Luna

La Luna es el único satélite natural de la Tierra. Con un diámetro ecuatorial de 3476 km, es el quinto satélite más grande del sistema solar, mientras que en cuanto al tamaño proporcional respecto a su planeta es el satélite más grande: un cuarto del diámetro de la Tierra y 1/81 de su masa. Después de Ío, es además el segundo satélite más denso. Se encuentra en relación síncrona con la Tierra, siempre mostrando la misma cara hacia el planeta. El hemisferio visible está marcado con oscuros mares lunares de origen volcánico entre las brillantes montañas antiguas y los destacados astroblemas.

A pesar de ser en apariencia el objeto más brillante en el cielo después del Sol su superficie es en realidad muy oscura, con una reflexión similar a la del carbón. Su prominencia en el cielo y su ciclo regular de fases han hecho de la Luna un objeto con importante influencia cultural desde la antigüedad tanto en el lenguaje, como en el calendario, el arte o la mitología. La influencia gravitatoria de la Luna produce las mareas y el aumento de la duración del día. La distancia orbital de la Luna, cerca de treinta veces el diámetro de la Tierra, hace que se vea en el cielo con el mismo tamaño que el Sol y permite que la Luna cubra exactamente al Sol en los eclipses solares totales.

La Luna es el único cuerpo celeste en el que el ser humano ha realizado un descenso tripulado. Aunque el programa Luna de la Unión Soviética fue el primero en alcanzar la Luna con una nave espacial no tripulada, el programa Apolo de Estados Unidos realizó las únicas misiones tripuladas al satélite terrestre hasta la fecha, comenzando con la primera órbita lunar tripulada por el Apolo 8 en 1968, y seis alunizajes tripulados entre 1969 y 1972, siendo el primero el Apolo 11 en 1969, y el último el Apolo 17. Estas misiones regresaron con más de 380 kg de roca lunar, que han permitido alcanzar una detallada comprensión geológica de los orígenes de la Luna (se cree que se formó hace 4500 millones de años después de un gran impacto), la formación de su estructura interna y su posterior historia.

En 1970, la Unión Soviética puso en la superficie el primer vehículo robótico controlado desde la tierra: Lunojod. El rover fue enviando fotografías y vídeos de la superficie que recorrió (10 km) durante casi un año.

Desde la misión del Apolo 17 en 1972, ha sido visitada únicamente por sondas espaciales no tripuladas, en particular por el astromóvil soviético Lunojod . Desde 2004, Japón, China, India, Estados Unidos, y la Agencia Espacial Europea han enviado orbitadores. Estas naves espaciales han confirmado el descubrimiento de agua helada fijada al regolito lunar en cráteres que se encuentran en la zona de sombra permanente y están ubicados en los polos. Se han planeado futuras misiones tripuladas a la Luna, pero no se han puesto en marcha aún.

Etimología

La palabra que designa al satélite de la Tierra, «luna», procede del latín. En esta lengua era originalmente la forma femenina de un adjetivo en -no- *leuk-s-no, 'luminoso'. Por lo tanto, la palabra «luna» significa 'luminosa', 'la que ilumina'. Este adjetivo latino deriva de la raíz *lūc-/lŭc- ('brillar', 'ser luminoso'), de donde proceden igualmente luceo ('lucir'), lumen ('luz'), lux ('luz'), etc. A su vez, esta raíz procede de la raíz indoeuropea *leuk-, que se encuentra en otras lenguas en términos relacionados con la luz, como el griego λύχνος, lýkhnos (lýjnos), 'lámpara'. Probablemente, el epíteto *leuksno-/ *louksno-, 'la luminosa', ya era utilizado para designar a la luna en protoindoeuropeo.

