Alla scoperta del cielo. Corso base di astronomia

Alla scoperta del cielo Corso base di Astronomia di Enrico Bonfante Planetario di Verona 1

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Indice generale In viaggio nei cieli del giorno e della notte...5 Vaste distanze e fenomeni incredibili...5 La sfera celeste, lo Zenit, e l'orizzonte...5 Una panoramica del cielo...6 I pianeti del nostro sistema solare...7 Il regno delle Stelle...8 "Siamo fatti di polvere di stelle"...9 Oltre nostra Galassia...10 Stelle luminose, costellazioni e Zodiaco...11 Crepuscolo serale e mattutino...11 L' aspetto delle Stelle...11 Le costellazioni...12 Come navigare in sicurezza nel cielo stellato...13 Costellazioni zodiacali...13 Il cielo osservato dal luogo in cui ci troviamo...15 Come e quando osservare le stelle più luminose...16 Osservare i pianeti e i loro moti...19 Il vagabondare dei pianeti...19 Osservare i pianeti interni...20 Osservare i pianeti esterni...21 Il moto retrogrado...21 Una panoramica dei pianeti esterni...22 I transiti di Mercurio e Venere...24 La Luna, le fasi, e le eclissi...26 L'oggetto celeste più vicino a noi...26 Le fasi lunari...27 La posizione della Luna...28 La Luna lungo l'eclittica...29 La dimensione apparente della Luna...30 Eclissi di Luna...31 Satelliti, comete e meteore...33 Satelliti artificiali...33 Satelliti in orbita bassa...34 Satelliti in orbita media...34 Satelliti in orbita alta...35 3

Comete...36 Meteore e stelle cadenti...37 Scrutare il cielo quando la notte si fa buia...39 Grandi visioni nell'oscurità...39 La luce zodiacale...39 Gegenschein o counterglow...40 La Via Lattea...40 Oggetti di Messier...42 Osservare nebulose e stelle con un binocolo...42 Galassie visto con il binocolo...43 Oscurità...44 La nostra connessione al cosmo...45 Glossario...47 Software consigliati...55 Siti consigliati...55 Riferimenti...55 4

In viaggio nei cieli del giorno e della notte Lezione 1 Questo corso base di astronomia ci permetterà di affacciarci sull'universo che ci circonda, sia vicino che lontano. Come vedremo nel corso, con i nostri occhi possiamo esplorare molti interessanti oggetti nel cielo senza l'aiuto di un binocolo o di un telescopio, e le nostre osservazioni possono essere ancora più gratificanti nel momento in cui riusciamo a comprendere il significato e l'origine fisica dei fenomeni scientifici a cui stiamo assistendo. In questa prima lezione, faremo un rapido viaggio nel cielo, partendo dagli oggetti e fenomeni più vicini a noi fino ai confini visibili dell'universo in cui viviamo. Vaste distanze e fenomeni incredibili L'osservazione del cielo (in inglese chiamata skywatching ) comprende la visione di oggetti e fenomeni che si trovano in una gamma di distanze che è impressionante da considerare. In una chiara, scura, notte senza Luna, possiamo scorgere ad occhio nudo (senza l'ausilio di strumentazione) anche la galassia di Andromeda. Imparare ad osservare il cielo e a riconoscere le caratteristiche dei fenomeni a cui assistiamo, ci permette anche di apprezzare al meglio la bellezza di una cometa, di una meteora, e anche l'apparente banale fenomeno del crepuscolo. La sfera celeste, lo Zenit, e l'orizzonte Quando guardiamo il cielo notturno, le stelle sembrano essere incastonate su una cupola, simile a quella che vediamo in un planetario. Questa cupola è chiamato la sfera celeste, e ruota intorno a noi man mano che la Terra compie la sua lenta rotazione attorno al proprio asse. Lo zenit è definito come il punto nel cielo dritto sopra di noi, e l'orizzonte è il luogo dove la sfera celeste sembra toccare il terreno. La sfera celeste si divide naturalmente in due parti uguali: sopra e sotto 5

l'orizzonte. Una definizione più precisa direbbe che l'orizzonte è definito dalla retta tangente alla Terra nella direzione in cui stiamo osservando. La distanza a cui noi vediamo l'orizzonte dipende dall'altezza da cui stiamo osservando. La distanza dell'orizzonte in miglia è pari a circa 1,2 volte la radice quadrata dell'altezza in metri (esempio: da un'altezza di 100 metri di quota, la linea d'orizzonte si trova a 12 miglia, ovvero 19 chilometri circa). A molte persone, la sfera celeste appare schiacciata. Lo zenit sembra molto più vicino a noi rispetto l'orizzonte, anche se non è così! La cupola leggermente schiacciata che sembra avvolgere la nostra posizione altro non è che un'illusione. Non è vero che gli oggetti nel cielo sopra alle nostre teste sono vicini mentre quelli verso l'orizzonte sono lontani! Una panoramica del cielo Il colore blu del cielo è causato dalla luce del Sole che viene in parte riflessa dalle molecole presenti nell'aria. La maggior parte dell'aria è molto vicina, entro pochi chilometri di distanza dalla superficie terrestre. Quasi tutta l'atmosfera, infatti, si trova entro un'altezza di circa 60 km dal suolo, e ¾ della massa (peso) dell'intera atmosfera è condensata nei soli primi 6 chilometri di altitudine. La troposfera è la regione dell'atmosfera che si trova entro i primi 13km dalla superficie terrestre. La stratosfera è la regione che si trova tra i 13 e i 50 chilometri dalla superficie. Lo strato di ozono, che ci protegge dalle radiazioni ultraviolette del Sole, si trova in prossimità della parte superiore della stratosfera. Lo strato successivo è la mesosfera, che arriva fino a circa 100 chilometri di quota, e oltre troviamo la ionosfera, che è parzialmente ionizzata e permeata dal campo magnetico terrestre. Oggetti familiari, come le nuvole, gli aerei, gli arcobaleni e gli aloni solari, sono tutti fenomeni od oggetti che troviamo nel sottile strato della troposfera. Il fenomeno delle stelle cadenti si verifica invece nella mesosfera, mentre le luci del nord (conosciute meglio come aurore) si verificano nella ionosfera, mentre i satelliti artificiali si trovano tra la ionosfera superiore e la magnetosfera inferiore. La Luna è un altro oggetto familiare nel cielo, e si trova a una distanza 6

