Conoscere ed orientarsi nel cielo

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1 Corso di astronomia, Lezione 3, 25/11/2010. Daniele Gasparri Conoscere ed orientarsi nel cielo Cosa osservare ad occhio nudo Il binocolo: come funziona e cosa osservare Conoscere ed orientarsi nel cielo La sfera celeste Le stelle e tutti gli oggetti celesti che possiamo osservare di notte sono tutte disposte su quella che sembra essere una gigantesca cupola. La volta celeste può essere considerata come una sfera dal raggio infinito che circonda l intero nostro pianeta. Poiché noi ci troviamo sulla superficie della Terra, che ci appare piatta anche se non lo è, siamo in grado di osservare sempre metà di questa gigantesca sfera. L asse di rotazione della volta celeste è lo stesso asse di rotazione della terra che punta verso i poli celesti. L equatore celeste è la proiezione dell equatore terrestre. La sfera celeste non è altro che la proiezione in cielo della sfera terrestre. La rotazione della sfera celeste avviene da est verso ovest attorno a due punti immaginari, il polo nord celeste (PNC) e il polo sud celeste (PSC). In questi punti è diretto l asse di rotazione del nostro pianeta. Noi vediamo ruotare la sfera celeste poiché ci troviamo sulla superficie della Terra. In realtà è il nostro pianeta a muoversi e non le stelle. La sfera celeste può immaginarsi come l immensa cupola di un planetario o di un osservatorio astronomico, nella quale si trovano tutti gli oggetti celesti, quali stelle, pianeti, nebulose, galassie, lo stesso Sole e la Luna. Il termine sfera celeste, coniato dagli antichi greci, è da intendersi naturalmente in modo figurato. Tutti gli oggetti che vi si trovano proiettati sono posti a distanze estremamente variabili: la sfera non è una cupola, è molto estesa nello spazio, anche se noi non ce ne accorgiamo. Se alzate gli occhi al cielo, infatti, vi accorgerete ben presto che tutti gli oggetti che osserviamo ci sembrano alla stessa distanza, come se fossero appesi alle pareti di questa gigantesca cupola. Questo effetto è da imputare all enorme distanza di tutti i corpi celesti e all impossibilità, per il nostro occhio, di osservare la profondità e collocarli quindi in uno spazio a tre dimensioni, come invece succede per la totalità degli oggetti quotidiani. In termini più tecnici, possiamo affermare che tutti i corpi celesti ci appaiono alla stessa distanza perché l effetto di parallasse è troppo piccolo. Vediamo un esempio concreto per capire quanto appena detto. Vi siete mai chiesti come riusciamo a distinguere la profondità degli oggetti comuni e a collocarli nello spazio? Vi siete chiesti come facciamo a sapere che il libro che abbiamo davanti è più vicino dello schermo del computer? E come facciamo a tappare una penna? Queste domande non sono banali, così come le risposte. I nostri occhi sono distanziati l uno dall altro ed osservano quindi sotto angoli diversi. Ve ne potete accorgere ponendo un dito poco distante dal naso ed osservandolo alternativamente con l occhio sinistro e con quello destro: noterete che la sua posizione rispetto allo sfondo cambia in modo evidente. Questo si chiama effetto parallasse. Un oggetto relativamente vicino, posto su uno sfondo più lontano, appare spostarsi se osservato con l uno o con l altro occhio. Quando viene osservato contemporaneamente con entrambi, il cervello elabora le posizioni provenienti dall occhio destro e da quello sinistro e ci da informazioni sulla sua collocazione nello spazio. La parallasse è quindi alla base della percezione della tridimensionalità che abbiamo del nostro 1

2 mondo. Senza questo effetto vedremmo un mondo piatto, dove stimare distanze e proporzioni sarebbe impossibile. Volete un esempio concreto? Coprite un occhio, poi tirate fuori ago e filo e cercate di infilare il filo nella testa dell ago: probabilmente non riuscirete neanche a toccare l ago con il filo al primo tentativo! Potere fare un esperienza simile con una penna o un pennarello al quale avete tolto il cappuccio. Cercate di inserirlo osservando con un occhio solo, vedrete che è molto difficile! Queste due esperienze sono la prova che la visione a due occhi fornisce, attraverso l effetto della parallasse, informazioni sulla profondità degli oggetti, sulla loro tridimensionalità. La visione con un solo occhio appare invece piatta: tutti gli oggetti ci appaiono alla stessa distanza ed è molto difficile compiere gesti apparentemente banali. L effetto della parallasse diminuisce con l aumentare della distanza e questo consente all occhio di dire quali sono gli oggetti più lontani (effetto parallasse piccolo) e quali i più vicini (effetto grande). Oltre una certa distanza, però, l angolo di parallasse diventa troppo piccolo, come per la totalità degli oggetti celesti. Provate ad osservare qualsiasi stella e la Luna, alternativamente con un occhio, e non noterete alcun effetto di parallasse, nonostante sappiamo che la Luna sia molto più vicina di qualsiasi stella! Per tutti gli oggetti della volta celeste l occhio non è in grado di dirci la loro reale distanza, non è in grado cioè di darci informazioni sulla profondità nello spazio, per questo tutti ci sembrano alla stessa distanza. Movimenti della sfera celeste La sfera celeste compie una rotazione completa in 23 ore e 56 minuti, esattamente il periodo di rotazione della Terra (e questo non è di certo un caso!). Il movimento che osserviamo è apparente: in realtà siamo noi a ruotare, e non le stelle, che restano fisse nelle loro posizioni. Poiché, però ci troviamo sulla superficie terrestre, noi vediamo le stelle muoversi e non ci accorgiamo del nostro movimento. La rotazione della sfera celeste segue il senso contrario della rotazione terrestre: il nostro pianeta si muove da ovest verso est, noi vediamo le stelle ed il Sole percorrere in un giorno un moto da est verso ovest. La geometria e la dinamica riflettono quelle della Terra perché la sfera celeste altri non è che la proiezione dei moti del nostro pianeta quando l osservatore si trova sulla superficie. Se il nostro pianeta ruota attorno al proprio asse, passante per il polo nord ed il polo sud, anche la sfera celeste ci appare ruotare attorno ad un asse passante per due punti: il polo nord celeste e il polo sud celeste, punti nei quali è diretto l asse di rotazione della Terra. La stella polare è una stella che si trova prospetticamente e casualmente in prossimità del polo nord celeste, punto del cielo nel quale è diretto il polo nord terrestre e attorno al quale avviene la rotazione della sfera celeste. Per un osservatore posto esattamente al polo nord, ad una latitudine di 90, la stella polare è posta ad un altezza di 90 rispetto all orizzonte. L altezza della stella polare è uguale alla latitudine dell osservatore. Attorno alla stella polare sembra compiersi quindi il movimento delle stelle, che percorrono delle circonferenze di raggio variabile, fino al valore massimo, che si ha per l equatore celeste, proiezione nella sfera celeste dell equatore terrestre e, al pari di esso, definito come la circonferenza (celeste) massima. L altezza sull orizzonte dell equatore celeste è uguale ad un angolo di 90 meno la latitudine dell osservatore. Come abbiamo appena detto, nei pressi del polo nord terrestre il polo nord celeste si trova esattamente sopra la nostra testa, ad un altezza di 90 sopra l orizzonte. La verticale ad ogni osservatore è detta zenit: in questo caso quindi possiamo dire che al polo nord, il polo nord celeste si trova allo zenit, mentre l equatore celeste si trova ad un altezza di zero gradi, ovvero radente all orizzonte. Il polo sud celeste si trova esattamente sotto i nostri piedi, nel punto opposto allo zenit, detto nadir. Il nadir, a causa della presenza dell orizzonte, è sempre Rotazione della sfera celeste per un osservatore invisibile. Zenit e nadir identificano due punti locali della sfera alle medie latitudini nord. celeste e non assoluti come il polo nord ed il polo sud celeste. In altre parole, se il polo nord, il polo sud e l equatore celeste sono fissati nella sfera celeste, zenit e nadir sono punti che non cambiano posizione perché non prendono in considerazione le stelle, ma l orizzonte dell osservatore, sebbene diverso a seconda della latitudine alla quale osserva. All equatore, infatti, si ha la situazione opposta. L equatore celeste ora si trova allo zenit, mentre il polo nord ha un inclinazione di zero gradi, così come il polo sud celeste, dalla parte opposta. Vedremo che solo 2

