Perché la luna ci mostra sempre la stessa faccia?

Uno sprovveduto potrebbe pensare che il nostro satellite ci mostra sempre la stessa faccia perché non ruota, ma non è affatto vero. La Luna ruota sia intorno alla terra, sia su se stessa. Il motivo per cui vediamo sempre lo stesso lato è perché sulla Luna il tempo impiegato a compiere un giro su se stessa, chiamiamolo impropriamente un giorno, è identico al tempo impiegato per fare un giro intorno alla terra che per analogia al sistema sole-terra, potremmo altrettanto impropriamente chiamare anno. In poche parole, un giorno è lungo un anno.

Ogni volta che guardo la Luna dalla Terra, questa si sarà ruotata di un certo angolo in modo da mostrarmi sempre la stessa parte:

Verrebbe da dire: che assurda ironia della sorte! Ma non poteva esserci un po' di differenza tra il giorno e l'anno lunare, così da vederne tutta la superficie? Siamo davvero sfortunati.

Non è questione di fortuna o sfortuna: è proprio la fisica che impone questa rotazione sincrona.

La risposta sta in una deformazione del campo gravitazionale del sistema terra-luna, ovvero ad un momento di forze che modifica il momento angolare del nostro satellite. Ma facciamo un passo alla volta.

Tutta colpa della marea
Questo effetto in inglese si chiama Tidal Locking, che possiamo interpretare come sincronia di marea, e si applica tutte le volte che un corpo astronomico di dimensioni ridotte ruota intorno ad un corpo più grande, come nel caso del sistema Terra-Luna.

Seguiamo il discorso attraverso tre fasi.

Fase 1: la deformazione della marea

Prendiamo due corpi celesti come per esempio la Terra (T) e la Luna (L), con L che ruota intorno a T, mentre entrambi ruotano su se stessi in modo non sincrono, cioè il giorno di L è diverso dal suo anno ed un ipotetico osservatore su T vedrebbe tutta la superficie di L. 

L è molto più piccolo di T e di conseguenza T esercita un'intensa attrazione gravitazionale su L, tanto da deformarlo. Esagerando l'effetto per renderlo più visibile è come se L si trasformasse da un pallone da calcio perfettamente sferico in uno da rugby con le due punte posizionate sulla retta che unisce il centro di L al centro di T.

Queste punte si chiamano onde di marea.

Fase 2: la marea che gira
Abbiamo detto che L, oltre a girare intorno al suo asse, gira anche intorno a T.

Le due creste alte dell'onda di marea (le punte del pallone da rugby) sono sempre orientate lungo la direzione che unisce i due corpi.

Però L ruota su se stesso: di conseguenza la posizione della deformazione di marea si sposta sulla superficie di L in modo da rimanere sempre allineata verso il centro di T.

Fase 3: ruotare le maniglie

Consideriamo ora cosa accadrebbe nel caso in cui il giorno lunare fosse più breve dell'anno. Il caso opposto si risolve in modo del tutto analogo. 

La deformazione di L risentirà di una maggiore attrazione
verso T provocando un rallentamento della rotazione di L

Sempre esagerando le dimensioni, possiamo immaginare le sporgenze dovute alla marea come se fossero un paio di maniglie: come mostrato nella figura qui a fianco, possiamo immaginare come la sporgenza più vicina a T risenta maggiormente della gravità rispetto agli altri punti della superficie.

Questo agisce come una sorta di freno: nel tentativo di tenere la sporgenza di L il più vicino possibile a T (si ricordi che le due creste alte dell'onda di marea sono sempre orientate lungo la direzione che unisce i due corpi), l'intera rotazione di L subirà un rallentamento, fino a quando la deformazione non tenderà né a precedere né a seguire la rotazione sul proprio asse di L, ovvero fino a quando un giorno sarà lungo esattamente come un anno.

(Fonte:

http://unico-lab.blogspot.com/2011_01_01_archive.html)