media dalla Terra di 384.000 chilometri. Il Sole è invece a circa 150 milioni di chilometri di distanza, pari a circa 24.000 raggi terrestri (un raggio terrestre è circa 6200 chilometri). Questa distanza è nota anche come unità astronomica (UA) ed equivale alla distanza media tra la Terra e il Sole. Il Sole è circa 390 volte più grande della Luna e 390 volte più lontano da noi rispetto al nostro satellite naturale. Questo incredibile coincidenza tra le dimensioni relative e le distanze è alla base del fenomeno incredibile delle eclissi totale di Sole. ATTENZIONE! È importante non guardare mai il Sole per più di una frazione di secondo tranne quando è completamente eclissato, o al massimo entro pochi secondi dal momento di totalità. Per osservare il Sole in modo sicuro si può ricorrere al vetro di schermatura presente ad esempio nelle maschere da saldatore o meglio ancora cercare un paio di occhiali per osservare le eclissi che tagliano il 99,999% di tutte le radiazioni che provengono dal nostro Sole. I pianeti del nostro sistema solare Ad occhio nudo, i pianeti sembrano stelle. Ma i pianeti si muovono rispetto allo sfondo stellato con il passare del tempo, e se si ha familiarità con il cielo notturno, in particolare con le costellazioni zodiacali attraverso le quali sembrano vagabondare i pianeti, si può essere in grado di dire se una particolare stella sia o meno appartenente alla costellazione, e quindi se sia una stella o un pianeta. Quando si vede in cielo una stella molto luminosa che non appartiene alla figura della costellazione, probabilmente stiamo osservando un pianeta. Anche se i pianeti sembrano puntiformi ai nostri occhi, molti veicoli spaziali ci hanno regalato visioni ravvicinati di questi mondi ed hanno ripreso immagini sorprendentemente dettagliate. Un'immagine di Giove ripresa dalla sonda Voyager ci ha mostrato come questi sia un gigantesco pianeta con un'atmosfera tumultuosa. Allo stesso modo, le immagini ravvicinate degli anelli di Saturno ci hanno mostrato come questi siano costituiti da piccoli detriti, per lo più rocce e ghiaccio, probabilmente originate da una collisione tra lune o da una luna mai formatasi completamente. 7

Il regno delle Stelle Le stelle che noi vediamo come piccoli puntini di luce sono Soli molto distanti, grandi in genere come la nostra stella. Sembrano così piccoli e deboli perché sono incredibilmente lontano da noi. La stella più vicina, Alpha Centauri, si trova a circa 270.000 UA di distanza (25 mila miliardi di miglia o 40 mila miliardi di chilometri). Sirio, che si trova in basso a sinistra rispetto alla cintura del grande cacciatore Orione, è la stella più luminosa dell'intera volta celeste. La sua distanza da noi è circa il doppio rispetto a quella di Alpha Centauri. Betelgeuse, che della costellazione di Orione disegna la spalla sinistra, si trova invece a circa 150 volte la distanza di Alpha Centauri. Nonostante si possa essere portati a pensare il contrario, la maggior parte delle stelle più luminose del cielo non si trovano vicine a noi, e la maggior parte le stelle più vicine a noi non appaiono particolarmente luminose. La luminosità percepita (o magnitudine apparente) di una stella è direttamente proporzionale alla sua luminosità intrinseca (o magnitudine assoluta) e inversamente proporzionale al quadrato della sua distanza da noi (legge dell'inverso del quadrato). Si chiama legge dell'inverso del quadrato perché una certa quantità di luce emessa da un oggetto in ogni secondo si propaga su superfici sempre più ampie (che aumentano secondo il quadrato della distanza, ovvero al doppio della distanza iniziale la superficie illuminata sarà quattro volte maggiore). La stessa quantità di luce attraversa con il passare degli istanti una superficie sempre maggiore, e così facendo ogni unità di superficie riceve progressivamente una frazione sempre più piccola della luce emessa inizialmente (quindi al doppio della distanza la quantità di luce per unità di superficie sarà un quarto, al triplo sarà un nono, ecc...). Per apparire brillante, una stella deve disporre di una elevata luminosità o deve essere ad una piccola distanza da chi la osserva, oppure una combinazione di queste due caratteristiche. Le stelle più vicine a noi tendono ad avere bassa luminosità. Betelgeuse è un esempio di stella estremamente potente e luminosa. Si tratta di una stella massiccia che potrebbe effettivamente esplodere come supernova in qualsiasi istante: oggi o entro il prossimo milione di anni. Le grandi distanze che ci separano dalle stelle non sono calcolate con i 8

nostri comuni chilometri o le unità astronomiche (che sono invece utili per misurare le distanze nel nostro Sistema Solare). Quando parliamo di stelle, l'unità di misura utilizzata è l'anno Luce. Un anno luce è una unità di misura di distanza, ed equivale alla distanza percorsa da un oggetto che viaggia alla velocità della luce nell'arco di tempo di un anno. La velocità della luce è pari a circa 300.000 km al secondo. Per ottenere un anno luce in km dobbiamo moltiplicare questa distanza per 60 (ottenendo i km per corsi in un minuto), per altri 60 (otteniamo quelli percorsi in un'ora), per altri 24 (otteniamo i km percorsi in un giorno) ed infine per 365,25 (e otteniamo i km percorsi in un anno). Da questo calcolo otteniamo che un anno luce è circa 9.500 miliardi di km. Quando guardiamo stelle che si trovano a centinaia o addirittura a migliaia di anni luce di distanza, stiamo compiendo un viaggio di centinaia o di migliaia di anni nel passato. Anche il nostro Sole lo vediamo com'era in passato, ma facciamo un viaggio di soli 8.3 minuti indietro ne tempo (tanto impiega la luce dal nostro Sole ad arrivare a noi sulla Terra). Polaris, la famosa Stella Polare, si trova a circa 430 anni luce di distanza, mentre Betelgeuse è a circa 640 anni luce di distanza. È compito non semplice, tuttavia, per gli astronomi determinare le distanze delle stelle in modo preciso. V762 nella costellazione di Cassiopea è la stella più distante nella nostra galassia, la Via Lattea, che possiamo vedere ad occhio nudo in una buia e limpida notte senza luna. Si trova a circa 16.000 anni luce di distanza. Quando le stelle esplodono, queste esplosioni sono talmente potenti da rendere visibili ad occhio nudo queste stelle anche a distanze di oltre 100.000 anni luce. "Siamo fatti di polvere di stelle" Le analisi dei resti di supernova rivelano che gli elementi più pesanti nella chimica (vedi ad esempio la tavola periodica degli elementi di Mendeleev), come il calcio nelle ossa e il ferro presente nei globuli rossi del nostro sangue, sono state prodotte da esplosioni di stelle avvenute molto, molto tempo fa e poi incorporate per formare il nostro Sistema Solare circa 4,5 miliardi di anni fa. Come hanno fatto i gas chimicamente arricchiti ottenuti dalle esplosioni 9

