CAPITAN FUTURO: I PIANETI TERRESTRI cap. 3 e 4 - TERRA, LUNA, quasi-satelliti e co-orbitali e cartografia lunare. by Andreotti Roberto

I PIANETI TERRESTRI cap. 3 e 4 - TERRA, LUNA, quasi-satelliti e co-orbitali e cartografia lunare. by Andreotti Roberto - INSA.

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Aggiornato il 15/04/2023

TERRA, LUNA
Quasi-satelliti e co-orbitali

IL SISTEMA TERRA-LUNA

Il sistema Terra-Luna è la seconda coppia pianeta-satellite del sistema solare ad avere forze mareali sensibili sul pianeta. Questo è dovuto al rapporto delle masse di ben 1/81, la seconda nel sistema solare, solo il sistema Plutone-Caronte supera questo valore, con un rapporto di masse di 1/9 che ha però portato al raggiungimento dell'equilibrio mareale, difatti il periodo di rotazione di Plutone, quello di Caronte e il periodo di rivoluzione di Caronte sono sincronizzati, ed entrambi si mostrano sempre la solita faccia.
Quindi la Terra è l'unico pianeta ad avere cicli mareali con deformazione sia della crosta, ed in maniera più evidente del livello dei mari.

Creazione:

Formazione della luna:
Sono state proposte diverse ipotesi per spiegare la formazione della Luna che, in base alla datazione isotopica dei campioni di roccia lunare portati sulla Terra dagli astronauti delle missioni Apollo, risale a 4,527 ± 0,010 miliardi di anni fa, cioè circa 40 - 50 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare.

Il sistema Terra-Luna ha una grande quantità di momento angolare per unità di massa e la Luna ha un nucleo notevolmente piccolo per un corpo delle sue dimensioni. Queste osservazioni suggeriscono che la Luna si sia formata da un impatto gigantesco, ad angolo obliquo, tra la Terra e un embrione planetario un po 'più piccolo chiamato Theia.

Simulazioni numeriche mostrano che il nucleo di Theia si sarebbe coalizzato con quello della Terra, aumentando quindi la densità media del pianeta, difatti la Terra è il pianeta più denso, mentre il materiale fuso e vaporizzato dai mantelli di entrambi i corpi formava un disco di accrescimento in orbita attorno alla Terra ( Canup, 2004 ).
Theia probabilmente aveva una massa di circa 1/10 di quella terrestre, tipo Marte.
Il fatto che la Luna non abbia successivamente acquisito più materiale portante di ferro suggerisce che la collisione avvenne vicino alla fine della formazione della Terra ( Canup e Asphaug, 2001), quando essa aveva già un nucleo differenziato.
Il sistema isotopico di hafnio-tungsteno indica che il nucleo della Luna si è formato circa 40 milioni di anni dopo l'origine del sistema solare, il che suggerisce che l'impatto sulla formazione della Luna è avvenuto immediatamente prima di questo ( Kleine et al. , 2005 ).
Le simulazioni degli impatti ad alta risoluzione mostrano che la maggior parte del materiale destinato a formare la Luna proveniva dalle parti esterne di Theia piuttosto che dalla Terra ( Canup, 2004 ).
Oggi, a sostegno di questa tesi, abbiamo rilevato che sia la Terra e sia la Luna hanno composizioni isotopiche di ossigeno sostanzialmente identiche ( Wiechert et al. , 2001 - Wada et al. , 2006 ).
Ciò suggerisce che la Terra e Theia provenissero dalla stessa regione della nebulosa solare .
Le varie simulazioni che riproducono con successo le caratteristiche del sistema Terra-Luna implicano una collisione a bassa velocità e ciò suggerisce anche che i due corpi orbitavano all'incirca alla stessa distanza dal Sole.

Il momento angolare di rotazione del sistema Terra-Luna è straordinariamente alto rispetto a quello di Marte, Venere o della sola Terra.
Alcuni eventi o processi hanno fatto aumentare il sistema rispetto agli altri pianeti terrestri . Tuttavia, il momento angolare del sistema Terra-Luna (3,41 × 10E41 g·cm2/s) non è sufficientemente elevato da consentire la fissione classica .
Se tutta la massa del sistema Terra-Luna fosse concentrata nella Terra, la Terra ruoterebbe per un periodo di 4 ore. Tuttavia questa rapida rotazione non è sufficiente per indurre la fissione, anche in una Terra completamente fusa.

Perdita atmosferica:
La formazione dei pianeti terrestri del sistema solare si è conclusa con un periodo di impatti giganteschi. Precedenti lavori che esaminano la perdita volatile causata dallo shock dell'impatto che ha portato alla formazione della luna, trovano perdite atmosferiche al massimo del 20-30% e sostanzialmente nessuna perdita di oceani.
Tuttavia, impatti giganteschi comportano anche il riscaldamento termico, che può portare a una significativa fuga atmosferica attraverso un vento di tipo Parker.

Ipotizziamo che l'acqua e altre specie degassate di peso molecolare medio-alta possono essere efficacemente perse attraverso questo vento termico se presenti in un'atmosfera dominata dall'idrogeno, alterando sostanzialmente l'inventario volatile finale dei pianeti terrestri.
In particolare, dimostriamo che un impatto gigantesco di un embrione delle dimensioni di Marte, come Theia, con una proto-Terra può rimuovere la quantità di acqua di diversi oceani terrestri ed anche altre specie volatili più pesanti, insieme ad un'atmosfera primordiale a idrogeno.

( Nel grafico riportiamo le simulazioni, dimostrando che un impatto come quello con Theia possa aver portato via oltre all'involucro di idrogeno-elio, anche un volume d'acqua pari ad almeno 5 volte quello presente oggi ).

Questi risultati possono offrire una spiegazione per l'esaurimento osservato nel bilancio dei gas nobili leggeri sulla Terra e per l'esaurimento dello xeno, il che suggerisce che la Terra abbia subito una significativa perdita atmosferica entro la fine del suo accrescimento.
Poiché gli embrioni planetari sono abbastanza massicci da trattenere involucri di idrogeno primordiali e perché gli impatti giganteschi sono stocastici e si verificano in concomitanza con altri processi evolutivi atmosferici iniziali, i nostri risultati suggeriscono un'ampia diversità degli involucri atmosferici tra prima e dopo un impatto di dimensioni planetarie.

LINK (PDF) : https://arxiv.org/pdf/2007.01446.pdf

Il sistema Terra-Luna è una rarità?
L'origine del sistema Terra-Luna è in ultima analisi collegata alla domanda "Come si crea un pianeta abitabile?"
Alcuni studiosi hanno sostenuto che la Terra è il pianeta più diversificato in 10.000 anni luce di spazio, sebbene la vasta gamma di pianeti extrasolari che vengono scoperti ultimamente sfida seriamente questa conclusione.
Una ragione per pensare che la Terra sia un tipo di pianeta raro riguarda la questione di come realizzare una grande Luna che mantenga bassa l'obliquità della Terra e stabilizzi così il suo clima (Williams & Pollard, 2000). La modellazione estesa negli ultimi anni mette in discussione l'unicità del sistema Terra-Luna, suggerendo che durante la formazione planetaria satelliti come la Luna possono formarsi in una vasta gamma di condizioni ( Righter, 2007 ).
In effetti, il satellite di Plutone, Caronte, si ipotizza che potrebbe essersi formato in modo simile alla Luna. Sebbene non sia ancora possibile risolvere pianeti extrasolari piccoli come la Terra, diversi pianeti extrasolari più grandi sono stati segnalati con una componente rocciosa e probabilmente hanno acqua.

( Il sistema extra-solare Trappist-1, confrontato con i pianeti terrestri ).

Evoluzione della biosfera
a seguito di impatti asteroidali:
Le evidenze del sistema Terra-Luna suggeriscono che il tasso di craterizzazione si era sostanzialmente stabilizzato a qualcosa che si avvicinava a un valore costante di 3,0 miliardi di anni fa. Sebbene non si verificassero più impatti importanti, vi erano ancora impatti occasionali che causavano crateri nella gamma dimensionale di circa 100 km.
Si ritiene che la Luna abbia in parte schermato la Terra proteggendola da una parte importante di impatti catastrofici e stabilizzando le condizioni climatiche, impedendo forti oscillazioni dell'asse terrestre.
La documentazione terrestre contiene i resti delle strutture di Sudbury, in Canada e Vredefort, in Sudafrica , che hanno portato a stime dei diametri originali del cratere rispettivamente di ∼250 km e ∼300 km, ed età di ∼2 miliardi di anni fa. È improbabile che eventi di queste dimensioni abbiano causato significativi cambiamenti a lungo termine nella geosfera solida , ma probabilmente hanno influenzato la biosfera della Terra.
In aggiunta a questi Precambriani crateri da impatto, una serie di anomali depositi di sferule con età compresa tra ~2.0 a 3,5 Ga. Sono stati scoperti in tempi relativamente recenti in Australia e Sud Africa. Le prove geochimiche e fisiche indicano un'origine di impatto per alcuni di questi depositi; al momento, tuttavia, i loro crateri di origine sono sconosciuti. Se, come indicato, uno di questi depositi di sferule in Australia è temporalmente correlato a uno in Sudafrica, la sua estensione spaziale sarebbe superiore a 32.000 km2 .

CHICXULUB E LA SCOMPARSA DEI DINOSAURI:

Al momento, l'unico caso di un legame fisico e chimico diretto tra un evento di grande impatto e i cambiamenti nella documentazione biostratigrafica si trova al "confine cretaceo-paleogene", che si è verificato ∼65 milioni di anni fa.
Le prove fisiche a livello mondiale per l'impatto includono: microscopiche deformazioni planari prodotte da shock nel quarzo e in altri minerali; la presenza di stishovite (un polimorfo ad alta pressione di quarzo) e diamanti a impatto; minerali ad alta temperatura ritenuti condensati di vapore ; e varie sferule di fusione ad impatto generalmente alterate. Le prove chimiche consistono principalmente in un'anomalia geochimica, indicativa di una miscela di materiale meteoritico, in indisturbate sezioni del Nord America, che sono stati trovati nelle paludi e in stagni a terra, ed il confine è costituito da due unità: uno più basso, legato alla balistica del materiale espulso , ed una superiore, legata alla dispersione atmosferica nella palla di fuoco impatto e la successiva ricaduta su un periodo di tempo. Questo strato da ''palla di fuoco'' si verifica in tutto il mondo, ma l'orizzonte delle eiezioni è noto solo in Nord America.

Il confine tra Cretaceo e Paleogene segna un'estinzione di massa nella documentazione biostratigrafica della Terra.
Inizialmente, si pensava che la polvere nell'atmosfera causasse l'oscuramento globale, la cessazione della fotosintesi e il raffreddamento. Altri potenziali meccanismi di uccisione sono stati suggeriti.
La fuliggine, ad esempio, è stata identificata anche nei depositi di confine e la sua origine è stata attribuita a incendi dispersi a livello globale. La fuliggine nell'atmosfera potrebbe aver migliorato o addirittura sopraffatto gli effetti prodotti dalle nuvole di polvere globali.
Di recente, è stata posta una crescente enfasi sulla comprensione degli effetti degli ejecta vaporizzati e sciolti sull'atmosfera.
Modelli della radiazione termica prodotta dal rientro balistico di ejecta condensato dal vapore e dal pennacchio di fusione dell'impatto indicano il verificarsi di un impulso di radiazione termica sulla superficie terrestre. Il modello di sopravvivenza degli animali terrestri 65 milioni di anni fa è in generale d'accordo con l'idea che questo intenso impulso termico sia stato il primo colpo globale alla biosfera.

Sebbene la documentazione relativa ai depositi al confine tra Cretaceo e Paleogene sia coerente con l'insorgenza di un impatto notevole, è chiaro che molti dettagli dei potenziali meccanismi di uccisione e dell'estinzione di massa associata non sono completamente noti. Il "cratere killer" è stato identificato come la struttura di ∼180 km di diametro, noto come Chicxulub, sepolto sotto ∼1 km di sedimenti nella penisola dello Yucatan, in Messico. Le variazioni nella concentrazione e nella dimensione dei grani di quarzo sconvolti e lo spessore dei depositi al contorno, in particolare lo strato di ejecta, puntavano verso un cratere di origine in America Centrale. Minerali scioccati sono stati trovati in depositi sia interni che esterni alla struttura Chicxulub, così come le rocce di fusione a impatto, con un'età isotopica di 65 Ma.

Chicxulub può fornire la chiave per potenziali meccanismi di estinzione. Le rocce target includono depositi di (CaSO4) e modelli di calcolo per l'impatto di Chicxulub indicano che la SO2 rilasciata avrebbe inviato ovunque tra 30 e 300 miliardi di tonnellate di acido solforico nell'atmosfera, a seconda delle condizioni di impatto esatte. Gli studi hanno dimostrato che l'abbassamento delle temperature a seguito di grandi eruzioni vulcaniche è principalmente dovuto agli aerosol di acido solforico. I modelli, utilizzando sia la stima superiore che quella inferiore della massa di acido solforico creata dall'impatto di Chicxulub, portano a un calo calcolato della temperatura globale di diversi gradi Celsius. L'acido solforico alla fine ritornerebbe sulla Terra sotto forma di pioggia acida, il che provocherebbe l'acidificazione dell'oceano superiore e potenzialmente porterebbe a estinzioni marine. Inoltre, il riscaldamento ad impatto di azoto e ossigeno nell'atmosfera produrrebbe gas NOx che influenzerebbero lo strato di ozono e, quindi, la quantità di radiazione ultravioletta che raggiunge la superficie terrestre. Come gli aerosol contenenti zolfo, questi gas reagirebbero con l'acqua nell'atmosfera formando acido nitrico, che comporterebbe ulteriori piogge acide.

La frequenza degli eventi delle dimensioni di Chicxulub sulla Terra è dell'ordine di uno ogni ∼100 Ma. Impatti minori, ma comunque significativi, si verificano su scale temporali più brevi e potrebbero influenzare il clima terrestre e la biosfera a vari livelli. Alcuni calcoli del modello suggeriscono che la polvere viene iniettata nell'atmosfera dalla formazione di crateri da impatto di appena 20 km potrebbe produrre riduzioni della luce globali e sbalzi di temperatura. Tali impatti si verificano sulla Terra con una frequenza di circa due o tre ogni milione di anni, ma è improbabile che abbiano un grave impatto sulla biosfera. La componente più fragile dell'attuale ambiente, tuttavia, è la civiltà umana, che dipende fortemente da un'infrastruttura organizzata e tecnologicamente complessa per la sua sopravvivenza. Sebbene raramente pensiamo alla civiltà in termini di milioni di anni, non vi è dubbio che se la civiltà dura abbastanza a lungo, potrebbe soffrire gravemente o addirittura essere distrutta da un evento di impatto.

TUNGUSKA:

Gli impatti possono verificarsi su scale storiche. Ad esempio, l'evento di Tunguska in Russia nel 1908 fu dovuto all'esplosione atmosferica di un corpo relativamente piccolo ad un'altitudine di ∼10 km.
L'energia rilasciata, basata su quella richiesta per produrre i disturbi sismici osservati, è stata stimata nell'equivalente di un esplosione di ∼10 megatoni di Trinitrotoluene (TNT).
Sebbene l'esplosione abbia causato la devastazione di ∼2000 km2 della foresta siberiana, non vi fu alcuna perdita di vite umane. Eventi come Tunguska si verificano su scale temporali di 1000 anni. Fortunatamente, il 70% della superficie terrestre è oceanica e la maggior parte della superficie terrestre non è densamente popolata. Tali impatti oceanici, tuttavia, potrebbero provocare devastanti ondate di tsunami nelle zone costiere.

