul rigonfiamento equatoriale della Luna è causa di perturbazioni, "le librazioni". Altre librazioni sono apparenti perchè connesse alle posizioni che la Luna assume rispetto alla Terra (che pure si sposta) e ai punti della superficie terrestre dai quali si osserva la Luna; insieme a quelle vere, esse ci consentono di vedere un pò più della metà della superficie lunare (circa il 59%).

Il movimento di rivoluzione, antiorario, della Luna attorno alla Terra, si compie lungo un'orbita ellittica di cui la Terra occupa uno dei due fuochi. Il punto più vicino alla Terra è il "perigeo", quello più lontano è l'"apogeo"; la modesta eccentricità dell'orbita lunare è un pò maggiore di quella dell'orbita terrestre. Il piano dell'orbita lunare non coincide con quello dell'orbita terrestre, ma forma con esso, un angolo di circa 5°; i punti di intersezione tra le due orbite sono i "nodi", mentre la linea che li unisce è la "linea dei nodi".

La durata della rivoluzione è di 27 giorni e 7 ore, il "mese sidereo", se riferito a una stella della sfera celeste. E' di 29 giorni e 12 ore, il "mese sinodico" o "lunazione", se il riferimento è all'allineamento Terra-Sole.

La Luna e la Terra girano insieme, intorno al baricentro o centro di massa del sistema che esse costituiscono. A causa della maggiore massa terrestre rispetto a quella lunare, il baricentro del sistema Terra-Luna è situato all'interno della Terra, e per questo motivo si può dire (approsimativamente) che la Luna gira intorno alla Terra. Naturalmente, il sistema Terra-Luna si muove acnche intorno al Sole, quindi la Luna compie anche un movimento di traslazione, antiorario, descrivendo un'orbita complessa, "l'epicicloide". Tale orbita è sempre concava verso il Sole, a differenza di quella degli altri pianeti del sistema solare: questa è un'altra caratteristica che induce a considerare la Luna come pianeta. Altri movimenti della Luna, molto più lenti, sono perturbazioni degli spostamenti lunari nello spazio, causate dalla variabile attrazione gravitazionale del Sole e dei pianeti. Tra questi, la regressione della "linea dei nodi", che influisce sulla ciclicità delle eclissi, e la rotazione dell'asse maggiore dell'orbita lunare. Naturalmente la Luna partecipa alla rotazione della nostra galassia e all'espansione dell'universo. Le condizioni di illuminazione della Luna cambiano durante il mese sinodico, al variare della sua posizione rispetto alla Terra e al Sole. Si hanno perciò le fasi lunari. Quando la Luna si trova dalla stessa parte del Sole rispetto alla Terra, la faccia della Luna rivolta verso di noi non viene illuminata dal Sole e rimane oscura (fase di Luna nuova o novilunio). Quando, invece, la Luna è situata dalla parte opposta del Sole rispetto alla Terra, i raggi solare illuminano la metà della Luna rivolta verso la Terra (fase di Luna piena o plenilunio). Queste due posizioni vengono chiamate "sigizie". Quando la Terra, la Luna e il Sole sono disposti nello spazio in modo da occupare i vertici di un triangolo rettangolo, risulta ben visibile solo 1/4 della superficie lunare (primo quarto e ultimo quarto). Poichè una rivoluzione sinodica dura circa 29 giorni e mezzo, le fasi lunari si ripetono con la stessa successione in un periodo che corrisponde al nostro mese. Il cosiddetto fenomeno "Blue Moon" o "Luna blu" avviene quando, nello stesso mese, si verificano due plenilunei.

La Terra e la Luna sono corpi opachi; essendo pressochè sferici se investiti da un fascio di luce producono coni d'ombra. Se il Sole, la Terra e la Luna si trovano lungo la linea dei nodi, si verifica l'eclissi. Le eclissi di Luna totali o parziali si verificano in plenilunio. Le eclissi totali di Sole si verificano in novilunio, come le eclissi parziali e anulari di Sole.

Il paesaggio della Luna è caratterizzato da distese scure e a fondo quasi piatto, i mari, e da vaste regioni chiare e densamente craterizzate, le terre alte (o altopiani). La superficie lunare è cosparsa di regolite (polvere e detriti prodotti dalla disgregazione delle rocce ad opera di impatti meteoritici, vento solare e forti escursioni termiche) presente soprattutto nei mari. Le forme più tipiche del rilievo lunare sono i crateri, prodotti dalla caduta di meteoriti, da fenomeni vulcanici avvenuti nel passato. Tipici sono anche i solchi. La Luna è arida e senza vegetazione, nei campioni di materiali lunari, prelevati dagli astronauti, non sono state rinvenute tracce di vita, attuale o estinta. I sismografi lasciati sulla Luna hanno registrato terremoti lunare che indicano una modesta attività interna, in una giornata vi possono essere circa 1000 terremoti di bassa intesità. L'interno della Luna è suddiviso in: crosta, mantello (litosfera e astonasfera) e nucleo non metallico.

Sull'origine della Luna sono state formulate diverse ipotesi, nessuna delle quali però si configura come una teoria universalmente accettata. Esse sono l'ipotesi della fissione, della cattura, dell'accrescimento, dell'impatto gigante. La storia della Luna, è molto complessa e si articola in vari stadi evolutivi: formazione della crosta, prima epoca di vulcanesimo, bombardamento da parte di corpi meteoritici, seconda epoca di vulcanesimo, quiescenza.

Ritornando alle teorie circa l'origine della Luna ne esistono 4: 

- quella della fusione: la Luna si sarebbe staccata dalla Terra per l'aumento della forza centrifuga all'equatore causato dall'accresciuta velocità di rotazione;

- quello della cattura: la Luna era un piccolo pianeta catturato dall'attrazione gravitazionale della Terra;

- quella dell'accrescimento: per la aggregazione di piccoli corpi celesti attratti gravitazionalmente (l'ipotesi più accreditata);

- quella della collisione: un altro pianeta sarebbe entrato in collisione con la Terra causando la fusione dei nuclei dei due pianeti e l'emissione nello spazio di una nube di detriti e gas che aggregandosi diedero origine alla Luna (la teoria più recente).