di generazioni precedenti di supernovae ad essere incorporati in nuovi sistemi planetari e nella vita stessa? Si sono raccolte in nubi giganti chiamati nebulose, e queste attraverso un collasso gravitazionale, sono andate a formare nuove stelle e pianeti. La nebulosa di Orione è un esempio di incubatrice di stelle. Il prodotto finale del collasso gravitazionale di gas in una nebulosa è un ammasso stellare aperto. Questo è un gruppo debolmente legato di qualche centinaio o al massimo di qualche migliaio di stelle, generalmente di forma un po' irregolare. Un grande e conosciuto esempio è l'ammasso Aperto delle Pleiadi, chiamato anche delle Sette Sorelle. Oltre nostra Galassia L'enorme luminosità di intere galassie di stelle permette di rendere visibile alcune altre galassie in notti particolarmente buie e con cielo limpido, anche ad occhio nudo senza l'aiuto di strumenti. Le Nubi di Magellano, ad esempio, sono galassie nane, satelliti della Via Lattea. Nell'emisfero settentrionale, possiamo vedere la galassia di Andromeda, che è ancora più lontana delle Nubi di Magellano. incredibile pensare di riuscire a vedere ad occhio nudo questa galassia che si trova a ben 2,5 milioni di anni luce di distanza da noi. Se siamo incredibilmente fortunati, potremmo riuscire ad osservare ad occhio nudo o eventualmente con un binocolo un oggetto che si trova a diversi miliardi di anni luce di distanza: il cosiddetto lampo di raggi gamma (GRB, gamma ray burst). Questo evento rappresenta un particolare tipo di morte di una stella massiccia, dove potenti getti di materia e di radiazione ad alta energia vengono espulsi e può capitare che siano indirizzati verso la nostra direzione. Come vedremo in lezioni successive, se espandiamo la nostra visione alla lunghezze d'onda delle onde radio, possiamo anche vedere il bagliore residuo del Big Bang, la violenta, calda, densa nascita dell'universo, in quella che viene chiamata radiazione cosmica di fondo (CMBR, cosmic microwave background radiation). 10

Stelle luminose, costellazioni e Zodiaco Lezione 2 In questa lezione, ci addentreremo nella notte, il dominio delle tenebre punteggiato da stelle. Esploreremo alcune delle costellazioni più note, impareremo un po' di consigli su come possiamo orientarci nel cielo notturno, e scopriremo quando e dove si possono ammirare le stelle più luminose. Crepuscolo serale e mattutino Il crepuscolo serale (tramonto) e il crepuscolo mattutino (alba) si verificano quando il Sole è completamente sotto l'orizzonte ma riesce a far risplendere parti visibili dell'atmosfera. Il crepuscolo civile è l'intervallo tra il tramonto e il momento in cui il centro geometrico del Sole si trova 6 gradi sotto l'orizzonte. Il crepuscolo nautico è il momento in cui il Sole si trova tra i 6 e 12 gradi sotto l'orizzonte. E il crepuscolo astronomico si verifica quando il Sole è tra i 12 e 18 gradi sotto l'orizzonte. La fine del crepuscolo civile è spesso detto essere circa 30 minuti circa dopo il tramonto, ma la durata effettiva dipende dalla latitudine dell'osservatore e dal periodo dell'anno in cui ci troviamo. Ai tropici, il Sole tramonta quasi verticalmente, e la transizione tra giorno e notte richiede un periodo di tempo minore. Alle alte latitudini, il Sole tramonta lungo un percorso che è molto meno verticale, si muove lungo un angolo molto stretto rispetto all'orizzonte e così il crepuscolo dura più a lungo. La durata di tramonto e alba sono anche legati alle stagioni, e questi effetti sono più marcati man mano che ci allontaniamo dall'equatore. L' aspetto delle Stelle Gli astronomi usano il termine magnitudine apparente per quantificare la luminosità visuale apparente di una stella. Una stella di prima magnitudine è 100 volte più luminosa di una stella di sesta magnitudine 11