BENEFICI PER LA VITA:
Oltre ai suddetti effetti deleteri degli impatti dei meteoriti , è diventato evidente negli ultimi dieci anni che gli eventi di impatto producono numerosi effetti benefici rispetto alla vita microbica. Ancora più importante, è noto che gli eventi di impatto producono diversi habitat che sono altamente favorevoli alla vita e che non erano presenti prima dell'evento di impatto.

Gli habitat principali includono:
(1) sistemi idrotermici generati da impatto , che potrebbero fornire habitat per microrganismi termofili e ipertermofili.
(2) rocce cristalline trattate con impatto, che hanno aumentato la porosità e la traslucenza rispetto ai materiali non sguainati, migliorando la colonizzazione microbica.
(3) vetri da impatto, che, simili ai vetri vulcanici, forniscono un'ottima fonte prontamente disponibile di elementi bioessenziali.
(4) laghi da cratere da impatto, che formano protetti bacini sedimentari con varie nicchie e che aumentano il potenziale di conservazione di fossili e materiale organico.

Pertanto, i crateri da impatto, una volta formati sulla Terra antica e, per analogia su Marte e altri pianeti, potrebbero aver rappresentato i siti principali che fungevano da nicchie protette, dove la vita avrebbe potuto sopravvivere e evolversi e, più speculativamente, forse originarsi.

Di questi habitat, quello che ha ricevuto maggiore attenzione è il sistema idrotermico generato dall'impatto . Ciò deriva dal lungo suggerimento che i sistemi idrotermali potrebbero aver fornito habitat o "culle" per l'origine e l'evoluzione della prima vita sulla Terra e forse altri pianeti, come Marte. Ciò è coerente con gli organismi più antichi dell'albero della vita terrestre, essendo di natura termofila (temperature di crescita ottimali >50° C) o ipertermofila (temperature di crescita ottimali >80° C). Studi su una serie di strutture di impatto sulla Terra suggeriscono che la maggior parte degli eventi di impatto che portano alla formazione di crateri da impatto complessi (cioè > 2–4 e > 5–10 km di diametro sulla Terra e su Marte, rispettivamente) sono potenzialmente in grado di generare un sistema idrotermico.
Gli studi sulla struttura dell'impatto di Haughton nell'Artico canadese suggeriscono che ci sono sei posizioni principali all'interno e intorno ai crateri da impatto in cui possono formarsi depositi idrotermici generati da impatto :
(1) rocce di fusione a impatto di riempimento del cratere e brecce che si fondono;
(2) interno dei montanti centrali;
(3) margine esterno di elevazioni centrali;
(4) impatto sui depositi di ejecta;
(5) regione del bordo del cratere;
(6) sedimenti lacustri post-impatto del cratere .
La questione se si formino sistemi idrotermici generati da impatto nei crateri di altre parti del Sistema solare rimane aperta, tuttavia, nel 2010, tale prova è stata presentata dal cratere Toro su Marte.

È diventato evidente negli ultimi due decenni che gli eventi di impatto hanno profondamente influenzato l'evoluzione della vita sulla Terra e possono anche aver influenzato le origini della vita.

IPOTESI PANSPERMIA:
C'è anche l'eccezionale questione del potenziale trasferimento della vita da un altro pianeta sulla Terra attraverso eventi di impatto. Gli esperimenti hanno dimostrato che alcuni organismi possono sopravvivere al processo di impatto e alle dure condizioni dello spazio, almeno per il periodo di tempo in cui questi esperimenti sono stati condotti, che è ovviamente limitato dalla durata della vita umana e dalle carriere della ricerca.
Se la vita avrebbe potuto essere espulsa, sopravvissuto al potenziale viaggio di diversi millenni nello Spazio, sopravvivere all'impatto sulla Terra e quindi avere la capacità di colonizzare questo pianeta, rimane solamente una ipotetica congettura in questo momento.

Movimenti:

I moti di Terra e Luna:
Rispetto alle stelle fisse, la Luna completa un'orbita attorno alla Terra in media ogni 27,321661 giorni, pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 12 secondi (mese siderale).
Il suo periodo tropico medio, calcolato da equinozio a equinozio, è invece di 27,321582 giorni, pari a 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 4,7 secondi.
Un osservatore sulla Terra conta circa 29,5 giorni tra una nuova luna e la successiva, per via del contemporaneo movimento di rivoluzione del pianeta.
Più esattamente il periodo sinodico medio tra due congiunzioni solari è di 29,530589 giorni, cioè 29 giorni, 12 ore, 44 minuti e 2,9 secondi.

La Terra e la Luna orbitano attorno a un centro di massa comune, che si trova a una distanza di circa 4.700 km dal centro della Terra. Poiché questo centro si trova dentro alla massa terrestre il moto della Terra è meglio descritto come un'oscillazione. Viste dal Polo nord della Terra l'orbita della Luna attorno alla Terra e l'orbita di questa attorno al Sole avvengono tutte in senso antiorario.
Il sistema Terra-Luna , secondo alcuni , non può essere considerato un pianeta doppio perché il centro di gravità del sistema Terra-Luna non è esterno al pianeta, ma è localizzato 1.700 km al di sotto della superficie terrestre, circa un quarto del raggio terrestre.

A differenza di quanto accade per gli altri satelliti naturali del sistema solare, la Luna è eccezionalmente grande rispetto al pianeta attorno a cui orbita. Infatti, il suo diametro e la sua massa sono pari rispettivamente a un quarto e a 1/81 di quelli terrestri. Nel sistema solare, solo Caronte nel confronto con Plutone ha dimensioni proporzionalmente maggiori, avendo una massa pari all'11,6% di quella del suo primario.
Satelliti di dimensioni confrontabili con quelle della Luna orbitano attorno ai giganti gassosi (Giove e Saturno), mentre i pianeti più affini alla Terra o non hanno satelliti (Venere e Mercurio) o ne hanno di minuscoli (Marte).
Il piano dell'orbita lunare è inclinato di 5°8' rispetto a quello dell'orbita della Terra intorno al Sole (il piano dell'eclittica). Le perturbazioni gravitazionali del Sole impongono all'orbita lunare un moto di precessione, in senso orario, con periodo di 18,6 anni; questo movimento è correlato alle nutazioni terrestri, che possiedono infatti lo stesso periodo. I punti in cui l'orbita lunare interseca l'eclittica sono chiamati nodi lunari. Le eclissi solari accadono quando un nodo coincide con una luna nuova, le eclissi lunari quando un nodo coincide con una luna piena.

Librazione:
Dato che il moto di rivoluzione attorno alla Terra non è perfettamente circolare (vedi sopra), velocità di rotazione e distanza dalla Terra variano leggermente durante un'orbita e i moti di rotazione e rivoluzione presentano degli sfasamenti tali da creare oscillazioni apparenti di lieve entità nel moto di rotazione lunare dette librazioni; anche la precessione del piano dell'orbita contribuisce, sebbene in misura minore, alle oscillazioni di librazione.
Questi sfasamenti consentono ad alcune zone delle superficie lunare di essere visibili per alcuni intervalli di tempo da un osservatore a Terra. Oltre a questo, si aggiunge anche una leggera oscillazione diurna apparente dovuta al moto dell'osservatore sulla superficie terrestre: il medesimo osservatore vedrà la Luna sotto un'angolazione diversa dal momento in cui essa sorge dall'orizzonte al momento in cui tramonta a causa dello spostamento del punto di osservazione dovuto alla rotazione terrestre. Come conseguenza di tutti questi fattori, dalla Terra è osservabile un po' più della metà della superficie lunare (circa il 59%).

L'allontanamento della Luna:
Il successo dell'esperimento Lunar Laser Ranging, a seguito delle missioni Apollo e Lunokhod, ha permesso di rivelare con precisione millimetrica la distanza tra la Terra e la Luna e di misurare l'effettivo allontanamento dei due corpi nel corso degli anni. La Luna si allontana infatti di 3,8 centimetri all'anno.
L'allontanamento progressivo della Luna dalla Terra è dovuto alle forze di marea esercitate dal satellite sul pianeta. Le masse d'acqua oceaniche presenti sulla Terra vengono attratte dalla Luna e si protendono nella direzione Terra-Luna, con un leggero disallineamento a causa del periodo di rotazione terrestre inferiore al periodo di rivoluzione lunare. L'attrazione che la Luna esercita su questo lobo di marea ha una componente nella direzione opposta alla rotazione terrestre. Questa azione comporta un rallentamento del momento angolare terrestre, mentre la sua reazione incrementa il momento angolare della Luna con un suo conseguente e progressivo trasferimento su un'orbita a quota più elevata. Da notare che, sebbene la Luna venga accelerata, la velocità del suo moto diminuisce a causa dell'aumento della quota dell'orbita.

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TERRA

DATI:
DIAMETRO 12.756 km

MASSA 5,927E24 kg

Densità 5.517 kg/dm3

Gravità 9,807 m/s2

Velocità di Fuga 11,186 km/s

Temperature -88/+58 °c

Pressione Atmosferica 1.013 mBar

Densità Atmosferica 10.326 kg/m2

Composizione 78% Azoto, 21% Ossigeno, altri CO2, CH4, AR, ecc.

Periodo di rotazione 24 h. (giorno solare)

DISTANZA 149.598.700 km - 1,000 UA
Eccentricità dell'orbita 0,016 710 219

RADIANZA 1.358 W/m2

La Terra (1,000 UA) è il più grande e denso dei pianeti interni, l'unico in cui sono conosciute attualmente delle attività geologiche, ed è probabilmente l'unico pianeta del sistema solare che permette la vita (l'unico su cui la vita è sicuramente presente).
E' non è piatta !!!

Introduzione:
La Terra è il terzo pianeta in ordine di distanza dal Sole e il più grande dei pianeti terrestri del sistema solare, sia per massa sia per diametro.

È il luogo primigenio degli esseri umani ed, essendo l'unico corpo planetario del sistema solare adatto a sostenere la vita come da noi concepita e conosciuta, è anche l’unico luogo nel quale vivono tutte le specie viventi conosciute.

Sulla sua superficie, si trova acqua in tutti e tre gli stati (solido, liquido e gassoso) e un'atmosfera composta in prevalenza da azoto e ossigeno che, insieme al campo magnetico che avvolge il pianeta, protegge la Terra dai raggi cosmici e dalle radiazioni solari.

La sua formazione è datata a circa 4,54 miliardi di anni fa. La Terra possiede un satellite naturale chiamato Luna la cui età, stimata analizzando alcuni campioni delle rocce più antiche, è risultata compresa tra 4,29 e 4,56 miliardi di anni. L'asse di rotazione terrestre è inclinato rispetto alla perpendicolare al piano dell'eclittica: questa inclinazione combinata con la rivoluzione della Terra intorno al Sole causa l'alternarsi delle stagioni.

Le condizioni atmosferiche primordiali sono state alterate in maniera preponderante dalla presenza di forme di vita che hanno creato un diverso equilibrio ecologico plasmando la superficie del pianeta. Circa il 71% della superficie è coperta da oceani di acqua salata e il restante 29% è rappresentato dai continenti e dalle isole.

La superficie esterna è suddivisa in diversi segmenti rigidi detti placche tettoniche che si spostano lungo la superficie in periodi di diversi milioni di anni. La parte interna, attiva dal punto di vista geologico, è composta da uno spesso strato relativamente solido o plastico, denominato mantello, e da un nucleo diviso a sua volta in nucleo esterno, dove si genera il campo magnetico, e nucleo interno solido, costituito principalmente da ferro e nichel. Tutto ciò che riguarda la composizione della parte interna della Terra resta comunque una teoria indiretta ovvero mancante di verifica e osservazione diretta.

Importanti sono le influenze esercitate sulla Terra dallo spazio esterno. Infatti la Luna è all'origine del fenomeno delle maree, stabilizza lo spostamento dell'asse terrestre e ha lentamente modificato la lunghezza del periodo di rotazione del pianeta rallentandolo; un bombardamento di comete durante le fasi primordiali ha giocato un ruolo fondamentale nella formazione degli oceani e in un periodo successivo alcuni impatti di asteroidi hanno provocato significativi cambiamenti delle caratteristiche della superficie e ne hanno alterato la vita presente.

VIDEO di Fabio Bellardini:
Il pianeta Terra:
forma, dimensioni, coordinate, orientamento
Il pianeta Terra: forma, dimensioni, coordinate e orientamento offerto da FABIO BELLARDINI

I movimenti della Terra:
Rotazione, Rivoluzione, Precessioni, ecc.

Movimenti della Terra offerto da FABIO BELLARDINI

Orbita:
Il piano dell'orbita terrestre è detto Eclittica e da esso si calcolano le inclinazioni degli altri corpi del sistema solare, questo piano è inclinato di 7,25° rispetto all'equatore del Sole.
L'orbita terrestre presenta una bassa eccentricità che la rende quasi circolare, mantenendo pressoché costante il flusso di energia che ci giunge dal Sole.
La distanza Terra - Sole è detta Unità Astronomica (UA) e viene usata come mezzo di misura della distanza nel nostro sistema.

Idrosfera:

La sua idrosfera liquida è unica tra i pianeti interni.
Il termine "idrosfera" si riferirebbe ai soli oceani, tuttavia tecnicamente include tutti i mari interni, i laghi, i fiumi e l'acqua di falda fino a 2000 m di profondità.
La Terra è l'unico pianeta del sistema solare la cui superficie ospita acqua liquida. L'acqua copre il 71% della superficie terrestre ed è suddivisa in un 97% di acqua salata e un 3% di acqua dolce, il cui 68% circa è sotto forma di ghiaccio.
L'acqua suddivide il pianeta in cinque oceani e sette continenti.
Il punto più profondo sotto la massa d'acqua è rappresentato dalla Fossa delle Marianne nell'oceano Pacifico con −10 911 m, mentre la profondità media degli oceani è di 3,794 m, più di cinque volte l'altezza media dei continenti.
La massa stimata dell'acqua oceanica è di circa 1,35 x 10¹⁸ tonnellate, comparabili a 1/4400 dell'intera massa terrestre ed essa inoltre occupa un volume di 1,386 x 10⁹ km³.

3 VIDEO di Fabio Bellardini:
L'idrosfera: mari ed oceani
L'idrosfera: mari ed oceani offerto da FABIO BELLARDINI

Le acque continentali: i fiumi e i laghi
Le acque continentali: i fiumi e i laghi offerto da FABIO BELLARDINI

Le acque continentali: i ghiacciai e le acque sotterranee
Le acque continentali: i ghiacciai e le acque sotterranee offerto da FABIO BELLARDINI

Atmosfera:

L'atmosfera terrestre è estremamente differente rispetto a quella degli altri pianeti, poiché è stata alterata e modificata dalla presenza delle forme di vita vegetale in primis, ed è composta per il 21% di ossigeno, ed il 78% di Azoto, con tracce di altri gas tra i quali l'anidride carbonica che svolge un importante ruolo nella fotosintesi clorofilliana della vita vegetale.
L'atmosfera separa la superficie terrestre dall'ambiente inospitale dello spazio, blocca buona parte delle radiazioni solari nocive, modera le temperature sulla superficie ed è il veicolo di trasporto del vapore acqueo e di altre sostanze gassose. I suoi vari strati, la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera e l'esosfera sono diversi attorno al globo e variano anche assieme alle stagioni.

