LA LUNA NELL

In epoca classica, gli autori greci e latini si interrogarono a lungo sulla natura del nostro satellite, formulando ipotesi spesso contrastanti. Parmenide riteneva che il Sole e la Luna fossero di natura ignea e che entrambi si fossero formati da materia staccatasi dalla Via Lattea. Anassagora sottostimava le dimensioni della Luna, che paragonava al Peloponneso ed era convinto che l’aspetto della sua “faccia” derivava dalla mescolanza di diverse sostanze.

Aristotele, fondatore della scuola peripatetica, sosteneva invece l’idea di una Luna lucida e levigata, composta di etere ma, come la Terra, priva di luce propria. Al contrario, Plutarco, nel famoso dialogo De facie quae in orbe lunae apparet (“Intorno al volto che appare nel cerchio della Luna”)[1], vedeva nel nostro satellite un’altra Terra, con avallamenti e depressioni, piene d’acqua e d’aria, dove la luce solare si riflette irregolarmente, dando luogo alle grandi macchie scure. Prima di Plutarco altri filosofi avevano espresso convinzioni analoghe: uno di questi, Eraclide, descrisse la Luna circondata da nubi.

Plinio esclude che il nostro satellite brilli di luce propria: “[la Luna] come tutte le altre stelle, è dominata dallo splendore del Sole, poiché in effetti essa risplende di una luminosità completamente mutuata da quest’ultimo, simile al riflesso oscillante che scorgiamo sullo specchio dell’acqua” e le macchie visibili sulla sua superficie “non sono altro che impurità di terra aspirate insieme all’umidità”.[2]

Nel medioevo, fino al XIII secolo, gli studiosi di filosofia naturale seguirono prevalentemente Platone, secondo il quale i corpi celesti, e tra questi la Luna, non sono costituiti da sostanze diverse da quelle terrestri,[3] fornendo un’interpretazione sostanzialmente corretta.

Alberto Magno, uno dei primi peripatetici medievali, si oppone a chi sosteneva che le macchie lunari sono un’immagine delle montagne e dei mari terrestri riflesse sul nostro satellite.[4]

Egli va oltre quando dichiara che la Luna è di natura terrestre, affermazione che però poco si concilia con la sua adesione all’aristotelismo.

In tutto il medioevo trovarono credito stravaganti idee sulla natura delle macchie lunari: Bernardo di Verdun, ad esempio, credeva che la Luna fosse un corpo sferico lattiginoso con, all’interno, un altro corpo oscuro le cui macchie filtrano attraverso esso.

Non deve eccessivamente stupire l’abbondanza di fantasiose credenze sulla costituzione della Luna prima dell’invenzione del telescopio: l’osservazione ad occhio nudo del nostro satellite è, infatti, assai povera di informazioni, condizionata com’è dal limitato potere di risoluzione del nostro sistema visivo.

Il potere risolutivo, sia esso visuale o strumentale, è la maggior limitazione all’osservazione astronomica, in modo particolare in quella lunare e planetaria. Diamo quindi un accenno agli aspetti salienti del problema, ponendoci in una prospettiva prevalentemente storica e prendendo lo spunto per la nostra trattazione dalle ricerche sull’acutezza visiva condotte da Geminiano Montanari.

Il grande studioso modenese, abile osservatore del cielo e realizzatore di una pregevole selenografia, soffrì per tutta la vita adulta di gravi disturbi visivi. E’ quindi con un profondo interesse personale che si dedicò allo studio dei meccanismi e alla fisiologia della visione. Con la lucidità che lo contraddistingueva, aveva analizzato il problema de “la sottigliezza de gli organi della vista” ed aveva mirabilmente descritto “qual sia il minimo angolo sotto il quale siano visibili (gli oggetti) ad occhio nudo e sano”.

In un bell’esperimento di classica scuola galileiana, concepito per fornire un valore numerico certo a quest’angolo, ebbe come soggetti dell’esperienza i “giovani miei scuolari”[5], giungendo alla corretta conclusione che “il minimo angolo sensibile a vista sana non è minore di un minuto né maggiore di due”.