(la magnitudine segue una scala logaritmica). Sirio, la stella più luminosa dell'intera volta celeste, visibile nelle notti invernali, ha un magnitudine di -1.4. Nella costellazione di Orione, Rigel ha una magnitudine di 0,12, mentre Betelgeuse ha una magnitudine circa di 0,5, e le tre stelle della cintura sono attorno alla 2^ magnitudine. Le stelle luminose non sono necessariamente fisicamente più grandi delle stelle deboli, ma sembrano più grande ai nostri occhi e nelle fotografie a causa di un effetto chiamato irradiazione. Luce che colpisce la retina dell'occhio, l'emulsione fotografica o il sensore della macchina digitale, è disseminata in una zona attorno al punto in cui l'immagine è stata focalizzata, stimolando una più ampia zona di cellule retiniche (o chi per esse) e rendendo la fonte di luce più grande. La forma stellare di una stella è generata da un aspetto fisico del nostro occhio: durante la notte, la pupilla si dilata per raccogliere più luce, e una parte della luce entra dalla zona in prossimità dei bordi esterni della pupilla, dove troviamo le fibre muscolari che servono proprio alla dilatazione e che conferiscono una forma irregolare a questo bordo, fatto che produce una forma distorta dell'immagine della stella stessa. Se avessimo pupille con bordi perfettamente circolari nei nostri occhi, le stelle avrebbero la forma di piccoli dischi e non appunto a stella. Nel caso di fotografie fatte con un telescopio a riflessione (quindi dotato di specchi), le punte dalle stelle sono date dal modello di diffrazione che si va a formare quando la luce da una sorgente puntiforme viene piegata attorno alle aste che supportano lo specchio secondario. Le costellazioni Le costellazioni sono figure o gruppi di stelle specifici. Nella maggior parte dei casi, le stelle di una data costellazione si trovano a distanze molto diverse rispetto a noi che le stiamo osservando, non sono quindi fisicamente legate le une alle altre, e di fatto non formano un insieme vero e proprio. Alcune figure di stelle sono facilmente riconoscibili, ma non sono costellazioni in senso stretto. Questi sono chiamati asterismi, figure solitamente di forma geometrica e molto semplici da osservare nel cielo. Il famoso Grande Carro, per esempio, è un asterismo all'interno della costellazione dell'orsa Maggiore. 12

Anche se le stelle si muovono le une rispetto alle altre all'interno della nostra galassia, la Via Lattea, questi movimenti sono così lenti rispetto alle grandi distanze che ci separano da loro da far si che nell'arco della nostra vita la forme di queste costellazioni (e asterismi) non riescano a cambiare in modo sensibile. Come navigare in sicurezza nel cielo stellato Ci sono vari strumenti che ci permettono di navigare in sicurezza in un cielo stellato: gli atlanti stellari, i planisfero, gli astrolabi, e anche alcuni software per computer e smartphone. Ma anche le stesse costellazioni sono utili per orientarci in una notte stellata. Se viviamo a circa 45 gradi di latitudine nord, come Verona, la Polaris, la Stella Polare, si troverà sempre a 45 gradi di altitudine sopra l'orizzonte. La figura del Grande Carro sarà sempre sopra l'orizzonte, anche se in alcuni casi lambirà l'orizzonte (sempre che abbiamo un orizzonte sgombro da ostacoli in direzione nord!). Un altro modo per orientarsi è quello di trovare la costellazione di Cassiopea (figura che forma una W, una M, un 3 o una E a seconda di come è ruotata nel cielo) che sarà più alta nel cielo a mezzanotte nei primi giorni di ottobre e in prima serata a metà dicembre. Questa costellazione si trova dalla parte opposta al Grande Carro rispetto alla Stella Polare (che sarà in mezzo alle due figure). A mezzanotte alla fine di giugno o nella prima parte della sera nel mese di agosto, saranno alte nel cielo sia l'orsa Maggiore che Cassiopea, rispettivamente a sinistra e destra rispetto a Polaris (la Stella Polare). Solo però con un cielo sufficientemente scuro si può trovare il Piccolo Carro (le cui stelle sono anche la figura completa della costellazione dell'orsa Minore), e sarà anche possibile vedere le stelle principali della costellazione del Dragone. Costellazioni zodiacali Come detto in precedenza, noi possiamo vedere gli altri pianeti del Sistema Solare mentre vagabondano tra una serie di costellazioni ben conosciute: le costellazioni zodiacali. Queste sono anche le costellazioni attraversate dal Sole man mano che la Terra compie il suo 13

moto di rivoluzione (la sua orbita, in 365,25 giorni). Il percorso preciso che segue il Sole nel cielo è chiamato eclittica. I pianeti nei loro movimenti attorno al Sole non seguono esattamente l'eclittica (per noi che li osserviamo dalla Terra) perché i loro piani orbitali sono leggermente inclinati rispetto alla nostra orbita, e praticamente ogni pianeta ha una inclinazione del piano orbitale differenze. Così, i pianeti si trovano in una fascia leggermente più ampia di cielo: questa zona di cielo a cavallo dell'eclittica viene chiamata Zodiaco. Le costellazioni zodiacali sono ufficialmente 12, nonostante il Sole e alcuni pianeti attraversano anche la costellazione di Ofiuco, il Portatore del Serpente. Le costellazioni zodiacali sono fondamentali per l'astrologia. L'oroscopo tradizionale è diviso in 12 segni di uguale dimensione, 30 gradi di cielo ciascuno, ma questi sono solo simbolici rispetto alle costellazioni a cui sono associati, dato che le dimensioni di cielo coperte dalle varie costellazioni zodiacali sono ben diverse da segno a segno. Molte delle costellazioni zodiacali non sono particolarmente evidenti nel cielo. In realtà, solo cinque di loro hanno una stella con una magnitudine maggiore (quindi valore inferiore) di 1,5. Le costellazioni sono 88 in tutto e ricoprono l'intera volta celeste, sia dell'emisfero nord che di quello sud. Di queste, la maggior parte (le 12 dello zodiaco e le 36, oggi 38, costellazioni elencate da Tolomeo) arriva a noi dalla cultura e mitologia greca, anche se spesso gli stessi greci hanno ereditato tali costellazioni da culture precedenti. Non è possibile inoltre osservare tutte le costellazioni in un determinato momento della notte o in uno specifico periodo dell'anno. Questo sia perché non tutto il cielo è visibile da ogni punto della Terra (alcune zone non saranno mai visibili perché sempre sotto il livello dell'orizzonte), sia perché una parte del cielo (variabile con il passare dei giorni) sarà invisibile perché immersa nel chiarore del cielo diurno. L'unico luogo da cui, nell'arco di un anno, possiamo ammirare l'intero insieme di costellazioni è l'equatore, dove tutte le stelle, prima o poi, sorgeranno e tramonteranno, e nessuna stella sarà sempre sopra il livello dell'orizzonte (circumpolare). 14