3 VIDEO di Fabio Bellardini:
L'atmosfera: struttura e composizione
L'atmosfera: struttura e composizione offerto da FABIO BELLARDINI

L'atmosfera: Temperatura, umidità e precipitazioni
L'atmosfera: Temperatura, umidità e precipitazioni offerto da FABIO BELLARDINI

L'atmosfera: Pressione, venti e meteorologia
L'atmosfera: Pressione, venti e meteorologia offerto da FABIO BELLARDINI

L'Ossigeno
L'ossigeno è l'elemento più abbondante della crosta terrestre e viene impiegato nella respirazione cellulare e molte delle principali classi delle molecole organiche presenti negli organismi viventi, come le proteine, gli acidi nucleici, i carboidrati, i lipidi, contengono ossigeno. Nella maggior parte della massa degli organismi viventi è presente ossigeno come componente dell'acqua. L'ossigeno nell'atmosfera viene costantemente ripristinato dalla fotosintesi delle piante, utilizzando l'energia della luce solare per produrlo dall'acqua e dall'anidride carbonica.
L'ossigeno è chimicamente troppo reattivo per rimanere un elemento libero nell'aria, senza che esso venga rigenerato dalle forme viventi.
L'ossigeno forma l'87% degli oceani in quanto componente dell'acqua (H₂O) e il 20,8% dell'atmosfera terrestre come ossigeno molecolare O₂ o come ozono O₃.
I composti di ossigeno, in particolare ossidi metallici, silicati (SiO4−4) e carbonati (CO2−3), si trovano comunemente nelle rocce e nel terreno.
L'ozono (O₃), un gas in grado di assorbire notevolmente le radiazioni ultraviolette. Per questa sua proprietà lo strato di ozono presente ad alta quota aiuta a proteggere la biosfera da queste radiazioni. Tuttavia vicino alla superficie terrestre l'ozono, che è un sottoprodotto dello smog, è considerato un inquinante essendo un gas serra.
Lo troviamo in grandi quantità, anche disciolto nell'acqua della superficie degli oceani.

( O₂ disciolto in corrispondenza della superficie delle acque. Si nota che nelle regioni polari, dove l'acqua è più fredda, il contenuto di O₂ disciolto è maggiore dato che, in termini tecnici, il sistema acqua-ossigeno ha solubilità inversa ).

L'Azoto:
L'azoto molecolare ( N₂) è un composto formato da due atomi di azoto ed esso costituisce il 78% dell'atmosfera terrestre ed allo stato puro si presenta sotto forma di gas incolore, inodore, insapore e inerte.
L'azoto è il quinto elemento più abbondante nell'universo, il 19º sulla crosta terrestre (di cui costituisce lo 0,03%), il primo elemento per abbondanza nell'aria ed è il quarto elemento più abbondante del corpo umano (di cui costituisce il 3%).
È inoltre presente in tutti gli organismi viventi in numerosissime molecole quali DNA, proteine e ATP e dunque anche nei residui fossili. In particolare il carbone contiene di norma quantità significative di ammoniaca (NH₃) e di N₂.

Il Diossido di Carbonio:

Nonostante la sua piccola concentrazione, la CO₂è un componente fondamentale dell'atmosfera terrestre perché - insieme al vapore acqueo, al metano e altri gas serra - intrappola la radiazione infrarossa della luce solare riflettendola nuovamente verso la superficie terrestre (il cosiddetto "effetto serra"), impedendo che la superficie della Terra subisca le grandi variazioni termiche del ritmo giorno-notte. Inoltre l'anidride carbonica partecipa al ciclo del carbonio, che permette lo scambio di carbonio tra gli esseri viventi e l'ambiente. L'aumento della sua concentrazione nell'atmosfera a causa delle attività umane, a cui si ha assistito a partire dalla rivoluzione industriale, ha invece provocato gravi scompensi nel ciclo naturale, in particolare favorendo il surriscaldamento globale , in particolare l'Organizzazione Mondiale della Meteorologia (WMO) ha evidenziato un costante aumento della concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera, dal valore di 280 ppm prima della seconda rivoluzione industriale fino al valore record di 403,3 ppm del 2016, mai raggiunto prima negli ultimi 800.000 anni.

( Concentrazione media di CO₂ nella troposfera nel 2010 / 2011 ).

Il Metano :
Il metano è un gas serra presente nell'atmosfera terrestre in concentrazioni molto inferiori a quelle della CO₂ ma con un potenziale di riscaldamento globale ben 21 volte superiore.
Le principali fonti di emissione di metano nell'atmosfera sono:

decomposizione di rifiuti solidi urbani nelle discariche
fonti naturali (paludi): 23%
estrazione da combustibili fossili: 20%
processo di digestione degli animali (bestiame): 17%
da batteri trovati nelle risaie: 12%
riscaldamento o digestione anaerobica delle biomasse.

Comunque dal 60% all'80% delle emissioni mondiali è di origine umana. Esse derivano principalmente da miniere di carbone, discariche, attività petrolifere, gasdotti e agricoltura.
La sua concentrazione in atmosfera è aumentata da 700 ppb (parti per miliardo) nel periodo 1000-1750 a 1.750 ppb nel 2000, con un incremento del 150%.
Il metano è responsabile al 18% dell'incremento dell'effetto serra.

( Mappa dell'attuale concentrazione di metano ).

La Geo-Corona:

Lo strato gassoso che avvolge la Terra arriva fino a 630.000 km di distanza, ovvero circa 50 volte il diametro del pianeta, questo in base ad un nuovo studio basato sulle osservazioni della sonda SOHO.
Dove la nostra atmosfera si fonde con lo spazio esterno, c’è una nuvola di atomi di idrogeno chiamata Geo-Corona. Uno degli strumenti della sonda spaziale, lo SWAN, ha usato i suoi sensibili sensori per tracciare la firma dell’idrogeno e individuare con precisione fino a dove arriva la periferia della geo-corona.
Il sole interagisce con gli atomi di idrogeno attraverso una particolare lunghezza d’onda della luce ultravioletta chiamata Lyman-alfa, che gli atomi possono sia assorbire che emettere. Poiché questo tipo di luce viene assorbito dall’atmosfera terrestre, può essere osservato solo dallo spazio.
Grazie alla sua cella ad assorbimento di idrogeno, lo strumento SWAN può misurare selettivamente la luce Lyman-alfa dalla geo-corona e scartare gli atomi di idrogeno presenti nello spazio interplanetario.
Il nuovo studio ha rivelato che la luce del Sole comprime gli atomi di idrogeno nella geo-corona e produce anche una regione di maggiore densità sul lato notturno. La densità degli atomi di idrogeno a 60.000 chilometri sopra la superficie terrestre è piuttosto scarsa, con appena 70 atomi/cm3 e circa 0,2 atomi alla distanza della luna.

( Osservazione SOHO della geo-corona. L’intensità dell’emissione dell’atomo di idrogeno nella parte più esterna dell’atmosfera terrestre, la geocorona, misurata dallo strumento SWAN a bordo dell’osservatorio solare ed eliosferico - credit: ESA / NASA, SOHO ).

La vita:
3 VIDEO di Fabio Bellardini:
L'origine della vita sulla Terra
L'origine della vita offerto da FABIO BELLARDINI

La storia della vita sulla Terra:
Dalle prime cellule ai primi Rettili
La storia della vita sulla Terra: Dalle prime cellule ai primi Rettili offerto da FABIO BELLARDINI

Le caratteristiche della vita sulla Terra
Le caratteristiche della vita offerto da FABIO BELLARDINI

Superficie:
La superficie del pianeta Terra varia enormemente da luogo a luogo. Circa il 70,8% della superficie è coperta da acqua, inoltre la maggior parte delle piattaforme continentali si trova al di sotto del livello marino. Nella parte sommersa del pianeta sono presenti tutte le caratteristiche tipiche di un territorio montuoso, caratteristiche comprendenti un sistema di dorsali medio oceaniche, dei vulcani sommersi, delle fosse oceaniche, dei canyon sottomarini, degli altopiani e delle piane abissali.
Il rimanente 29,2% emerso consiste di montagne, deserti, pianure, altopiani e altre zone geomorfologiche minori. La superficie planetaria si modifica costantemente secondo tempi geologici a causa dei movimenti delle varie placche tettoniche e dell'erosione.

La tavola periodica realizzata dalla European Chemical Society (SOPRA), comprende i 90 elementi naturali attualmente conosciuti, disegnati in modo che l'area occupata da ciascun elemento dia un'indicazione della quantità di quell'elemento presente nella crosta terrestre e nell'atmosfera.

VIDEO di Fabio Bellardini:
La tavola periodica degli elementi

Deriva dei Continenti:

In effetti più che della deriva dei continenti occorre parlare di deriva delle placche, perché gli attuali continenti sono solo la parte emersa delle stesse, il loro movimento è legato ai movimenti tettonici.
La versione moderna della teoria della deriva si deve al geografo tedesco Alfred Lothar Wegener, che nel 1915 presentò in maniera organica le prove del fenomeno e una spiegazione coerente delle cause, Wegener infatti fece notare che l'unico modo per spiegare la presenza di fossili di animali e piante della stessa specie, e periodo geologico, in Africa ed in Sudamerica fosse che in passato fossero unite tra loro, inoltre dimostrò che essendo state in passato India, Australia Africa meridionale e Sudamerica coperte di ghiacci contemporaneamente, presumibilmente ciò avvenne prima della loro separazione.

4 VIDEO di Fabio Bellardini:
Dalla deriva dei continenti alla tettonica delle placche
Dalla deriva dei continenti alla tettonica delle placche offerto da FABIO BELLARDINI

La tettonica delle placche: subduzione ed orogenesi
La tettonica delle placche: subduzione ed orogenesi offerto da FABIO BELLARDINI

I Minerali

La tettonica delle placche: subduzione ed orogenesi offerto da FABIO BELLARDINI

Una superficie in continuo rinnovamento, le placche oceaniche hanno al massino 100 / 200 milioni di anni, le placche oceaniche sono più dense di quelle continentali e per questo vengono subdotte.
Qui sotto un esempio della Terra delle origini....

( Ipotetica ricostruzione artistica della Terra nell'Adeano, tra 4 e 4,5 miliardi di anni fa - CREDIT SIMONE MARCHI ).

2 VIDEO di Fabio Bellardini:
I vulcani della Terra
I vulcani offerto da FABIO BELLARDINI

I terremoti
I terremoti offerto da FABIO BELLARDINI

Struttura interna:

La struttura interna della Terra, vede un nucleo interno solido, circondato da un nucleo esterno liquido la cui rotazione genera il campo magnetico che protegge la Terra dai raggi cosmici, sopra il nucleo liquido esterno c'è un mantello che ha lenti moti convettivi che rendono attiva la crosta formata da placche tettoniche in movimento e numerosi vulcani attivi, che nell'arco di milioni di anni portano ad un rinnovamento della crosta terrestre.

Sfericità:

La rotazione della Terra è la causa del rigonfiamento equatoriale che comporta un diametro equatoriale di 43 km maggiore di quello polare. Le maggiori deviazioni locali sulla superficie sono: il Monte Everest, con 8.850 m sopra il locale livello del mare e la Fossa delle Marianne, con 10.924 m sotto il locale livello marino). Se si paragona la Terra a un perfetto ellissoide essa ha una tolleranza di circa una parte su 584, o dello 0,17% che è minore dello 0,22% di tolleranza che è ammesso nelle palle da biliardo.

Inoltre a causa della presenza del rigonfiamento il luogo maggiormente distante dal centro della Terra è situato attualmente sul Monte Chimborazo in Ecuador.

VIDEO: di Fabio Bellardini

L'interno della Terra
L'interno della Terra offerto da FABIO BELLARDINI

Magnetosfera:
La magnetosfera terrestre è un fenomeno naturale, con un dipolo magnetico non coincidente con i poli geografici, ed i poli magnetici non sono statici, hanno un momento dipolare (asse) attualmente inclinato di 11,3° rispetto all'asse terrestre.
Nonostante le varie ipotesi sul perché della presenza di questo campo, le teorie si sono orientate verso un modello analogo a quello di una dinamo ad autoeccitazione.
L'intensità del campo magnetico terrestre non è costante nel tempo, ma subisce notevoli variazioni. Esse hanno portato, nel corso delle ere geologiche, alla deriva dei poli magnetici rispetto ai continenti e a ripetuti fenomeni di inversione del campo, con scambio reciproco dei poli magnetici Nord e Sud. Il magnetismo terrestre ha una notevole importanza per la vita sulla Terra, infatti si estende per svariate decine di migliaia di chilometri nello spazio, formando una zona chiamata magnetosfera, la cui presenza genera una sorta di "scudo" elettromagnetico che devia e riduce il numero di raggi cosmici che se arrivassero alla superficie del pianeta porterebbero alla sua sterilizzazione. Dall'interazione tra raggi cosmici (vento solare) e magnetosfera viene originato lo splendido fenomeno detto aurora boreale.

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FASCE DI VAN ALLEN

Introduzione:
Una Fascia di radiazione Van Allen è una zona di particelle cariche di energia , la maggior parte delle quali provengono dal vento solare , che vengono catturate e trattenute intorno a un pianeta dal campo magnetico di quel pianeta .

La Terra ha due di queste fasce e talvolta altre possono essere create temporaneamente.
La scoperta è attribuita a James Van Allen e, di conseguenza, quelle della Terra sono note come Fasce di Van Allen .

Le due principali della Terra si estendono da un'altitudine di circa 640 a 58.000 km , sopra la superficie in cui i livelli della radiazione nella regione variano. Si pensa che la maggior parte delle particelle che formano le Fasce provengano dal vento solare e altre particelle dai raggi cosmici. Intrappolando il vento solare, il campo magnetico devia quelle particelle energetiche e protegge l'atmosfera dalla distruzione.

Le Fasce si trovano nella regione interna della magnetosfera terrestre, ed intrappolano elettroni e protoni energetici, mentre altri nuclei, come le particelle alfa , sono meno diffusi.
Le Fasce mettono in pericolo i satelliti , che devono proteggere i loro componenti sensibili con un'adeguata schermatura se trascorrono molto tempo vicino a quella zona.
Nel 2013, la NASA riferì che le sonde Van Allen Probes avevano scoperto una terza fascia di radiazione transitoria, che è stata osservata per quattro settimane fino a quando non è stata distrutta da una potente onda di shock interplanetaria proveniente dal Sole .

Scoperta:
Kristian Birkeland , Carl Størmer e Nicholas Christofilos avevano studiato la possibilità che particelle cariche restassero intrappolate dal campo magnetico, già prima dell'era spaziale .
Explorer 1 e Explorer 3 hanno poi confermato l'esistenza della fascia nei primi mesi del 1958 con James Van Allen presso l'University of Iowa .
La radiazione intrappolata è stata inizialmente mappata da Explorer 4 , Pioneer 3 e Luna 1 .
Il termine Fasce di Van Allen si riferisce specificamente alle cinture di radiazione che circondano la Terra, ma tuttavia, simili fasce di radiazione sono state scoperte attorno anche ad altri pianeti dotati di campo magnetico .
Il sole non supporta fasce di radiazione a lungo termine, in quanto manca di un campo dipolo globale stabile, mentre quello terrestre limita particelle nelle regioni sopra 200-1.000 km, ma le Fasce non si estendono oltre 8 raggi terrestri.
Le Fasce sono limitate a un volume che si estende per circa 65° su entrambi i lati dell'equatore celeste.