3 dall equatore si riescono ad osservare tutte le costellazioni del cielo, mentre ad altre latitudini ci sono stelle che non si alzeranno mai sopra l orizzonte. La rotazione della sfera celeste coinvolge tutti i corpi celesti: stelle, Luna, pianeti, Sole. Per gli oggetti facenti parte del sistema solare vi sono altri moti, causati dalla rivoluzione della Terra intorno al Sole e dalle rivoluzioni dei pianeti stessi. Il Sole, ad esempio, sembra compiere un percorso con un periodo di un anno, chiamato eclittica. Questo movimento è apparente e dovuto alla rotazione della Terra intorno alla nostra Stella, che rimane invece fissa. L eclittica è la linea che interseca le famose 12 costellazioni zodiacali (in realtà sono 13, c è anche l Ofiuco), proiezione dell orbita terrestre sulla sfera celeste. L eclittica non è una linea regolare come l equatore celeste, ma si sposta fino a 23 e 27 a nord e a sud dell equatore celeste nel corso di un anno, attraversandolo due volte, in prossimità degli equinozi. Questo percorso tortuoso è causato dall inclinazione dell asse terrestre rispetto al piano orbitale. I punti di massima e minima altezza dell eclittica vengono detti solstizi, quelli in cui essa interseca l equatore celeste vengono detti equinozi, perché in prossimità di essi il giorno e la notte hanno la stessa durata. La Terra si muove intorno al Sole; noi vediamo il Sole muoversi lungo l eclittica nel corso dell anno, sovrapponendosi alle costellazioni zodiacali perché ci troviamo L eclittica è una linea immaginaria che percorre il sulla superficie terrestre. Questo effetto è del tutto analogo alla Sole nell arco di un anno. In realtà il movimento rotazione della sfera celeste. Se ci trovassimo nello spazio, della nostra stella è apparente ed è causato dalla fermi rispetto al Sole, non vedremmo alcuno di questi rotazione della Terra attorno al Sole. L eclittica è movimenti, ma assisteremmo solamente alla rotazione e la proiezione dell orbita terrestre sulla sfera celeste rivoluzione della Terra. A seconda della posizione del nostro pianeta nella sua orbita, in un certo periodo dell anno, ad un ora fissata, saranno visibili costellazioni che non saranno osservabili in altri mesi. Tutta la sfera celeste, infatti, nel corso di un anno sembra spostarsi lentamente verso ovest se osserviamo sempre alla stessa ora. Questo lento movimento è dovuto alla distanza che la Terra, ogni giorno, percorre attorno al Sole, pari a 2,6 milioni di km! Di conseguenza, tutte le costellazioni si spostano verso ovest anticipando il sorgere ed il tramonto di 4 minuti ogni giorno. Non è difficile capire, quindi, come il cielo primaverile sia totalmente diverso da quello autunnale. Ad esempio, Sirio, la stella più brillante del cielo, sorge in prima serata in inverno. Ogni giorno sorge 4 minuti prima, fino a quando in primavera si eleva sopra l orizzonte ormai verso mezzogiorno. Nelle notti estive sorge e tramonta insieme al Sole, tanto che risulta invisibile, per riapparire ad Agosto, bassa sull orizzonte che si tinge dei colori dell alba. A causa del moto della Terra attorno al Sole ogni stella sorge e tramonta 4 minuti prima rispetto al giorno precedente. In questa immagine possiamo vedere come cambia la posizione di Orione e Sirio a distanza di un mese, osservando alle 23 del 1 Gennaio (sinistra) e alle 23 del 1 Febbraio (destra). 3

4 Se riuscissimo ad osservare attentamente e per molti anni le posizioni reciproche delle stelle nella sfera celeste, riusciremmo a capire che anche le singole stelle si muovono nel cielo, variando le loro posizioni reciproche. Questo moto è diverso da quello della Terra e del sistema solare e dipende dalle dinamiche della nostra Galassia. Infatti, tutte le stelle che possiamo osservare nel cielo appartengono a questa grandissima isola di stelle chiamata Galassia o Via Lattea. Qualcosa come 200 miliardi di stelle ruotano attorno al centro della Galassia, compreso il Sole, con velocità differenti; è questo il motivo per il quale le posizioni delle stelle cambiano inesorabilmente nel corso dei secoli. Sembra impossibile, ma il cielo che potevano vedere i primi ominidi, circa 2 milioni di anni fa, era piuttosto diverso da quello attuale. Il moto dei pianeti del sistema solare nella sfera celeste è invece molto più veloce ed è la somma del moto di rivoluzione della Terra e della rivoluzione degli stessi intorno al Sole. Tutti i pianeti si trovano nei pressi dell eclittica e come vedremo questo è un buon punto di partenza per rintracciarli ad occhio nudo. La costellazione dell Orsa Maggiore, come appare oggi e come era nel passato e come sarà nel futuro. Le posizioni delle stelle nel cielo variano, perché anche esse si muovono rispetto al Sole, come tutti i corpi dell Universo, sebbene per percepire il loro movimento possono non bastare centinaia di anni. Il moto apparente di Marte nel corso dei mesi, lungo la zona dell eclittica, è la sovrapposizione del moto orbitale del pianeta più quello orbitale terrestre, entrambi intorno al Sole Cominciare ad orientarsi nel cielo I nostri occhi sono strumenti potentissimi che possono farci scoprire ed imparare moltissime cose; in queste pagine vedremo quali. L occhio umano ci permette di apprendere le fondamenta dell astronomia osservativa e di godere di spettacoli che nessun telescopio è in grado di dare. Eccone alcuni esempi: 1) cominciare ad orientarci. Il cielo è uno spazio estremamente vasto ed occorre abituarci a stimare distanze, coordinate e riconoscere gli oggetti tramite le costellazioni e le stelle più luminose 2) identificare i pianeti e capire il meccanismo delle fasi lunari 3) Osservare grandi ammassi aperti e, soprattutto, la Via Lattea, che, soprattutto di estate mostra uno spettacolo davvero unico. In queste pagine indaghiamo questi 3 punti, che, se applicati in modo adeguato, sotto un cielo scuro, costituiranno delle basi solide per l acquisto e l uso prolifico degli strumenti astronomici. Orientarci correttamente nel cielo è simile al sapersi orientare nelle strade di una grande città. Le prime volte occorrerà molta pazienza ed un certo tempo per ambientarsi, capire come muoversi e quali sono le strade 4

5 migliori, poi, mano a mano che abbiamo acquisito la giusta padronanza e conoscenza, sapremo apprezzare in pieno le opere d arte che incontreremo sulla nostra strada, non dovendo più destinare la nostra attenzione al percorso da seguire. Orientarsi in cielo è forse più complesso che orientarsi tra le strette strade di una città d arte, come Firenze, Venezia o Roma, più che altro perché non ci sono indicazioni e vie come siamo abituati ad avere. Le indicazioni del cielo sono le stelle brillanti e le vie per orientarsi sono le costellazioni. Coloro che sono più esperti possono utilizzare anche le coordinate degli astri, ma, almeno per le nostre prime uscite, questo sembra superfluo: è come orientarci a Roma utilizzando la latitudine e la longitudine dei luoghi che vogliamo raggiungere, invece dei nomi delle vie o della vicinanza a qualche monumento già noto! Prima di conoscere i nomi delle strade è opportuno sapere quali stelle possiamo trovare in una determinata notte. Il cielo, infatti, cambia nel corso dei giorni, per questo i nostri punti di riferimento devono adattarsi al periodo nel quale decidiamo di osservare. Un buon punto di partenza è capire quali sono le costellazioni sicuramente non visibili, ovvero quelle nelle quali si trova proiettato il Sole nel corso dell anno. Quando la nostra stella si trova nei pressi di una costellazione zodiacale, essa e tutte quelle adiacenti non sono visibili. Quando tra poco parleremo delle coordinate astronomiche, potremo dire che le costellazioni invisibili sono tutte quelle che possiedono un ascensione retta minore di 1 ora e maggiore di 1 ora rispetto a quella del Sole in quel momento dell anno. Posizione del Sole nel corso dell anno e visibilità delle costellazioni zodiacali. La posizione della Terra lungo l orbita cambia durante l anno e quindi cambia la posizione del Sole rispetto alle costellazioni zodiacali. Nel mese di Marzo dalla Terra si vede il Sole proiettato nella costellazione dell Acquario, mentre quella del Leone, nel punto opposto, è visibile per tutta la notte, sorgendo quando tramonta la nostra stella. In maggio il Sole si trova in Ariete, mentre la Bilancia (Libra) è visibile per tutta la notte, e così via.. Nelle prossime pagine impareremo come orientarci in modo preciso nelle strade del cielo, utilizzando i gradi, le coordinate astronomiche e la luminosità delle stelle, molto importante per identificare gli astri. 5

