La iluminación de la cara lunar dirigida hacia nosotros cambia con la posición de nuestro satélite respecto a la Tierra y el Sol. Los distintos aspectos que muestra la Luna se llaman fases, y las principales son:

Fase de Luna nueva (o novilunio): Se produce cuando el Sol, la Luna y la Tierra -en este orden- se colocan sobre la misma linea. La Luna está visible porque sale y se pone con el Sol: de día no la vemos porque nos muestra el lado no iluminado y de noche, simplemente no está.

Fase de Luna creciente: Tiene lugar tras la Luna nueva. La parte iluminada de la Luna se convierte en un gajo delgadísimo, en aumento continuo. A veces, en este período, puede verse brillar brevemente la parte oscura de la Luna: es la luz cenicienta. De hecho, la Luna refleja hacia nosotros la luz que le llega reflejada desde la Tierra iluminada por el Sol.

Fase de cuarto creciente: La líneo de conjunción Tierra-Luna se halla a 90º de la conjunción Tierra-Sol; se ve un cuarto de la superficie lunar (primera mitad del disco).

Fase de Luna llena o plenilunio: El Sol, la Tierra y la Luna -por este orden- se hallan en conjunción; todo el disco lunar aparece iluminado porque la Luna sale cuando el Sol se pone.

Fase de Luna menguante: Tras la Luna llena, la parte iluminada de la Luna va encogiéndose hasta reducirse a un gajito.

Fase del cuarto menguante: La conjunción Luna-Tierra está a 270º de la conjunción Tierra-Sol; se ve un cuarto de la superficie lunar (segunda mitad del disco, la que permanece oscura en el primer cuarto).

El tiempo que tarda la Luna en finalizar una conjunción completa y volverse a hallar en la misma fase se llama mes sinódico o lunación y dura 29,53 días solares medios. Esta fue una de las primeras medidas de tiempo adoptadas por el hombre, pues la regularidad con que se concatenan las fases es absoluta: se producen dos fases idénticas cada 29 días 12 horas 44 minutos y 3 segundos. Muchos pueblos se basaron en la Luna para marcar el tiempo y organizar un calendario; en la actualidad, el calendario musulmán continúa basándose en el ciclo lunar y, por ello, el año islámico dura 354 dias y está compuesto de seis meses lunares de 29 días alternados con seis meses lunares de 30 días. Naturalmente, el calendario musulmán es tan preciso como el que usamos nosotros (basado en el movimiento del Sol), si no más, pero dado que marca el tiempo de forma distinta, no coincide con el nuestro.

Hace alrededor de 4.600 millones de años, la Tierra ya se había formado pero estaba completamente fundida, y antes de que la superficie pudiera enfriarse tuvo lugar un suceso espectacular que dio como resultado la formación de la Luna. La teoría favorita en la actualidad es que esto fue debido a un gigantesco impacto, cuando la Tierra colisionó con un cuerpo quizá tan grande como Marte. Los dos se fundieron, y se esparcieron residuos que formaron la Luna. El hecho de que la Luna sea menos densa que la Tierra demuestra que los núcleos actuales de los dos cuerpos no estuvieron involucrados en la formación de la Luna pero Se fusionaron para formar el núcleo actual de la Tierra.

