Situació, magnituds i composició
De forma sensiblement esfèrica, té un diàmetre de 3.473 km i una massa igual a 1/81 de la massa de la Terra; és a una distància mitjana de la Terra de 384.000 km i l’acceleració de la gravetat a la seva superfície representa el 16% de la que hom experimenta a la superfície de la Terra. La composició química de les roques de la superfície lunar, determinada gràcies a les mostres recollides pels vehicles Luna i Apollo, és formada, en ordre d’abundància decreixent, pels composts SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO i MgO, juntament amb traces d’altres composts de Na, K, Mn, Co i Zr. Totes les observacions fetes des de la superfície de la Terra coincideixen a indicar que la Lluna no tenia cap atmosfera o que, si de cas, la seva densitat era petitíssima. Les mesures fetes per l’Apollo-17 a la mateixa superfície lunar semblen demostrar que, de fet, es dona el segon cas, puix que hom ha detectat, al voltant de l’aparell de mesura, una atmosfera molt tènue de 4He i 40Ar. Aquesta manca d’atmosfera és la causa de les grans variacions de temperatura de la superfície lunar, les quals oscil·len entre els valors extrems de 130 °C i -150 °C.
El sistema Terra-Lluna
Animació sobre les diferents fases lunars
El sistema Terra-Lluna té unes característiques particulars pel fet que, contràriament al cas dels satèl·lits dels altres planetes, la Lluna té unes dimensions del mateix ordre de magnitud que les de la Terra, i les influències recíproques Terra-Lluna són considerables (marea); en aquest sentit, alguns investigadors consideren el sistema Terra-Lluna com a planeta doble.
Vist des de la Terra, el disc lunar té un diàmetre aparent de mig grau, és a dir, del mateix ordre que el disc solar, la qual cosa fa possibles els eclipsis. L’aspecte de la Lluna vista des de la Terra (fase) canvia periòdicament (llunació) en variar l’orientació respecte a la Terra de l’hemisferi lunar il·luminat pel Sol. La Lluna es mou aparentment a l’esfera celeste descrivint un cercle màxim que determina un angle mitjà de 5°9´ amb l’eclíptica. El moviment real de translació de la Lluna entorn de la Terra és molt complicat, puix que és sotmesa a dos efectes pertorbadors molt importants.
Esquerra: Vista de la cara visible de la Lluna (en vermell, els circs; en blau, els mars; en negre, les muntanyes). Dreta: Vista de la cara oculta de la Lluna (en vermell, els circs; en blau, els mars; en negre, les muntanyes)
El principal és l’acció gravitatòria no constant del Sol sobre el sistema Terra-Lluna. El segon consisteix en les irregularitats que presenta la força d’atracció gravitatòria entre la Terra i la Lluna; aquest efecte és degut a l’aplatament terrestre, per la distribució de la massa a l’interior de la Terra i pel fet que la Lluna és molt pròxima a la Terra. La Lluna, a més a més, gira en sentit directe sobre ella mateixa, amb un període que coincideix exactament amb el seu període de revolució a la Terra, que és de 27,322 dies. Com a conseqüència d’aquest fenomen, anomenat rotació capturada o captiva, la Lluna sempre dirigeix el mateix hemisferi cap a la Terra; tanmateix, gràcies a la libració, hom arriba a observar des de la Terra, bé que no a la vegada, el 59% de la superfície de la Lluna. En observar la Lluna, tant el terminador com el limbe presenten un aspecte dentat a causa de l’accidentada orografia de la Lluna.