6 Le misure del cielo: distanze e dimensioni apparenti Abbiamo già detto più volte che tutti gli oggetti del cielo notturno ci appaiono alla stessa distanza sulla sfera celeste. A questo punto una domanda potrebbe sorgere spontanea: come facciamo a stimare le distanze degli oggetti sulla sfera celeste? Ad esempio, come determiniamo la distanza tra due stelle di una costellazione? Quando dobbiamo orientarci nel cielo, poco o nulla Dimensioni angolari: qualsiasi oggetto esteso che dista r serve sapere quale è la distanza in chilometri di un dall osservatore si mostra ai nostri occhi secondo un angolo pianeta o di una stella, perché queste unità di misura α ; questo angolo definisce le sue dimensioni apparenti. Per conoscere le sue reali dimensioni in Km occorre conoscere la non ci servono per orientarci. Ai fini pratici, quindi, parliamo di misure apparenti, distanza alla quale si trova ovvero misureremo la distanza tra due stelle o due costellazioni, come se esse si trovassero alla stessa distanza da noi. La misura delle distanze apparenti non si effettua più in km o anni luce, ma in gradi: in altre parole misuriamo la separazione angolare tra due oggetti celesti, senza considerare la loro posizione nello spazio. Il gioco è abbastanza semplice da capire: se la sfera celeste è, appunto, una sfera, ha dimensioni apparenti di 360 (il simbolo si legge gradi ). A causa della presenza dell orizzonte, noi possiamo vedere, ad una certa ora, solamente metà di questa cupola, quindi vediamo 180 (la distanza tra due punti opposti dell orizzonte). La distanza angolare tra l orizzonte e il punto verticale sulla nostra testa (zenit) sarà sempre di 90. Allo stesso modo, misurando l angolo tra due stelle possiamo facilmente dire quale è la loro separazione angolare, o separazione apparente. Queste misurazioni si dicono apparenti perché la distanza in gradi che misuriamo non è reale perché non considera le stelle a diverse distanze ma come se fossero appese alla sfera celeste. Usando questo artificio siamo in grado di esprimere in modo molto semplice ed efficiente le separazioni angolari di stelle, pianeti e costellazioni, ovvero di tutto quello che possiamo osservare nel cielo: un ottimo metodo per trovare in modo relativamente semplice tutti gli oggetti visibili! Tutte le distanze apparenti in cielo vengono espresse in gradi. L astrofilo deve assolutamente capire a quanto corrisponde un grado, altrimenti trovare, ad esempio, Saturno, distante circa 20 ad est di Regolo, la stella più brillante del Leone, diventa incomprensibile. Senza doversi portare strumenti per la misura degli angoli, come goniometri o sestanti, è sufficiente avere dei punti di riferimento in cielo di cui conosciamo le dimensioni apparenti, in modo da avere dei termini di paragone per misurare le separazioni di ogni oggetto: 1) le dimensioni della Luna piena sono di circa mezzo grado 2) Il palmo aperto di una mano, con il braccio testo, corrisponde a circa 20 3) Un pugno chiuso con il braccio teso corrisponde a circa 8, mentre la distanza tra l indice e il medio di una mano a circa 3. 4) La distanza tra la seconda e la quarta stella del grande carro, l asterismo più identificabile del cielo, corrisponde circa 10. Questi 4 indicatori dovrebbero farvi prendere confidenza con questa nuova unità di misura celeste e permettervi di muovervi in modo molto più semplice. Conoscendo i punti cardinali, per i quali potete aiutarvi anche con una bussola e una o due costellazioni, possiamo, infatti, risalire, attraverso le distanze angolari, a qualsiasi altro oggetto del cielo. Metodi per stimare le proporzioni in cielo. La mano aperta del braccio teso ha una dimensione di circa 20. La distanza tra la seconda stella del timone del grande carro e la prima del carro è di circa 10. Le nocche dell indice e del mignolo di un pugno chiuso con il braccio teso in avanti, corrispondono ad una distanza di circa 8. L indice e il medio distano circa 3. Imparare le giuste proporzioni in cielo non è semplice ma è un passo fondamentale per orientarsi in cielo. 6

7 Anche le dimensioni degli oggetti celesti, come la Luna, il Sole ed i pianeti, vengono espresse utilizzando l angolo sotto cui vengono visti i loro dischi, ovvero secondo le dimensioni apparenti. La Luna, ad esempio, ha un diametro reale di 3475 km, ma questo dato non ci è utile ai fini pratici. Molto più utile è dire che la Luna, vista dalla Terra, ha un diametro angolare di mezzo grado. Questa misurazione è molto utile e non ha bisogno di conoscere alcun dato reale sulla Luna: basta infatti misurare il diametro angolare del suo disco con un semplice goniometro, proprio come si fa con qualsiasi angolo! Visto che i dischi dei pianeti sottendono angoli molto piccoli, si usa misurare le loro dimensioni apparenti in minuti d arco o secondi d arco, entrambi sottomultipli di un grado. In particolare, un grado è formato da 60 minuti d arco (simbolo ); un minuto d arco è composto da 60 secondi d arco (simbolo ), cosicché un grado è composto da 3600 secondi d arco. Un secondo d arco è un angolo molto piccolo: un CD-rom visto alla distanza di 40 km sottende un angolo di 1 secondo d arco! Le dimensioni medie apparenti dei pianeti sono di 40 per Giove, Marte di 18, Saturno con il suo sistema di anelli di 45 ; solo Venere nei momenti in cui si trova vicino alla Terra può arrivare ad 1. La Luna e il Sole appaiono grandi circa mezzo grado. Le coordinate astronomiche I gradi e i trucchi per stimare tali distanze sono uno strumento molto utile, ma non sufficiente per orientarsi correttamente in cielo. La sfera celeste sembra muoversi nel corso della notte, ruotando attorno al polo nord celeste, posizionato vicino (prospetticamente) alla stella polare. Per orientarci e riconoscere gli oggetti del cielo dobbiamo identificare un sistema di coordinate, che possiamo considerare come un miglioramento delle misurazioni, un po approssimate, fatte fino ad ora. Osservando il cielo, di giorno o di notte, ci accorgiamo che tutti gli astri, Sole compreso, si muovono con un periodo di 24 ore. Questo movimento della sfera celeste è apparente ed è causato dal moto di rotazione della Terra: noi sulla superficie non ce ne accorgiamo e ci sembra che sia l'intero cielo a muoversi. Come abbiamo visto, i moti della sfera celeste sono lo specchio del moto della Terra. Il nostro pianeta ruota da ovest verso est in 24 ore: noi vediamo l'intera sfera celeste ruotare da est verso ovest con lo stesso periodo. La Terra ruota attorno ad un asse passante per i poli nord e sud: noi vediamo l'intera sfera celeste ruotare attorno ad un asse passante per il polo nord e polo sud celeste. A causa della nostra posizione, possiamo vedere solamente il polo nord celeste, nel quale si trova proiettata, casualmente e in modo approssimato, la stella polare. Il polo nord celeste è la proiezione nel cielo del polo nord terrestre. Analogamente, possiamo identificare l'equatore celeste come la proiezione in cielo dell'equatore terrestre, con tutte le sue proprietà: se l'equatore terrestre è il parallelo dalla circonferenza maggiore, lo è anche l'equatore celeste per la sfera celeste. Possiamo, in effetti, utilizzare il sistema della latitudine e longitudine terrestre per la sfera celeste, poiché in essa vediamo proiettate geometrie e moti. Questo sistema di coordinate, rapportato al cielo, prende il nome di sistema di coordinate equatoriali. La latitudine è identificata con il nome declinazione, la longitudine con il nome ascensione retta. La declinazione rappresenta, in modo analogo alla latitudine terrestre, l'altezza di un astro rispetto all'equatore Sistema di coordinate altazimutali (relative): la posizione di ogni astro si esprime con l altezza, in gradi, rispetto all orizzonte dell osservatore, e la distanza rispetto al punto cardinale sud (Azimut) Sistema di coordinate equatoriali: la posizione di un astro si esprime attraverso l altezza rispetto all equatore celeste (declinazione) e della distanza rispetto al punto gamma, dove avviene il solstizio di primavera (ascensione retta, si misura in ore, minuti e secondi). Questo tipo di coordinate non dipende dalla posizione dell osservatore e sono, per questo, più utilizzate rispetto a quelle altazimutali. 7

