¿Qué es la Luna? Nuestro satélite natural

- 13 Jul 2015

From the OSR Blog

La Luna es el único satélite de nuestro planeta y el quinto más grande de todo el sistema solar. Se encuentra en relación síncrona con la tierra y muestra siempre la misma cara hacia nuestro planeta.

El hemisferio visible presenta algunos mares lunares de origen volcánico entre brillantes montañas y astroblemas. A peasar de aparecer como un objeto muy brillante en el cielo su superficie es bastante oscura, similar a la del carbón. Pero su brillantez en el cielo y sus ciclos regulares no paran de fascinar al hombre, tanto en la cultura como en la astronomía.

Su influencia gravitatoria produce las mareas y el aumento de la duración del día. A pesar de su dimensión reducida, la vemos en el cielo con el mismo tamaño que el Sol y durante las eclipses solares totales la Luna cubre el Sol casi por completo.

Muchos se han preguntado qué es la Luna, si un planeta o una estrella, en realidad es un satélite, además el único satélite natural de nuestro planeta en el que puso pie el ser humano. Aunque el programa de la Unión Soviética fue el primero en alcanzar la Luna con una nave especial no tripulada, el programa Apolo de Estado Unidos consiguió las unicas misiones que llevaron al hombre a pisar este planeta en el año 1969. Estas misiones regresaron con más de 380 kg de roca lunar que han permitido estudiar una comprensión geológica de los orígenes de la Luna. Se cree que se formó después de un gran impacto hace 4500 millones de años. Desde 1972 la Luna ha sido visitada únicamente por sondas no tripuladas, en particular por astromóviles rusos; sin embargo en 2004 países como China, Japón e India, junto con Estados Unidos y la Agencia Espacial Europea han enviado orbitadores. Se han planeado futuras misiones lunares en el futuro pero no se han puesto en marcha aún; nuestro satélite se mantiene libre para la exploración pacífica de cualquier nación.

Orígen del término y composición de la Luna

La palabra Luna deriva del latín, donde indicaba el adjetivo femenino de “luminoso”. Sin embargo, en indoeuropeo, existió otro nombre masculino para la Luna, formado sobre la raíz de “mens-“, del que se conservan varias formas como el griego “menós” e incluso en el umbro antiguo con la palabra “menzne”. En latín esta forma ha evolucionado semánticamente para indicar el “mes”.

La superficie de la Luna constituye menos de una décima parte de la de la Tierra, lo que sería cerca de un cuarto del área continental de la Tierra. Aunque la Luna y la Tierra siguen considerándose un sistema planeta-satélite en lugar de un sistema de dos planetas.

La edad propuesta para fechar el origen de la Luna es calculada en base a la datación del isótopo de las rocas lunares, entre 30 y 50 millones de años luego del Sistema Solar.  La hipótesis general hoy es que el sistema Tierra-Luna se formó como resultado de un gran impacto cuando un cuerpo celeste del tamaño de Marte colisionó con la joven Tierra; el material que se produjo voló en órbita alrededor de la Tierra y se fusionó formando la Luna. La importante cantidad de energía liberada en el impacto y la subsecuente fusión del material en la órbita de la Tierra pudo haber derretido la capa superficial de la Tierra, formando un océano de magma. La recién formada Luna pudo también haber tenido su propio océano de magma lunar; se cree que su profundidad pueda variar entre 500 km y el radio entero de la Luna.

Distancia entre la Tierra y la Luna y sus revoluciones.

En astronomía se habla de distancia lunar, que es la medida de la distancia entre la Terra y la Luna, es decir 384.400 kilómetros. Sin embargo, la Luna se aleja de la Tierra a una tasa por medio de 3,8 cm por año, como se descubrió con el experimento de medición lunar láser. Volviendo a hablar de distancias, Hiparco fue el primer astrónomo que midió la distancia a la Luna utilizando conceptos de trigonometría sencilla, sus cálculos fallaban de aproximadamente 26000 km la distancia real.