El papel de la Luna

Nuestra Luna parece ser especial, y tiene un papel esencial en la evolución de la vida en nuestro planeta. La Luna estabiliza la inclinación del eje de la Tierra, que es actualmente de 23 grados y no varía en más de un grado. Si la Luna no hubiera estado presente, esta inclinación habría variado notablemente, y la situación climática sería muy diferente. Comparemos esto con Marte, que no tiene un satélite comparable; sus dos acompañantes, Fobos y Deimos, son tan pequeños que su influencia es despreciable. No hay entonces fuerza estabilizadora, y la inclinación del eje marciano varía entre 11 y 35 grados durante un ciclo de aproximadamente 100.000 años. La evolución de la vida depende de la estabilidad a largo plazo del clima. Si el eje de rotación de la Tierra variara exageradamente durante un corto periodo, esta estabilidad estaría ausente y la vida tal como la conocemos no se habría desarrollado. Parece que debemos estar agradecidos a la Luna por hacer posible nuestra existencia.
El efecto más obvio de la Luna sobre la Tierra está en las mareas que provoca. La fricción que éstas causan frena la rotación de la Tierra, y este proceso continúa hoy. Un efecto igualmente importante es el aumento de la separación entre la Tierra y su satélite; la distancia entre ellos está aumentando a una velocidad de 4 centímetros por año.
Como cabría esperar, la Tierra tiene un efecto similar sobre la Luna, y puesto que la masa de la Tierra es 80 veces la de la Luna, su influencia ha sido aún mayor. Hace mucho tiempo la rotación de la Luna fue frenada por mareas hasta que quedó «capturada», o síncrona, lo que significa que su periodo de rotación se hizo exactamente igual a su periodo orbital. El resultado es que la Luna siempre presenta la misma cara a la Tierra. Es importante recordar que aunque la Luna mantiene la misma cara dirigida hacia nosotros, no mantiene la misma cara dirigida hacia el Sol, y la idea de que hay un «lado oscuro» en la Luna es completamente errónea. Día y noche las condiciones en la Luna son las mismas en ambos hemisferios, aparte del hecho de que la Tierra nunca se verá desde el hemisferio apartado.
La velocidad de rotación de la Luna se hizo rápidamente constante, pero la velocidad con la que viaja a lo largo de su trayectoria elíptica alrededor de la Tierra nunca lo ha hecho. Siguiendo las leyes de tráfico usuales del Sistema Solar, la Luna se mueve más rápidamente cuando está cerca del perigeo, el punto de su órbita más próximo a la Tierra, y más lentamente en cualquier otro lugar. Por lo tanto la posición en la órbita y la cantidad de rotación se desfasan. El resultado es que, vista desde la Tierra, la Luna parece mecerse de un lado a otro. A veces vemos un poco alrededor del «borde» occidental medio, y a veces un poco alrededor del borde oriental. Debido a ésta y otras «libraciones» más pequeñas, como se llaman estas oscilaciones, podemos examinar desde la Tierra un total del 59 por ciento de la superficie de la Luna, aunque nunca más del 50 por ciento a la vez. Solo hay un 41 por ciento de la superficie que no podemos ver.

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Durante la noche del 20 al 21 de Febrero va a tener lugar un eclipse total de Luna. Este evento podrá ser visto en todo el planeta a excepción de Asia oriental. En el tiempo que dure el eclipse, la Luna presentará varias tonalidades de color. Desde un color naranja, pasando por un color rojo intenso hasta llegar finalmente a un color marrón oscuro.

Un eclipse de Luna sólo puede tener lugar cuando la Luna esta llena y además coincide pasando por la sombra que proyecta la Tierra. Se dice que el eclipse es total cuando la Luna pasa de lleno por esta sombra, y parcial cuando solo pasa un trozo de ella.

Para observar este evento no es necesario ningún instrumento, basta únicamente con observar la Luna para ver como poco a poco se va oscureciendo. Puedes ayudarte con unos prismáticos o un telescopio si lo prefieres; en ese caso es aconsejable observar como los cráteres de la Luna van desapareciendo a medida que la sombra crece. Para los que nos encontramos en Europa, es favorable este eclipse, ya que no podremos ver otro eclipse total de Luna hasta 2010.

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Disfrutar del eclipse.

En tiempos de Galileo se pensaba que la Luna era lisa y perfecta, pero el telescopio pareció descubrir océanos y tierras, montes y llanuras habitadas. Hoy sabemos que las sombras que vemos en la Luna son enormes cráteres meteoríticos, volcanes apagados, inmensas extensiones de lava y llanuras polvorientas sin vida.

Aunque la explotación directa de la Luna haya dado una respuesta definitiva a muchos interrogantes, la observación desde la Tierra proporciona valiosas informaciones sobre la geología lunar y, por ejemplo, a partir del número de cráteres y de su extratificación se puede deducir la edad relativa de las rocas de una región (cuanto más superpuestos y numerosos sean, más antigua será el área); midiendo la difusión de la luz solar se puede decir que el suelo lunar está formado principalmente por partículas pequeñas incoherentes con una elevada porosidad; las técnicas de radar pueden sondear la corteza lunar hasta una profundidad de casi 1.300 m (así se hallaron bolsas de suelo subterráneo en una zona del polo sur lunar, que se atribuyen a los restos de un cometa). Otras muchas informaciones se apoyan en técnicas de observación a distancia con telescopios y en el estudio de fotografías. Por último, las perturbaciones gravitatorias medidas por las sondas de la órbita lunar permiten valorar la distribución de masas con distinta densidad en la Luna. Así se descubrieron los mascons, anomalías gravitatorias negativas detectadas en las cuencas circulares, posiblemente debidas a la colisión en tiempos remotos de enormes asteroides.