8 celeste. L'ascensione retta, controparte celeste della longitudine, rappresenta l'angolo rispetto ad un meridiano di riferimento. Per la Terra si ha il meridiano di Greenwich, per il cielo si prende il cosiddetto punto Gamma, un punto nella costellazione dei Pesci, a cavallo dell'equatore celeste, nel quale il Sole si trova proiettato il giorno dell'equinozio di primavera, il 22 marzo. La geometria e i moti del sistema di coordinate equatoriali sono molto diversi rispetto ad un altro sistema, detto altazimutale, il quale dipende dall'osservatore e dalla sua posizione sulla Terra ed è costituito dall'altezza, rispetto al suo orizzonte, e dall'azimut, cioè dalla distanza orizzontale rispetto al punto cardinale sud, che possiede azimut pari a 0. Secondo queste convenzioni, l'est ha azimut pari a 90, il nord a 180, l'ovest a 270 (o -90 ). Le coordinate equatoriali sono uguali per ogni osservatore sulla superficie terrestre e prescindono dal moto della Terra, proprio come la latitudine e la longitudine. Un corpo celeste con Declinazione di +40 e ascensione retta di 5h (l'ascensione retta si misura in ore, minuti e secondi, che nulla hanno a che fare però con il tempo!) possiede queste coordinate sempre, anche se noi lo vediamo muoversi a causa della rotazione terrestre. Nel sistema di coordinate altazimutali, invece, le coordinate di ogni astro cambiano nel tempo a causa della rotazione terrestre e da un osservatore ad un altro. Se a mezzanotte di un giorno fissato una stella ha altezza di 42, per un osservatore che si trova a Roma, la stessa stella, allo stesso tempo, avrà un'altezza di 0 per un osservatore che si trova all'equatore! Le coordinate equatoriali di questa stella, invece, saranno le stesse per ogni osservatore, poiché sono assolute e non relative. Orientarsi nel cielo: la luminosità degli oggetti celesti Non è sufficiente avere dimestichezza con le coordinate e le distanze per orientarsi e riconoscere gli oggetti, ma occorre anche avere un idea delle luminosità in gioco. Tutti gli astri del cielo sono estremamente più deboli di qualsiasi dettaglio terrestre e anche della stessa Luna. La visione di molte fotografie, reperibili facilmente su riviste e in rete, trasmette l idea che le stelle abbiano grandi luminosità e siano facili da osservare: tutto questo è errato! Le stelle sono deboli, molto più deboli della più piccola torcia che avete in tasca, ma allo stesso tempo sono tante. Per riconoscere una stella da un altra allora può essere utile sapere quanto è brillante una stella. La luminosità delle stelle e di tutti gli oggetti astronomici si misura in magnitudini. La magnitudine è una scala arbitraria che esprime la luminosità di qualsiasi oggetto celeste. Non è importante la formula, ma capire pochi e semplici punti, di modo che, quando su una mappa leggerete i valori di magnitudine di una stelle o un pianeta, avrete già un idea di come vi apparirà. Per i nostri propositi è sufficiente sapere che: la scala della magnitudine è inversa, ovvero a grandi luminosità corrispondono piccoli valori di magnitudine. La stella polare ha magnitudine di circa +2, mentre Vega, più luminosa, ha magnitudine 0. La Luna piena ha magnitudine -12 (si, la scala può anche essere negativa!), il Sole addirittura -26,8. Venere ha una magnitudine di circa -4,5, Giove di -2, Marte, quando è vicino alla Terra (opposizione), circa -1,5. La stella più brillante del cielo, Sirio, ha magnitudine -1,44. La scala delle magnitudini non è in forma lineare. La magnitudine non misura direttamente l energia luminosa emessa dagli oggetti del cielo, piuttosto considera il comportamento particolare dell occhio, che non è lineare ma logaritmico. Questo, in pratica, significa che se ho una stella di magnitudine 2 ed una di magnitudine 4, la differenza di luminosità non è di 2 volte, come indicherebbe la differenza delle magnitudini, ma di circa 6 volte. Questo strano comportamento è da imputare alla scala utilizzata: una differenza di 1 magnitudine equivale ad una differenza di luminosità pari a 2,512 volte. Una differenza di 2 magnitudini equivarrà ad una differenza di luminosità pari a 2,512 2 volte, e così via. Le stelle più deboli visibili ad occhio nudo, sotto un cielo privo di inquinamento luminoso, hanno circa magnitudine 6. Nelle zone più buie, lontano centinaia di km dalle grandi città, un occhio con una vista perfetta arriva a vedere stelle di magnitudine leggermente oltre la 6,5. Le stelle delle costellazioni più brillanti hanno magnitudini medie intorno alla 2 e sono visibili anche da cieli con elevato inquinamento luminoso. Il numero di stelle visibili all occhio umano è compreso tra 3000 e 5000, ma quasi tutte appaiono piuttosto deboli e spesso difficili da identificare. Il mito più diffuso è quello secondo cui la stella polare sia la più luminosa e la prima ad apparire nel cielo serale: in realtà la polare è una stella media, dalla magnitudine 2, ed è solamente la 48 esima stella più brillante del cielo. Cercate di prendere dimestichezza con la scala delle magnitudini e a capire come 8

9 percepisce il vostro occhio le differenti luminosità in gioco, in modo da sapere già cosa aspettarvi quando dovrete cercare stelle di una luminosità determinata. Le stelle da utilizzare come riferimento, proprio perché facili da trovare, sono la stella polare, di magnitudine 2, e le componenti del grande carro: Nomi e magnitudini delle stelle del grande carro. Ad ogni stella di una costellazione viene assegnata una lettera greca, in ordine di luminosità. La più brillante avrà la lettera alpha ( α ), la seconda avrà la lettera beta ( β ) e così via Studiate attentamente le luminosità delle diverse componenti, in modo da saper identificare stelle di diverse magnitudini in tutto il cielo. E ricordate che una stella è più brillante di un altra quando il valore della sua magnitudine è inferiore. L intervallo delle magnitudini astronomiche varia tra -26, la magnitudine apparente del Sole, e +30, ovvero le stelle più deboli percepibili con i grandi telescopi professionali. Tra il Sole e la stella più debole c è una differenza di ben 55 magnitudini, ovvero circa volte, un numero con 52 zeri! La scala delle magnitudini si estende tra -26 e +30, coprendo tutti gli oggetti del cielo visibili con la tecnologia attuale. Cosa osservare nel cielo ad occhio nudo: stelle, costellazioni, pianeti e molto altro La sfera celeste è piena di stelle, facilmente visibili ad occhio nudo, a patto di osservare da un cielo buio, lontano dalle luci di qualsiasi città. L inquinamento luminoso, ovvero la grande quantità di luci artificiali, è un problema molto grande per tutti gli appassionati di astronomia. Ogni luce di città è molto più intensa di qualsiasi stella e spegne letteralmente il cielo, rendendolo un luogo vuoto. Differenze tra un cielo scuro, lontano dalla città (a sinistra) e un cielo illuminato dalle luci art ificiali (a destra). L inquinamento luminoso è estremamente nocivo per l osservazione del cielo, ad esclusione dei pianeti e della Luna. 9

10 Per ammirare il cielo in tutto il suo splendore andate quindi in un luogo buio, lontano da lle città, e scoprirete un mondo totalmente sorprendente ed affascinante. In una notte buia, senza il disturbo della Luna, la quale agisce come un immensa lampada, sono visibili ad occhio nudo almeno 3000 stelle, che diventano tranquillamente oltre 5000 per cieli scuri come quelli che si presentano nei mesi invernali e in giornate spazzate da vento che libera l aria da polveri e detriti. Non occorre ne un binocolo ne un telescopio per effettuare le prime, emozionanti, osservazioni, riconoscere stelle, costellazioni, nebulose e pianeti. Il cielo offre uno spettacolo unico a tutti: basta semplicemente alzare lo sguardo e cercare di comprendere, lentamente, cosa sono quei puntini indistinti. Osservare il cielo ad occhio nudo: Le costellazioni Sicuramente tutti hanno sentito il termine costellazione. Ma cosa sono le costellazioni? Delle associazioni immaginarie di stelle che ricordano figure familiari, generalmente mitologiche. La loro nascita è, infatti, da imputare alle antiche civiltà che popolavano la Terra migliaia di anni fa e che cercavano in cielo forme e figure divine per dare una ragione alla loro esistenza e, forse, sentirsi meno soli nell Universo. Le costellazioni non sono altro che l espressione della creatività e dell intelligenza dell uomo, che ha associato a quei puntini dei disegni familiari. Le costellazioni attuali sono 88, ma non tutte sono visibili dai nostri cieli, a causa della presenza dell orizzonte terrestre e della nostra posizione sulla superficie terrestre. Il nome di ogni costellazione è espresso in latino, ma spesso è italianizzato. Non è raro, quindi, trovare nomi quali Bootes, Pastore o Bovaro per esprimere il nome di una stessa costellazione. Quasi tutte le costellazioni hanno origini arcaiche e sono contraddistinte da numerosi racconti mitologici, soprattutto Greci. Oltre al nome delle costellazioni, anche le stelle più brillanti del cielo possiedono nomi propri, a prescindere dall appartenenza alla relativa costellazione. Anche in questi casi sono nomi ricchi di significato mitologico o storico. Le costellazioni rappresentano, in un certo senso, anche un rudimentale sistema di coordinate, per identificare stelle, pianeti e tutti gli altri oggetti celesti al posto delle scomode coordinate che abbiamo visto nelle pagine precedenti. Dire, ad esempio, che la grande nebulosa di Orione si trova nel mezzo della spada della costellazione di Orione è molto più esplicativo che dire che essa si trova alle coordinate: AR: 5h35m18.00s, DEC: :-05 23'00.0! Se il nostro occhio fosse in grado di misurare le distanze, si accorgerebbe che le stelle di una costellazione non hanno nulla in comune, trovandosi Le costellazioni sono disegni immaginari decisi dall uomo. In spesso a distanze molto diverse le une dalle altre. E realtà le stelle di una costellazione non hanno nulla in comune, facile quindi dedurre che le costellazioni non sono a cominciare dalla distanza. Esse, per effetto dello schiacciamento delle distanze, appaiono come se fossero delle associazioni fisiche di stelle, dei gruppi reali, proiettate sulla stessa cupola ma in realtà la loro distribuzione ma solamente dei disegni dovuti al nostro punto di nello spazio è molto diversa osservazione nell Universo. Le 88 costellazioni sono tutte visibili solamente all equatore, dove i poli celesti si trovano presso l orizzonte e la rotazione della sfera celeste ci mostra tutto il cielo. Alle latitudini italiane, il polo nord celeste è alto sull orizzonte circa 42 (l altezza del polo nord celeste è uguale alla latitudine dell osservatore) e ci sono delle costellazioni che non potremmo mai osservare, posizionate in prossimità del polo sud celeste, come mostra la figura a destra. Nei pressi del polo nord celeste, invece, ci sono delle costellazioni che restano sempre sopra l orizzonte per tutto il giorno, tutto l anno, chiamate costellazioni circumpolari. Mano a mano che saliamo di latitudine, spostandoci verso uno dei poli terrestri, aumenta l altezza del polo nord celeste, fino a quando, proprio al polo nord, lo abbiamo a 90 di altezza rispetto all orizzonte, ovvero allo zenit. In questo particolare punto possiamo vedere nel corso dell anno solamente metà dell intera sfera celeste; tutte le stelle cono circumpolari, poiché la rotazione avviene esattamente parallela all orizzonte. Quali sono le costellazioni più importanti e facili da riconoscere? 10