Il cielo osservato dal luogo in cui ci troviamo Come accennato nella Lezione 1, le stelle sono molto lontane e sembrano essere "incollate" ad una cupola che ci circonda - la sfera celeste. l poli nord e sud celesti sono situati dove l'estensione dell'asse di rotazione terrestre interseca la sfera celeste. L'equatore celeste è l'equatore della Terra proiettato verso l'esterno sulla sfera celeste. Se abbiamo un orizzonte libero e senza inquinamento luminoso, in qualsiasi momento possiamo ammirare metà della sfera celeste, dato che le stelle sono molto più lontane in relazione alle dimensioni della Terra. Non saremmo in grado di osservare metà della sfera celeste se questa fosse più vicina a noi. Man mano che la Terra ruota attorno al proprio asse, noi vedremo le stelle sorgere a est, attraversare il cielo culminando a sud, e tramontare a ovest, proprio come fa il Sole. La sfera celeste sembra ruotare attorno alle nostre teste, ma questo è un moto apparente, dato che in realtà è la Terra che sta ruotando. L'altezza della Stella Polare sull'orizzonte è pari alla latitudine di chi la osserva sulla Terra. Se fossimo al Polo Nord, la Stella Polare (Polaris) sarebbe esattamente sopra alla nostra testa (allo zenit); se fossimo invece all'equatore, la Polaris sarebbe al livello dell'orizzonte. Le stelle che sono sempre visibili sopra l'orizzonte durante tutte le notti dell'anno (e che sarebbero visibili anche di giorno se il cielo fosse buio) sono dette circumpolari, perché si trovano sufficientemente vicine al polo nord celeste da non sorgere e tramontare mai dalla latitudine dell'osservatore. Se siamo al Polo Nord, tutte le stelle risultano essere circumpolari e mantengono sempre la stessa altezza sull'orizzonte. Al Polo Nord, lo zenit coincide con il polo nord celeste, e l'equatore celeste si trova all'orizzonte. Il polo sud celeste è direttamente sotto di noi, molto al di sotto dell'orizzonte. Dal polo nord non possiamo osservare nessuna stella dell'emisfero sud perché sono sempre sotto l'orizzonte. Se ci troviamo in piedi sulla linea dell'equatore, vedremmo le stelle alzarsi perpendicolarmente dall'orizzonte orientale, disegnare un arco nel cielo, e tramontare perpendicolarmente rispetto all'orizzonte occidente. Dall'equatore terrestre, nessuna stella risulta essere circumpolare. I poli celesti all'equatore si trovano adagiati sull'orizzonte perfettamente a nord 15

e sud. Nel corso delle 24 ore del ciclo giorno/notte, se fossimo all'equatore, vedremmo transitare sopra alle nostre teste tutta la volta celeste, ma solo circa la metà questa sarebbe osservabile in orario notturno. Da una latitudine intermedia sulla Terra, 45 gradi a nord, come Verona, le stelle sorgono inclinate rispetto all'orizzonte orientale, e tramontano inclinate in quello occidentale. La nostra visione del cielo notturno quindi dipende notevolmente dalla nostra latitudine sulla sfera terrestre e dal momento della notte in cui noi stiamo osservando. Un altro fattore determinante per quello che possiamo osservare nel cielo è il mese, dato che la porzione di cielo verso cui è rivolto il nostro pianeta durante le ore notturne cambia continuamente. Supponiamo di essere in prossimità dell'equatore terrestre a mezzanotte nel mese di Dicembre: vedremo Orione sopra alle nostre teste, perché lo zenit è nella direzione della costellazione di Orione. Ma ora di Marzo, la Terra si sarà spostato nella sua orbita attorno al Sole, e a mezzanotte, lo zenit è sarà nella direzione della costellazione della Vergine. La combinazione del moto di rotazione e del moto di rivoluzione (la sua orbita attorno al Sole) della Terra comporta che una data costellazione, se osservata in prossimità dell'equatore, sorge o tramonta con circa 2 ore di anticipo man mano che passano i mesi. Come e quando osservare le stelle più luminose Dalle prime serate di Aprile fino a Settembre, se si segue la curva del manico del Grande Carro verso l'esterno di quasi il doppio della sua lunghezza, incontriamo la luminosa stella di colore rosso-arancione chiamata Arcturus (Arturo). Risplende con una magnitudo di -0,04, ed è la stella più luminosa a nord dell'equatore celeste e la quarta più brillanti di tutto il cielo. Se si continuiamo l'arco oltre Arcturus, prolungandolo di una distanza simile, troveremo Spica, una stella di 1^ magnitudine, nella costellazione della Vergine. La possiamo vedere da primavera fino ad Agosto. Nelle prime sere di Primavera, Spica è un buon punto di partenza per cercare altre costellazioni zodiacali aventi almeno una stella luminosa. Immediatamente a ovest della Vergine c'è la costellazione del Leone, 16

con la brillante stella Regulus (Regolo) di magnitudine 1,35. Più a ovest, oltre la costellazione di Orione, si trova l'occhio del Toro, ovvero la stella di 1^ magnitudine Aldebaran, una gigante rossa ancora più grande di Arcturus (Arturo). A est della Vergine troviamo invece la Bilancia, quindi lo Scorpione, che ha la rossastra stella di prima grandezza Antares come cuore. Una supergigante rossa ancora più grande è la rossa stella Betelgeuse, con un diametro pari a circa 1100 quello del Sole. La stella biaco-blu Rigel, disegna il piede sinistro di Orione, è la settima stella più luminosa del cielo, con una magnitudine di 0,12. Nel suo complesso, la costellazione di Orione è la più luminosa del cielo, ma è più visibile dalle prime sere di Dicembre ad Aprile. La cintura di Orione punta verso l'alto all'incirca verso Aldebaran, e continuando lungo quella stessa linea, si raggiungono le Pleiadi, chiamate anche le Sette Sorelle. In alto a sinistra rispetto ad Aldebaran e alle Sette Sorelle troviamo la giallastra stella Capella, la sesta stella più luminosa nel cielo notturno e il terzo astro più luminoso nell'emisfero settentrionale. Estendendo la cintura di Orione verso sud-est, arriviamo invece a Sirio, la stella più brillante di tutto il cielo, appartenente alla costellazione del Cane Maggiore, con una magnitudine di -1.4. Nelle vicinanze si trova Procione, nella costellazione del Cane Minore, splendente di magnitudine 0,34, ottava stella più luminosa nel cielo. Betelgeuse, Sirio e Procione formare quello che viene talvolta chiamato il Triangolo d'inverno (un asterisma). Il Triangolo Estivo (asterisma) è costituito invece da Vega, Altair e Deneb. Vega è la quinta stella più luminosa nel cielo e la seconda più brillante dell'emisfero Nord. Si trova nella costellazione della Lyra (l'arpa suonata da Orfeo). Se ci troviamo vicino all'equatore o nell'emisfero meridionale tra Marzo e Luglio, è possibile ricercare la Croce del Sud (che aiuta ad identificare la direzione sud). Ad est di essa troviamo le luminose stelle Alpha e Beta Centauri. Molte delle stelle luminose nel cielo brillano con luce tremolante. Come sappiamo, l'aria devia o rifrange la luce delle stelle. A causa della turbolenza atmosferica, questa rifrazione varia nel tempo, facendo quindi variare la quantità di luce che colpisce l'occhio: è questa continua 17