¿Pero, en qué tiempo completa su vuelta alrededor de la Tierra nuestro satélite natural? La Luna da la vuelta alrededor de la Tierra en 27 días, 7 horas y 43 minutos si se considera el giro respecto al fondo estelar, pero 29 días, 12 horas y 44 minutos si se la considera respecto al Sol (revolución sinódica) y esto es porque en este lapso la Tierra ha girado alrededor del Sol. La Luna tarda el mismo tiempo en dar una vuelta sobre sí misma que en torno a la Tierra y por eso presenta siempre la misma cara, esto se debe a que la Tierra, por un efecto llamado gradiente gravidatorio, ha frenado completamente a la Luna.

El Sol ilumina siempre la mitad de la Luna produciendo las que se llaman fases lunares. Hay distintas fases de revoluciones lunares, que son las siguientes:

Revolución sinódica: es el tiempo necesario para que la Luna vuelva a tener una posición análoga con respecto al Sol y a la Tierra. Su duración es de 29 días 12 horas y 44 minutos  y también se le denomina como mes lunar.

Revolución sideral: es el intervalo de tiempo que tarda la Luna a tener una posición análoga con respecto a las estrellas. Su duración es de 27 días 7 horas y 43 minutos.

Revolución trópica: es el tiempo necesario para que la Luna vuelva a tener igual longitud celeste. Su duración es de 27 días 7 horas 43 minutos y 4,7 segundos.

Revolución draconítica: es el tiempo que tarda la Luna en pasar dos veces por el nodo ascendente. Su duración es de 27 días 5 horas 5 minutos y 36 segundos.

Revolución anomalística: es el tiempo que transcurre entre dos pasos consecutivos de la Luna por el Perigeo. Su duración es de 27 días 13 horas 18 minutos y 33 segundos.

La traslación lunar y sus libraciones

La Luna completa su vuelta alrededor de la Tierra aproximadamente en unos 28 días. Si la tierra no rotase sobre su eje sería muy fácil detectar el movimiento de la órbita lunar. Este movimiento le permite a la Luna avanzar alrededor de 12° grados en el cielo cada día. Si la Tierra no rotara lo que se vería sería la Luna cruzando la bóveda celeste de oeste a este durante dos semanas, y luego desaparecería por dos semanas en las cuales estaría presente en el lado opuesto del globo. Sin embargo, la Tierra completa un giro cada día y le lleva alrededor de cincuenta minutos más para estar de frente con la Luna nuevamente. La vuelta de la Tierra y la de la Luna se combinan de tal forma que la salida de la Luna se retrasa de cincuenta minutos cada día.

La Luna gira sobre un eje de rotación con una inclinación de 88,3° con respecto al plano de la elíptica de la Tierra. Dado que la duración de los dos movimientos es la misma, la Luna presenta a la Tierra constantemente el mismo hemisferio.

Debido a la inclinación de la luna con respecto al plano de la eclíptica y al movimiento de rotación de la Tierra en el curso de una revolución sideral, se logra ver desde la Tierra un 59% de la superficie de la Luna en vez del 50%, como si este movimiento estuviese animado de ligeros balanceos en los cuatro puntos cardinales, estos movimientos se conocen como libraciones. Estas libraciones pueden ser en longitud y en latidud; la primera se debe a que el movimineto de rotación de la Luna es uniforme mientras que su velocidad angular no lo es, con lo que el satélite tiene un balanceo de oriente a poniente, mientras la libración en latitud es una especie de cabeceo de norte a sur en un tiempo que no es igual a una revolución sideral ya que es de 27,2 días.

El planeta doble y la órbita lunar

Es el nombre que le dan algunos científicos a la Tierra y a la Luna debido a la diferencia de tamaño entre los dos objetos celestes. La Luna tiene un diámetro de 3,6 veces menor que la Tierra y una masa 81 veces menor. La denominación de planeta doble también se apoya en la inexistencia de satélites naturales que orbiten en la Tierra, así cuando se dice que nuestro planeta describe una elipse en torno al Sol, en realidad se debe decir que la órbita la describe el centro del sistema Tierra-Luna. Ambos astros, unidos por un eje invisible, forman algo así como una haltera disimétrica que gira en torno a su centro de gravedad.

