mercoledì 10 agosto 2011

La Luna e la Terra, tra scienza e mistero - 1, Le maree



Fin dall'antichità la Luna ha sempre destato attenzione, curiosità, mistero nell'Uomo, infatti è il corpo celeste più evidente dopo il Sole. Essa è stata oggetto di culto, osservazione e strumento di misura del tempo nelle popolazioni antiche, quando si dice che contassero "le lune" per indicare i mesi.
Per indicare gli effetti che essa ha sulla vita terrestre è indispensabile fare una premessa, indicare come si è formata, le dimensioni, le sue caratteristiche peculiari.




La prima cosa tener presente è il rapporto di massa tra la Terra e la Luna: 

  • La Luna ha un raggio all'equatore di 3476,2 km mentre la Terra ha un raggio all'equatore di 12 756,274 km, quindi in proporzione la Terra è larga all'equatore 3,66 volte la Luna,
  • per quanto riguarda la massa invece il discorso cambia infatti la massa della Luna viene determinata applicando la legge gravitazionale universale di Newton, quindi risulta ridotta, circa 1,22 % di quella terrestre. 
  • La densità della Luna è 3,33 contro i 5,5 terrestri e quindi anche la sua gravità è bassa, sulla superficie lunare è un sesto rispetto a quella terrestre.
Il termine "luna" deriva dalla radice indoeuropea leuk, luce, come leuksna che significa "la luminosa", in sanscrito ciandrà-mas (luna brillante) ed in greco σελήνη (da σέλαςbrilliosplendore), esempi che mantengono il significato di la lucente. 

Nella Bibbia la Luna viene definita così nella creazione: 
Genesi 1, 14-18
14 Dio disse: «Ci siano luci nel firmamento del cielo, per distinguere il giorno dalla notte; servano da segni per le stagioni, per i giorni e per gli anni 15 e servano da luci nel firmamento del cielo per illuminare la terra». E così avvenne: 16 Dio fece le due luci grandi, la luce maggiore per regolare il giorno e la luce minore per regolare la notte, e le stelle. 17 Dio le pose nel firmamento del cielo per illuminare la terra 18 e per regolare giorno e notte e per separare la luce dalle tenebre. E Dio vide che era cosa buona. 




da Wikipedia:
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 12 secondi. Questo è il motivo per cui la Luna rivolge alla Terra sempre la stessa faccia. L'attrazione che la Terra esercita sul rigonfiamento equatoriale più che sulle zone polari sulla Luna provoca in essa delle oscillazioni di lieve entità, le librazioni, che insieme alle librazioni apparenti, connesse alle posizioni che la Luna assume rispetto alla Terra, ci consentono di vedere un po' più della metà della superficie lunare (circa il 59%).


Le maree (tratto da http://astrolink.mclink.it)
Anche se tra qualche controversia, fin dall'antichità le maree vennero associate al movimento della Luna nel cielo. 
La teoria quantitativa delle maree si deve però a Isaac Newton: essa prevede che l'attrazione gravitazionale lunare sulle diverse parti del nostro pianeta, non perfettamente bilanciata dalla forza centrifuga (dovuta al movimento della Terra), provochi due "rigonfiamenti" del globo terracqueo, che restano sempre all'incirca allineati con la linea che congiunge il centro della Terra e la Luna. 






Come risultato, si sviluppano negli oceani terrestri due onde di alta marea che girano intorno alla Terra "inseguendo" la direzione della Luna: in ogni data località la marea si ripete ogni 12 ore e 25 minuti, che è la metà dell'intervallo di tempo dopo il quale la Luna ritorna più o meno nella stessa posizione nel cielo.
Le due onde di alta marea, allineate approssimativamente con la direzione della Luna, incontrano attrito nel loro moto intorno alla Terra: i continenti poi sono ostacoli non aggirabili. Si ha quindi un rallentamento della rotazione terrestre dovuto alle onde di marea e nello stesso tempo, le stesse onde mareali vengono "trascinate" in avanti. 
Questo fenomeno provoca due conseguenze importanti. In primo luogo, la durata del giorno terrestre aumenta costantemente di una piccola quantità, circa due millesimi di secondo ogni secolo. Su periodi di tempo molto lunghi, la crescita della durata del giorno è stata determinata da osservazioni di tipo paleontologico su alcuni antichi organismi marini, come i coralli e i microorganismi, che costituiscono gli attuali fossili o sedimenti stratificati. Notando gli strati di spessore variabile la cui variabilità è dovuta a vari fenomeni tra cui la durata del giorno e l'ampiezza delle mareee, si è visto che circa 300-400 milioni di anni fa il giorno era più corto di circa il 15-20% di quello attuale, il che conferma le ultime rilevazioni effettuate sul tasso di incremento di durata del giorno terestre.
La seconda conseguenza dell'attrito delle maree è la variazione a lungo termine della distanza media Terra-Luna. Il motivo sta nel principio di azione-reazione: la Terra reagisce al "freno" delle mareee lunari "spingendo" la Luna in avanti, e quindi provocando un allargamento graduale della sua orbita. Anche questo fenomeno, per quanto minuscolo, è oggi misurabile direttamente grazie alle rilevazioni di distanza Terra-Luna permesse dagli "specchi" lasciati dalle missioni Apollo sulla superficie lunare. Dopo circa vent'anni di rilevazioni si è notato che mediamente la Luna si allontana di circa un centimetro l'anno.


Un'altra teoria per la descrizione delle maree è dovuta a G.H. Darwin che considera la Terra e la Luna come un unico sistema ruotante intorno al Sole. Il centro di tale sistema si troverebbe nella Terra a circa 2/3 dal centro del pianeta dalla parte della Luna. Considerando perciò due punti sulla Terra A e A' diametralmente opposti, si avrebbe che le acque poste in A si solleverebbero per diretta attrazione lunare, mentre quelle poste in A' per la maggiore forza centrifuga dovuta alla rotazione del sistema; in corrispondenza dei punti B e B' la bassa marea sarebbe dovuta invece alla maggiore forza centripeta.







Comunque ci sono altre teorie che coinvolgono l'azione del Sole, che considerano molti altri fattori.


Continua...


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