variazione che origina l'effetto di scintillio che vediamo nelle stelle. Le stelle vicine all'orizzonte tendono ad avere una luce più tremolante rispetto a quelle più alte nel cielo perché la luce deve attraversare uno strato di atmosfera superiore e la turbolenza dell'aria è maggiore più vicino all'orizzonte. Stelle molto luminose, come Sirio, possono sembrar anche cambiare colore man mano che tremola la loro luminosità. 18

Osservare i pianeti e i loro moti Lezione 3 Nell'ultima lezione, abbiamo parlato della sfera celeste e abbiamo esplorato le stelle del cielo notturno, ma alcuni oggetti che a prima vista possono sembrare delle comuni stelle sono in realtà pianeti del nostro sistema solare che orbitano, come la Terra, attorno al Sole. In questa lezione, faremo un viaggio tra i pianeti interni ed esterni e impareremo come i transiti dei pianeti possono aiutarci a trovare un mondo che potrebbe sostenere la vita all'interno della nostra Galassia. Il vagabondare dei pianeti I pianeti lentamente vagano davanti alla cosiddetta sfera delle stelle fisse, che disegnano le costellazioni. Dal momento che le posizioni dei pianeti cambiano, potrebbe non essere cosa complicata l'identificarli nella notte. Ma i loro movimenti spesso sono molto lenti e questo compito potrebbe invece non essere così semplice. Inoltre, ad occhio nudo, i pianeti sono molto simili alle altre stelle. Così una buona conoscenza delle figure delle costellazioni può aiutare ad identificare quali siano gli intrusi e, spesso, questi intrusi sono proprio i pianeti. Se pensiamo di aver individuato un pianeta, è possibile verificare la nostra ipotesi consultando una mappa stellare, un planisfero, un software dedicato alla rappresentazione del cielo o le tabelle rintracciabili online sulla posizione dei pianeti con il passare del tempo. Il presunto pianeta dovrebbe inoltre cambiare la sua posizione tra le stelle nel corso di pochi giorni, poche settimane o al massimo qualche mese. Se scattiamo fotografie del cielo in serate successive, possiamo evidenziale l'eventuale movimento dell'oggetto celeste rispetto alle altre stelle nelle sue vicinanze. Un'altra buona regola per distinguere i pianeti è la seguente: se la sua luce è meno tremolante delle altre stelle di intensità simile che si trovano approssimativamente alla stessa altezza sull'orizzonte, allora è probabile che sia un pianeta. La luce riflessa dal disco del pianeta non è 19

puntiforme come nel caso delle stelle (che seppur molto più grandi dei pianeti, si trovano però a distanze astronomicamente superiori), e così risulta più stabile rispetto a quella delle stelle. Ma quando l'aria è molto turbolenta, anche i pianeti manifestano questo scintillio. Un altro suggerimento per ricercare i pianeti è dato dal fatto che alcuni di essi possono essere molto più luminosi delle stelle. In effetti, la prima "stella" che si vede di notte è frequente Venere, che brilla a una magnitudine di circa -4, risultando l'oggetto naturale più luminoso del cielo notturno dopo la Luna. Se vedete una stella ad una altezza inferiore ad uno o due gradi sopra l'orizzonte, è probabile che sia un pianeta, dato che nessuna stella è così luminosa da essere visibile ad occhio nudo vicino all'orizzonte, dove l'atmosfera attenua la luce in modo significativo. Osservare i pianeti interni La visibilità di un pianeta di notte dipende molto dal fatto che il pianeta sia all'interno o all'esterno dell'orbita terrestre (quindi più vicino o più lontano dal Sole rispetto a noi). I pianeti interni appaiono sempre relativamente vicini al Sole, mentre i pianeti esterni possono essere molto lontani da esso. Mercurio, per esempio, è piuttosto difficile da osservare dalla Terra a causa della sua apparente vicinanza al Sole. Mercurio inoltre è troppo debole per essere osservabile quando il Sole è alto, e cala sotto l'orizzonte subito dopo il tramonto o sorge poco prima dell'alba. Ed anche con un orizzonte libero e scuro, Mercurio non potrà mai essere osservato attorno alla mezzanotte, in quanto non è assolutamente possibile che si trovi dalla parte opposta del Sole rispetto alla Terra. Mercurio solitamente si alza poco sopra all'orizzonte, e diventa visibile solo all'interno della luce crepuscolare, fatto che attenua notevolmente la sua luminosità e quidi la sua visibilità. Malgrado la sua magnitudine vari tra 2.7 e -1.4, in realtà è molto difficile da osservare quando è più debole della magnitudine 0. Per aumentare le possibilità di osservare Mercurio, bisogna aspettare fino a quando non raggiunge una grande separazione angolare dal Sole. Di sera, intorno al periodo dell'equinozio di primavera, l'eclittica è più inclinata rispetto l'orizzonte, e Mercurio potrà apparire più in alto nel cielo sopra al Sole. 20