Fascia interna:
La cintura interna di Van Allen si estende tipicamente da un'altitudine di 0,2 a 2 raggi terrestri, o da 1.000 km a 12.000 km sopra la Terra.
In alcuni casi in cui l'attività solare è più forte o in aree geografiche come l'anomalia dell'Atlantico meridionale , il confine interno può diminuire a circa 200 chilometri sopra la superficie terrestre.
La Fascia interna contiene alte concentrazioni di elettroni nell'intervallo di centinaia di keV e protoni energetici con energie superiori a 100 MeV, intrappolate dai forti campi magnetici.
Si ritiene che le energie protoniche superiori a 50 MeV nelle fasce inferiori ad altitudini più basse siano il risultato del decadimento beta dei neutroni creato dalle collisioni dei raggi cosmici con i nuclei dell'atmosfera superiore.
Si ritiene che la fonte dei protoni a bassa energia sia la diffusione dei protoni a causa dei cambiamenti nel campo magnetico durante le tempeste geomagnetiche.
A causa del leggero scostamento delle fasce dal centro geometrico della Terra, la cintura interna di Van Allen si avvicina alla superficie nell'Anomalia del Sud Atlantico.
Nel marzo 2014, un modello simile a "strisce zebrate" è stato osservato nelle fasce di radiazione dall'esperimento di composizione ionica (RBSPICE) fatto delle sonde nella cinghia di radiazione di Van Allen .
La teoria iniziale proposta nel 2014 è stata che a causa dell'inclinazione dell'asse del campo magnetico terrestre, la rotazione del pianeta abbia generato un campo elettrico oscillante e debole che permea attraverso l'intera fascia di radiazione interna, ma uno studio successivo, del 2016 ha invece concluso che le strisce zebrate erano un'impronta dei venti ionosferici sulle fasce di radiazione.

Fascia esterna:
La Fascia esterna è costituita principalmente da elettroni ad alta energia (0,1-10 MeV ) intrappolati dalla magnetosfera terrestre. È più variabile di quella interna in quanto è più facilmente influenzata dall'attività solare.
Ha una forma quasi toroidale , a partire da un'altitudine di tre e si estende fino a dieci raggi terrestri, da 13.000 a 60.000 chilometri, sopra la superficie terrestre.
La sua massima intensità è solitamente circa 4-5 raggi terrestri .
La fascia di radiazione elettronica esterna è principalmente prodotta dalla diffusione radiale verso l'interno e dall'accelerazione locale dovuta al trasferimento di energia dalle onde del plasma in modalità whistler (fischio) agli elettroni della fascia di radiazione. Gli elettroni della cintura di radiazione vengono inoltre costantemente rimossi da collisioni con l'atmosfera terrestre, perdita a causa della magnetopausa e loro diffusione radiale verso l'esterno. I giroradi dei protoni energetici sarebbero abbastanza grandi da metterli in contatto con l'atmosfera terrestre. All'interno di questa fascia, gli elettroni hanno un flusso elevato e sul bordo esterno (vicino alla magnetopausa), dove le linee di campo geomagnetico si aprono nella "coda" geomagnetica , il flusso di elettroni energetici può scendere ai bassi livelli interplanetari entro circa 100 km, con una diminuzione di un fattore di 1.000.
Nel 2014 è stato scoperto che il bordo interno della cintura esterna è caratterizzato da una transizione molto acuta, al di sotto della quale gli elettroni altamente relativistici (> 5 MeV) non possono penetrare. La ragione di questo comportamento simile a uno scudo non è ben compresa.
La popolazione di particelle intrappolate nella Fascia esterna è varia, contenente elettroni e vari ioni. La maggior parte degli ioni ha la forma di protoni energetici, ma una certa percentuale sono particelle alfa e ioni di ossigeno O+ , simili a quelle della ionosfera ma sono molto più energiche. Questa miscela di ioni suggerisce che le particelle della corrente dell'anello provengono probabilmente da più di una fonte.
La Fascia esterna è più grande di quella interna e la sua popolazione di particelle fluttua ampiamente. I flussi di particelle energetiche (radiazioni) possono aumentare e diminuire drasticamente in risposta a tempeste geomagnetiche , che sono esse stesse innescate dal campo magnetico e dai disturbi del plasma prodotti dal Sole (vedi sotto). Gli aumenti sono dovuti alle iniezioni legate alla tempesta e all'accelerazione delle particelle dalla coda della magnetosfera.

Terza fascia transitoria:
Il 28 febbraio 2013 , è stata segnalata la scoperta di una terza fascia di radiazioni, costituita da particelle cariche ultrarelativistiche ad alta energia .
In una conferenza stampa del team Van Allen Probe della NASA, è stato affermato che questa terza fascia è un prodotto dell'espulsione di massa coronale dal sole.
È stata rappresentata come una creazione separata che divide la cintura esterna, come un coltello, sul suo lato esterno, ed esiste separatamente come un contenitore di stoccaggio di particelle per un mese, prima di fondersi nuovamente con la cintura esterna.
L'insolita stabilità di questa terza fascia transitoria è stata spiegata come dovuta a un 'intrappolamento' da parte del campo magnetico terrestre di particelle ultrarelativistiche che si perdono dalla seconda fascia esterna tradizionale.
Mentre la zona esterna, che si forma e scompare nel corso di un giorno, è altamente variabile a causa delle interazioni con l'atmosfera, si ritiene che le particelle ultrarelativistiche della terza fascia non si disperdano nell'atmosfera, poiché sono troppo energiche per interagire con le onde atmosferiche a basse latitudini. Questa assenza di dispersione e intrappolamento consente loro di persistere a lungo, alla fine viene distrutta solo da un evento insolito, come l'onda d'urto del Sole.

Valori di flusso:
Nelle fasce, in un dato punto, il flusso di particelle di una data energia diminuisce drasticamente con l'energia stessa.

All'equatore magnetico , gli elettroni di energie superiori a 5000 keV , presentano flussi omnidirezionali che vanno da :
1,2 x 10E6 (risp. 3,7 × 10E4)
fino a :
9,4 × 10E9 (risp. 2 × 10E7) particelle per centimetro quadrato al secondo.
Le fasce protoniche contengono protoni con energie cinetiche che vanno da circa 100 keV, che possono penetrare 0,6 µm di piombo , ad altre più rare che ad oltre 400 MeV, che possono penetrare fino a 143 mm di piombo.
La maggior parte dei valori di flusso pubblicati per le fasce interne ed esterne potrebbe non mostrare le densità di flusso massime probabili possibili.
C'è una ragione per questa discrepanza: la densità del flusso e la posizione del flusso di picco sono variabili, a seconda principalmente dell'attività solare, e il numero di veicoli spaziali con strumenti che osservano la fascia in tempo reale è stato limitato.
La Terra, ultimamente, e per fortuna, non ha sperimentato una tempesta solare di intensità e durata dell'evento Carrington del 1858 , mentre erano disponibili veicoli spaziali con gli strumenti adeguati per osservare l'evento.

Limitati rischi per l'uomo:
I livelli di radiazione nelle fasce sarebbero pericolosi per l'uomo se fossero esposti per un lungo periodo di tempo, come è pericoloso farsi una radiografia ogni giorno.
Le missioni Apollo, difatti hanno minimizzato i rischi per gli astronauti inviando veicoli spaziali ad alta velocità attraverso le aree più sottili delle fasce superiori, by-passando completamente le fasce interne, ad eccezione della missione Apollo 14 in cui la navicella spaziale viaggiava attraverso il cuore delle fasce di radiazioni, e comunque ne sono rapidamente passati indenni.
L'esposizione complessiva degli astronauti era in realtà dominata dalle particelle solari una volta al di fuori del campo magnetico terrestre. La radiazione totale ricevuta dagli astronauti variava da una missione all'altra, ma è stata misurata tra 0,16 e 1,14 rad (1,6 e 11,4 mGy), molto inferiore allo standard di 5 rem (50 mSv) all'anno stabilito dagli Stati Uniti per le persone che lavorano con la radioattività.

Implicazioni al passaggio di veicoli
con o senza equipaggio:
I veicoli spaziali che viaggiano oltre l'orbita terrestre bassa entrano nella zona di radiazione delle Fasce di Van Allen. Oltre ad esse, affrontano rischi aggiuntivi dovuti ai raggi cosmici e agli eventi dovuti alle particelle solari .

Una regione tra le fasce interne ed esterne di Van Allen si trova a due o quattro raggi terrestri e viene talvolta definita "zona sicura".
Le celle solari , i circuiti integrati e i sensori possono essere danneggiati dalle radiazioni.
Le tempeste geomagnetiche occasionalmente danneggiano i componenti elettronici dei veicoli spaziali. La miniaturizzazione e la digitalizzazione dei circuiti elettronici e logici hanno reso i satelliti più vulnerabili alle radiazioni, poiché la carica elettrica totale in questi circuiti è ora abbastanza piccola da essere comparabile con la carica degli ioni in arrivo.
L'elettronica sui satelliti deve essere indurita e protetta contro le radiazioni per funzionare in modo affidabile. Il telescopio spaziale Hubble , tra gli altri satelliti, ha spesso i suoi sensori spenti quando passa attraverso regioni di radiazione intensa. Un satellite schermato da 3 mm di alluminio in un'orbita ellittica (320 per 32.190 km), che passa attraverso le fasce di radiazione riceverà circa 2.500 rem (25 Sv) all'anno, (per confronto, per un corpo umano la dose di 5 Sv è mortale).
Quasi tutte le radiazioni verranno ricevute mentre si passa la Fascia interna, che può essere facilmente evitata, vista la sua piccola estensione.

Origine:
Resta generalmente inteso che le fasce interne ed esterne di Van Allen derivano da diversi processi.

- La Fascia interna, costituita principalmente da protoni energetici, è il prodotto del decadimento dei cosiddetti neutroni " albedo " che sono essi stessi il risultato di collisioni di raggi cosmici nell'atmosfera superiore.
Nella Fascia interna, le particelle che hanno origine dal Sole sono intrappolate nel campo magnetico terrestre. Le particelle si muovono a spirale lungo le linee magnetiche del flusso mentre si muovono "longitudinalmente" lungo quelle linee. Mentre le particelle si muovono verso i poli, la densità della linea del campo magnetico aumenta e la loro velocità "longitudinale" viene rallentata e può essere invertita, riflettendo la particella e facendole rimbalzare avanti e indietro tra i poli della Terra. Oltre alla spirale attorno e al movimento lungo le linee di flusso, gli elettroni si muovono lentamente in direzione est, mentre gli ioni si muovono verso ovest.

- La Fascia esterna è costituita principalmente da elettroni. Vengono iniettati dalla coda geomagnetica a seguito di tempeste geomagnetiche e successivamente vengono energizzati attraverso le interazioni onda-particella .

- Uno spazio tra le cinture interne ed esterne di Van Allen, a volte chiamato zona sicura o slot sicuro, è causato dalle onde a frequenza molto bassa (VLF) che disperdono particelle nell'angolo di intonazione che si traduce nel guadagno di particelle nell'atmosfera.
Le esplosioni solari possono pompare particelle in questo spazio ma si scaricano di nuovo nel giro di pochi giorni.
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Luna, Quasi-satelliti,
Troiani e minilune:

LUNA - La Terra possiede un grande satellite naturale, la Luna. (vedi di seguito)
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TROIANI - Ed attualmente è conosciuto un Asteroide Troiano in L4, 2010 TK7 .
I punti lagrangiani L4 ed L5 del sistema Terra-Luna sono stati ripetutamente oggetto di varie ricerche di satelliti troiani, in essi sono state rinvenute lievi sovrabbondanze di polveri chiamate nubi di Kordylewski.

2010 TK7

L'oggetto è stato scoperto nell'ottobre del 2010 attraverso il Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), un telescopio orbitante della NASA per l'osservazione nell'infrarosso, in prossimità del punto di Lagrange L₄, che precede la Terra nella sua orbita attorno al Sole.
Successive osservazioni nel visibile hanno permesso di stabilire che l'asteroide segue una traiettoria complessa (indicata come librazione) attorno a tale punto di equilibrio, confermandone la natura di asteroide troiano della Terra.
Dati fisici:
Per 2010 TK₇ è stata stimata una magnitudine assoluta (H) di circa +20,6. Assumendo un'albedo di 0,1, il suo diametro è stato stimato in 300 metri. Attualmente non sono disponibili dati spettrali che possano fornire indicazioni sulla sua composizione.
Parametri orbitali:
L'asteroide completa un'orbita, al pari della Terra, in un anno. L'orbita, inclinata di circa 21° rispetto al piano dell'eclittica, è moderatamente eccentrica (e = 0,191) e nell'anno lo porta a raggiungere distanze comprese tra 0,81 UA (valore raggiunto al perielio) e 1,19 UA (all'afelio). Ciò lo qualifica come appartenente alla categoria degli asteroidi Apollo.
Connors et al. hanno calcolato che l'orbita di 2010 TK₇ è stabile su un periodo superiore a diecimila anni. Tuttavia, essa è stata e probabilmente sarà in futuro soggetta a delle variazioni. È possibile infatti sfruttare delle instabilità proprie del problema dei tre corpi ristretto per dei trasferimenti di massa entro il sistema. È quindi possibile che l'asteroide abbia occupato in passato o che possa occupare in futuro una posizione prossima a L₅, raggiunta transitando per L₃; oppure che possa un giorno percorrere un'orbita a ferro di cavallo.
La minima distanza dalla Terra che la sua orbita gli consente di raggiungere è di circa 20 milioni di chilometri, superiore a 50 volte la distanza tra la Terra e la Luna.

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I QUASI-SATELLITI della TERRA

Tra i quasi-satelliti finora noti della nostra Terra vi sono: 3753 Cruithne (vedi sotto), 2002 AA29, 2003 YN107, 2004 GU9, (419624) 2010 SO16 , 2014 OL339 e 2016 HO3 (Kamo'oalewa).
I primi due rimangono in orbite quasi satellitari per periodi compresi tra decine e centinaia di anni.

Un quasi-satellite è un oggetto in un tipo specifico di configurazione co-orbitale

(risonanza orbitale 1:1) con un pianeta in cui l'oggetto rimane vicino a quel pianeta per molti periodi orbitali.

L'orbita di un quasi-satellite attorno al Sole impiega esattamente lo stesso tempo del pianeta, ma ha un'eccentricità diversa (di solito maggiore).
Se visto dalla prospettiva del pianeta, il quasi-satellite sembrerà viaggiare in un anello obliquo retrogrado attorno al pianeta.

Contrariamente ai veri satelliti, le orbite quasi-satellitari si trovano al di fuori della sfera Hill del pianeta e sono instabili.
Nel tempo tendono ad evolversi verso altri tipi di moto risonante, dove non rimangono più nel vicinato del pianeta, per poi eventualmente tornare indietro in un'orbita quasi satellitare, ecc.

Altri tipi di orbita in una risonanza 1:1 con il pianeta includono le orbite a ferro di cavallo e le orbite girino attorno ai punti Lagrangiani , ma gli oggetti in queste orbite non rimangono vicino alla longitudine del pianeta per molte rivoluzioni del pianeta attorno alla stella.

