Rotazione e rivoluzione

Luna "pop"
Mi sono sempre chiesto come mai la Luna avesse il periodo di rotazione identico a quello di rivoluzione. Una coincidenza mi sembra una cosa impossibile. 
Ho fatto delle ipotesi legate al fatto che la forza gravitazionale esercitata sulla parte più vicina alla Terra è maggiore rispetto a quella esercitata sulle particelle di Luna che sono piu lontane, allora questo scompenso deforma un pò la Luna. Se girasse su se stessa più velocemente questa deformazione cambierebbe ad ogni giro con conseguente assorbimento di energia rubata a quella cinetica rotazionale.
In sostanza sto dicendo che i corpi che ruotano su se stessi, ad esempio come la Terra per effetto di questa deformazione che cambia (ad esempio le maree, assorbono energia da quella cinetica rotazionale rallentando questa rotazione fino a quando non coincide con il periodo di rivoluzione (come la Luna) in questo caso non ci sarebbe più variazione di deformazione e quindi il moto si stabilizzerebbe.
Questo significa che quel tipo di moto (che vediamo nella Luna) è il punto di arrivo stabile. Cioè la Terra rallenta (sia pur con tempi lunghissimi) la sua rotazione intorno a se stessa. Vorrei sapere se quello che ho detto è una sciocchezza o è una cosa possibile o magari è già nota a tutti.
Mi piacerebbe se qualcuno mi rispondesse!  GRAZIE
vincenzo delli carpini
23 gennaio 2009
L'evoluzione orbitale della Luna, al pari di altri satelliti, è uno degli argomenti trattati nei corsi universitari di meccanica celeste.
È interessante vedere come l'autore della domanda abbia trovato una propria chiave interpretativa dell'uguaglianza tra il periodo di rotazione e quello di rivoluzione della Luna. Tuttavia l'interpretazione fornita corrisponde a parziale verità. Bisogna aggiungere alcuni elementi importanti per avere una visione più corretta della complessa interazione tra due corpi macroscopici.

Innanzi tutto le perturbazioni gravitazionali sono reciproche, quindi la Terra perturba la Luna e viceversa. Le deformazioni indotte da un corpo su di un altro dipendono dalla natura dei corpi stessi (solidi, gassosi, etc) e dall'intensità delle reciproche forze di gravità.

Consideriamo da prima gli effetti delle maree terrestri sull'evoluzione del sistema Terra-Luna. Come ricordato nella domanda, le maree sono fenomeni dissipativi, e quindi sottraggono energia al sistema che dunque evolve nel tempo. Tuttavia il risultato finale dell'evoluzione dipende da alcuni parametri del sistema stesso. Nel caso specifico Terra-Luna, si ha che il periodo di rotazione della Terra aumenta leggermente (le giornate si allungano), mentre la Luna
si allontana dalla Terra. Nel caso, ad esempio, di Marte-Fobos si ha la situazione opposta: la rotazione di Marte aumenta mentre il satellite Fobos si avvicina.

A questo si devono aggiungere anche gli effetti dissipativi dovuti alle "maree" generate dalla Terra sulla Luna. Similmente a quanto commentato sopra si ottiene che la rotazione del satellite tende verso una situazione di "equilibrio" data dall'uguaglianza tra il periodo orbitale e quello rotazionale. Per essere più precisi, il sistema tende ad uno stato in cui i due periodi sono uguali (detto stato "sincrono" o per usare un termine più generale, stato di "risonanza"), ma non è detto che questo stato sia di equilibrio, nel senso che il sistema vi rimane permanentemente. Anzi, nel caso Terra-Luna si dimostra che se si avesse a che fare solamente con le reciproche forze mareali tale stato non sarebbe di equilibrio, e dunque la Luna non dovrebbe essere in moto sincrono. Si calcola che in tale situazione la Luna ruoterebbe circa il 3% più veloce del
 valore attuale e che in circa 2 anni e mezzo si vedrebbero entrambe le facce del satellite.

Affinché lo stato sincrono diventi un effettivo stato di equilibrio bisogna che la Luna subisca anche gli effetti perturbativi dovuti ad una deformazione permanente, e non imputabili alla deformazione mareale provocata dalla Terra. Questo è possibile perché i corpi celesti non sono mai perfettamente sferici e possono avere profili di densità non uniformi. La combinazione di questi due fenomeni, può far evolvere il corpo verso uno stato di equilibrio in risonanza. Non
 è tuttavia detto che risonanza sia sinonimo di sincronizzazione dei periodi, anche se quest'ultimo caso è uno stato abbastanza comune nel sistema solare. Ciò si verifica, ad esempio, per Io, Ganimede, Titano e molti altri. Più in generale lo stato di equilibrio è di risonanza, ma non necessariamente sincrona. Basta pensare infatti al caso Sole-Mercurio: il sistema è in uno stato stabile di risonanza, dove il periodo di rivoluzione è 1.5 volte quello di rotazione.
Simone Marchi Observatoire de la Cote d'Azur - Nizza (Francia)

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