Come Mercurio, anche Venere è un pianeta interno, ma è molto più facile da vedere. In realtà, con una magnitudine di -4, è l'oggetto più luminoso nel cielo dopo il Sole e la Luna. Venere può raggiungere una distanza dal Sole di circa 46 gradi, rendendosi quindi visibile fino ad alcune ore dopo tramonto a ovest o prima dell'alba a est. Osservare i pianeti esterni I pianeti esterni rimangono alti più a lungo nel cielo notturno nei giorni in cui si trovano in opposizione, ovvero quando il Sole e il pianeta sono su lati opposti della Terra e quindi quando il pianeta si trova alla sua minima distanza dal globo terrestre. Quando un pianeta è in opposizione, lo vedremo sorgere ad est al tramonto del Sole, culminare alto nel cielo a sud a mezzanotte, e tramontare ad ovest intorno al sorgere del Sole. Di solito è più facile vedere i pianeti esterni da 1 a 3 mesi dopo l'opposizione, quando la parte di cielo in cui si trovano sorge prima nella notte perché la Terra si è spostata lungo la sua orbita attorno al Sole. Così sono già abbastanza alti nel cielo orientale in prima serata, e calano solo poche ore dopo la mezzanotte. Più lontano un pianeta si trova dall'opposizione, minore sarà il tempo in cui rimarrà visibile nel cielo notturno. Quando il pianeta si trova nella stessa direzione del Sole, solo di poco spostato da esso, potrebbe essere visibili solo per 1 o 2 ore dopo il tramonto o prima dell'alba. Quando un pianeta esterno è nella stessa direzione del Sole e si trova dietro di esso, si dice che è in congiunzione con il Sole e non risulta visibile dalla Terra. Il più delle volte, il disco del pianeta non si troverà nascosto dal disco solare, dato che il piano orbitale della Terra non è esattamente uguale a quella degli altri pianeti, ma sarà comunque invisibile perché immerso nel bagliore del Sole durante il giorno. Il moto retrogrado Il fenomeno del moto retrogrado è abbastanza ovvio per i pianeti esterni in opposizione. Ciò si verifica quando un pianeta sembra andare alla deriva lentamente tra le stelle da est a ovest, piuttosto che seguire il normale moto progrado con direzione da ovest a est. 21

A causa della rotazione terrestre attorno al proprio asse, tutti i pianeti sembrano sorgere da est e tramontare ad ovest nell'arco delle 24 ore. Se confrontiamo la posizione di un pianeta rispetto alle stelle di sfondo in un periodo di un paio di settimane, vedremo che per la maggior parte del tempo, il pianeta si muoverà lentamente da ovest a est. Tuttavia ogni anno, per un determinato periodo di tempo, i pianeti invertono tale movimento e si spostano da est a ovest. Questo movimento retrogrado causato dalla differente velocità dei singoli pianeti lungo le loro orbite, che determina un cambio di prospettiva tra di essi. Prendiamo come esempio Marte. Se consideriamo un periodo in cui Marte si muove lungo la sua orbita quasi perpendicolarmente al moto della Terra, noi vedremo che la proiezione di Marte sullo sfondo stellato si muove da ovest a est. Ma quando Marte è vicino all'opposizione, la Terra lo sta raggiungendo e superando, e quindi la proiezione di Marte sullo sfondo stellato sembra andare alla deriva e tornare indietro lungo il percorso che aveva appena effettuato, dando origine al moto retrogrado. Facendo passare un altro po' di tempo, la Terra torna a muoversi con moto approssimativamente perpendicolare rispetto a Marte, e così la posizione apparente di Marte torna ad avanzare con moto progrado. Il percorso complessivo è un anello o una figura a Z storta nel cielo a causa dell'inclinazione rispettiva dei piani orbitali. Il moto retrogrado si verifica anche per i pianeti interni durante il passaggio tra la Terra e il Sole. più difficile da rilevare, tuttavia, perché i pianeti sono vicino al Sole e le stelle di confronto non sono così facilmente visibili nel cielo ancora illuminato dalla luce crepuscolare. Una panoramica dei pianeti esterni Marte è il primo pianeta oltre l'orbita della Terra, e si trova ad una distanza di 1,5 UA dal Sole. Dal momento che si muove rapidamente e la sua luminosità apparente varia enormemente in relazione alla sua distanza dalla Terra, Marte può essere il pianeta esterno visibile ad occhio nudo più difficile da individuare. Quando si trova in opposizione, Marte è molto vicino alla Terra e mostra il suo disco interamente illuminato dalla luce solare: in tali circostanze può diventare molto luminoso, con una magnitudine che può giungere anche a -2.7. Ma a causa del moto combinato della Terra e di Marte, l'opposizione si verifica solo ogni due anni. Mercurio, Venere e Marte sono chiamati i pianeti terrestri perché sono 22

relativamente piccoli e rocciosi, con un nucleo di ferro. La loro struttura di base è simile a quella della Terra. I pianeti Giove, Saturno, Urano, e Nettuno sono invece chiamati pianeti gioviani. Essi sono molto più grandi e sono costituiti prevalentemente da gas, masse liquide e, nel caso di Urano e Nettuno, ghiaccio. Giove è di gran lunga il più grande e più massiccio pianeta del Sistema Solare. La sua distanza dalla Terra varia da circa 4 UA quando è in opposizione a 6 UA quando invece si trova in congiunzione. È molto luminoso nel cielo, con una magnitudine che varia da -2.5 (opposizione) a circa -1.5. Il periodo orbitale di Giove è di 12 anni; in media, si muove verso est attraversando una costellazione zodiacale all'anno. Dopo Giove incontriamo Saturno. È famoso per i suoi anelli, costituiti da blocchi di roccia, polveri e blocchi di ghiaccio, che sembra si siano formati dalla collisione di due lune o forse da una luna che non si è mai completamente formata. La magnitudine apparente di Saturno varia da circa -0.3 a 1.3, e la sua distanza dalla Terra varia da circa 9 UA in opposizione a 11 UA in congiunzione. Il periodo orbitale di Saturno è di quasi 30 anni, quindi si muove verso est attraversando una costellazione zodiacale ogni 2,5 anni circa. Urano è il settimo pianeta come distanza dal Sole, e si trova a circa 20 UA dalla nostra stella. Ha una luminosità di circa 5.5-6 magnitudini, risultando appena percettibile ad occhio nudo. Urano impiega 84 anni per orbitare intorno al Sole, quindi, in media, rimane in una determinata costellazione zodiacale per circa 7 anni. Nettuno, l'ottavo pianeta, è a circa 30 UA di distanza dal Sole e si trova nella zona più esterna e fredda del Sistema Solare. Nettuno si intravede attraverso un buon binocolo, se si sa esattamente dove cercarlo. La sua magnitudine rimane pressoché stabile a circa 7.8. Con un periodo orbitale di circa 165 anni, Nettuno trascorre quasi 14 anni in una determinata costellazione zodiacale. Plutone non è più considerato un vero pianeta, perché si trova nella Fascia di Kuiper, una zona ricca di corpi celesti analoghi all'ex pianeta. La sua magnitudine è di circa 14 o 15, rendendo Plutone troppo debole per essere visto con strumenti puramente amatoriali. necessario uno strumento di grande diametro per riuscire a rintracciarlo. Un paio di asteroidi, che sono frammenti planetari orbitanti per lo più tra Marte e Giove, possono essere visti con un semplice binocolo. Tra questi Vesta è l'asteroide più luminoso, e a volte può essere percepito anche ad occhio nudo in condizione di cielo ottimali. 23