11 Cassiopea, dalla tipica forma a o M nel cielo verso nord, e il grande carro, asterismo facente parte della ben più estesa (e debole) costellazione dell Orsa Maggiore sono disegni sempre visibili dalle località italiane perché circumpolari. Nel cielo invernale possiamo facilmente osservare, verso sud, una stella molto brillante: Sirio, la più splendente del cielo. Non lontano, un po più a Nord, possiamo vedere il quadrilatero di Orione, formato da 4 stelle brillanti e tre centrali, a formare la cintura del gigante mitologico. Conoscere le costellazioni ed imparare ad identificarle nel cielo è il primo passo per ogni appassionato, e per fare questo non occorre alcuno strumento, se non un cielo buio. Come vi è stato accennato, i nomi di queste figure nel cielo (spesso dalla forma piuttosto strana!) sono di origine mitologica, principalmente greca. I popoli delle civiltà antiche spendevano moltissimo tempo nell osservazione del cielo; i Greci e gli Egizi erano Fotografia a lunga esposizione che mostra la rotazione della sfera celeste attorno al polo nord celereste. astronomi eccezionali e conoscevano perfettamente il cielo stellato, che a quei tempi non era per nulla disturbato dalle luci artificiali odierne. Secondo la nomenclatura classica, le costellazioni del cielo hanno nomi latini. Osservare il cielo ad occhio nudo: i corpi del sistema solare Il Sole è la nostra stella, quella attorno alla quale tutti i pianeti orbitano, e l oggetto più brillante del cielo. E alla sua luce che dobbiamo tutta la vita e i processi che ne permettono il sostentamento, quali il ciclo dell acqua. La luce solare è così intensa da non poter essere osservata direttamente, altrimenti i nostri occhi verrebbero seriamente danneggiati, ma con un opportuno filtro solare, appositamente progettato, diventa uno spettacolo. Come tutte le stelle, si tratta di una gigantesca sfera di gas incandescente, con una temperatura superficiale di 5500 C. La Luna non è un pianeta ma il nostro unico satellite naturale. La differenza tra pianeta e satellite è semplice: un pianeta ruota intorno al Sole, un satellite ruota intorno al proprio pianeta e, insieme a lui, anche intorno al Sole. La Luna è l oggetto a noi più vicino, distante in media Km e quello che quindi ci appare più grande e luminoso nel cielo notturno. L osservazione ad occhio nudo mostra facilmente delle chiazze di tonalità più scura: si tratta dei cosiddetti mari, delle distese di lava risalenti ad oltre 3 miliardi di anni fa. Come potete vedere, la parola mare non è da intendersi con il significato che di solito si usa sulla Terra! I pianeti sono oggetti estremamente brillanti, alcuni molte volte più brillanti delle stelle più luminose e sono quindi facilmente visibili ad occhio nudo. Il problema è sapere dove si trovano. Molto spesso sono scambiati per stelle molto brillanti, o addirittura oggetti sconosciuti. La luce che emettono è dovuta alla riflessione di quella solare. Nessun pianeta brilla di luce propria. L estrema luminosità di alcuni di essi, tra i quali Venere e Giove, è causata dalla loro vicinanza e all efficiente riflessione della luce solare delle loro atmosfere. Se i pianeti si fossero trovati alla distanza della stella più vicina, sarebbero stati miliardi di volte meno luminosi, quindi del tutto invisibili. Giove e Venere sono due fari molto più luminosi della più luminosa stella del cielo (Sirio), impossibili da non riconoscere. Per individuare i pianeti in cielo esistono pochi ma buoni consigli: 4) La loro luminosità: Giove, Venere e Marte sono più brillanti di ogni stella, quindi facili da notare. 5) Non scintillano: Tutte le stelle, in misura diversa, presentano un fenomeno detto scintillazione. La loro immagine scintilla a causa della nostra atmosfera. I pianeti, invece, non presentano questo fenomeno: la loro luce è ferma e fissa come quella di un lontano faro. 6) Il loro movimento: contrariamente alle stelle, che restano in posizione fissa, i pianeti, soprattutto Marte, Venere e Mercurio, si muovono tra le stelle, cambiando posizione nel giro di qualche giorno o settimana. Se vi capita di osservare una stella un po strana, molto luminosa, con luce fissa e che cambia posizione nel cielo nel corso di qualche giorno, allora state sicuramente osservando un pianeta. 11

12 Per avere la certezza di riconoscerli, troverete utili delle mappe da consultare. Attualmente esistono molti programmi gratuiti che simulano in tempo reale la volta celeste, tra cui Cartes Du Ciel e Stellarium (cerca con google e troverai i link per il download!). Sebbene si muovano nel cielo, la posizione di tutti i pianeti è fissata lungo una striscia sottile a cavallo dell eclittica. E impossibile, ad esempio, osservare Giove vicino a Sirio o vicino alla Stella Polare, la stella verso la quale punta l asse di rotazione della Terra. Quando la vostra conoscenza delle costellazioni zodiacali sarà buona, sarete subito in grado di identificare una stella che non dovrebbe esserci: in quel caso si tratta sicuramente di un pianeta. I pianeti facilmente visibili ad occhio nudo sono: Giove brilla come una stella molto luminosa nel cielo ed è facilissimo da individuare Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno. Mercurio e Venere sono detti pianeti interni, poiché la loro orbita è più vicina al Sole rispetto alla Terra. A causa di ciò, essi si mostrano sempre prospetticamente vicini al Sole, osservabili poco prima dell alba o poco dopo il tramonto, nella direzione della nostra stella. Non troverete mai questi due pianeti alti in cielo a mezzanotte, al contrario degli altri e poiché la loro orbita è interna, essi manifestano il fenomeno delle fasi, in modo del tutto simile alla Luna. Vi sono dei termini specifici per descrivere la posizione del pianeta interno rispetto alla Terra e di Venere, in alto, e Mercurio, in baso, sono i due pianeti interni, conseguenza alcune proprietà, quali fase, luminosità, facili da osservare dopo il tramonto o prima dell alba. diametro apparente e distanza dal nostro pianeta. Il termine elongazione identifica generalmente la separazione angolare tra il Sole e il pianeta. E facile intuire che l elongazione dei pianeti interni non potrà essere qualunque; ad esempio, non vedrò mai Venere con un elongazione di 180, vale a dire nella parte opposta dove si trova il Sole. Mercurio e Venere, nel loro tragitto intorno al Sole, raggiungono due momenti in cui la separazione angolare è massima; questi momenti sono dette massime elongazioni. Durante le massime elongazioni est il pianeta si troverà ad est del Sole, quindi sarà visibile la sera dopo il tramonto. Viceversa, nelle elongazioni ovest esso sarà visibile prima dell alba. Durante le massime elongazioni, la fase di Venere e Mercurio è prossima alla metà, del tutto simile alla Luna al primo o ultimo quarto. Le congiunzioni si verificano quando la separazione (apparente) con il Sole è minima o addirittura nulla. In queste circostanze il pianeta è invisibile, poiché nascosto dalla luce solare. Durante la congiunzione superiore il pianeta interno si trova esattamente dietro il Sole. Sebbene sia illuminato frontalmente e appaia con una fase del 100%, è molto difficile da identificare. Nella congiunzione inferiore, il pianeta si trova tra la Terra e il Sole, nel punto più vicino al nostro pianeta e si presenta con una fase prossima allo 0%, quindi del tutto invisibile. Ai fini dell osservazione sono molto importanti gli istanti di massima elongazione. Mercurio raggiunge massime elongazioni intorno ai 20, mentre Venere fino a 48. Questo significa che Mercurio non apparirà mai separato più di venti gradi dal Sole. Poiché la rotazione terrestre ha una velocità angolare di 15 l ora, esso sarà visibile in cielo per circa un ora prima che la luce del Sole lo inghiotta (all alba) o scompaia sotto l orizzonte (al tramonto). In effetti, benché molto luminoso (come Giove), Mercurio è molto difficile da osservare nel cielo. Molto meglio per Venere, il quale può essere osservato anche fino a tre ore prima del sorgere del Sole o dopo il suo tramonto. 12