En protoindoeuropeo también existió un nombre masculino para la Luna, formado sobre la raíz *mēns-, del que se conservan formas en varias lenguas, como el griego μηνός, menós, 'luna', e incluso con el sentido primitivo en lenguas itálicas, como el umbro (ablativo singular) "menzne", 'Luna'. En latín esta forma *mēns- ha evolucionado semánticamente para designar el 'mes'. De «luna» procede el término '«lunes», que ya en latín designaba el 'día de la luna' (dies lunae).2​

Asimismo, el término griego Selene (en griego antiguo, Σελήνη Selếnê, nombre de la diosa mitológica asociada a la Luna) ha pervivido en el español y en otros idiomas como una forma culta para expresar determinados conceptos relacionados con la Luna (como por ejemplo las palabras «selenografía», que designa la cartografía lunar; o «selenita», el gentilicio de los supuestos habitantes del satélite y «selenio», elemento químico).

Características físicas

La Luna es excepcionalmente grande en comparación con su planeta la Tierra: un cuarto del diámetro del planeta y 1/81 de su masa. Es el segundo satélite más grande del Sistema Solar en relación al tamaño de su planeta siendo Caronte el más grande en relación al planeta enano Plutón. La superficie de la Luna es menos de una décima parte de la de la Tierra, lo que representa cerca de un cuarto del área continental de la Tierra. Sin embargo, la Tierra y la Luna siguen siendo consideradas un sistema planeta-satélite, en lugar de un sistema doble planetario, ya que su baricentro, está ubicado cerca de 1700 km (aproximadamente un cuarto del radio de la Tierra) bajo la superficie de la Tierra.

Distancia a la Luna

En astronomía, una distancia lunar (LD) es la medida de la distancia desde la Tierra a la Luna. La distancia media entre la Tierra y la Luna es 384 400 kilómetros.​ La distancia real varía a lo largo de la órbita de la Luna.

Se realizan mediciones de alta precisión de la distancia a la Luna midiendo el tiempo que tarda la luz en viajar entre las estaciones LIDAR en la Tierra y los retrorreflectores colocados en la Luna.

La Luna se aleja de la Tierra a una tasa promedio de 3,8 cm por año, como lo detectó el experimento de medición lunar láser. La tasa de la recesión se considera anormalmente alta.​ Por coincidencia, la diagonal de los cubos de los retrorreflectores en la Luna también es de 3,8 cm.

La primera persona que midió la distancia a la Luna fue el astrónomo y geógrafo Hiparco en el año 150 a. C. Se basó en el dato del diámetro de la Tierra, calculado por Eratóstenes 100 años antes. Obtuvo una distancia de 348 000 km. Para este cálculo utilizó la curvatura de la sombra que proyecta la Tierra sobre la Luna en un eclipse lunar, un método ideado por Aristarco de Samos. Es notable el pequeño error, dada las limitaciones de la época, siendo de solamente de unos 36 000 km, lo que representa menos de 10 %

Movimiento de rotación

La Luna gira sobre un eje de rotación que tiene una inclinación de 88,3° con respecto al plano de la eclíptica de la Tierra, por tanto casi perpendicular. Dado que la duración de los dos movimientos es la misma, la Luna presenta a la Tierra constantemente el mismo hemisferio. La Luna tarda 27,32 días en dar una vuelta sobre sí misma.

Traslación de la Luna alrededor del Sol

Al desplazarse en torno del Sol, la Tierra arrastra a su satélite y la forma de la trayectoria que esta describe es una curva de tal naturaleza que dirige siempre su concavidad hacia el Sol. La velocidad con que la Luna se desplaza en su órbita alrededor de la Tierra es de 1 km/s.

Órbita de la Luna

La Luna describe alrededor de la Tierra una trayectoria elíptica de baja excentricidad, a una distancia media de 384 400 kilómetros y en sentido antihorario. La distancia entre la Tierra y su satélite natural varía, así como también lo hace la velocidad en la órbita.

