Perché la Luna non cade sulla Terra?

C’è un modo di riformulare la domanda che la rende molto più interessante: perché la Luna non ci arriva addosso, se la gravità la tira verso di noi senza pause? La risposta corretta è che la gravità sta funzionando perfettamente. La Luna sta cadendo. Cade in questo momento, e cade da quattro miliardi e mezzo di anni.

Non arriva perché fa anche un’altra cosa contemporaneamente.

L’esperimento mentale del cannone

Newton lo spiegò con un’immagine che vale ancora. Immagina un cannone in cima a una montagna altissima, puntato in orizzontale. Sparando piano, la palla percorre un arco e cade a poca distanza. Aumentando la carica, cade più lontano. Ancora più forte, e cade oltre l’orizzonte.

Aumenta ancora, e succede una cosa nuova: la palla continua a cadere alla solita velocità, ma si sposta di lato così rapidamente che il suolo curva via sotto di lei allo stesso ritmo con cui lei scende. Non tocca mai terra. Continua a cadere per sempre attorno al pianeta.

Questa è un’orbita. Non un equilibrio tra due forze contrapposte, non una zona dove la gravità smette di agire. È una traiettoria di caduta che si chiude su se stessa.

I numeri, per dare una scala

La Luna dista in media 384.400 chilometri da noi, secondo la scheda della NASA: nello spazio tra Terra e Luna ci starebbero una trentina di pianeti delle dimensioni della Terra. Compie un giro completo in 27,3 giorni, il che significa una velocità di circa un chilometro al secondo, circa 3.700 chilometri orari.

La sua luce ci mette poco più di un secondo ad arrivare. Vedere la Luna significa vedere com’era un secondo fa.

E la caduta? Anche quella si può quantificare, e il conto è alla portata di chiunque. In un secondo la Luna scende verso di noi di poco più di un millimetro. Nello stesso secondo si sposta di lato di un chilometro, e a 384.400 chilometri di distanza un chilometro di spostamento laterale corrisponde esattamente a quel millimetro di curvatura. I due movimenti si compensano con una precisione che non è una coincidenza: è la definizione stessa di orbita circolare.

Perché mostra sempre la stessa faccia

Un dettaglio che sembra un caso e non lo è: dalla Terra vediamo sempre lo stesso emisfero lunare. La Luna ruota su se stessa esattamente nello stesso tempo in cui ci gira attorno, una condizione che si chiama rotazione sincrona. Non è un caso fortunato: è la conseguenza delle deformazioni di marea, che nel corso di centinaia di milioni di anni hanno frenato la rotazione fino ad agganciarla al periodo orbitale.

Attenzione a un fraintendimento comune: questo non significa che la Luna non ruoti. Ruota, ma con un giro ogni 27,3 giorni. La faccia nascosta non è una faccia buia: prende luce solare come l’altra, semplicemente non la voltano mai verso di noi.

Sta anche scappando, lentamente

Lo stesso fenomeno di marea che ha sincronizzato la rotazione sta ancora lavorando, e trasferisce energia dalla rotazione terrestre all’orbita lunare. Il risultato lo misuriamo: la Luna si allontana di qualche centimetro ogni anno, un dato che conosciamo con precisione perché sulla superficie lunare sono stati lasciati dei riflettori e da terra si misura il tempo di andata e ritorno di un impulso laser.

C’è una contropartita: la Terra rallenta. I nostri giorni si allungano, di pochissimo ma inesorabilmente, ed è la stessa fisica che rende la rotazione terrestre impercettibile ma non immutabile.

Lo stesso vale per tutto quello che gira

Questa non è una regola speciale per la Luna. La Stazione Spaziale orbita a circa 400 chilometri di quota e per restare lassù deve viaggiare a circa 28.000 chilometri orari, completando un giro ogni 90 minuti. Se rallentasse, l’attrito con le tracce di atmosfera che ci sono ancora a quell’altezza la farebbe scendere: infatti va rialzata periodicamente con delle spinte.

Ed è per questo che gli astronauti a bordo fluttuano. Non perché lassù non ci sia gravità: a 400 chilometri la gravità terrestre vale ancora circa il 90 per cento di quella che senti adesso. Fluttuano perché stanno cadendo insieme alla stazione, tutti alla stessa velocità. Dentro un ascensore in caduta libera nessuno preme sul pavimento. Il nome corretto non è assenza di gravità, è caduta libera continua, e vale per i circa 16.000 satelliti attivi che in questo momento stanno cadendo attorno a noi senza toccarci.