TABELLA:

Elenco di satelliti noti e sospetti, quasi-satelliti, troiani e oggetti in orbita a ''ferro di cavallo''
Nome	Eccentricità	Diametro ( m )	Anno della scoperta	genere	Tipo corrente

1913 Grande processione meteorica	?	?	9 febbraio 1913	Possibile satellite temporaneo	Distrutto
3753 Cruithne	0.515	5000	10 ottobre 1986	Quasi-satellite	Orbita a ferro di cavallo
1991 VG	0,053	5-12	1991, 6 novembre	Satellite temporaneo	Asteroide Apollo
(85770) 1998 UP1	0.345	210-470	18 ottobre 1998	Orbita a ferro di cavallo	Orbita a ferro di cavallo
54509 YORP	0.230	124	2000 agosto 3	Orbita a ferro di cavallo	Orbita a ferro di cavallo
2001 GO2	0.168	35-85	13 aprile 2001	Possibile orbita a ferro di cavallo	Possibile orbita a ferro di cavallo
2002 AA29	0,013	20-100	9 gennaio 2002	Quasi-satellite	Orbita a ferro di cavallo
2003 YN107	0.014	10-30	20 dicembre 2003	Quasi-satellite	Orbita a ferro di cavallo
(164207) GU9 2004	0.136	160-360	13 aprile 2004	Quasi-satellite	Quasi-satellite
(277810) 2006 FV35	0,377	140-320	29 marzo 2006	Quasi-satellite	Quasi-satellite
2006 JY26	0,083	6-13	6 maggio 2006	Orbita a ferro di cavallo	Orbita a ferro di cavallo
2006 RH120	0.024	2-3	14 settembre 2006	Satellite temporaneo	Asteroide Apollo
(419624) 2010 SO16	0,075	357	17 settembre 2010	Orbita a ferro di cavallo	Orbita a ferro di cavallo
2010 TK7	0,191	150-500	2010 1 ottobre	Troiano terrestre	Troiano terrestre
2013 BS45	0,083	20-40	20 gennaio 2013	Orbita a ferro di cavallo	Orbita a ferro di cavallo
2013 LX28	0,452	130-300	12 giugno 2013	Temporaneo quasi satellite	Temporaneo quasi satellite
2014 OL339	0,461	170	29 luglio 2014	Temporaneo quasi satellite	Temporaneo quasi satellite
2015 SO2	0,108	50-111	21 settembre 2015	Quasi-satellite	Orbita a ferro di cavallo temporanea
2015 XX169	0.184	9-22	9 dicembre 2015	Orbita a ferro di cavallo temporanea	Orbita a ferro di cavallo temporanea
2015 YA	0,279	9-22	16 dicembre 2015	Orbita a ferro di cavallo temporanea	Orbita a ferro di cavallo temporanea
2015 YQ1	0,404	7-16	19 dicembre 2015	Orbita a ferro di cavallo temporanea	Orbita a ferro di cavallo temporanea
469219 Kamoʻoalewa	0,104	41-100	27 aprile 2016	Stabile quasi satellite	Stabile quasi satellite
DN16082203	?	?	22 agosto 2016	Possibile satellite temporaneo	Distrutto
2020 CD3	0,017	1-6	2020, 15 febbraio	Satellite temporaneo	Satellite temporaneo

( I link GIALLI sono quelli riferiti a più completi post INSA in Italiano, gli altri link sono di Wikipedia in Inglese ).

Co-orbitali a ferro di cavallo della Terra:

popolazione attuale e nuovi candidati:

Murat Kaplan , Sergen Cengiz.

Si pensa che la maggior parte degli oggetti co-orbitali nel sistema solare segua orbite di tipo a fagiolo, comportandosi come troiani.

Tuttavia, la maggior parte dei co-orbitali identificati dalla Terra si muove lungo orbite a ferro di cavallo. L'attuale numero di corpi minori considerati co-orbitali terrestri è pari a 18; di loro, 12 sono a ferro di cavallo, cinque sono quasi-satelliti e uno è un Troiano.

I valori del semiasse-maggiore di tutti questi corpi si librano tra 0.983 UA e 1.017 UA.

In questo studio, abbiamo osservato il comportamento dinamico degli oggetti che seguono orbite con semiasse maggiore all'interno di questo intervallo che può essere in una risonanza di movimento medio 1:1 con la Terra. I nostri risultati mostrano che gli asteroidi 2016 CO246, 2017 SL16 e 2017 XQ60 si muovono lungo orbite asimmetriche a ferro di cavallo; l'asteroide 2018 PN22 segue un'orbita a ferro di cavallo quasi simmetrica o regolare.

Gli asteroidi 2016 CO246, 2017 SL16 e 2017 XQ60 possono rimanere nello stato co-orbitale a ferro di cavallo per circa 900 anni, 3300 anni e 2700 anni, rispettivamente.

L'asteroide 2018 PN22 ha un comportamento dinamico più caotico; potrebbe non rimanere in uno stato co-orbitale a ferro di cavallo per più di 200 anni.

I periodi di librazione a ferro di cavallo di 2016 CO246, 2017 SL16, 2017 XQ60 e 2018 PN22 sono rispettivamente 280, 255, 411 e 125 anni.

LINK : https://arxiv.org/pdf/2006.14451.pdf
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( Il grafico dell'orbita di 2016 OH3 Kamo'oalewa, con l'orbita ''apparente'' intorno alla Terra ).

(469219) Kamo'oalewa
2016 HO3

469219 Kamoʻoalewa , designazione provvisoria 2016 HO3 , è un asteroide molto piccolo , un rotatore rapido e un oggetto vicino alla Terra del gruppo Apollo , di circa 41 metri di diametro. Attualmente è il quasi-satellite più piccolo, più vicino e più stabile (conosciuto) della Terra.

Scoperta e nome:
Kamoʻoalewa è stato avvistato per la prima volta il 27 aprile 2016 dal telescopio per il rilevamento di asteroidi Pan-STARRS 1 ad Haleakala , nelle Hawaii, gestito dall'Istituto di astronomia dell'Università delle Hawaii e finanziato dall'Ufficio di coordinamento della difesa planetaria della NASA .
Il nome Kamoʻoalewa deriva da una parola hawaiana che si riferisce a un oggetto celeste oscillante, che fa riferimento al suo movimento oscillante nel cielo come appare dalla Terra.

Orbita:
Kamoʻoalewa orbita attorno al Sole a una distanza di 0,90–1,10 UA una volta ogni 366 giorni. La sua orbita ha un'eccentricità di 0,10 e un'inclinazione di 8° rispetto all'eclittica .
Ha una distanza di intersezione orbitale minima della Terra di 0,0348 UA (5.210.000 km) che si traduce in 13,6 distanze lunari .

Mentre orbita attorno al Sole, Kamoʻoalewa sembra circolare, con un'orbita altamente ellittica, anche attorno alla Terra. L'oggetto si trova oltre la sfera di Hill terrestre, ed il Sole esercita un'attrazione molto più forte su di essa rispetto alla Terra. Sebbene sia troppo distante per essere considerato un vero satellite naturale della Terra, è l'esempio migliore e più stabile fino ad oggi di un compagno vicino alla Terra , o quasi-satellite.
Gira intorno al nostro pianeta, ma non si avventura mai molto lontano mentre giriamo entrambi intorno al Sole.

I nostri calcoli indicano che è stato, stabilmente, un quasi-satellite della Terra per quasi un secolo e continuerà a seguire questo modello come compagno della Terra per i secoli dei secoli a venire.
L'orbita dell'asteroide subisce anche una lenta variazione, avanti e indietro per decenni. Gli asteroidi attorno alla Terra si spostano un po 'avanti o indietro di anno in anno, ma quando si spostano troppo avanti o troppo indietro, la gravità della Terra, normalmente è abbastanza forte da invertire la deriva e trattenere l'asteroide in modo che non vada mai più lontano di circa 100 volte la distanza della luna. Lo stesso effetto impedisce anche all'asteroide di avvicinarsi molto più vicino di circa 38 volte la distanza della luna . In effetti, questo piccolo asteroide resta bloccato in una piccola danza con la Terra.

( Animazione dell'orbita intorno al Sole dal 1600 al 2500 ).

Dati fisici:
La dimensione di Kamoʻoalewa non è stata ancora stabilita precisamente, ma è probabilmente di circa 40–100 m .
Basato su un presunto albedo standard per asteroidi di tipo S pietrosi di 0,20 e una magnitudine assoluta di 24,3, risulterebbe di 41 metri di diametro.
Le osservazioni fotometriche dell'aprile 2017 hanno rivelato che Kamo'oalewa è un rotatore veloce . L'analisi della curva della luce ha fornito un periodo di rotazione di 0,467 ± 0,008 ore (28,02 ± 0,48 minuti) con una variazione di luminosità di 0,80 ± 0,05 magnitudini.

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(3753) Cruithne

Cruithne è il più grande dei Quasi-Satelliti della Terra (5km), e descrive una rivoluzione completa intorno al Sole in circa un anno.

Denominazione:
Fu battezzato così in onore del primo gruppo etnico-tribale celtico che abitò le Isole Britanniche. I Cruithne emigrarono dal continente europeo e apparvero in Britannia fra l'800 e il 500 a.C. circa.
Il nome Cruithne deriva dal vecchio irlandese e si riferisce ai primi Picts (irlandesi: Cruthin ) negli Annali dell'Ulster e al loro omonimo re ("Cruidne, figlio di Cinge") nel Pictish Chronicle .
E' un'asteroide di tipo spettrale Q.

Caratteristiche fisiche
Dimensioni	~ 5 km
Periodo di rotazione	27.30990 h (1.137913 giorni )
Magnitudine assoluta (H)	15.6

Curva di Luce:

Orbita:

Essendo il suo periodo orbitale uguale a quello della Terra, si potrebbe dire, quindi, di una risonanza orbitale con rapporto 1:1, ma poiché la distanza di Cruithne dal Sole e la sua velocità orbitale variano di molto durante il periodo di rivoluzione, dal punto di vista terrestre non vedremo mai Cruithne ruotare intorno alla nostra stella, ma la sua orbita appare a forma di fagiolo.

Afelio	1.5114 UA (226.10 Gm)
Perielio	0.48405 UA (72.413 Gm)
semiasse-maggiore	0.99774 UA (149.260 Gm)
Eccentricità	0,51485 (213000 wrt Earth)
Periodo orbitale	1,00 anni (364,02 giorni )
Velocità orbitale media	27.73 km / s
Anomalia media	257,46 °
Moto medio	0 ° 59 ^m 20.436 ^s / giorno
Inclinazione	19.805 °
Longitudine del nodo ascendente	126.23 °
Argomento del perielio	43.831 °
MOID dalla Terra	0,07119 UA

Tuttavia l'orbita di Cruithne non è definitivamente stabile come, ad esempio, quella degli asteroidi Troiani.

L'asteroide subisce, rispetto alla Terra, una piccola deviazione che lo porta a descrivere, con il passare del tempo, un tipo di orbita co-rotante detta a ferro di cavallo. Osservandolo dal nostro pianeta, Cruithne descrive un'orbita molto complessa condividendo in parte quella terrestre.

Però, secondo le leggi di Keplero, percorrendo mediamente una traiettoria più vicina al Sole, ha una velocità angolare maggiore rispetto alla Terra che lo porta quindi ad allontanarsi. Essendo il suo periodo orbitale leggermente inferiore a un anno, precede la Terra lungo la stessa orbita e, dopo circa 385 anni, la raggiunge dalla parte opposta.

Avvicinandosi, l'influenza gravitazionale del nostro pianeta gli fornisce una frazione di energia sufficiente a espandere l'orbita, portandosi a una distanza superiore di un'unità astronomica e impedendogli così di scontrarsi con il nostro pianeta.
Essendosi allontanato, il suo periodo orbitale diviene poco maggiore di un anno, ma questa volta è la Terra a essere più veloce.
Dal nostro punto di riferimento, si osserva Cruithne allontanarsi e dopo altri 385 anni, riavvicinarsi a noi, seguendo a ritroso lo stesso percorso precedente, ma a una distanza maggiore dal Sole.
Al successivo avvicinamento, la Terra sottrarrà energia portando l'asteroide a compiere un'orbita più vicina alla nostra stella e con velocità maggiore, riprendendo quella precedente e completando definitivamente la traiettoria. Per compiere un ciclo completo e tornare alla medesima posizione, Cruithne impiega circa 770 anni.

Scoperta:

Cruithne fu scoperto il 10 ottobre 1986 da J. Duncan Waldron, in collaborazione con Robert H. McNaught, Malcolm Hartley e Michael R. S Hawkins, al Siding Spring Observatory di Coonabarabran, Australia.

Cruithne fu individuato già nel 1983 (1983 UH) da Giovanni De Sanctis e Richard Martin West dell'European Southern Observatory in Cile, che non riuscirono però a osservarlo abbastanza a lungo per determinarne l'orbita con precisione.

Le dinamiche orbitali dell'asteroide sono state determinate precisamente solo nel 1997 grazie a Paul Arnold Wiegert e Kimmo Innanen, astronomi della York University in Canada, e Seppo Mikkola dell'Università di Turku in Finlandia; le loro scoperte furono annunciate il 12 giugno sulla rivista scientifica britannica Nature.

( Sequenza di immagini di Cruithne ).

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2002 AA29

Classificazione:
2002 AA29 è un piccolissimo asteroide Near-Earth di tipo Aten, un Quasi-satellite co-orbitale della Terra.

Scoperta:
L'asteroide è stato scoperto il 9 gennaio 2002 dalla sorveglianza automatica del cielo LINEAR (Lincoln Near Earth Asteroid Research) .

Dati fisici:
Relativamente poco si sa circa 2002 AA29 .
È molto piccolo con una dimensione di circa da 50 a 110 metri, motivo per cui appare solo come un piccolo punto dalla Terra anche con grandi telescopi e può essere osservato solo con telecamere CCD altamente sensibili . Al momento dell'approccio più vicino l'8 gennaio 2003, aveva solo una luminosità apparente di circa +20,4 mag.
Utilizzando le misurazioni dell'eco radar con il radiotelescopio Arecibo , è stato possibile determinare il periodo di rotazione del 2002 AA29 , questo ha dato 33 minuti come limite superiore della sua durata di rotazione, quindi l'asteroide sta probabilmente ruotando ancora più velocemente. Questa rapida rotazione, unita al diametro ridotto e quindi alla massa ridotta, consente alcune conclusioni interessanti:
A - L'asteroide ruota così velocemente che la forza centrifuga sulla sua superficie è maggiore della sua forza gravitazionale. È quindi sottoposto a stress di trazione e pertanto non può consistere in un cumulo di macerie vagamente collegate o di diversi frammenti in orbita, come si sospetta per altri asteroidi o è stato anche dimostrato, ad esempio, con l'asteroide (69230) Hermes, o i più recenti visitati da sonte come Ryugu, Itokawa e Bennu .
Invece, il corpo deve essere costituito da un unico masso relativamente solido o da parti leggermente incrostate. Tuttavia, la sua resistenza alla trazione è probabilmente molto inferiore a quella delle rocce terrene e anche l'asteroide può essere abbastanza poroso.
B - 2002 AA29 non avrebbe mai potuto essere costituito da singoli pezzi più piccoli, poiché questi si sarebbero precedentemente dispersi a causa della rapida rotazione. Deve quindi essere un frammento rotto che è stato creato quando due corpi celesti si sono scontrati.