Dado que la rotación lunar es uniforme y su traslación no, pues sigue las leyes de Kepler, se produce una Libración en longitud que permite ver un poco más de la superficie lunar al Este y al oeste, que de no ser así no se vería. El plano de la órbita lunar está inclinado respecto a la eclíptica unos 5° por lo que se produce una Libración en latitud que permite ver alternativamente un poco más allá del polo Norte o del Sur. Por ambos movimientos el total de superficie lunar vista desde la Tierra alcanza un 59% del total. Cada vez que la Luna cruza la eclíptica, si la Tierra y el Sol están sensiblemente alineados (Luna llena o Luna nueva) se producirá un eclipse lunar o un eclipse solar.

La órbita de la Luna es especialmente compleja. La razón es que la Luna está suficientemente lejos de la Tierra y la fuerza de gravedad ejercida por el Sol es significativa. Dada la complejidad del movimiento, los nodos de la Luna, no están fijos, sino que dan una vuelta en 18,6 años. El eje de la elipse lunar no está fijo y el apogeo y perigeo dan una vuelta completa en 8,85 años. La inclinación de la órbita varía entre 5° y 5° 19’. De hecho, para calcular la posición de la Luna con exactitud hace falta tener en cuenta por lo menos varios cientos de términos. Además, la órbita Luna-Tierra se encuentra inclinada respecto al plano de la órbita Tierra-Sol, de modo que únicamente en dos puntos de su trayectoria, llamados nodos, pueden producirse eclipses solares o lunares.

Asimismo, la Luna se aleja unos cuatro centímetros al año de la Tierra,​ a la vez que va frenando la rotación terrestre -lo que hará que en un futuro lejano los eclipses totales de Sol dejen de producirse al no tener la Luna suficiente tamaño como para tapar completamente el disco solar-. En teoría, dicha separación debería prolongarse hasta que la Luna tardara 47 días en completar una órbita alrededor de nuestro planeta, momento en el cual nuestro planeta tardaría 47 días en completar una rotación alrededor de su eje, de modo similar a lo que ocurre en el sistema Plutón-Caronte. Sin embargo, la evolución futura de nuestro Sol puede trastocar este proceso. Es posible que al convertirse nuestra estrella en una gigante roja dentro de varios miles de millones de años, la proximidad de su superficie al sistema Tierra-Luna haga que la órbita lunar se vaya cerrando hasta que la Luna esté a alrededor de 18.000 kilómetros de la Tierra -el límite de Roche-, momento en el cual la gravedad terrestre destruirá la Luna convirtiéndola en unos anillos similares a los de Saturno. De todas formas, el fin del sistema Tierra-Luna es incierto y depende de la masa que pierda el Sol en esos estadios finales de su evolución.

Un estudio de la Agencia Espacial Europea realizado en 2019, con datos recopilados por el observatorio SOHO, establece que la Luna orbita dentro de la atmósfera terrestre pues la región más distante de esta se extiende más allá de la órbita de la Luna y tiene un radio de 630 000 km, 50 veces el diámetro de la Tierra.

Eclipses

Un eclipse lunar es un evento astronómico que sucede cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna, generando un cono de sombra que oscurece a la Luna. El diámetro del Sol es 400 veces más grande que el de la Luna, pero también está 400 veces más lejos, de modo que ambos abarcan aproximadamente el mismo ángulo sólido para un observador situado en la Tierra. La Luna en un eclipse lunar puede contener hasta tres veces su diámetro dentro del cono de sombra causado por la Tierra. Los eclipses lunares se clasifican en 3 tipos. Estos sonː

Penumbralesː la Luna llena pasa solamente por la zona de la penumbra del cono de sombra terrestre. Su luminosidad relativa muy poco, por lo tanto no se percibe una vista simple.

Parcialesː la Luna llena no entra completamente en el cono de sombra de la Tierra, es decir parte queda en la penumbra y parte en la umbra, será entonces parcial.

Totalesː la Luna llena entra completamente en el cono de sombra terrestre adquiriendo distintos colores desde un amarillento, anaranjado, cobrizo suave hasta uno oscuro.

