Eclissi e nodi lunari: perché non avvengono ogni mese

Se ogni mese ci sono un novilunio e un plenilunio, perché non si verifica anche un’eclissi solare e una lunare ogni mese? La risposta sta nella geometria delle orbite. La fase lunare indica la posizione generale della Luna rispetto alla Terra e al Sole, ma perché si verifichi un’eclissi i corpi devono anche essere allineati con sufficiente precisione.

La NASA segnala che la Terra, la Luna e il Sole si allineano abbastanza da produrre da quattro a sette eclissi all’anno. L’inclinazione dell’orbita lunare aiuta a spiegare perché ciò non accade a ogni ciclo delle fasi: di solito la Luna passa sopra o sotto la linea di allineamento.

Un’orbita inclinata e due nodi

L’orbita della Luna è inclinata di circa 5 gradi rispetto al piano dell’orbita terrestre intorno al Sole. Al novilunio, la Luna si trova tra la Terra e il Sole, ma spesso passa sopra o sotto la direzione esatta che consentirebbe alla sua ombra di raggiungere la Terra. Al plenilunio, la Terra si trova tra il Sole e la Luna, ma quest’ultima di solito passa sopra o sotto l’ombra terrestre.

Il Museo Virtuale della Scienza del CSIC spiega che, se i due piani coincidessero, potrebbe verificarsi un’eclissi solare a ogni novilunio e un’eclissi lunare a ogni plenilunio. Poiché non coincidono, le fasi da sole non garantiscono un’eclissi.

I nodi lunari sono i due punti in cui l’orbita inclinata della Luna attraversa il piano dell’orbita terrestre. La linea che unisce questi punti è chiamata linea dei nodi. Il suo orientamento è importante: quando punta nella direzione del Sole, un novilunio o un plenilunio che si verifica vicino a un nodo può collocare i tre corpi nella configurazione necessaria. Non è necessario che il Sole, la Terra e la Luna si avvicinino ai nodi; sono la posizione della Luna e l’orientamento della linea dei nodi a rendere possibile l’allineamento.

La fase indica il tipo di eclissi

In un’eclissi solare, la Luna si interpone tra la Terra e il Sole. Può verificarsi solo al novilunio. Se l’allineamento permette all’ombra lunare di raggiungere una zona della superficie terrestre, da lì il Sole viene oscurato totalmente o parzialmente.

In un’eclissi lunare, la Terra si interpone tra il Sole e la Luna e la sua ombra oscura il satellite. Il fenomeno si verifica al plenilunio. In entrambi i casi, la Luna deve essere vicina a un nodo affinché l’inclinazione della sua orbita non sposti l’allineamento. La fase stabilisce quindi quale configurazione può verificarsi, mentre i nodi aiutano a determinare se tale configurazione può produrre un’eclissi.

Anche la visibilità è diversa. Secondo la NASA, un’eclissi lunare può essere osservata da metà della Terra. Durante un’eclissi solare, l’ombra della Luna sulla superficie terrestre è larga circa 480 chilometri. L’ombra è la zona in cui il Sole è completamente nascosto; la penombra è quella in cui viene oscurato parzialmente. Per questo la totalità di un’eclissi solare è visibile solo lungo una fascia più stretta rispetto alle regioni da cui si può osservare un’eclissi parziale.

Le stagioni delle eclissi

Una stagione delle eclissi è un periodo in cui il Sole è abbastanza vicino a un nodo lunare perché, se coincide la fase adatta, possa verificarsi un’eclissi. La spiegazione pubblicata da Helioclipse indica una durata approssimativa compresa tra 31 e 37 giorni, con stagioni distanziate di circa 173,3 giorni. Poiché una stagione può durare più di un mese, al suo interno possono coincidere fasi lunari favorevoli a un’eclissi solare e a una lunare.

Il CSIC descrive un’altra misura correlata: l’anno delle eclissi, definito come l’intervallo tra due momenti consecutivi in cui il Sole e un nodo lunare tornano a trovarsi nella stessa direzione. Dura 346,62 giorni. Secondo il museo, la linea dei nodi ruota lentamente in senso contrario al movimento della Luna e completa un giro ogni 18,6 anni. Questi movimenti aiutano a spiegare perché le opportunità di allineamento ritornano periodicamente.

Il Saros: cicli che si avvicinano

Il tempo che intercorre tra due noviluni, chiamato mese sinodico, è di 29,53 giorni. Poiché questa durata e quella dell’anno delle eclissi non sono multipli esatti l’una dell’altra, il ritorno di una fase e di una configurazione favorevole non riproduce subito la stessa posizione. Il CSIC spiega che il rapporto tra i due periodi dà origine al ciclo del Saros, di circa 6.585,78 giorni, cioè all’incirca 18 anni e 11,3 giorni.

La spiegazione del museo confronta 19 anni delle eclissi — 19 × 346,62 = 6.585,78 giorni — con 223 mesi sinodici — 223 × 29,53 = 6.585,19 giorni. Gli intervalli sono molto vicini, ma non identici. Il Saros descrive una ripetizione approssimativa della configurazione di Sole, Terra e Luna, non una riproduzione esatta di tutte le condizioni di osservazione.

L’inclinazione orbitale spiega perché un’eclissi non accompagni ogni novilunio o plenilunio; i nodi e l’orientamento della loro linea indicano quando può verificarsi l’allineamento. Le stagioni e i cicli, a loro volta, descrivono il ritorno di queste opportunità. Fase, posizione lunare e geometria orbitale sono elementi distinti di una stessa spiegazione.