Orografia i geologia
Estructura interna de la Lluna
© Fototeca.cat
És possible de distingir a la superfície lunar diversos tipus de formacions orogràfiques ben diferenciades. En primer lloc, unes regions fosques, a les quals Galileu donà el nom de mar lunar, que presenten una superfície aparentment llisa i horitzontal i que, vistes amb un telescopi de poc augment, tenen l’aspecte de grans masses d’aigua. En segon lloc, hom observa unes altres regions que per contrast amb les anteriors foren anomenades terres o continents i són més brillants i extraordinàriament abruptes; algunes vegades presenten veritables cadenes de muntanyes, de considerable altura, com ara els monts Leibniz, que arriben a la cota de 8.200 m. A la zona de les terres hom observa una gran quantitat de circs lunars, que arriben a profunditats de 5.000 m, i en el cas del més gran, anomenat Clavius, a 227 km de diàmetre. Gràcies als viatges dels Apollo hom ha comprovat que fins fa 3.500 milions d’anys a la Lluna hi tingué lloc un vulcanisme molt actiu, i que encara té al seu interior una capa de materials fosos o, si més no, parcialment fosos. Així, tot i que encara hom tendeix a creure que la majoria dels cràters de la Lluna han estat originats per l’impacte de meteorits, hom accepta que alguns, especialment els que són agrupats formant cadenes al llarg d’escletxes de la superfície lunar, tenen un origen volcànic. Respecte a les mars, hom ha descobert que la cara oculta de la Lluna presenta, com a característica principal, la manca quasi total de mars, i sembla evident que han estat formades en reomplir-se unes grans depressions, prèviament formades per meteorits, amb laves basàltiques procedents de l’interior.
L’origen de la Lluna
Hom ha imaginat tres hipòtesis distintes sobre l’origen de la Lluna. Segons la primera hipòtesi, la més acceptada des de mitjan anys vuitanta, la Lluna era primitivament una part de la Terra, de la qual fou arrencada per un impacte gegantí de Theia, un cos celeste de la mida aproximada de Mart, fa aproximadament 4,4 mil milions d’anys. Una segona hipòtesi suposa que la Lluna s’originà com un planeta en una altra regió del sistema solar i fou captada pel camp gravitatori terrestre. Una tercera hipòtesi suposa que la Lluna es condensà independentment de la Terra, però molt pròxima a ella, i acabà girant al seu voltant.
Les exploracions a la Lluna
Arribada de l’home a la Lluna
Per la seva proximitat a la Terra, des dels inicis de l’astronàutica la Lluna ha estat el cos de l’espai exterior més explorat i del qual hom disposa de més dades. El 1959, el programa soviètic no tripulat Luna llançà el primer giny espacial que arribà a la Lluna. El programa nord-americà Apollo hi envià el primer vol orbital tripulat (Apollo-8) el 1968. El 20 de juliol de 1969 els dos astronautes nord-americans Neil Armstrong i Edwin Aldrin, amb l’Apollo-11, foren els únics astronautes a desembarcar de la nau espacial i trepitjar la Lluna. Després de l’Apollo-17 (1972), les exploracions a la Lluna han estat sempre no tripulades i, a partir de la missió soviètica Lunokhod (1970), mitjançant robots que es desplacen per la superfície lunar proveïts de tecnologia que els permet la captació d’imatges i efectuar anàlisis programades posteriorment enviades a la Terra. El 1979 l’Assemblea General de l’ONU acordà que totes les activitats a la Lluna per part dels estats membres havien de subjectar-se a la legislació internacional, que hi havia d’haver llibertat de recerca científica sobre la Lluna, que la Lluna i els seus recursos naturals eren patrimoni del gènere humà, i que en el cas d’explotació d’aquests recursos, els estats signants establirien un règim internacional d’explotació.
L’any 2013 la Xina fou el tercer estat en enviar amb èxit una missió a la Lluna, la sonda no tripulada Chang’e-3, que mitjançant el vehicle no tripulat Yutu feu prospeccions científiques a la superfície lunar. Des de mitjan primera dècada del segle XXI la Lluna també ha estat explorada (bé que sense allunar) per missions del Japó, l’Índia i l’Agència Espacial Europea. La següent missió amb allunatge fou duta a terme també per la Xina, que el desembre del 2018 llançà la Chang’e-4, la primera a explorar la superfície de la cara oculta de la Lluna, on allunà el 3 de gener de 2019. Juntament amb el robot mòbil, la missió transportava també una unitat estàtica amb llavors per a fer experiments biològics en un entorn controlat.
El 23 d’agost de 2023, el mòdul d’aterratge indi Vikram allunà al pol sud del satèl·lit. Aquest fet suposà per a l’Índia convertir-se en el quart país en aterrar a la Lluna, després dels Estats Units, Rússia i la Xina, i el primer a fer-ho al pol sud. Durant dues setmanes, la missió espacial índia Chandrayaan-3 durà a terme diversos experiments científics sobre el sòl lunar, on se sospita que pot haver-hi reserves d’aigua en forma de gel, principalment en cràters que no reben mai la llum del Sol.