Composizione:
Finora non si sa nulla di concreto sulla composizione di 2002 AA29 . A causa della vicinanza del sole, tuttavia, non può consistere in sostanze volatili come il ghiaccio d'acqua , poiché si scioglierebbero , evaporerebbero o sublimerebbero , e che possono essere chiaramente viste sulla coda delle comete . Come la maggior parte degli asteroidi, presumibilmente avrà una superficie scura contenente carbonio o leggermente più chiara se composto da silicati, nel primo caso l'albedo sarebbe di circa 0,05, in quest'ultimo leggermente più alto da 0,15 a 0,25. A causa di questa incertezza, le informazioni per il suo diametro hanno un intervallo relativamente ampio.
Un'ulteriore incertezza deriva dal fatto che le misurazioni dell'eco radar con il radiotelescopio Arecibo sono state in grado di raccogliere solo un'eco radar inaspettatamente debole, vale a dire 2002 AA29 è persino più piccola del previsto o le onde radio sono solo debolmente riflesse.

Parametri orbitali:
Esso orbita attorno al sole su un'orbita molto simile a quella terrestre, quasi un'orbita circolare.
Corre per la maggior parte all'interno dell'orbita terrestre e la attraversa nel punto più distante, all'afelio dell'asteroide.
A causa di questa orbita, è classificato come un tipo Aten in base all'omonimo asteroide Atene .
La caratteristica speciale è che il suo periodo orbitale medio attorno al sole corrisponde esattamente a un anno siderale . Ciò significa che interagisce con la Terra perché tale orbita è stabile solo in determinate condizioni. Finora sono noti solo pochi asteroidi che interagiscono con la Terra in risonanza in orbita 1:1 .

Gli scienziati del Jet Propulsion Laboratory (JPL), dell'Università di Athabasca ( Canada ), della Queen's University di Kingston (Ontario, Canada) , della York University di Toronto e dell'osservatorio Tuorla dell'Università di Turku in Finlandia hanno presentato poco dopo la scoperta di LINEAR , l'orbita insolita di 2002 AA29 , che è stata confermata da esami di follow-up con il telescopio Canada-Francia-Hawaii :
1 - Gran parte della sua orbita si trova all'interno dell'orbita terrestre , a differenza della maggior parte delle orbite di asteroidi nella cosiddetta fascia di asteroidi tra Marte e Giove.
Gli asteroidi vengono deviati nel sistema solare interno dai disturbi orbitali dei grandi pianeti gassosi, principalmente da Giove, e dall'effetto Jarkowski (cambiamento dell'orbita dovuto alla radiazione asimmetrica e alla radiazione della radiazione infrarossa ) , dove le loro orbite possono essere ulteriormente influenzate dal volo ravvicinato dei pianeti interni.
Secondo questo meccanismo, 2002 AA29 probabilmente entrò anche nella sfera di influenza della terra dal sistema solare esterno.
Tuttavia, si ipotizza anche che l'asteroide abbia avuto origine vicino all'orbita terrestre ed è sempre stato su un'orbita vicina alla Terra. In questo caso, una possibilità sarebbe che potrebbe essere un frammento distrutto della collisione di un asteroide medio con la Terra o la Luna .
2 - Il suo periodo orbitale medio è di un anno siderale . Dopo essere stato deviato nel sistema solare interno - o creato su un percorso vicino all'orbita terrestre - l'asteroide deve essere arrivato in una posizione vicina alla Terra. Su questa orbita fu ripetutamente influenzato dalla Terra in modo tale che il suo periodo orbitale si adattasse al periodo orbitale della Terra intorno al sole e nella sua orbita attuale, è sempre sincronizzato con essa.
3 - L'orbita dell'asteroide è quasi circolare con 0,012 ha un'eccentricità persino inferiore rispetto all'orbita terrestre a 0,0167. Gli altri asteroidi vicini alla Terra hanno un'eccentricità significativamente più elevata di 0,29 in media. Tutti gli altri asteroidi con una risonanza 1:1 con la Terra conosciuti prima del 2002 hanno anche orbite fortemente ellittiche: l'eccentricità di (3753) Cruithne è, ad esempio, 0,515. L'orbita di 2002 AA29 era unica al momento della scoperta, motivo per cui l'asteroide viene spesso definito come il primo vero compagno co-orbitale sulla terra, poiché le orbite degli altri asteroidi scoperti in precedenza non sono molto simili all'orbita terrestre. L'eccentricità orbitale molto bassa del 2002 AA29 è anche un'indicazione che deve essere sempre stato in un'orbita vicina alla Terra, o che l'effetto di Jarkowski lo ha messo in una spirale relativamente forte nel sistema solare interno per miliardi di anni, poiché gli asteroidi deviati dai pianeti generalmente hanno orbite con grande eccentricità.
4 - L'inclinazione dell'orbita ristetto all'eclittica (piano orbitale della terra) di 2002 AA29 è moderata con un valore di 10,7° . Quindi la sua orbita è leggermente inclinata rispetto a quella della terra, altrimenti le due orbite si troverebbero direttamente una sopra l'altra.

Orbita a ferro di cavallo:
Se si osserva l'orbita di 2002 AA29, è quasi congruente con l'orbita terrestre, dal sistema di riferimento che si muove con il movimento della Terra , descrive un arco di quasi 360° lungo l'orbita terrestre per oltre 95 anni, che tornerà indietro tra altri 95 anni , La forma dell'arco ricorda un ferro di cavallo , da cui il nome orbita a ferro di cavallo per la sua orbita vista dal sistema di riferimento che si muove con la terra. Quando si muove lungo l'orbita terrestre, si avvolge attorno ad essa, impiegando un anno per girare la spirale.

Questo movimento a spirale nel quadro di riferimento che si muove con la terra è dovuto alle sue diverse eccentricità e inclinazione dell'orbita, la differenza nell'inclinazione dell'orbita è responsabile della verticale e quella dell'eccentricità per la parte orizzontale del movimento a spirale proiettato. Se si avvicina alla Terra dalla parte anteriore, cioè nella direzione dell'orbita terrestre, verrà spostato in un'orbita leggermente più veloce leggermente più vicino al sole a causa della sua attrazione gravitazionale. Adesso si affretta davanti alla Terra sulla sua orbita fino a quando dopo 95 anni l'ha quasi lambita e poi si avvicinerà da dietro. Dopo, di nuovo sotto l'influenza della gravità, viene quindi sollevato in un'orbita più lenta un po 'più lontano dal sole, e di conseguenza, non può più tenere il passo con la velocità della terra fino a quando non lo raggiunge di nuovo dopo 95 anni.
La Terra e 2002 AA29 quindi si alternano sempre, ma non si avvicinano mai troppo.

L'8 gennaio 2003, l'asteroide si avvicinò alla Terra dalla parte anteriore a 5,9 milioni di chilometri, che sarà il suo approccio più vicino per quasi un secolo. Da allora le corre davanti fino a quando non la raggiungerà da dietro. Tuttavia, a causa della sottile interazione con la Terra, non c'e da temere che questo asteroide, come altri incrociatori orbitali terrestri , possa scontrarsi con la Terra.
I calcoli mostrano che non si avvicinerà mai più di 4,5 milioni di chilometri alla Terra nei prossimi millenni, che è circa dodici volte la distanza Terra-Luna.

Orbita quasi-satellitare:
Tuttavia, a causa della sua inclinazione di 10,7° rispetto all'eclittica, 2002 AA29 può essere catturato in uno stato quasi-satellitare.

Sarà quindi catturato vicino alla Terra per un po', cosa che succederà tra circa 600 anni, nel 2589. Sarà quindi all'interno del piccolo spazio nell'orbita terrestre che non ha raggiunto nella sua precedente orbita a ferro di cavallo e non si sposterà oltre 0,2 unità astronomiche (30 milioni di chilometri) dalla Terra. Diventerà quasi come una seconda luna, girando lentamente intorno alla terra, tuttavia, ci vorrà un anno per una rivoluzione.
Infine dopo 45 anni, finalmente tornerà all'orbita a ferro di cavallo per rimanere vicino alla Terra per circa 3750 anni e di nuovo verso l'anno 6400 circa, sarà catturato per altri 45 anni.
In queste fasi, durante le quali si trova al di fuori della sua orbita a ferro di cavallo, oscilla avanti e indietro entro 15 anni nella stretta area lungo l'orbita terrestre in cui è intrappolato. Poiché non è saldamente attaccato alla Terra come la Luna, ma è principalmente sotto l'influenza della gravità del Sole, questi corpi sono chiamati Quasi-satelliti .
I calcoli dell'orbita mostrano che nel 2002 AA29 era già in questa orbita quasi-satellitare all'incirca dal 520 d.C. per 45 anni, ma a causa delle sue dimensioni ridotte era troppo debole e quindi non visibile.

( Grafico dell'orbita dal 2589 per altri 45 anni in avanti e dal 520 al 565 d.C. ).
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(419624) 2010 SO16

(419624) 2010 SO16 è la denominazione temporanea di un oggetto (Asteroide Near-Earth) scoperto dal telescopio spaziale Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), il 17 settembre 2010.

Dati fisici:
Si tratta di un Quasi-Satellite della terra, l'oggetto ha una magnitudine assoluta (H) di +20,5 e diverse centinaia di metri di diametro ( 357 metri con un albedo di 0,084 ).
Non si conosce il suo periodo di rotazione.

Parametri orbitali:
2010 SO16 possiede un'orbita a ferro di cavallo che gli permette di convivere nelle vicinanze dell'orbita terrestre senza collidere mai con essa.

È uno dei pochi asteroidi caratterizzati da questo tipo di orbita: un gruppo che include anche 3753 Cruithne. Tuttavia esso non è né un asteroide Aten né un asteroide Apollo perché il semiasse maggiore della sua orbita non è né più grande, né più piccolo di 1 UA, ma oscilla approssimativamente fra 0,996 e 1,004 UA, con un periodo di circa 350 anni. Nel suo ciclo con "Orbita a ferro di cavallo" di 350 anni, non si avvicina mai alla Terra più di 0,15 UA.

Parametri orbitali
(all'epoca 31/05/20)
Semiasse maggiore	1,0033645 UA
Perielio	0,927681 UA
Afelio	1,079047 UA
Periodo orbitale	367,102 giorni
Inclinazione sull'eclittica	14,51678°
Eccentricità	0,0754289
Longitudine del nodo ascendente	40,37513°
Argomento del perielio	109,090497°
Anomalia media	74,23961°

( Grafico dell'orbita - JPL ).

Stabilità orbitale:
Varie simulazioni postulano che 2010 SO16 rimarrà nella sua orbita per almeno altri 120.000 anni e probabilmente per più di un milione di anni. Questa predizione conferisce una stabilità orbitale che è inusuale, se comparata con quella di altri oggetti simili a 2010 SO16.
Una ragione per questa stabilità è la sua bassa eccentricità orbitale che è sempre minore di 0,084.

LINK : https://arxiv.org/pdf/1104.0036.pdf
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2023 FW13

Introduzione:

2023 FW13 è un asteroide Near-Earth, ed è un Quasi-Satellite della Terra, e lo è dal II o III secolo aC , e lo rimarrà fino al XXXVII o XXXVIII secolo, quindi per circa 4.000 anni in totale, per cui possiamo affermare che 2023 FW13 è, al momento della sua scoperta, l'asteroide conosciuto che rimane il più lungo in questa configurazione orbitale.

Scoperta e prime osservazioni:

2023 FW13 è stato scoperto dal team di Pan-STARRS il 28 marzo 2023. In seguito all'annuncio di questa scoperta fatto il 1 aprile, Adrien Coffinet ha identificato il 3 aprile che l'asteroide è un quasi-satellite della Terra, annunciandolo sulla mailing list del Minor Planet Center, così come la possibilità di trovare avvistamenti negli anni precedenti. Il giorno seguente, 4 aprile, Sam Deen ha annunciato di aver trovato osservazioni risalenti ad aprile 2016, che hanno permesso a Tony Dunn di confermare che 2023 FW13 è un quasi-satellite da parecchi secoli e lo sarà per i secoli a venire. Il 5 aprile, si segnalano ulteriori avvistamenti di pre-scoperta risalenti a maggio 2012, che permettono di determinare la sua orbita con maggiore precisione.

MPEC 2023-G10 - MPEC 2023-G33 - Link Discussione .

Dati fisici:

Con una magnitudine assoluta (H) di +25,985 (JPL), per le sue dimensioni, si stima un diametro medio di circa 20 metri.

Parametri Orbitali:

Attualmente l'orbita apparente di questo asteroide lo porta da un minimo di circa 12 milioni di km dalla Terra, fino ad un massimo di 90 milioni di km, in futuro questi parametri sono soggetti a modifiche. [Link-GIF] .

( Diagramma dell'orbita apparente da Tony Dunn ).

Comunque l'orbita reale è quella intorno al Sole, descritta nei seguenti dati:

DATI dal Jet Propulsion Laboratory:

Epoca 2460000.5 (2023-Feb-25.0) TDB

e	0.1777442233477309
a	1.000298132221474	UA
q	0.8225009175935822	UA
i	2.744045838267606	deg
nodo	70.55732055280704	deg
peri	354.4031248219782	deg
M	73.08870423797404	deg
T(per)	2459926.310853395087 JD  - 2022-Dec-12.81085340 TDB  
periodo	365.4202527767908 giorni - 1.000466126698948 anni  
n	0.9851670706929818	deg/d
Q	1.178095346849366	UA

( Diagramma orbitale - JPL ).
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SCHEDA DEI ''QUASI-SATELLITI'' della TERRA:

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MINI-LUNE:

- La Luna non è il solo satellite naturale della Terra. Ha altri colleghi, anche anche molto più piccoli. “Ce n’è sempre almeno uno del diametro di un metro che gira attorno alla Terra”, come pubblicato sulla rivista Icarus. “Il satellite osservato esegue circa 3 giri intorno alla Terra in 9 mesi”.
Secondo gli autori dell’articolo, Mikael Granvik dell’Università di Helsinki, Jeremie Vaubaillon dell’Osservatorio di Parigi e Robert Jedicke della Università delle Hawaii a Manoa, il campo gravitazionale della Terra cattura regolarmente oggetti vicini alla Terra (NEO).
Gli astronomi hanno eseguito una simulazione al computer di 10 milioni di asteroidi che sfiorano la Terra e poi rintracciato le traiettorie di 18.000 oggetti catturati dalla gravità terrestre. “Questo è stato uno dei calcoli più grandi e più lunghi che abbia mai fatto”, ha detto Vaubaillon in un annuncio. “Se eseguito sul vostro computer di casa ci srebbero voluti sei anni!”.
Ma il dottor Vaubaillon ha potuto eseguire la sua simulazione sul supercomputer Jade Informatique presso il Centre National de l’Enseignement Supérieur (Cines) a Montpellier, in Francia. La simulazione ha mostrato che i NEO (Near Earth Objects) sono regolarmente intrappolati dalla gravità della Terra e che le loro orbite vengono molto distorte dall’interazione delle forze gravitazionali esercitate dalla Terra, dalla Luna e dal Sole.
È interessante notare la Terra cattura i piccoli satelliti, di preferenza, nei mesi di gennaio e luglio.
I miniMoon possono girare attorno al nostro pianeta per mesi ma anche per decenni. Solo lo 0,1% di loro entra nell’atmosfera terrestre come meteorite. I miniMoon sono anche interessanti perchè se ne potrebbe catturare uno per conoscere di più sul materiale creatosi all’inizio del nostro sistema solare, ossia 4,6 miliardi di anni fa. Certo che c’è un traffico affollato sulla nostra testa.

( In grafica una traiettoria simulata al computer ).

2020 CD3

Annuncio:
Big news ! , annunciava ieri un tweet del cacciatore d’asteroidi e comete Kacper Wierzchos.
''La Terra ha catturato un nuovo oggetto, forse una miniluna''.
Il nuovo oggetto, chiamato 2020 CD3, è stato avvistato nell’ambito della Catalina Sky Survey da Wierzchos e colleghi la notte del 15 febbraio, riporta il comunicato del Minor Planet Center.
Dalla ricostruzione dell’orbita risulterebbe che è da circa tre anni che ci fa da “seconda luna”.