13 Marte è il primo pianeta esterno che incontriamo. Il suo tragitto nel cielo è molto diverso rispetto ai pianeti interni. In particolare, è possibile osservarlo in ogni posizione dell eclittica, con una fase quasi sempre piena. Marte, infatti, non mostra più le fasi nette di Mercurio e Venere, ma essendo comunque piuttosto vicino alla Terra si mostra leggermente ovale quando è in quadratura, ovvero quando con la Terra e il Sole forma un angolo di 90. E l unico pianeta esterno che mostra un vistoso effetto di fase, sebbene mai inferiore al 60% Il pianeta rosso, chiamato così per la sua tipica colorazione, si rende osservabile con profitto ogni 26 mesi, quando si trova vicino alla Terra e dalla parte Marte, il puntino rosso in alto a sinistra, nel In basso a opposta rispetto al Sole. Questa configurazione destra l inconfondibile figura della costellazione di Orione. Quando il pianeta rosso è vicino alla Terra brilla più di geometrica è detta opposizione. Tutti i pianeti esterni sono meglio osservabili in qualsiasi altra stella. Quando è lontano è molto meno luminoso, circa come la stella polare. opposizione al Sole. In questi periodi, essi si trovano vicino alla Terra, risultando quindi più grandi, più luminosi e sorgendo all incirca quando il Sole tramonta. Marte sente molto l effetto opposizione. Quando si trova lontano dalla Terra, esso brilla come un anonima stellina rossa, ma quando vi si avvicina acquista notevole luminosità, risultando più luminoso di Giove e brillando di un colore rosso inconfondibile. Giove è il più grande e il più brillante dopo Venere. Può venire osservato ad ogni orario e trovarsi in ogni punto dell eclittica, poiché, come Marte e Saturno, si tratta di un pianeta esterno. La sua luce bianca e fissa è inconfondibile, soprattutto in queste fredde notti invernali. Saturno è più difficile da individuare, poiché di luminosità paragonabile alle stelle più brillanti. La sua luce è di un colore leggermente tendente al giallo e brilla circa come la stella Vega, posta nella costellazione della Lira e quasi verticale (ovvero allo zenit) nel cielo estivo. Il suo magnifico sistema di anelli non è osservabile ad occhio nudo, ma vedremo come un piccolo telescopio riesca ad immortalarlo splendidamente, lasciando senza fiato ogni osservatore. Urano e Nettuno sono troppo deboli per essere trovati ad occhio nudo. Se avete un cielo davvero Saturno ha una luminosità simile alla stella Vega, nella trasparente e una buona vista, nonché una buona carta costellazione della Lira. In questa immagine, come appariva 2008 a destra della bellissima costellazione del Leone. Se del cielo, potete individuare Urano brillare come una nel si conosce il cielo, soprattutto lungo l eclittica (ovvero le stellina di magnitudine 5,7, ai limiti della visibilità. costellazioni zodiacali) è immediato riconoscere i pianeti come delle stelle che non dovrebbero esserci. Oltre il sistema solare Nei mesi invernali, e soprattutto in quelli estivi, è facile notare, se osservate da un cielo davvero buio, una lunga striscia, simile ad una nube, attraversare tutta la sfera celeste. Stiamo osservando la Via Lattea, la nostra galassia. La luce che possiamo vedere è la somma di centinaia di migliaia di stelle troppo lontane per essere viste singolarmente. La Terra e i pianeti ruotano intorno al Sole e tutti insieme fanno parte della Via Lattea o Galassia. La nostra Galassia è a forma di un disco sottile, sul quale si sviluppano degli addensamenti che assumono una forma a spirale, detti bracci a spirale. Noi ci troviamo in una posizione periferica, sul cosiddetto braccio di Orione. Osservando lungo il disco, possiamo notare le stelle contenute in altri bracci: quello del Sagittario in estate e quello del Perseo in inverno. Perpendicolarmente ad essi, notiamo una bassa densità di stelle e possiamo proiettarci verso mondi esterni, come le altre miliardi di galassie che popolano l Universo. La Via Lattea invernale, e soprattutto estiva, osservata da cieli davvero scuri, è una delle emozioni più grandi che si possa provare osservando ad occhio nudo. 13

14 Il cielo è percorso da nord a sud da un fiume lattiginoso, interrotto da zone più scure prive di luce e stelle; l effetto è simile a quello di un cielo solcato da sottili nubi, solamente che questa volta si tratta di un immenso tappeto di stelle! Nei mesi invernali si osservano molte stelle brillanti, alcune facilissime da identificare, come Sirio, la più brillante di tutto il cielo, splendente in direzione sud-sud-est. Poco sopra Sirio è visibile Orione, la costellazione più appariscente di tutto il cielo, composta da quattro stelle che formano un quadrato, all interno del quale si trovano tre stelle allineate della stessa luminosità. Più in basso, all interno del quadrilatero, sono visibili 3 stelline allineate verticalmente. Se fate bene attenzione, quella centrale è un po offuscata e difficile da mettere a fuoco: in realtà non si tratta di una stella ma della famosa Grande Nebulosa di Orione, una distesa immensa di gas estremamente caldo, all interno della quale stanno nascendo stelle e pianeti. Benché difficile da credere, alcune nebulose sono facili da identificare anche ad occhio nudo, sempre a patto di osservare da un cielo scuro. Oltre alla nebulosa di Orione, nel cielo estivo, in particolare nella costellazione del Sagittario, è possibile ammirare almeno 2 piccoli e deboli fiocchi luminosi: si tratta di altrettante nebulose, la più luminosa delle quali è senza dubbio M8, detta nebulosa Laguna. Gli ammassi stellari sono concentrazioni più o meno dense di stelle, tutte gravitazionalmente legate le une alle altre (al contrario delle costellazioni che rappresentano figure artificiali). Molti ammassi sono visibili e spettacolari anche ad occhio nudo, come le Pleiadi e il doppio ammasso del Perseo, entrambi evidenti nelle fredde notti invernali. Gli ammassi aperti si trovano nel disco della Via Lattea, sono generalmente costituiti da qualche centinaio di stelle piuttosto giovani e luminose. Gli ammassi globulari sono più distanti dalla Terra e si trovano nell alone galattico, una zona fuori dal disco. Essi sono generalmente vecchi di miliardi di anni e contengono migliaia di deboli stelle strettamente avvolte. Alcuni di essi, come M22 ed M13, sono visibili ad occhio nudo come piccole macchioline indistinte, simili a nebulose. E impossibile però identificare le singole stelle se non con l ausilio di un telescopio. Tutti gli oggetti analizzati fino ad ora fanno parte della nostra Galassia, la Via Lattea. Nell Universo esistono decine di miliardi di altre galassie, simili o molto diverse rispetto alla nostra; tutte però contengono miliardi di stelle, centinaia di ammassi stellari e migliaia di nebulose, forse anche milioni di sistemi solari. Le galassie sono gli oggetti più lontani che possiamo osservare. Esse sono immense isole contenenti decine di miliardi di stelle, a volte centinaia. Alcune sono simili alla Via Lattea, a forma di disco, con i bracci a spirale, altre sono invece di forma quasi perfettamente sferica o ellittica. Sono oggetti molto difficili da osservare ad occhio nudo, sebbene almeno un paio siano alla nostra portata. M31, detta anche galassia di Andromeda, ed M33 nella costellazione del Triangolo, hanno una superficie apparente decine di volte superiore a quella della Luna piena, identificabili come condensazioni allungate, simili alle nebulose. Se vi trovate in un luogo buio e sapete identificare la costellazione di Andromeda, di certo non vi sfuggirà la galassia di Andromeda, un oggetto nebuloso di forma allungata: esso è l oggetto più lontano che possiamo osservare ad occhio nudo. Distanza: 2,3 milioni di anni luce! La prima osservazione: qualche consiglio utile su come riconoscere stelle e pianeti In una notte buia, priva di Luna e senza il disturbo delle luci della città, siamo pronti per fare la nostra prima osservazione e mettere in pratica le nozioni appena imparate. Non vi servirà alcun tipo di strumento ottico, se non i vostri occhi. Il primo passo è quello di riconoscere le costellazioni più brillanti; successivamente, se visibili, si potranno identificare anche i pianeti maggiori. Procuratevi un atlante stellare, oppure scaricate delle mappe da internet o da planetari gratuiti che trovate in rete (ad esempio, Cartes Du Ciel o Stellarium), una torcia con una luce rossa (che si può ottenere schermando con della carta trasparente rossa una torcia normale) e l abbigliamento adatto. Ricordatevi, infatti, che dovrete stare per molto tempo fuori, spesso con alta umidità: il freddo, anche se non immediato, si fa sentire ed è bene portare dei vestiti pesanti, anche durante la stagione estiva. Come abbiamo accennato nei paragrafi precedenti, le costellazioni e i pianeti visibili dipendono dalla stagione durante la quale osservate. Se vorrete osservare Sirio, non potrete cercarla nei mesi estivi, quando essa è invisibile perché prospetticamente vicino al Sole. Avere idea del cielo che ci aspetta è un buon punto di partenza. Dalle pagine precedenti sappiamo che ci sono delle costellazioni circumpolari per le regioni italiane, ovvero che non tramontano mai e sono quindi visibili sempre nel cielo, sebbene in posizioni diverse. Per le latitudini italiane, le costellazioni circumpolari sono tutte quelle comprese tra la declinazione di 90 14

15 (polo nord celeste) e 50. Quelle poste a declinazioni minori sono visibili solo in determinate stagioni. Un buon metodo per iniziare è proprio rivolgere la nostra attenzione verso le costellazioni circumpolari, in modo da avere un punto di riferimento costante per tutte le notti dell anno. Una bussola vi aiuterà ad orientarvi e a riconoscere i punti cardinali. La prima cosa da fare è riconoscere proprio i punti cardinali, in particolare il nord. Una volta individuato, orientatevi nella sua direzione; in questo modo abbiamo il sud proprio dietro di noi, l est (dove sorge il Sole) a destra e l ovest (dove tramonta) a sinistra. Possiamo ora alzare gli occhi al cielo e cercare di individuare le prime costellazioni. La più semplice è il grande carro, non una vera costellazione, piuttosto un gruppo di stelle molto facili da notare, a forma di carro, facenti parte della ben più estesa costellazione dell Orsa Maggiore. Il grande carro è sempre presente nel cielo, ma varia la posizione a seconda della stagione. In primavera lo troverete in alto, quasi sopra la vostra testa. In estate lo vedrete posizionato in verticale verso nord-ovest, in autunno basso sull orizzonte nord, in inverno di nuovo verticale, ma verso nord-est. Una volta identificato il carro, possiamo partire ed individuare molte altre costellazioni, seguendo dei percorsi immaginari nel cielo. La mossa successiva è quella di identificare la stella polare, spesso erroneamente considerata come una stella speciale dall elevata luminosità. In realtà la polare è una stella comune, di media luminosità, che si trova solamente per un gioco prospettico ad indicare il polo nord celeste, ovvero quel punto attorno al quale sembra avvenire la rotazione della sfera celeste. Tirando una linea retta immaginaria che passa per le ultime due stelle del carro, esattamente β e α, incontriamo, dopo una quarantina di gradi, una stella di luminosità simile ma piuttosto facile da riconoscere perché abbastanza isolata, posta a circa 43 dall orizzonte: si tratta proprio della stella polare, La stella polare è la componente più luminosa del piccolo carro, il quale è visibile solamente da cieli molto scuri. Se proseguiamo con la linea immaginaria oltre la polare, incontriamo, quasi agli antipodi del grande carro, un gruppo di stelle a forma di M o W: si tratta della costellazione di Cassiopea. Queste tre costellazioni sono le prime che dovrebbero essere identificate, perché da esse, sempre presenti sull orizzonte, siamo in grado di muoverci e riconoscere, a seconda della stagione, molte delle figure più belle ed evidenti del cielo. Posizione del grande carro nel cielo nel corso delle stagioni. In alto a sinistra in primavera, a destra in estate. In basso a sinistra in autunno, a destra in inverso. Prolungando la linea congiungente le ultime due stelle del carro si incontra una stella, di luminosità simile, in una zona abbastanza povera di altri astri: la polare. 15