Por el contrario, en un eclipse solar, la silueta oscura de la Luna oscurece por completo la brillante del Sol (eclipse total) y en determinada parte de su órbita, cuando está más distante, no llega a ocultarlo del todo, dejando una franja anular (eclipse anular) o no está exactamente en línea con la Tierra y la Luna solo oscurece parcialmente al Sol (eclipse parcial).

La complejidad del movimiento lunar dificulta el cálculo de los eclipses y se debe tener presente la periodicidad con que estos se producen (Periodo Saros)

Luna azul

Se denomina Luna azul (traducción del inglés blue moon) a la segunda luna llena ocurrida durante un mismo mes del calendario gregoriano (el usado habitualmente en Occidente), lo que sucede aproximadamente (en promedio) cada 2,5 años​ y, originalmente, al tercer plenilunio cuando en una estación cualquiera del año se dan cuatro lunas llenas en lugar de tres. El fenómeno «Luna azul» cobró popularidad cuando se produjo dos veces en 1999 (enero y marzo). Los medios de comunicación reseñaron ampliamente el acontecimiento, poco conocido hasta entonces. Naturalmente, en el mes de febrero de 1999 no se produjo ninguna luna llena.

Basándose el origen del término en el calendario gregoriano , su uso se difundió medieval. La traducción castellana no es del todo completa, ya que la expresión proviene del inglés blue («azul»), el cual a su vez viene de una deformación del inglés antiguo belewe, que en realidad significa «traidor», ya que una luna adicional en la primavera implicaba extender el ayuno de la cuaresma.30​ Entre tres y siete veces en cada siglo hay dos lunas azules en un mismo año. Debido a que el mes de febrero es el único cuya duración es inferior al ciclo lunar, la primera siempre se produce en enero y la segunda, en orden decreciente de probabilidad, en marzo, abril o mayo.​ Se observaron dos lunas azules el 2 y 31 de diciembre de 2009, coincidiendo que el 31 de diciembre de 2009 hubo un eclipse parcial de luna, cuyo plenilunio fue en diciembre.

El término belewe quedó abreviado como blwe y luego se transformó en blue, y así pasó a la cultura latina traducido como "azul". Así, según el significado de belewe se trataría de una luna traidora, aunque lo que realmente sería traidor es el mes gregoriano de 31 días en el sentido de que su duración es 1.5 días más que el mes natural marcado por la luna, de 29.5 días. La propia palabra inglesa month tiene como raíz moon y de hecho significa "lunar", pero ocho de los "meses" del calendario gregoriano (romano cristiano) no son lunares, y cuando se da la casualidad de que el inicio de un mes de 31 días coincide con la fase llena se da un mes belewe o belewe month, blwe month, y de ahí evoluciona por analogía sonora como blue month y blue moon. Al no ser un evento astronómico sino una curiosidad cultural del calendario cristiano también se le llama belewe month o mes traidor, denominación menos popular pero más coherente con el sentido original. El mes traidor no existe en las culturas que usan calendarios lunares, como la judía y la musulmana para las que el calendario es sagrado, creación de Dios (Yahvé, Alláh), y por ello perfecto y parte de la religión.

Superluna

Se denomina superluna a la coincidencia de la luna llena o luna nueva con el máximo acercamiento de ésta a la tierra (el perigeo). Esto ocurre debido a que la órbita lunar es elíptica. En dichos casos se la suele apreciar algo más grande y más brillante de lo normal.

Atmósfera de la Luna

La Luna tiene una atmósfera insignificante debido a su baja gravedad y ausencia de campo electromagnético, incapaz de retener moléculas de gas en su superficie. La totalidad de su composición aún se desconoce. El programa Apolo identificó átomos de helio y argón, y más tarde (en 1988), observaciones desde la Tierra añadieron iones de sodio y potasio. La mayor parte de los gases en su superficie provienen de su interior.

