La Luna, maree e fasi

Le forze gravitazionali tra la Terra e la Luna sono causa di un interessante effetto: le maree. L'attrazione gravitazionale lunare è più forte sul lato della Terra più vicino alla Luna e più debole sul lato opposto. Dato che possiamo considerare la Terra come una sfera solida circondata da un involucro d'acqua, essa subisce un allungamento in direzione della Luna. L'effetto è molto più evidente negli oceani piuttosto che nella crosta terrestre ed è per tale motivo che notiamo maggiormente i rigonfiamenti dell'acqua. L'altezza dell'onda di marea è data dal dislivello tra alta e bassa marea: è massima quando Terra, Luna e Sole sono allineati, sia in congiunzione sia in opposizione (sizigie); è minima quando la Luna si trova a 90° con l'allineamento Terra-Sole (quadratura). Tale fenomeno si ripete in ogni località con cadenza di 12h 25m, metà del giorno lunare medio pari a 24h 50m.

Le onde di marea sono causa di due interessanti effetti: il rallentamento della rotazione terrestre e l'allontanamento della Luna. I rigonfiamenti mareali, incontrando l'ostacolo rappresentato dai continenti, esercitano un attrito che provoca la riduzione della velocità di rotazione terrestre: la durata del giorno aumenta di circa un secondo ogni centomila anni. La seconda conseguenza dell'attrito delle maree è la variazione della distanza Terra-Luna (qualche centimetro all'anno). Questi cambiamenti avvengono a causa della conservazione del momento angolare del sistema Terra-Luna, in quanto la Terra reagisce al "freno" causato dalle maree "spingendo" la Luna.

La Luna non è un astro che risplende di luce propria: in particolare, la maggior quantità di luce che la Luna riflette proviene dal Sole, che la illumina pressoché costantemente. Perché non vediamo sempre la Luna illuminata completamente, ma ne vediamo, per la maggior parte del tempo, solo delle "falci"? La risposta sta in una specie di gioco di specchi: il Sole è come una lampadina, la Luna uno specchio e noi sulla Terra stiamo ad osservare. La porzione di Luna che riusciamo a vedere illuminata dipende dalla posizione reciproca che i tre elementi assumono.

Le fasi lunari avvengono come segue: se la Luna è fra la Terra ed il Sole, il satellite della Terra è invisibile rivolgendoci il suo lato non illuminato (luna nuova). Di giorno in giorno comincerà ad apparire una falce sempre più cospicua e quando la Luna si troverà invece a circa 90° con l'allineamento Terra-Sole si noterà una falce di circa metà diametro lunare (primo quarto o mezza luna crescente). Quando, al contrario, la Terra è in mezzo rispetto all'allineamento Luna-Sole la luce va a colpire tutta la superficie lunare e si avrà la fase di luna piena. Quando la Luna si ritroverà a 90° con l'asse Terra-Sole si noterà ancora una falce delle dimensioni di metà diametro lunare, ma in posizione opposta a quella che si vede durante il primo quarto e questa fase è definita ultimo quarto. A tale fase segue quella di falce calante. Dato che la posizione della Luna ruota costantemente, ciclicamente le fasi (cioè le porzioni di Luna illuminate) si ripetono ogni 28 giorni circa.