Scoperta:
2020 CD3 è stato scoperto il 15 febbraio 2020 dagli astronomi Theodore Pruyne e Kacper Wierzchos all'Osservatorio Mount Lemmon. La scoperta faceva parte del Mount Lemmon Survey progettato per scoprire oggetti vicini alla Terra, che è anche parte del Catalina Sky Survey condotto a Tucson, in Arizona. 2020 CD3 è stato trovato come un debole oggetto di magnitudo 20 nella costellazione della Vergine , situato a circa 0,9889 UA (148 milioni di km) dalla Terra in quel momento. Il movimento orbitale osservato dell'oggetto ha suggerito che potrebbe essere legato gravitazionalmente alla Terra, il che ha spinto ulteriori osservazioni a fissare e determinarne il movimento.

Classificazione:
2020 CD3 , noto anche con la sua designazione interna C26FED2 , è un piccolo asteroide Near-Earth ed un satellite temporaneo della Terra (STT).
È il secondo satellite temporaneo della Terra scoperto in situ , dopo il 2006 RH120, che fu scoperto nel 2006.
Il Minor Planet Center lo classifica come un asteroide Amor poiché orbita oltre la Terra, sebbene il database del JPL lo consideri parte del gruppo di asteroidi Apollo che attraversa la Terra .

Dati fisici:
2020 CD3 ha una magnitudine assoluta (H) di +31.728 ± 0.312 mag , indicando che è di dimensioni molto ridotte. Supponendo che abbia una bassa caratteristica albedo di asteroidi di tipo C scuri e carbonacei , il suo diametro è probabilmente di circa 1,9-3,5 metri .

Parametri
orbitali:

Per adesso i suoi parametri orbitali sono molto caotici in quanto orbita intorno alla Terra su di un orbita geocentrica instabile e le simulazioni portano a credere che dopo tre anni che è stato catturato, ad aprile 2020 potrebbe tornare in orbita eliocentrica, stando a quanto suggeriscono i calcoli orbitali dell’Università di Pisa.

2006 RH120

2006 RH120 è un piccolo asteroide Near-Earth ed è un rotatore rapido con un diametro di circa 2-3 metri che normalmente orbita attorno al Sole ma che si avvicina al sistema Terra-Luna ogni venti anni circa, quando può entrare temporaneamente nell'orbita terrestre tramite acquisizione satellitare temporanea (TSC).
Più di recente, è stato in orbita terrestre come Mini-luna, da settembre 2006 a giugno 2007.
A seguito della sua orbita temporanea attorno alla Terra, è attualmente il più piccolo asteroide nel Sistema Solare con un'orbita ben nota.

Dati fisici:
Ha una magnitudine assoluta (H) di +29,5 mag , con un albedo di circa 0,1 e dimensioni dell'ordine di 2-3 metri. Possiede un rapido periodo di rotazione di 2min 45sec.

Scoperta:
2006 RH120 è stato scoperto il 14 settembre 2006 da Eric Christensen con la fotocamera Schmidt da 27 pollici (690 mm) del Catalina Sky Survey in Arizona .
Fino a quando non fu data una designazione minore del pianeta il 18 febbraio 2008, l'oggetto era noto come 6R10DB9 , un numero di identificazione interno assegnato da Catalina Sky Survey .

Origine:
Erano emerse alcune controversie sull'origine dell'oggetto. Alla scoperta, non gli fu dato un nome formale perché il suo spettro era coerente con la vernice bianca all'ossido di titanio usata sui razzi di Saturno V , il che significava che poteva essere un oggetto artificiale.
Esistono precedenti per questo: J002E3 è attualmente pensato per essere il ripetitore Saturn S-IVB di terzo stadio dell'Apollo 12 ed era in un'orbita quasi identica, e 6Q0B44E , scoperto un mese prima, si crede possa essere artificiale.
Attualmente crediamo che sia un pezzo di roccia monolitico forse di orgine lunare.

Orbita:

Le analisi hanno dimostrato che la pressione della radiazione solare sta perturbando il suo movimento in modo percettibile. Tuttavia, Paul Chodas del Solar System Dynamics Group di JPL ipotizza che le perturbazioni siano coerenti con le aspettative per un oggetto roccioso.
L'oggetto fece quattro orbite terrestri di circa tre mesi ciascuna prima di essere espulso dopo il perigeo di giugno 2007 . A quel perigeo, si immerse nell'orbita della Luna ad una distanza di 276.845 chilometri.
Attualmente 2006 RH120 è diventato un asteroide di classe Apollo dal giugno 2007.
Il 14 giugno 2007, ha fatto il suo quarto e ultimo perigeo . Era a 0,7 distanze lunari nel punto più vicino, con una magnitudine apparente di 18,5-19,0. Gli astronomi del JPL a Goldstone in California hanno effettuato misurazioni di astrometria radar il 12, 14 e 17 giugno 2007.
I residui sistematici nelle posizioni dell'oggetto indicano probabilmente che il modello utilizzato per determinare la pressione della radiazione solare potrebbe essere troppo semplice per descrivere adeguatamente il suo movimento per un lungo periodo di tempo.
Il prossimo incontro vicino alla Terra è nell'agosto del 2028 quando l'oggetto passerà sulla Terra a una velocità relativamente bassa di 136 metri al secondo.

Caratteristiche orbitali
Dati JPL
Afelio	1,037 UA
Perielio	0,96667 UA
semiasse-maggiore	1,00186 UA
Eccentricità	0,03513
Periodo orbitale	366,277 giorni
Anomalia media	307,825°
Inclinazione	1,0877°
Longitudine del nodo ascendente	292,794°
Argomento del perielio	226,781°

( Grafico dell'attuale orbita - JPL ).
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LUNA

DATI FISICI:

DIAMETRO: medio 3.476 km - polare 3.472 km - equatoriale 3.476,2 km

Schiacciamento 0,0012

Superficie 37.930.000 km²

Volume 1,6493 × 10¹⁰ Km³

MASSA: 12,3 (T=1000) - kg 7,342 × 10²²

Densità 3,3462 kg/dm3

Gravità 1,622 m/s2 (min 1,611 - max 1,636)

Velocità di Fuga 2,38 km/s

Inclinazione dell'asse 1,5424°

Temperature -233 / +123 °c - escursione 356°c

Atmosfera Assente

Albedo superficiale lato visibile 0,12.

Magnitudine apparente (Luna piena) -12,747.

DATI ORBITALI:

Periodo sinodico di rotazione / rivoluzione sincrono 29,530 giorni

Periodo siderale 27,32166155 giorni

DISTANZA: dalla Terra - media 384.400 km

Perigeo 363.300 km - Apogeo 405 500 km

Eccentricità 0,0549

Inclinazione orbitale sull'Eclittica 5,145396°

Il cratere Platone

Introduzione:

La Luna è un satellite naturale, l'unico della Terra.

Orbita ad una distanza media di circa 384.400 km dalla Terra, abbastanza vicina da essere osservabile a occhio nudo, il che rende possibile distinguerne alcuni rilievi sulla superficie.

Essendo in rotazione sincrona rivolge sempre la stessa faccia verso la Terra e il suo lato nascosto (vedi Sotto), è rimasto sconosciuto fino al periodo delle esplorazioni spaziali.

Durante il suo moto orbitale, il diverso aspetto causato dall'orientazione rispetto al Sole genera delle fasi chiaramente visibili e che hanno influenzato il comportamento dell'uomo fin dall'antichità. Impersonata dai greci nella dea Selene, fu da tempo remoto considerata influente sui raccolti, le carestie e la fertilità.

Condiziona la vita sulla Terra di molte specie viventi, regolandone il ciclo riproduttivo e i periodi di caccia ed agisce sulle maree e la stabilità dell'asse di rotazione terrestre.

VIDEO di Fabio Bellardini:
La Luna: generalità, superficie e fasi.

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( Foto NASA - il mare orientale ).

MAPPA ALTIMETRICA LUNARE:

QUI SOTTO E' RAPPRESENTATO IL LATO ''NASCOSTO''^.

Superficie:

Subito dopo la formazione dalla nebulosa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido e l'ultimo resto di questo magma originario, gli scienziati ipotizzano che sia il KREEP, acronimo dell'espressione inglese K (potassio), Rare Earth Elements (terre rare), e P (fosforo) . Il KREEP è una miscela di quelli che gli scienziati ritengono "elementi incompatibili": elementi che non possono entrare a far parte delle varie strutture cristalline e che quindi rimangono inutilizzati nella parte superficiale del magma, difatti per i ricercatori, il KREEP è un marcatore utile per determinare la storia del vulcanismo lunare, e così indicare la cronologia dei vari impatti da parte di comete ed altri corpi celesti.
La crosta lunare è composta da alcuni elementi primari: uranio, torio, potassio, ossigeno, silicio, magnesio, ferro, titanio, calcio, alluminio e idrogeno.
Difatti dai dati forniti dalla missione GRAIL sulle caratteristiche della crosta lunare, i ricercatori hanno ottenuto preziose informazioni anche sulla composizione interna del satellite, scoprendo che racchiude all'incirca la stessa percentuale di alluminio della Terra.
Ogni elemento quando viene bombardato dai raggi cosmici, riemette una sua propria radiazione specifica, alle lunghezze d'onda dei raggi gamma. Alcuni elementi radioattivi, come l'uranio, il torio e il potassio, emettono spontaneamente raggi gamma.
Comunque, i raggi gamma emessi da ogni elemento sono diversi e uno spettrometro è in grado di distinguerli ed in questo modo è stato possibile scoprirne l'esistenza, qua sotto vi riportiamo varie mappe globali della Luna, che riportano l'abbondanza di questi elementi.

( Mappa della concentrazione del Titanio ).

( Mappa della concentrazione del Thorio ).

( Mappa della concentrazione del Ferro ).

( Mappa della concentrazione dell' Ossido di Ferro ).

( Mappa della concentrazione del Potassio ).

( Mappa dell'Uranio - Su indicazione di Alfredo Caronia - Una mappa dei livelli di uranio sulla superficie lunare, misurata dalla missione Giapponese Kaguya. I livelli più alti sono a 2,1 parti per milione (ppm) al cratere Copernico (C). altri punti sono: le zone E e W per le Highlands est e ovest sul lato più lontano della luna; A, il banco appenninico; I, mare Imbrium; J, Montes Jura; S, Polo Sud — Aitken Terrane; e T, Mare Tranquillitatis.

( Mappa - le Stelle viola indicano la presenza di concentrazioni di Olivine - i colori indicano lo spessore della crosta ).

Crateri da impatto:
I crateri sulla Luna occupano la maggior parte della sua superficie e sono di diversi tipi.
I crateri più antichi hanno permesso la datazione dell'intenso bombardamento tardivo che ha coinvolto la Terra 4 miliardi di anni fa.
Il cratere più visibile è il Cratere Tycho, ben visibile anche a occhio nudo, che prese il nome dall'astronomo Tycho Brahe , pur non essendo molto grande è abbastanza recente, si stima che abbia solo 100 milioni di anni, i detriti eiettati, successivi all'impatto hanno lasciato segni a raggiera con un'albedo molto elevata, che non sono stati erosi da impatti successivi come per i crateri più antichi.

FOTO - SwRI
( I crateri da impatto sulla luna rivelano che il numero di impatti asteroidali è aumentato drasticamente negli ultimi 300 milioni anni. Qui, una mappa di tutti i crateri di impatto più grandi di 10 chilometri di diametro e con un'età inferiore a 1 miliardo anni ).

GUARDA IL VIDEO : https://www.youtube.com/watch?v=Jq1fc3pGI-s

Caverne:

Sulla Luna sono state individuate anche delle caverne, che potrebbero essere molto utili per insediarci basi permanenti, che sarebbero protette da radiazioni, raggi cosmici e meteoriti.
Queste caverne sono state create, come alcune presenti sulla Terra, dal passaggio di flussi lavici, sul nostro pianeta si trovano alcuni esempi con larghezze fino a 30m, su Marte ne sono state individuate con dimensioni anche di 300m, e sulla Luna, vista la ancor minore gravità si ipotizza che ci possano essere caverne con dimensioni fino ad un chilometro, alcune di queste caverne sono visibili nelle immagini qui a lato e sotto, perché il crollo della volta ha creato un accesso verso di esse.
Ma come nascono i tunnel di lava? La formazione può essere favorita a seguito della presenza di fluido a bassa viscosità. La lava poi sviluppa una crosta dura che, addensandosi, porta alla formazione di un tetto di lava dura al di sopra del flusso di magma. Al termine del fenomeno eruttivo la formazione si svuota lasciando il tunnel libero.
Un altro processo porta alla formazioni di tubi nel momento in cui la lava si introduce in fessure tra la roccia già esistenti espandendole. Questi ambienti, sono protetti dalla radiazione cosmica e naturalmente dai piccoli meteoriti che possono colpire la superficie rappresentando, quindi, dei possibili habitat per gli esploratori del futuro.

Selenologia:
La selenologia è la scienza che studia la conformazione della Luna. La selenologia o geologia della Luna è alquanto differente da quella della Terra. La luna manca di una atmosfera significativa e non ha acqua, ciò elimina l'erosione dovuta al tempo; non possiede alcuna forma di tettonica a placche, ha una gravità inferiore a quella della terra, e a causa della sua piccola dimensione, si raffredda più rapidamente. La complessa geomorfologia della superficie lunare è stata formata da una combinazione di processi, tra i principali sono i crateri dovuti all'impatto con altri corpi astrali e il vulcanesimo.

( Mappa geologica lunare - in rosso la crosta basaltica dei mari ricca di KREEP - in giallo e verde gli impatti più recenti - in blu e celeste i terreni rispettivamente di crateri più vecchi e come conseguenza dei grandi impatti che hanno creato i grandi bacini, come il mare orientale o il bordo del mare imbrium, ecc. ).

Mappa USGS:

( Una nuova mappa della luna è la mappa geologica più completa della superficie lunare (lato vicino mostrato a sinistra, lato lontano mostrato a destra). Colori diversi designano caratteristiche superficiali diverse, come altopiani lunari (toni della terra scura) e antiche colate laviche (rossi e viola) , credit: GSFC / NASA, USGS ).

Nel link qua sotto potete aprire la mappa nel formato ad alta risoluzione, con tutta la didascalia di spiegazione dei simboli e dei colori dei vari territori e zone.

LINK: https://astropedia.astrogeology.usgs.gov/download/Moon/Geology/thumbs/Unified_Geologic_Map_of_The_Moon_200dpi.jpg

Struttura:

La Luna è un corpo celeste internamente differenziato: come la Terra ha una crosta geochimicamente distinta, un mantello, la cui astenosfera è parzialmente fusa (di fatto le onde S rilevate dai sismografi non sono in grado di attraversarla) e un nucleo.

La parte interna del nucleo, con un raggio di 240 km, è ricca di ferro allo stato solido ed è circondata da un guscio esterno fluido costituito principalmente da ferro liquido, con un raggio di circa 300 km. Attorno al nucleo si trova una fase parzialmente fusa con un raggio di circa 500 km^. La sua composizione non è stata ancora pienamente identificata, ma si dovrebbe trattare di ferro metallico in lega con piccole quantità di zolfo e nichel; sono le analisi della variabilità della rotazione lunare a indicare che esso è almeno parzialmente fuso.