La Luna alrededor de la Tierra describe una trayectoria elíptica de baja excentricidad, a una distancia media de 384.400 kilómetros y en un sentido antihorario. La distancia entre los dos astros varía, así como también la velocidad en la órbita. El plano de la órbita lunar está inclidado respecto a la Eclíptica unos 5° grados por lo que se produce una libración en latitud que permite ver alternativamente un poco más allá del polo Norte o del Sur. Cada vez que la Luna cruza la eclíptica, si la Tierra y el Sol están alineados se producirá un eclipse lunar o un eclipse solar. La órbita lunar es bastante compleja y esto se debe a que la Luna está suficientemente lejos de la Tierra y la fuerza de gravedad ejercida por el Sol es significativa.

El eje de la elipse lunar no está fijo y el apogeo y perigeo dan una vuelta completa en casi nueve años. De hecho, para calcular la posición de la Luna con exactitud hace falta tener en cuenta varios cientos de términos. La órbita Tierra-Luna resulta inclinada respecto al plano de la órbita Tierra-Sol, por eso únicamente en dos puntos de su trayectoria, llamados nodos, pueden producirse eclipses solares y lunares. Y lo que es curioso, es que la Luna se aleja cada vez más de la Tierra y en el futuro será probable que los eclipses totale de Sol dejen de producirse al no tener la Luna suficiente tamaño como para cubrir el disco solar.

Acerca de las mareas y el agua en la Luna

¿Cuál es la gravedad de la Luna? La Luna ejerce distintos niveles de gravedad sobre la Tierra. Mientras la Tierra gira en torno al centro de gravedad del sistema Tierra-Luna, aparece a la vez una fuerza que intenta deformarla, dándole el aspecto de un huevo.

Este fenómeno es conocido como gradiente gravitatorio, el cual produce las mareas. Al ser la Tierra un cuerpo sólido la deformación afecta más a las aguas y a la atmósfera y es lo que da el efecto que suban o bajen dos veces al día. Un efecto asociado es que las mareas frenan a la Tierra en su rotación, y dado que el sistema binario Tierra-Luna tiene que conservar el momento angular, la Luna lo compensa alejándose, (casi 38 mm cada año) como lo han demonstrado las mediciones láser de la distancia posibles gracias a los retro-reflectores que los astronautas dejaron en la Luna.

La agencia espacial de la NASA en 2009 anunció el hallazgo de agua en la Luna. Meses antes la NASA estrelló la sonda LCROSS y su impulsor Centauro en el cráter Cabeus que se encuentra en el polo sur de la Luna, durante una operación que buscaba confirmar la presencia de agua en nuestro satélite. La colisión levantó una columna de material desde el fondo del cráter que no había recibido la luz del Sol durante miles de millones de años.

El ciéntifico Anthony Colaprete afirmó que el agua que se levantó por el impacto de la sonda podía haber llenado una docena de baldes de ocho litros. Los resultados obtenidos indicaron que la misión descubrió exitosamente la presencia de agua y de otras sustancias que requerían más análisis por parte de la agencia espacial.

¿Cómo se originó la Luna?

Cuando se descubrió que la composición de la Luna era la misma que la de la superficie terrestre, se supuso que su origen tenía que venir de la propia Tierra. La mejor explicación de la formación lunar es que ésta se originó a partir de algunos pedazos que quedaron de la colisión con un protoplaneta del tamaño de Marte y nuestro planeta. Esta teoría también explica la gran inclinación del eje de rotación terrestre que habría sido provocado por el impacto.

La enorme energía del choque arrojó gran cantidad de restos incandescentes al espacio. Con el tiempo se formó un anillo de roca hasta que, por acreción se formó la Luna. Durante millones de años la Luna ha estado alejándose lentamente de la Tierra, a la vez que ha disminuido la velocidad de rotación terrestre debido a la transferencia de momento angular que hay entre los dos astros.

Con el pase del tiempo la Luna padeció períodos de violentos impactos de grandes asteroides que formaron los cráteres observados en su superficie. Posteriormente experimentó una época de vulcanismo en la cual nuestro satélite emitió grandes cantidades de lava que llenaron las mayores cuencas del impacto formando los mares lunares y esta fase acabó hace tres millones de años. Desde entonces, poco más ha acaecido en la superficie lunar que la formación de nuevos cráteres debido al impacto de otros asteroides.

Recientemente, los datos enviados por la sonda Selene han mostrado que dicho vulcanismo ha durado más de lo que se pensaba, habiendo acabado en la cara oculta hace 2500 millones de años.

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