Il moto della Luna è abbastanza complesso. Il suo piano orbitale è inclinato di circa 5° rispetto al piano dell’eclittica che a sua volta è inclinato di 23,5° rispetto al piano dell’equatore celeste. Per capire il meccanismo delle fasi lunari nella sua essenzialità escludiamo queste complicazioni. Ipotizziamo quindi che la Luna e il Sole si muovano entrambi lungo l’equatore celeste. Semplifichiamo anche il tempo considerando l’ora solare locale, non quella del fuso orario dell’Italia, e il Sole medio.
Nella sequenza che segue vediamo a passi di 3 ore (ora solare 12, 15, 18, 21, 00, 03, 06, 09, 12) in quale zona del cielo si trovano il Sole e ogni fase lunare. Del cielo visibile se sopra al nostro piano locale, del cielo non visibile se sotto al nostro piano locale.
La rotazione avviene sull’equatore celeste per cui l’alto non è l’azimut, ma il mezzocielo (intersezione tra l’equatore celeste e il meridiano), e il basso non è il nadir, ma il mezzocielo inferiore (l’opposto del mezzocielo). Teniamo presente che la Luna può trovarsi in una qualsiasi fase, ma in una sola per volta ovviamente.
La lancetta sopra la testa dell’osservatore indica l’ora solare e il mezzocielo. Come possiamo vedere la Luna crescente è osservabile dalla sera alla notte, la Luna piena dal tramonto all’alba, la Luna calante dalla notte alla mattina. A volte anche di giorno si riesce a vedere una Luna un po’ sbiadita, quando è crescente e intorno al primo quarto al pomeriggio (passi 2 e 3), quando è calante e intorno all’ultimo quarto alla mattina (passi 7 e 8).
Nella Figura 2 vediamo il ciclo da Luna nuova a Luna nuova suddiviso in 8 passaggi, i 4 principali (nuova, primo quarto, piena, ultimo quarto) e i 4 intermedi (falcata crescente, gibbosa crescente, gibbosa calante, falcata calante). Questi 8 passaggi sono disposti su due anelli, l’anello esterno e l’anello interno. Al centro, solidale alla Terra, è riportato direttamente l’osservatore sul suo piano locale. La lancetta sulla sua testa indica l’ora solare e il mezzocielo locale. Il piano locale con l’osservatore ruota quindi in senso antiorario seguendo l’ora del giorno. Teniamo presente però che l’osservatore in realtà è puntiforme e coincide con il centro di rotazione del suo piano locale, come indicato in Figura 2 nel riquadrino in alto a sinistra.
Il Sole in questa rappresentazione resta sempre fisso sulla destra. La sua distanza è di 150milioni di Km, circa 200 volte il diametro dell’orbita della Luna, per cui possiamo dire che i raggi solari giungono praticamente paralleli su tutto il sistema Terra-Luna. La Luna è allineata con il Sole nella fase di Luna nuova, quindi una rivoluzione della Luna rispetto al Sole va da una Luna nuova alla Luna nuova successiva. Viene definita “rivoluzione sinodica” e dura un “mese sinodico”, mediamente 29,53 giorni. Quindi durante ogni rivoluzione sinodica della Luna il piano locale con su l’osservatore compiranno mediamente 29,53 rotazioni in senso antiorario.
Nell’anello esterno vediamo le 8 lune illuminate dal Sole. Sono tutte illuminate dalla parte dei raggi solari e scure dalla parte opposta. Le linee rosse che le dividono a metà sono perpendicolari alla direzione radiale dell’osservatore coincidente con il centro e così dividono la parte verso il centro che è visibile dall’osservatore da quella opposta che non è visibile dall’osservatore. Nell’anello interno le 8 lune mostrano come l’osservatore vede la corrispondente Luna dell’anello esterno.
La Luna nuova segna la fine della fase calante e l’inizio della fase crescente con la gobba a destra, la Luna piena segna la fine della fase crescente e l’inizio della fase calante con la gobba a sinistra.
La Luna al primo quarto e la Luna all’ultimo quarto nella figura sono uguali, ma per l’osservatore sono inverse. L’osservatore vede la Luna al primo quarto con la gobba a destra, poi (2 settimane dopo) vede la Luna all’ultimo quarto con la gobba a sinistra (nella figura è a testa in giù per cui la vede a sinistra).
Molti seguono le fasi della Luna sul calendario. Nella Figura 3 i simboli che troviamo normalmente nei calendari.
Una domanda interessante che possiamo porci è dove punta la gobba della Luna. La Figura 4 illustra bene la questione.
Sulla sinistra vediamo una Luna al primo quarto con la gobba che possiamo paragonare ad un arco. Basta immaginare la freccia di quest’arco (asse della fase), per capire ad occhio la direzione dove punta la gobba della Luna. Gobba che però non è distinguibile nel caso di Luna piena e in prossimità di essa. Ora però dobbiamo uscire dalla semplificazione precedente dove la Luna e il Sole giravano sull’equatore celeste. Torniamo alla situazione reale dove l’orbita del Sole giace sul piano dell’eclittica, mentre il piano orbitale della Luna è inclinato di circa 5° dal piano dell’eclittica. La linea dei nodi è la linea di intersezione tra questi due piani dove abbiamo i nodi ascendente e discendente. Quindi la Luna può trovarsi dai 0° dei nodi ai 5° sopra (+5°) o sotto (-5°) il piano dell’eclittica. Rappresentiamo la Terra con il punto T, il Sole con il punto S e la Luna con il punto L. Il punto T è anche il centro della sfera celeste. Il triangolo formato da questi 3 punti è molto sbilanciato perché il lato T-S è lungo 150milioni di Km mentre il lato T-L è lungo solo 384mila Km. Nella figura non è così sbilanciato altrimenti non si distinguerebbe bene il triangolo. Il lato S-L indica il percorso reale del fascio dei raggi solari che illuminano la Luna. Per questi tre punti (T S L) passa un solo piano. Il piano del triangolo (T S L) intersecando la sfera celeste disegna un cerchio massimo dato che è passante anche per il centro della sfera celeste proprio in T. Su questo cerchio abbiamo la proiezione di S in S1 e la proiezione di L in L1. Il Sole e la Luna non li vediamo in S e in L perché non percepiamo affatto la loro distanza, ma li vediamo sulla sfera celeste in S1 e in L1. Il lato S-L come già detto rappresenta il percorso reale dei raggi solari che illuminano la Luna. La proiezione di questo percorso sulla sfera celeste è l’arco di cerchio massimo S1-L1 che sulla sfera celeste rappresenta geometricamente S-L.
La Luna al primo quarto della Figura 4 la possiamo osservare poco dopo le ore 15 (vedi anche Passo 2). Il Sole è già un poco più basso della Luna ma la gobba della Luna punta verso l’alto, quindi non ci sembrerà che indichi proprio il Sole. Se però tendiamo una cordicella tra le mani facendola passare davanti alla Luna e al Sole vediamo che la cordicella davanti alla Luna punta anch’essa verso l’alto e proprio nella direzione della gobba. Quello che ci trae in inganno è la linea dell’orizzonte (Figura 1) che per noi intuitivamente è la linea di pari altezza, ma a Forlì (latitudine 44° Nord) sulla sfera celeste è inclinata di 46° verso il basso in direzione Sud, proprio a metà tra la Luna e il Sole.
