Perché vediamo sempre la stessa faccia della Luna dalla Terra

Quando guardiamo la Luna nel cielo, il suo aspetto cambia giornalmente in base alla progressione delle fasi lunari, che corrispondono alla porzione della superficie lunare illuminata dal Sole che possiamo vedere dalla Terra: Luna Nuova, Luna Crescente, Luna Piena, Luna Calante, poi ancora Luna Nuova e così via ogni 29 giorni.

Ma se guardiamo con attenzione, possiamo notare che durante questo lasso di tempo la faccia visibile della luna dalla Terra è sempre la stessa, come possiamo vedere facilmente osservando le caratteristiche della superficie lunare (“mari” di colore più scuro, altipiani di colore più chiaro, crateri grandi e piccoli eccetera): come è possibile? La Luna, come tutti i corpi del Sistema Solare, non dovrebbe girare su se stessa?

Perché la Luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra

In effetti, la Luna gira su se stessa, ma il tempo che impiega a compiere un giro su se stessa (chiamato periodo di rotazione) è uguale al tempo che impiega a compiere un giro completo intorno alla Terra (periodo orbitale): il fatto che questi due periodi siano uguali fa sì che la Luna rivolga verso la Terra sempre la stessa faccia, quella che ben conosciamo e che abbiamo in mente quanto pensiamo alla superficie lunare.

Questo fatto ci mette di fronte alla sorprendente considerazione che fino al termine degli anni '50, quando abbiamo iniziato a inviare le prime sonde spaziali che facessero il giro intorno alla Luna, nessun essere umano aveva mai visto l'altra faccia della Luna, e non avevamo nessuna idea di come potesse essere (anche se eravamo abbastanza sicuri che non fosse molto diversa dalla faccia che conoscevamo).

Questo fenomeno (chiamato rotazione sincrona) non è unico della Luna: tutti i satelliti naturali in orbita attorno ai pianeti del Sistema Solare rivolgono sempre la stessa faccia verso il proprio pianeta. La spiegazione di questo fenomeno sta nel modo in cui funziona la gravità: la stessa che tiene la Luna in orbita intorno alla Terra la mantiene anche bloccata nella direzione della Terra. Vediamo come.

Perché la Luna è in rotazione sincrona

Durante le prime fasi della vita del nostro satellite, questo ruotava liberamente su stesso, senza alcun vincolo con la sua posizione nella sua orbita intorno alla Terra. Sappiamo però, dalla legge di gravitazione di Newton, che l'intensità dell'accelerazione di gravità dipende dalla distanza tra i corpi: questo significa che la parte della Luna che si trova in ogni momento rivolta verso la Terra, essendo più vicina al nostro pianeta, subisce una forza leggermente maggiore rispetto alla parte della Luna che si trova rivolta dalla parte opposto, che si trova invece leggermente più lontana.

Questo induce una piccola ma misurabile deformazione nella Luna verso la Terra, che non risulta quindi più perfettamente sferica ma leggermente oblunga nella direzione della Terra. La direzione di questo “rigonfiamento” non è fissa, ma tende a orientarsi sempre verso la Terra. Questo fenomeno (a parti invertite) avviene in misura minore anche sulla Terra, ma risulta molto più appariscente perché la superficie della Terra è ricoperta in gran parte di acqua, che essendo un liquido risponde in maniera molto più visibile alle sollecitazioni gravitazionali: questo dà origine al fenomeno delle delle maree, e per questo la forza risultante viene detta forza mareale (anche se effettivamente è solo una conseguenza della gravità).

Ma la Luna è un corpo solido, dotato di una certa rigidità, quindi lo spostamento di questo rigonfiamento lungo la sua superficie non è immediato: ciò significa che in ogni momento il rigonfiamento si trova sempre leggermente “più avanti” nel verso di rotazione del satellite rispetto alla direzione della Terra. Di conseguenza, la gravità della Terra applica quindi una piccola ma significava forza su questo rigonfiamento che si oppone al verso di rotazione: questo effetto, sul lungo periodo, ha causato un progressivo rallentamento della rotazione della Luna. A un certo punto, a forza di rallentare nella sua rotazione, la Luna si è trovata a mostrare sempre la stessa faccia verso la Terra: a quel punto il “rigonfiamento” si è trovato allineato con la Terra, la forza mareale è diventata quindi nulla, e il sistema si è trovato in equilibrio: questa condizione viene detta blocco mareale, ed è quella che vediamo ancora oggi.

Cosa c'è sulla faccia “nascosta” della Luna

Dal momento che la Luna durante la sua orbita intorno alla Terra ci mostra sempre la stessa faccia, in tutta la nostra della civiltà umana abbiamo potuto vedere solo la metà della superficie lunare, quella rivolta verso di noi: l'altra metà ci era completamente preclusa e nessuno l'aveva mai osservata.

In realtà, dal momento che l'orbita della Luna non è perfettamente circolare, e quindi la velocità con cui il nostro satellite la percorre non è perfettamente costante, da Terra possiamo notare delle “oscillazioni” nell'orientamento della Luna che ci hanno permesso di conoscere, mettendo insieme la superficie osservabile ai due estremi di queste oscillazioni, una percentuale della superficie della Luna leggermente superiore alla metà esatta: questo effetto viene detto librazione e fa sì che fino agli anni '50 le immagini in nostro possesso riguardavano il 59% della superficie della Luna.

Solo nel 1959 la sonda sovietica Luna 3 ha sorvolato la faccia più lontana della Luna, inviandoci le prime immagini in assoluto di quella che fino a quel momento era stata la “faccia nascosta” della Luna, mostrandoci una superficie in parte simile a quella della faccia che ben conoscevamo, ma con caratteristiche geologiche diverse, che ci hanno permesso di scoprire nuove informazioni sull'evoluzione della Luna e sulla storia del Sistema Solare.

Soprendentemente, la faccia nascosta della Luna appare decisamente diversa da quella a noi visibile, con molti più crateri e meno mari. Non sappiamo precisamente come si sia venuta a creare tale circostanza: un'ipotesi è che l'aspetto della faccia nascosta sia stato stravolto da un antichissimo impatto con un corpo celeste largo centinaia di chilometri.

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