16 Il binocolo Il binocolo dovrebbe essere il primo strumento ottico di ogni appassionato che si affaccia al mondo dell astronomia. Un buon binocolo astronomico è un strumento magnifico, che permette di scoprire e conoscere il cielo molto più in fretta e facilmente di un telescopio. Ogni binocolo è costituito da due obiettivi, le due aperture più grandi, dalle quali entra la luce che percorre tutta la lunghezza dello strumento, viene rifratta e riflessa da dei prismi che hanno il compito di raddrizzare l'immagine, che ogni sistema ottico capovolge, fino a confluire in due piccole aperture chiamate oculari, dove si poggiano gli occhi. Schema di un binocolo classico, formato da due obiettivi, i quali convogliano la luce verso dei prismi, detti prismi di Porro, che hanno il compito di raddrizzare l immagine ed avvicinare gli assi ottici. La luce giunge finalmente agli oculari dove può essere osservata. I binocoli sono strumenti importanti per l osservazione del cielo e piuttosto economici. Prima di acquistare un telescopio è molto meglio fare pratica con un buon binocolo Ogni binocolo è contraddistinto da due numeri che ne indicano la potenza: il diametro degli obiettivi e l'ingrandimento, di solito impressi sul corpo dello strumento. Un binocolo sul quale sono incise le scritte 10X50 identifica uno strumento che fornisce 10 ingrandimenti, i cui obiettivi hanno il diametro di 50 mm ciascuno. Al contrario dei telescopi, i binocoli usano oculari fissi (gli oculari sono gli accessori che servono a restituire ed ingrandire l immagine offerta dall obiettivo del telescopio) e quindi non si può variare l'ingrandimento, che diventa, in questa situazione, un importante fattore di valutazione, insieme al diametro degli obiettivi. I binocoli ottimi per osservare il cielo sono, in generale, i 10X50 (o 12X50), cioè strumenti dal diametro di 50 mm e ingrandimento di 10X; essi sono allo stesso tempo leggeri ma potenti, con un ingrandimento abbastanza basso da poter essere sorretti a mano senza l'aiuto di uno scomodo treppiede. In commercio esistono vari tipi di binocoli, da quelli giocattolo (come 5X20) a grossi ed ingombranti strumenti, dai tipici diametri telescopici (20X80, 20X100). Il prezzo è generalmente inferiore a quello dei telescopi rifrattori di pari diametro, in quanto la lavorazione delle ottiche può anche non essere perfetta, ma solamente sufficiente a sopportate l'ingrandimento per il quale è stato progettato. Ci sono quattro fattori da tenere in considerazione per valutare per la bontà di un binocolo: La collimazione degli obiettivi: nei modelli più economici c'è il rischio che i due obiettivi non siano allineati tra di loro, con la conseguenza che l'occhio destro vede un campo diverso rispetto al sinistro. L effetto è molto fastidioso e si manifesta con l'impossibilità per l'occhio umano di mettere insieme le due immagini, che appaiono sdoppiate, analogamente al caso di una persona con un difetto di strabismo. Se la scollimazione non è troppo accentuata, il cervello riesce a correggerla in parte e a fondere le due immagini, ma a spese di una notevole fatica, che si manifesta con un mal di testa dopo pochi minuti di osservazione. L osservazione binoculare dovrebbe essere sempre rilassante e mai stancante. Se provate questa sensazione, c è qualcosa che non va nella collimazione dello strumento. 16

17 Forma del fascio ottico in uscita: la forma del fascio ottico che esce dai due oculari, se osservati a distanza di una trentina di centimetri, deve essere sferica (o quantomeno più sferica possibile). Questo è un dettaglio importante, che rivela come è stato costruito il binocolo: un fascio poligonale indica che i prismi all'interno sono sottodimensionati o comunque montati in maniera non perfetta e non sono in grado di trasmettere tutta la luce entrante negli obiettivi. In altre parole si sta osservando attraverso uno strumento dal diametro effettivo minore. Il difetto non è marcato come la scollimazione e in generale non porta a serie conseguenze, ma è comunque bene fare questo piccolo test all atto dell acquisto. Curvatura di campo: è un difetto ottico nel quale le immagini in prossimità del centro saranno su un punto di fuoco diverso rispetto a quelle nei bordi, con il risultato che le zone periferiche del campo risultano sfuocate rispetto al centro (o viceversa). Questo difetto può essere accentuato da una lavorazione approssimata delle ottiche e per questo deve essere oggetto di valutazione. Per valutare l entità della curvatura, occorre puntare il binocolo verso un lontano paesaggio ed osservare l immagine al centro del campo e quella verso il bordo; un buon binocolo dovrebbe produrre Forma della pupilla d uscita di un binocolo; immagini a fuoco almeno fino ai bordi (se l ingrandimento uno strumento di qualità media deve avere una non è eccessivo), mentre uno mediocre produce buone pupilla d uscita rotonda immagini solamente in una piccola zona attorno al centro. Astigmatismo: è vero che le ottiche dei binocoli possono non essere lavorate fino al limite di diffrazione, perché l ingrandimento modesto e fisso non permette di raggiungere tale valore e spesso neanche di avvicinarvisi, ma una lavorazione troppo spartana può portare al sorgere di questa fastidiosa, quanto dannosa, aberrazione. Un po di astigmatismo è sempre presente fuori dall asse ottico, ma esso non dovrebbe essere visibile usando i pochi ingrandimenti dei binocoli, per questo la sua presenza è segno di una pessima lavorazione ottica. L astigmatismo si manifesta con la comparsa, anche lungo l asse ottico (cioè al centro del campo), di due diversi piani focali, l uno perpendicolare all altro: il risultato è che linee orizzontali saranno messe a fuoco a distanze diverse da linee verticali e l immagine risultante appare sfuocata, almeno lungo un asse. E facile verificare la presenza di questo difetto puntando una grata o un panorama formato da fili sottili, sia verticali che orizzontali e vedere se tutte le linee sono perfettamente nitide. La potenza di un binocolo è espressa sia dall ingrandimento che dal diametro degli obiettivi. Come vedremo nel caso dei telescopi, ad un obiettivo di diametro maggiore corrisponde una maggiore capacità di raccolta della luce, quindi una maggiore capacità di mostrare stelle ed oggetti più deboli di quelli che percepisce l occhio nudo. L ingrandimento non è fondamentale ma fa da discriminante tra uno strumento che si può sostenere a mano ed uno che invece richiede un supporto. Gli ingrandimenti adatti per l uso astronomico e che non richiedono un supporto, sono compresi tra le 8 e le 15 volte. Oltre questo valore neanche le mani più ferme riescono ad evitare le piccole oscillazioni, le quali vengono amplificate di tante volte quanto è l ingrandimento. Sostenere a mano uno strumento da 20 ingrandimenti è praticamente impossibile, a meno che non vi piaccia l effetto montagne russe! Un buon binocolo ha un costo di circa 200 euro e si rivela uno strumento che utilizzerete sempre, poiché complementare e non sostitutivo di un telescopio. Nessun telescopio è in grado di produrre immagini a grande campo, luminose e con una tridimensionalità propria della visione binoculare, dello stesso livello di un buon binocolo, il quale accompagnerà quasi tutte le vostre future osservazioni. Osservare il cielo con un binocolo Finalmente avete acquistato un binocolo e potete passare ad effettuare la seconda osservazione ovvero salire di grado rispetto alle osservazioni ad occhio nudo. E molto importante capire che, per un uso proficuo e consapevole del binocolo, è necessario conoscere e sapersi orientare nel cielo, quindi aver fatto pratica con i consigli e le osservazioni ad occhio nudo visti nel primo capitolo. Se avete tempo e la disponibilità di un buon cielo, una settimana di osservazioni ad occhio nudo è più che sufficiente per prepararvi all osservazione binoculare. Una volta acquisite queste conoscenze di base, potete salire di livello ed utilizzare con profitto il vostro binocolo. 17