Nel 2006, i dati degli anni ’70 hanno portato alla scoperta dell’attività sismica della luna.
Secondo la Nasa, si verificano forti “lunamoti” provocati da piccole distorsioni dell’intero pianeta chiamate “maree solide“, da vibrazioni dovute all’impatto di meteoriti e da terremoti termici “provocati dall’espansione della crosta gelida quando viene illuminata dal sole mattutino dopo due settimane di notte lunare estremamente gelida”. Inoltre, i terremoti superficiali, terremoti con cause sconosciute che si verificano solo a 20 o 30 chilometri sotto alla superficie, possono durare fino a 10 minuti. Se si verificassero sulla Terra, le vibrazioni di simili terremoti potrebbero spostare mobili molto pesanti.

Campo magnetico:
Il campo magnetico lunare e esterno ed è molto debole, compreso tra uno e cento nanotesla, circa un centesimo di quello terrestre.
Non si può parlare di un campo magnetico dipolare globale, che richiederebbe un nucleo interno liquido, ma solo una magnetizzazione della crosta superficiale, probabilmente si tratta di un residuo delle prime fasi della sua storia quando la dinamo interna era ancora attiva. Parte di questo residuo di magnetizzazione potrebbe anche derivare da campi magnetici transitori generatisi durante grandi eventi di impatto attraverso l'espansione della nube plasmatica associata all'impatto in presenza di un preesistente campo magnetico ambientale.

Depositi di ghiaccio ai poli:

È stato però ipotizzato che quantità significative di acqua, sotto forma di depositi di ghiaccio, possano rimanere sulla Luna, in particolari zone della superficie, cioè in aree perpetuamente all'ombra o inglobate nella crosta.
A causa della modesta inclinazione dell'asse di rotazione lunare (solo 1,5°), alcuni dei crateri polari più profondi non ricevono mai luce dal Sole, rimanendo sempre in ombra. In accordo con i dati raccolti durante la missione Clementine, sul fondo di tali crateri potrebbero essere presenti depositi di ghiaccio d'acqua, come evidenziato in foto sopra.

( Nel 1998, la missione Lunar Prospector della Nasa identificò l’idrogeno sulla Luna: la prima prova di potenziali depositi di ghiaccio. Il Lunar Reconnaissance Orbiter, a partire da questi dati, ha studiato queste regioni alla ricerca di depositi di ghiaccio d’acqua ).

La regione del polo sud lunare ospita alcuni degli ambienti più estremi del Sistema solare: è fredda, sorprendentemente fredda, e costituita da aree che sono sia costantemente esposte alla luce solare sia perennemente al buio. I crateri, o almeno alcuni di essi, sono un esempio di struttura – dei quali il polo sud è pieno – che sperimentano l’assenza perenne di luce. Il cratere Shackleton è uno di questi.
Superfici fredde, dunque, con temperature che scendono fino a -233 gradi Celsius. Ambienti perfetti per la conservazione dell’acqua sotto forma di ghiacci per millenni, dunque, o almeno così si credeva.
Ma nonostante le temperature l’acqua presente, starebbe lentamente sfuggendo dallo strato più sottile e superficiale dei ghiacci presenti sulla superficie di questi crateri.
A differenza della Terra, che ha un’atmosfera spessa, la Luna non possiede un simile strato che ne protegga la superficie. Dunque, quando il Sole con le particelle cariche costituenti il vento solare “inonda” la superficie lunare, questa non è schermata dal flusso, che può così rompere i sottili strati di ghiaccio e sollevare le molecole d’acqua allontanandole dalla loro posizione. Un meccanismo, questo, causato anche dai meteoroidi che costantemente impattano il nostro satellite. Il risultato, in entrambi i casi, è lo spostamento di molecole d’acqua, anche a chilometri di distanza dal loro sito originale, per via della bassa gravità e dell’assenza di atmosfera.
Ed ogni volta che abbiamo uno di questi impatti, uno strato molto sottile di grani di ghiaccio si diffonde dalla superficie, è esposto al calore del Sole e all’ambiente spaziale ed infine va sublimato o perso per altri processi ambientali.
Pertanto, quelle aree, potrebbero avere solo duemila anni, e non già milioni o miliardi di anni come ci si potrebbe aspettare.

( Immagine in falsi colori, per evidenziare la presenza di ghiaccio, del cratere lunare Shackleton, nei pressi del polo sud lunare ).

Le Fasi lunari:

Le fasi lunari descrivono il diverso aspetto che la Luna mostra durante il suo moto, causate dal suo diverso orientamento rispetto al Sole.
Vi sono quattro posizioni fondamentali:
-Luna nuova (novilunio) quando la Luna si interpone tra Terra e Sole.
-Primo Quarto.
-Luna piena (plenilunio) quando la Luna di trova dietro la Terra.
-Ultimo Quarto.

La Luna compie una rivoluzione attorno alla Terra in 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 11 secondi. Il mese lunare (ciclo completo di fasi) ha invece una durata di 29 giorni, 12 ore, 44 minuti e 3 secondi. La differenza è dovuta al fatto che nel frattempo sia la Terra che la Luna sono avanzate lungo l'orbita terrestre ed il loro allineamento col Sole è cambiato.

Le Maree e l'allontanamento della Luna:

Le maree lunari attraggono le masse oceaniche presenti sulla Terra che si elevano nella direzione Terra-Luna, con un piccolo spostamento in avanti a causa del periodo di rotazione terrestre inferiore al periodo di rivoluzione lunare. L'attrazione che la Luna esercita su questo lobo mareale ha una componente vettoriale nella direzione opposta a quella della rotazione terrestre.
Questa azione comporta un rallentamento del momento angolare terrestre (23 secondi ogni milione di anni), mentre la sua reazione incrementa il momento angolare della Luna con un suo conseguente e progressivo allontanamento su un'orbita più elevata (3.8 cm/anno).

Le Eclissi

Un'eclissi che interessi Sole-Terra-Luna può avvenire solo quando i tre corpi sono perfettamente allineati; ciò avviene solo in determinati momenti perché il piano su cui giace l'orbita del moto di rivoluzione della Luna intorno alla Terra è inclinato di circa 5° 8' rispetto a quello dell'eclittica (su cui giace l'orbita di rivoluzione della Terra intorno al Sole).

Se i due piani coincidessero perfettamente, in ogni mese lunare si avrebbe un'eclissi di Sole in corrispondenza del novilunio, ed una di Luna in corrispondenza del plenilunio.

Poiché invece i piani non coincidono, la condizione di novilunio o di plenilunio non è sufficiente a determinare un'eclissi, questa avviene soltanto quando i tre corpi sono vicini alla linea di intersezione dei due piani di rivoluzione (linea dei nodi).

Questo dunque si verifica più raramente, con una frequenza di 4 o 5 eventi ogni anno.

( Eclisse solare del 1919 ).

( Eclissi anulare solare, Cina, 15 gennaio 2010 ).

VIDEO di Fabio Bellardini:
Eclissi di sole e di luna

le Eclissi offerto da Fabio Bellardini

Eclissi Solari:
Eclissi solare: Quando la Luna si trova a passare attraverso un nodo quando è in congiunzione (novilunio), proietta un cono d'ombra sulla superficie terrestre dando così luogo ad un'eclissi di Sole. Durante un'eclissi solare la Luna copre completamente il Sole (eclissi totale) o parzialmente (eclissi parziale). Dal momento che il Sole è circa 400 volte più grande della Luna, ma è anche circa 400 volte più lontano dalla Terra, il cono d'ombra prodotto dalla Luna può raggiungere la superficie terrestre e oscurare la vista del disco solare, anche se ciò accade per tempi brevi e solo in zone limitate. L'entità del fenomeno dipende dalle maggiori o minori distanze Terra-Sole e Terra-Luna. Se la Luna si trova nella posizione di massima vicinanza alla Terra (perigeo) e contemporaneamente la Terra si trova alla massima distanza dal Sole (afelio), il cono d'ombra della Luna è della massima grandezza e il disco solare appare nelle sue dimensioni minori (dimensioni apparenti in quanto dipendenti dalla distanza): in queste condizioni si ha un'eclissi totale che interessa aree ristrette della superficie terrestre. Nelle zone circostanti, dove si proietta il disco di penombra, si ha un'eclissi parziale. Nella situazione contraria, Luna in apogeo e Terra in perielio, il cono d'ombra prodotto dalla Luna è minore e la misura del disco apparente del Sole maggiore; in questo caso sulla superficie terrestre si proietterà il cono di penombra, mentre il cono d'ombra non toccherà la superficie terrestre: si parla quindi di eclissi solare anulare. La durata delle eclissi totali è al massimo di 7 minuti e mezzo, mentre quella delle eclissi anulari circa 12. Esiste poi un ultimo tipo di eclissi solari, contenenti l'effetto combinato di eclissi totale in alcuni luoghi della Terra e anulare in altri, parlando, in questo caso, di eclissi ibrida.

( Eclissi Solare Totale dell'Agosto 1999 - Austria, Oberwarth, Burgerland ).

Eclissi Lunari:
Eclissi lunare: Se la Luna si trova in opposizione, cioè nella fase di plenilunio, mentre attraversa un nodo si ha un'eclissi di Luna perché la Luna si trova a passare nel cono d'ombra creato dalla Terra. Poiché i due corpi continuano a muoversi rispetto al Sole, la durata dell'oscuramento dipende dal tempo impiegato dalla Luna a percorrere tutta la parte di spazio in ombra. Durante questo intervallo di tempo si ha un'eclissi totale che può durare fino a 100 minuti. Quando la Luna non si trova esattamente nella posizione nodale, entra solo parzialmente nella zona d'ombra; in questo caso si avrà una eclissi parziale. Quando la Luna attraversa il cono di penombra, si avrà un'eclissi di penombra. Le eclissi di Luna si possono vedere da qualunque punto della superficie terrestre dove la Luna sia sopra l'orizzonte.

( Schema dell'esecuzione di un eclissi lunare ).

( La Luna rossa, durante l'eclissi lunare del 21 gennaio 2019 ).

L'esplorazione Umana:

Gli uomini hanno messo piede per la prima volta sulla Luna il 20 luglio 1969, all'apice di una gara spaziale tra Unione Sovietica e Stati Uniti, ispirata dalla guerra fredda, durante la quale non mancarono progetti militari di entrambe le superpotenze volti a utilizzare la Luna come base o per esperimenti implicanti anche l'uso di armi nucleari, come il Project A119.
Il programma lunare sovietico fu tenuto nascosto, dalle fonti ufficiali moscovite, fino alla fine della guerra fredda.

Il primo astronauta a camminare sulla superficie lunare fu lo statunitense Neil Armstrong, comandante dell'Apollo 11. L'ultimo fu Eugene Cernan, che dopo 3 giorni e 3 ore trascorsi sulla superficie lunare con il collega della missione Apollo 17, Harrison J. Schmitt, la lasciò il 14 dicembre 1972.

E poi arrivarono i cinesi sul lato nascosto.......

( Chang'e 4 alluna nel cratere Von Karman nel lato nascosto della Luna ).
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CARTOGRAFIA LUNARE:
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CRATERE TYCHO

( NASA Goddard / Arizona State University ).

Immagini grazie alla navicella spaziale Lunar Reconnaissance Orbiter (NRO), della NASA che puntava i NAC della Camera di ricognizione lunare per catturare una spettacolare vista dell'alba del cratere Tycho.

E' un obiettivo molto popolare tra gli astronomi dilettanti, Tycho si trova a 43,37° S, 348,68° E, e ha un diametro di circa 82 km. La cima del picco centrale è 2 km sopra il fondo del cratere. La sua profondità, dal pavimento di Tycho al suo bordo è di circa 4,72 km.
È dedicato all'astronomo danese Tycho Brahe.

Tycho è un cratere relativamente piccolo, ha un diametro di 85 km e un'età stimata di circa 108 milioni di anni. La raggiera molto estesa, creata a seguito dell'impatto che ha generato il cratere, è invece osservabile anche a occhio nudo dalla Terra. L'asteroide dal cui impatto è stato generato il cratere era grande quasi quanto quello che causò l'estinzione dei dinosauri circa 65 milioni di anni fa, si credeva che questo asteroide appartenesse alla stessa famiglia di 298 Baptistina, tuttavia questa possibilità è stata esclusa dall'Explorer Infrared Survey Explorer nel 2011, poiché è stato scoperto che la famiglia Baptistina è stata prodotta molto più tardi del previsto, formandosi circa 80 milioni di anni fa.

Le osservazioni a infrarossi della superficie lunare durante un'eclissi hanno dimostrato che Tycho si raffredda a una velocità inferiore rispetto ad altre parti della superficie, rendendo il cratere un "punto caldo". Questo effetto è causato dalla differenza di materiali che coprono il cratere.

( Il dettaglio del complesso del picco centrale del cratere Tycho, mostrato qui, è largo circa 24 km, da sinistra a destra (da sud-est a nord-ovest in questa vista). Credito: NASA Goddard / Arizona State University ).

Molti frammenti di roccia ("clasti") di dimensioni variabili da circa 10 fino a centinaia di metri sono esposti nei pendii del picco centrale. Questi affioramenti distintivi, non sappiamo se si sono formati a seguito della frantumazione e della deformazione della roccia bersaglio mentre il picco cresceva, oppure, rappresentano strati di roccia preesistenti che sono stati portati intatti in superficie, per determinarlo serviranno successive analisi.

Le pareti interne del cratere sono accartocciate e terrazzate , inclinate verso il basso su un pavimento ruvido ma quasi piatto che mostra piccole cupole serrate. Il pavimento mostra segni di vulcanismo passato, molto probabilmente dovuto allo scioglimento delle rocce causato dall'impatto. Le fotografie dettagliate del pavimento mostrano che è coperto da una serie incrociata di crepe e piccole colline.

( Vista tridimensionale ).

Le caratteristiche orografiche di Tycho sono così ripide e nitide perché il cratere ha solo circa 110 milioni di anni, giovane per gli standard lunari. Nel tempo le micrometeoriti e le meteoriti, macineranno ed eroderanno questi ripidi pendii in montagne lisce.

( Questo mosaico di immagini dell'Orbiter lunare, mostra Tycho. Il nord è in alto in questa immagine, che è larga circa 130 chilometri. Credito: NASA Goddard / Arizona State University ).

Il 27 maggio 2010, il Lunar Reconnaissance Orbiter ha catturato una vista dall'alto della sommità del picco (vedi sotto), incluso il grande masso visto nell'immagine sopra. Si può notare anche il deposito di fusione fratturato che circonda il masso.

Queste immagini della telecamera Lunar Reconnaissance Orbiter mostrano chiaramente che il picco centrale si è formato molto rapidamente: il picco era subito lì quando il materiale che è stato lanciato durante l'impatto è tornato giù, creando montagne quasi istantaneamente.
Le fratture probabilmente si sono formate nel tempo quando le ripide pareti del picco centrale si sono lentamente erose e sono scivolate in discesa.
Alla fine la cima si eroderà indietro e questo enorme masso scivolerà per 2 km fino al fondo del cratere.

( Una vista verticale della cima del picco centrale di Tycho, evidenziando il masso largo 130m. Credito: NASA Goddard / Arizona State University ).

( In cima al picco si nota il masso in evidenza nella foto precedente ).

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A cura di Andreotti Roberto.

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I PIANETI TERRESTRI cap. 3 e 4 - TERRA, LUNA, quasi-satelliti e co-orbitali e cartografia lunare. by Andreotti Roberto - INSA.

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