La agitación térmica de las moléculas de gas viene inducida por la radiación solar y por las colisiones aleatorias entre las propias partículas atmosféricas. En la atmósfera terrestre las moléculas suelen tener velocidades de cientos de metros por segundo, pero excepcionalmente algunas logran alcanzar velocidades de 2000 a 3000 m/s. Dado que la velocidad de escape es de, aproximadamente, 11.200 m/s estas nunca logran escapar al espacio. En la Luna, por el contrario, al ser la gravedad seis veces menor que en nuestro planeta, la velocidad de escape es asimismo menor, del orden de 2.400 m/s. Podemos deducir entonces que si la Luna tuvo antaño una atmósfera, las moléculas más rápidas pudieron escapar de ella para, según una ley de la teoría cinética de los gases, inducir a las restantes a aumentar su velocidad, acelerando así el proceso de pérdida atmosférica. Se calcula que la desaparición completa de la hipotética atmósfera lunar debió realizarse a lo largo de varios centenares de millones de años.

La ausencia prácticamente total de atmósfera en nuestro satélite obliga a los astronautas a disponer de equipos autónomos de suministro de gases, conocidos como P.L.S.S. en sus paseos por la superficie. Asimismo, al no existir un manto protector, las radiaciones ultravioleta y los rayos gamma emitidos por el Sol bombardean la superficie lunar, siendo necesario contar con trajes protectores especiales que eviten sus efectos nocivos.

Para la tenue atmósfera lunar cualquier pequeño cambio puede ser importante. La sola presencia de los astronautas altera localmente su presión y su composición al enriquecerla con los gases espirados por ellos y por los que se escapan del módulo lunar cada vez que se efectúa una EVA. Existe el temor de que los gases emitidos por las naves que en la década del setenta alunizaron en la Luna hayan creado una polución o contaminación de igual masa a la de su atmósfera nativa. Aunque estos gases ya deben haber desaparecido en su mayoría, aún hay una preocupación de que queden restos que impidan investigar sobre la atmósfera real de la Luna.

La atmósfera lunar recibe también aportaciones de partículas solares durante el día, que cesa al llegar la noche. Durante la noche lunar, la presión puede bajar hasta no ser más que de dos billonésimas partes de la atmósfera terrestre, subiendo durante el día hasta las ocho billonésimas partes, demostrando así que la atmósfera lunar no es una atmósfera permanente, sino una concentración de partículas dependiente del medio exolunar.

La ionosfera que rodea a nuestro satélite se diferencia de la terrestre en el escaso número de partículas ionizadas, así como de la presencia de electrones poco energéticos que, arrancados del suelo de la Luna, son emitidos al espacio por el impacto de los rayos solares. Actualmente, se ha podido determinar la existencia de una cola de sodio compuesta por vapores que se desprenden de nuestro satélite de forma similar a como lo hacen los gases de los cometas.

La ausencia de aire, y en consecuencia de vientos, impide que se erosione la superficie y que transporte tierra y arena, alisando y cubriendo sus irregularidades. Debido a la ausencia de aire no se transmite el sonido. La falta de atmósfera también significa que la superficie de la Luna no tenga ninguna protección con respecto al bombardeo esporádico de cometas y asteroides. Además, una vez que se producen los impactos de estos, los cráteres que resultan prácticamente no se degradan a través del tiempo por la falta de erosión.