Montanari aveva esattamente determinato il valore del potere risolutivo bistigmatico dell’occhio nelle condizioni di miglior visione diurna, che si raggiunge quando la luminosità ambientale è pari a 2000÷3000 lux e la pupilla si dilata di 3 mm. In queste condizioni il sistema visivo umano ha la sua massima acutezza. Se invece l’osservatore si pone direttamente al telescopio oppure, molto più semplicemente, guarda il cielo senza l’ausilio di strumenti ottici, è sicuramente più corretto riferirsi al cosiddetto potere risolutivo polistigmatico, definito come la capacità dell’occhio di separare gruppi di punti distribuiti su di una superficie.

A differenza della bistigmatica, la risoluzione polistigmatica è meno soggetta a condizionamenti di tipo psicologico che, ad esempio, potrebbero indurre l’osservatore a veder disgiunte due stelle anche quando le loro macchie di diffrazione sono ancora, in parte, sovrapposte. A seguito delle ricerche di André Danjon e Vincenzo Cerulli, condotte ai primi del Novecento, si è giunti a stabilire che l’occhio umano ha un potere risolutivo bistigmatico doppio della risoluzione polistigmatica.

Quando osserviamo la Luna piena ad occhio nudo da una località non inquinata da altre fonti luminose, l’illuminamento prodotto dal nostro satellite è pari a circa 0.3 lux e la nostra pupilla si dilata fino a 7 millimetri. In queste condizioni la risoluzione polistigmatica è di 2’30”, ne consegue che la capacità dell’occhio umano medio di percepire particolari sulla Luna è limitata ad oggetti tra loro separati di 300 Km e con dimensioni analoghe[6].

Questo limite fisiologico ha profondamente condizionato lo sviluppo non solo della cartografia lunare, ma anche dell’astronomia planetaria e stellare fino agli inizi del XVII secolo, quando cioè l'introduzione del telescopio, insieme ad altri successivi progressi tecnici nello sviluppo della strumentazione accessoria (reticoli, micrometri, ecc.), migliorò enormemente la qualità delle osservazioni e la precisione delle misure celesti.

La più antica raffigurazione nota del nostro satellite, vecchia di oltre 5000 anni, fu scoperta da Philip Stooke, della University of Western Ontario, in un misterioso sito neolitico a Knowth nella Contea di Meath in Irlanda. L’incisione, eseguita su di una roccia, mostra alcune caratteristiche della superficie lunare: il Mare Crisium e il Mare Humorum (fig. 1).

Millenni dopo, Leonardo da Vinci, in uno dei suoi codici, l’Arundel conservato al British Museum, aveva tracciato un’immagine della Luna che poco si discostava, per numero di particolari riconoscibili, da quella neolitica irlandese. Nello stesso codice il grande artista afferma che la Luna brilla di luce riflessa e che la sua composizione è simile a quella della Terra, essendo ricoperta anch’essa, in larga misura, da mari.

Evidentemente, le idee di Leonardo sulla natura “terrestre” della Luna discendono dalle teorie di Plutarco (fig. 2).

La prima rudimentale vista d’insieme della Luna conosciuta, tracciata allo scopo di registrare le eventuali variazioni di dimensione o luminosità delle macchie, riporta, per la prima volta, i nomi di tali configurazioni (fig. 3). Realizzata in un periodo che precede di poco l’invenzione del telescopio dal celebre medico e fisico inglese William Gilbert autore del De Magnete, morto di peste nel 1603, fu pubblicata, postuma, solamente nel 1651[7].

Per Gilbert, le macchie scure lunari sono “terre”, invece le zone più luminose enormi oceani. Il Mare Imbrium, la configurazione meglio rappresentata, è chiamata Regio Magna Orientalis. A nord di questa formazione disegna una Insula Borealis in corrispondenza del Mare Frigoris.