18 Cosa serve per osservare al binocolo Prima di tutto un cielo scuro, lontano dalle luci della città. Per un cielo scuro si intende un cielo la cui magnitudine limite allo zenit sia di almeno 5,5, meglio 6. Per conoscere la magnitudine limite, quindi lo stato del vostro cielo aiutatevi con delle mappe delle costellazioni che in quel periodo dell anno sono visibili sopra la vostra testa. Orientativamente, se siete in estate avrete la costellazione della Lira sopra di voi, se siete in autunno allora avrete Andromeda; in inverso l Auriga e in primavera l Orsa Maggiore. Procuratevi delle carte di queste costellazioni che riportano magnitudini fino alla 6,5 e cercate in cielo la stella più debole che riuscite ad avvistare ad occhio nudo in visione distolta. Identificatene la magnitudine sulla mappa e il gioco è fatto. Se è superiore a e il gioco è fatto. Se è superiore a 5,5 allora il vostro cielo è buono, in caso contrario meglio lasciar perdere e spostarsi. In cielo non deve essere presente la Luna, la quale si comporta come un grande faro. Fate quindi questo test solamente nelle notti in cui il nostro satellite naturale è assente. Se volete osservare con la Luna sopra l orizzonte, allora osservate solamente lei, perché la sua luce nasconde tutti gli altri oggetti. Se potete, osservate in compagnia, di certo sarà tutto più emozionante e meno stancante. La comodità e il caldo sono condizioni importantissime nell avere osservazioni emozionanti e rilassanti e non sottovalutate mai queste fasi. Vestitevi molto bene perché il freddo, anche in estate è sempre in agguato, anche quando apparentemente non si sente. Ricordatevi che state all aperto e ci starete per qualche ora probabilmente, quindi bisogna vestirsi molto più pesantemente rispetto a ciò che fareste nelle normali situazioni. Per stare comodi durante l osservazione è utilissima una sedia a sdraio, con la quale potete stare con la testa all insù ed osservare in modo rilassato. Se la serata è particolarmente rigida, portatevi con voi anche qualche bevanda calda in un thermos, come caffé o the. Meglio evitare gli alcolici, che compromettono la visione e il sicuro ritorno a casa in auto! Portatevi con voi delle mappe del cielo. Le mappe si possono tranquillamente creare e stampare utilizzando ogni programma di simulazione del cielo, come Cartes du Ciel, Stellatrium, Hello Northern Sky (tutti software gratuiti). L osservazione, infatti, deve essere programmata e fatta con criterio, altrimenti non riuscirete ad apprezzare in pieno la bellezza del cielo. Sceglietevi 5-6 costellazioni che siano visibili quella notte, possibilmente nel disco della Via Lattea (estiva o invernale), e fatevi mostrare al software gli oggetti principali e la magnitudine di alcune stelle deboli, comprese tra la 5 e la 7. Esempio di mappa celeste per l osservazione binoculare e telescopica, preparata con il software cartes du ciel. 18

19 Cosa osservare con il binocolo Di certo avete l imbarazzo della scelta e non vi basterà una serata per osservare tutto il cielo visibile nel periodo dell anno scelto. Gli oggetti da osservare sono tutti quelli di tipo diffuso già visti nei capitoli precedenti, detti anche oggetti deep-sky, in particolare gli ammassi stellari e i grandi complessi nebulari ad emissione e oscure. Come già detto, programmate la vostra serata osservativa scegliendo le costellazioni e gli oggetti principali che volete osservare. Tutti gli oggetti più luminosi della magnitudine 6,5 ed estesi almeno la metà del diametro apparente della Luna sono adatti. Costruite le mappe celesti utilizzando questi due criteri. Le mappe vi serviranno per rintracciare con facilità gli oggetti principali ed essere consapevoli di quello che state osservando. In questo modo approfondirete la conoscenza delle stelle e delle costellazioni, alla base di ogni osservazione astronomica. Come osservare con il binocolo Le mappe che avete con voi sono i punti di riferimento per trovare gli oggetti da osservare nella sfera celeste. Io, personalmente, prima preferisco andare alla scoperta del cielo, scorrazzando con il binocolo senza fare riferimento alle mappe. In questo modo ci possiamo sentire dei veri e propri esploratori, alla caccia di oggetti insoliti, stelle colorate, grandi nubi oscure nella Via Lattea. Insomma, per prima cosa date sfogo alla vostra curiosità. Solamente quando vi sarete stancati o vorrete capirci di più, prendete le vostre mappe e cominciate a cercare gli oggetti principali, costellazione per costellazione, specialmente gli ammassi aperti. Tenete al vostro fianco un taccuino nel quale annotare le osservazioni e abbozzare qualche veloce disegno, magari confrontandolo con quello che prova ad effettuare il vostro compagno di osservazioni. Scambiatevi idee ed impressioni, fate a gara a chi vede più oggetti o parti più deboli di un oggetto. Non avete mai a priori nella mente l immagine dell oggetto che state osservando, scopritelo da soli, senza farvi influenzare da ciò che avete visto in alcune immagini. Alcuni degli oggetti binoculari da osservare non sono visibili ad occhio nudo, quindi per trovarli dobbiamo mettere in atto la tecnica dello star hopping. Prima di tutto capite quando è grande il campo inquadrato dal vostro binocolo. Se non lo sapete già potete stimarlo osservando una porzione di cielo di cui conoscete le dimensioni angolari. Generalmente le stelle del grande carro fanno proprio al caso nostro. Il campo reale generalmente oscilla tra i 5 e i 7 e dipende dal campo apparente degli oculari e dall ingrandimento. Puntando le stelle del grande carro o ogni altra zona di cielo di cui conosciamo le distanze, siamo subito in Capire quando è grande la porzione di cielo inquadrata dal grado di dare una stima al campo del vostro binocolo. vostro binocolo è fondamentale per trovare gli oggetti celesti. Capito quanto sia grande il campo inquadrato dal Per fare questa operazione possiamo puntare un oggetto dalle vostro binocolo, potete consultare le mappe con dimensioni conosciute, come il grande carro, ed avere così maggiore consapevolezza e procedere alla tecnica un idea delle distanze angolari visibili attraverso gli oculari. dello star hopping. Lo star hopping è una tecnica che prevede di puntare l oggetto desiderato aiutandoci con stelle brillanti vicine, attraverso piccoli movimenti. Secondo questa tecnica, le indicazioni per trovare ogni oggetto vengono date in riferimento a stelle brillanti nelle vicinanze. Ad esempio possiamo dire che l ammasso aperto M41 si trova 4 a sud di Sirio. Puntando Sirio e sapendo il movimento che corrisponde, nel nostro binocolo, a 4, siamo in grado di trovare facilmente l ammasso aperto. Il puntamento manuale di oggetti invisibili ad occhio nudo avviene sempre con questa tecnica, che consente di prendere una conoscenza del cielo e delle distanze veramente ottima. La ricerca degli oggetti in questo modo diventa parte dell emozione di un osservazione e solamente la vostra abilità vi permetterà di trovarli nel minor tempo possibile. Osservate un oggetto con calma, dedicandogli il giusto tempo: l osservazione non è una gara contro il tempo ma qualcosa da gustare (a meno che con il vostro amico non decidiate di fare una gara a chi osserva più oggetti in un tempo stabilito, davvero divertente!). I dettagli di ogni oggetto tendono a venir fuori solamente dopo un paio di minuti di osservazione, meglio se effettuata in visione distolta. 19

20 Molto importante è l adattamento al buio. I vostri occhi devono restare al buio, altrimenti perderanno l adattamento e dovrete aspettare minuti per riuscire a vedere gli oggetti al limite delle possibilità strumentali. Per la consultazione delle mappe, quindi, è assolutamente indispensabile una torcia che produce una debole luce rossa. Questi oggetti sono facili da trovare nei negozi oppure facili da ricavare dalle comuni torce semplicemente rivestendo la lampada di una pellicola rossa trasparente. Un importante precisazione: l orientazione delle costellazioni, rispetto al nostro orizzonte, cambia nel corso della notte e dei mesi a causa della rotazione della Terra. Le costellazioni, quindi, non solo si spostano in cielo, ma le figure cambiano l orientazione a seconda di dove si trovano. Quando vogliamo trovare un oggetto situato, ad esempio, 5 a nord di una stella, la direzione data è da intendersi sempre rispetto ai punti cardinali della sfera celeste, in questo caso il polo nord celeste, non rispetto al nord inteso come direzione verticale rispetto alla nostra posizione. L orientazione dei punti cardinali della sfera celeste è fissata, al contrario del significato che abitualmente gli attribuiamo nelle esperienze di tutti i giorni. Il nord non è quindi sempre verticalmente, così come il sud non è nel verso opposto. L est non corrisponde alla nostra destra e l ovest a sinistra. Ogni orientazione in astronomia si riferisce sempre ai rispettivi punti sulla sfera celeste e coincide con gli assi verticali e orizzontali solamente quando la stella o la costellazione si trovano al meridiano, ovvero nel loro punto più alto sull orizzonte. Questo momento è detto anche meridiano centrale, e geometricamente è una linea immaginaria che passa per il polo nord, lo zenit, il polo sud e il nadir, e identifica il punto di culminazione degli oggetti astronomici, ovvero il punto in cui l altezza è maggiore. Per definizione, l azimut di ogni stella che si trova in meridiano è pari a zero. 20