Las principales estructuras geológicas

Mares y Cuencas

Se llaman mares porque presentan un colo más oscuro y se creía que estuvieron cubiertos de agua. Estas llanuras lunares o cuencas son en realidad enormes extensiones de roca basáltica formada probablemente en épocas remotas, cuando el impacto de algún gran meteorito rompió la corteza sólida e hizo manar material fluido del interior.

Las cuencas sólo ocupan el 15% de la superficie lunar y están prácticamente ausentes en la cara invisible desde la Tierra; además, las rocas que las componen se caracterizan por una alta densidad (3,4 veces la del agua) y por ser mucho más «jóvenes» que las recogidas en otras formaciones lunares, algo que avala la hipótesis de un origen efusivo.

Continentes o Mesetas

Los continentes o mesetas, llamados así por contraposición a los mares, son lo que queda de la corteza primitiva. Aquí las huellas de los meteoritos son más numerosas. Representan el 85% de la superficie lunar (el 70% de la cara visible) y sus rocas son menos densas que las de las cuencas (unas tres veces el agua) y más antiguas (casi cuatro mil millones de años). A diferencia de la corteza terrestre, la lunar no se divide en placas en movimiento y las cadenas montañosas lunares no están producidas por la dinámica interna, sino por los meteoritos. Además, por tener una gravedad inferior a la de la Tierra, han podido formarse montes mucho más altos proporcionalmente, tal como apreció Galileo, y es fácil que superen los 6km, con abundantes picos de 8km.

Por otro lado, es evidente que la Luna no tiene movimientos internos, pues las estructuras geológicas lunares no se desplazan un ápice y el flujo de calor interior es demasiado bajo para que pueda existir una dinámica tectónica sostenida por corrientes convectivas. Las mediciones de la expedición Apolo 17 indican que el flujo de calor endógeno sólo es de 2-4 mW/cm^2, es decir, prácticamente la mitad del terrestre. A veces, más que cadenas montañosas se trata de precipicios que separan dos mesetas de altura distinta. Una vez más, podemos relacionar su origen con algún impacto.

La Luna seguirá estando ligada a la Tierra, pero su órbita cambiará. Actualmente se está alejando a un ritmo de 4 centímetros por año, debido a efectos de marea. La clave está en lo que se conoce como momento angular. El momento angular de un cuerpo en movimiento se obtiene multiplicando su masa por el cuadrado de la distancia al centro del movimiento y por la velocidad angular de su órbita, es decir, la tasa de variación del ángulo que recorre en torno al eje de giro.

Como hemos visto, el periodo de la rotación axial de la Luna coincide con su periodo orbital (27,3 días), que es la razón por la que siempre muestra la misma cara hacia nosotros (todos los satélites grandes en el Sistema Solar se comportan de la misma manera con respecto a sus planetas principales). El momento angular nunca puedes destruirse; sólo puede transferirse. Si el ritmo de rotación axial se frena, como sucedió antes en el sistema Tierra-Luna, alguna otra cosa tiene que aumentar, y este “algo” es la distancia entre los dos cuerpos. La situación es similar a la de un patinador sobre hielo, que rota a velocidad media. Cuando recoge los brazos y los pega a su tronco, el momento angular debe conservarse y por ello la velocidad aumenta. El proceso no termina ni siquiera ahora, porque la rotación de la Tierra sigue estando frenada por la atracción de la Luna, y cada día, comparado con el anterior, es 0,00000002 segundos más corto aunque hay también fluctuaciones irregulares no relacionadas con la Luna. Son éstas las responsables de los ocasionales segundos bisiestos que se añaden o sustraen de la hora oficial. Sin embargo, la Luna no podría alejarse indefinidamente. Cuando llegara a 500.000 kilómetros empezaría a cercarse de nuevo a causa de los efectos de marea debido al Sol. Su periodo orbital y el periodo de rotación axial de la Tierra serían entonces iguales, 47 veces mayores que el día actual. Si nuestro mundo sobrevive a la etapa de gigante roja del Sol esto puede suceder realmente, pero por supuesto no hasta mucho después de que la vida haya desaparecido en la Tierra.