E’ sorprendente il fatto che Gilbert metta in comunicazione la parte occidentale della Regio Magna Orientalis con la Regio Magna Occidentalis (regione che comprende i Mari Serenitatis, Tranquillitatis, Fecunditatis e Nectaris), attraverso uno stretto che ha una effettiva corrispondenza nella zona pianeggiante che separa la catena montuosa del Caucaso dagli Appennini, e segna il passaggio dal Mare Imbrium al Mare Serenitatis.

La percezione di questa minuscola struttura è prossima al potere risolutivo polistigmatico dell’occhio, il che testimonia la notevole acutezza visiva di Gilbert. Il Mar Crisium, che non è ben proporzionato, è chiamato Britannia. Nella parte centrale della Luna, egli intravede un Mare Medilunarium, corrispondente all’estremità meridionale degli Appennini, mare che lambisce le coste boreali del Continens Meridionalis, l’Oceanus Procellarum è invece l’Insula Longa.

Nel complesso, lo schizzo di Gilbert riproduce, con discreta precisione, le macchie del nostro satellite così come si presentano ad occhio nudo: in assenza del cannocchiale non è sicuramente possibile far di meglio.

[1] Plutarco, De facie quae in orbe lunae apparet (tr. it. di L. Lehnus, Il volto della Luna, Milano 1991).

[2] Plinio, Storia Naturale, libro secondo : cosmologia, tr. it. Alessandro Barchiesi, pp. 233 e 235, Torino 1982.

[3] P. Duhem, Le Système du monde, histoire des doctrines cosmologiques de Platon à Copernic, Paris 1958, tome IX, p. 412.

[4] Alberto Magno, Libri de Caelo et mundo, lib. II; tract. III; cap. VIII: “…in quo est digressio declarans causam et figuram umbrae quar videtur in Luna”.

[5] Le citazioni da Montanari provengono da una lettera scritta “ad eruditissimo e Nobilissimo personaggio”, inserita da Francesco Bianchini nel “breve compendio della vita dell’autore” come introduzione al dialogo postumo di Geminiano Montanari: Le forze d’Eolo, dialogo fisico-matematico sopra gli effetti del Vortice, ò sia Turbine, detto negli Stati Veneti la Bisciabuova, che il giorno 29 luglio 1686 hà scorso e flagellato molte Ville, e Luoghi de’ Territori di Mantova, &c. opera postuma del Sig. Dottore Geminiano Montanari Modenese, astronomo e meteorista dello studio di Padova, Parma 1694.

L’esperienza di Montanari per determinare il potere risolutivo dell’occhio è illustrata in b. 3 e segg.: “. Posti in un foglio bianco varj punti neri di grandezze diverse et in siti differenti, et esposto il foglio a un lume chiaro del giorno, e disposti in distanza giovani miei scuolari, che avevano secondo il concetto loro ottima vista, faceva che a poco a poco accostandosi procurassero di determinare il luogo, da dove cominciavano a vedere il punto più grande. Quindi accostandoli successivamente, e notando i luoghi da dove cominciavano a sorgere ad uno ad uno i punti minori. Paragonava di poi trigonometricamente le grandezze di que’ punti con la distanza da dove l’incominciavano a vedere per dedurne l’angolo, che sottendevano all’occhio”.

[6] Si giunge a questo risultato prendendo in considerazione l’illuminamento I in lux della Luna piena che si ricava dalla sua magnitudine visuale (m_v=-12.55) con la formula: I=10^s = 0.28 lux; dove s= (-m_v -13.94)/2.5. Il diametro della pupilla dell’occhio è legato all’illuminamento da una relazione non lineare: a 3000 lux la pupilla media D è 3 mm; a 15 lux è 5 mm; a 0.3 lux è 7 mm. Perciò la risoluzione polistigmatica ε (in secondi d’arco) dell’occhio umano a 0.3 lux e 7 mm di diametro della pupilla è data dall’espressione: ε=(76/D)e^0.38D =2’ 30”.

[7] E’ inserita nell’opera di Gilbert, De Mundo nostro Sublunari Philosophia Nova, Amsterdam 1651, libro II, p. 173. La carta ha un diametro di 183 mm.