Origen de la Luna

Al descubrir que la composición de la Luna era la misma que la de la superficie terrestre se supuso que su origen tenía que venir de la propia Tierra. Un cuerpo tan grande en relación a nuestro planeta difícilmente podía haber sido capturado ni tampoco era probable que se hubiese formado junto a la Tierra. Así, la mejor explicación de la formación de la Luna es que esta se originó a partir de los pedazos que quedaron tras una cataclísmica colisión con un protoplaneta del tamaño de Marte en los albores del Sistema Solar (hipótesis del gran impacto). Esta teoría también explica la gran inclinación axial del eje de rotación terrestre que habría sido provocada por el impacto. En 2018 un estudio de las universidades de California Davis y de Harvard ofreció una versión en la que la Luna hubiera surgido en el interior de la Tierra, cuando nuestro planeta era una hirviente nube de roca vaporizada girando alrededor de sí misma.43​

La enorme energía suministrada por el choque fundió la corteza terrestre al completo y arrojó gran cantidad de restos incandescentes al espacio. Con el tiempo, se formó un anillo de roca alrededor de nuestro planeta hasta que, por acreción, se formó la Luna. Su órbita inicial era mucho más cercana que la actual y el día terrestre era mucho más corto ya que la Tierra rotaba más deprisa. Durante cientos de millones de años, la Luna ha estado alejándose lentamente de la Tierra, a la vez que ha disminuido la velocidad de rotación terrestre debido a la transferencia de momento angular que se da entre los dos astros. Este proceso de alejamiento continúa actualmente a razón de 38 mm por año.

Tras su formación, la Luna experimentó un periodo cataclísmico, datado en torno a hace 3800-4000 millones de años, en el que la Luna y los otros cuerpos del Sistema Solar interior sufrieron violentos impactos de grandes asteroides. Este período, conocido como bombardeo intenso tardío, formó la mayor parte de los cráteres observados en la Luna, así como en Mercurio. El análisis de la superficie de la Luna arroja importantes datos sobre este periodo final en la formación del Sistema solar. Posteriormente se produjo una época de vulcanismo consistente en la emisión de grandes cantidades de lava, que llenaron las mayores cuencas de impacto formando los mares lunares y que acabó hace 3000 millones de años. Desde entonces, poco más ha acaecido en la superficie lunar que la formación de nuevos cráteres debido al impacto de asteroides, si bien no son infrecuentes los informes (tanto históricos como actuales) que dan noticia de la presencia de fenómenos luminosos ocasionales sobre la luna, denominados fenómenos lunares transitorios.

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

Influencia sobre el comportamiento humano

Efecto lunar

Se denomina con este nombre a la extendida creencia de que los ciclos de la Luna tienen alguna influencia en el comportamiento humano. Sin embargo, no hay evidencias científicas con relevancia estadística que confirmen mínimamente esta aseveración. Ni siquiera el ciclo menstrual humano (cuya duración de 28 días coincide sensiblemente con el ciclo lunar), presenta la menor correlación estadística en su distribución en la población femenina con las fases de la Luna.​ En esta misma línea, también se han difundido disciplinas como la agricultura biodinámica, que pretenden obtener supuestos beneficios en las cosechas coordinando los momentos de plantación o de recolección con determinadas fases de la Luna.

Influencia sobre los ritmos fisiológicos durante el sueño

Se ha confirmado científicamente, después de muchísimos años de especulaciones al respecto, que hay una correlación entre las fases de la luna y los ritmos biológicos del ser humano durante el sueño. Un grupo de científicos suizos observó que, alrededor de la luna llena, las ondas delta del electroencefalograma se reducían un 30 por ciento durante el sueño NMOR, un indicador del sueño profundo, que los participantes tardaron cinco minutos más en conciliar el sueño y, en general, que durmieron veinte minutos menos. Los participantes voluntarios sintieron que durmieron mal (calidad subjetiva del sueño) durante la luna llena, fase durante la cual se observaron en ellos niveles menores de melatonina, hormona que regula los ciclos de sueño-vigilia. Se trata quizá de un ritmo circalunar que ha quedado como vestigio de la antigüedad, "cuando la luna era responsable de la sincronización del comportamiento humano". Se considera que esta es la primera evidencia fiable de que un ritmo lunar puede modular la estructura del sueño en los seres humanos cuando se mide en las condiciones altamente controladas de un protocolo de estudio de laboratorio circadiano sin la presencia de las claves del tiempo.

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