La librazione: come vediamo il 59 per cento della superficie lunare
Rotazione sincrona, leggi di Cassini e tre oscillazioni apparenti: perché dalla Terra vediamo più di metà Luna e come fu fotografata la faccia nascosta.
La Luna ci mostra sempre la stessa faccia. È un'osservazione antica quanto l'umanità e ha dato origine a innumerevoli racconti sul volto o sulle figure disegnate dai mari lunari. Eppure non è del tutto esatta: grazie a una serie di lievi oscillazioni apparenti, chiamate librazioni, dalla Terra si può osservare nel tempo circa il 59 per cento della superficie del nostro satellite.
La rotazione sincrona
La Luna ruota su se stessa nello stesso tempo in cui compie un giro intorno alla Terra, circa 27,3 giorni. Questa rotazione sincrona è il risultato delle forze di marea che, nel corso di tempi lunghissimi, hanno frenato la rotazione lunare finché la Luna non ha rivolto stabilmente al nostro pianeta lo stesso emisfero. Molti satelliti del sistema solare, tra cui i quattro maggiori satelliti di Giove, si trovano nella stessa condizione.
Le regole che descrivono questo comportamento furono formulate da Giovanni Domenico Cassini nel 1693. Esse stabiliscono che la Luna ruota in modo uniforme, che il suo asse forma un angolo costante con il piano dell'eclittica e che l'asse di rotazione, la perpendicolare all'orbita e quella all'eclittica giacciono sempre in uno stesso piano.
Tre oscillazioni
La librazione in longitudine nasce dall'orbita ellittica. La rotazione della Luna è costante, mentre la velocità orbitale varia: è maggiore vicino al perigeo e minore vicino all'apogeo. Per questo nel corso del mese la Luna sembra ruotare leggermente avanti e indietro, mostrandoci ora una striscia del bordo orientale, ora una di quello occidentale, per un'ampiezza che sfiora gli otto gradi.
La librazione in latitudine dipende dall'inclinazione dell'asse lunare rispetto al piano dell'orbita, di circa sei gradi e mezzo: in alcuni giorni del mese vediamo un po' oltre il polo nord lunare, in altri oltre il polo sud. Esiste infine una librazione diurna, dovuta al fatto che l'osservatore, trasportato dalla rotazione terrestre, guarda la Luna da punti leggermente diversi al sorgere e al tramonto.
Dalle prime osservazioni alla faccia nascosta
Le librazioni furono notate con i primi telescopi. Galileo ne descrisse alcune negli anni Trenta del Seicento, e Johannes Hevelius, nella Selenographia del 1647, discusse quella in longitudine. Le regioni del bordo, come il grande bacino del Mare Orientale, si vedono solo di scorcio e nei momenti di librazione favorevole, e per questo la loro vera forma fu compresa pienamente soltanto nel Novecento.
Il restante 41 per cento rimase sconosciuto fino all'ottobre del 1959, quando la sonda sovietica Luna 3 trasmise le prime fotografie della faccia nascosta. Si scoprì un paesaggio molto diverso, quasi privo dei grandi mari scuri e fittamente craterizzato. Nel gennaio del 2019 la sonda cinese Chang'e 4 compì il primo atterraggio morbido su quel lato, all'interno del cratere von Kármán.
Il volto della Luna
La costanza della faccia visibile ha nutrito per millenni l'immaginazione. Plutarco dedicò un dialogo, Il volto della Luna, alle teorie antiche sulla natura delle macchie lunari. Nelle tradizioni europee si vide nelle macchie un uomo con un fascio di spine, in Asia orientale e in Mesoamerica una lepre o un coniglio. Dante, nel secondo canto del Paradiso, fa spiegare a Beatrice l'origine delle macchie, ricordando la credenza popolare che vi riconosceva Caino.
La faccia nascosta è stata spesso chiamata impropriamente lato oscuro, benché riceva la luce del Sole quanto quella visibile: alla luna nuova, anzi, è completamente illuminata. Il vero mistero non era l'oscurità, ma l'inaccessibilità, e la librazione ci ricorda che anche ciò che sembra immobile, nel cielo, compie in realtà un lento e regolare movimento.