I transiti di Mercurio e Venere Dal momento che si trovano più vicini al Sole, Mercurio e Venere a volte possono transitare direttamente sul disco solare, rendendosi in tal caso visibili (utilizzando le dovute precauzioni) come piccoli dischi neri che attraversano la faccia della nostra stella vista dalla Terra. Il transito di Venere può richiedere molte ore, a seconda di quanto vicino al centro del Sole sia il suo percorso orbitale (prospetticamente visto dalla Terra). Il transito però non si verifica ogni volta che Venere si trova tra la Terra e il Sole, perché il suo piano orbitale è inclinato di circa 3,4 gradi rispetto al piano della Terra, quindi solitamente si trova o un po' sopra o un po' sotto la posizione del Sole. I transiti di Venere si verificano sempre in coppia, distanziati di 8 anni l'uno dall'altro, e le coppie poi sono distanziate di oltre 100 anni. Le date dei transiti più recenti di Venere sono state l'8 Giugno 2004, e il 5 o 6 Giugno 2012. I transiti di Mercurio sono molto più frequenti di quelli di Venere, ma rimangono comunque eventi piuttosto rari, dato che si verificano in genere solo una o due volte ogni decennio, sempre a causa del fatto che il piano orbitale di Mercurio è inclinato rispetto a quello della Terra. Se si vuole osservare il transito di Mercurio, è particolarmente utile utilizzare un telescopio (con il filtro adeguato) dato che questo pianeta appare come solo un puntino disperso sul disco solare. I transiti sono anche utilizzati per individuare pianeti extrasolari, cioè pianeti che orbitano attorno ad altre stelle. L'idea che sta alla base di questo metodo è che una parte della luce delle stelle può essere bloccata dal pianeta in transito, rendendo la luminosità leggermente più debole del normale per un breve intervallo di tempo. Se questo fenomeno accade con un periodo ben definito, si può evincere che vi sia un pianeta in orbita attorno alla stella. Un telescopio spaziale chiamato Kepler ha il compito di monitorare più di 150.000 stelle per trovare tali transiti e ha già trovato decine di centinaia di nuovi candidati pianeti extrasolari. Ora sappiamo che molte stelle hanno pianeti in orbita attorno a loro, e in alcuni casi si trovano alla giusta distanza per poter avere acqua allo stato liquido in superficie. Può essere che tra i candidati pianeti extrasolari 24

Kepler abbia già trovato il gemello della Terra! 25

La Luna, le fasi, e le eclissi Lezione 4 La Luna è sicuramente l'oggetto celeste più osservato nel cielo, ancora di più del Sole dato che la sua luminosità ci permette di guardarla direttamente. Sebbene guardare la Luna Piena sia sempre stata una delle attività preferite nelle serate romantiche, il tracciare le sue fasi risulta essere molto più interessante per gli astrofili. Questa lezione esamina queste fasi in dettaglio, spiega perché la Luna sembra così grande quando è vicina all'orizzonte, e tratta anche le eclissi lunari. L'oggetto celeste più vicino a noi La Luna è si trova a circa 384 mila chilometri di distanza dalla Terra, e possiamo osservarla molto grande nel cielo anche ad occhio nudo o con un binocolo. Fra le sue caratteristiche più evidenti ci sono sicuramente i grandi crateri e le regioni oscure chiamate Mari. Queste ultime sono colate laviche che ricoprivano i crateri da impatto e che poi si sono solidificate circa 3-4 miliardi di anni fa. Quando il Sole illumina completamente la nostra Luna, abbiamo la Luna Piena, e vediamo una superficie piatta in cui non risaltano ombre e che risulta povera di dettagli. Se vogliamo osservare al meglio la nostra Luna, è meglio guardarla quando ci appare illuminata circa a metà dal nostro punto di vista. Ad una prima approssimazione possiamo dire di vedere sempre la stessa faccia della Luna, indipendentemente dalla sua fase, perché la Luna ruota attorno al suo asse alla stessa velocità con cui orbita attorno alla Terra. La Luna una volta ruotava molto più velocemente su se stessa di quanto impiegava a compiere un'orbita attorno alla Terra, ma l'interazione gravitazionale con la Terra, la cosiddetta forza di marea, l'ha rallentata fino a farle avere una rotazione sincrona con il nostro pianeta. Ma nonostante le apparenze, noi non vediamo esattamente la stessa faccia della Luna in ogni istante. L'orbita della Luna è ellittica, quindi non perfettamente circolare, e la sua velocità orbitale varia nel tempo (ma la 26

sua rotazione intorno al proprio asse no): questo fatto si traduce in un effetto chiamato librazione, un movimento di ondeggiamento apparente, che ci permette di vedere poco più del 50% della superficie lunare. Le fasi lunari Le fasi della Luna sono le seguenti: Luna Nuova, Luna Crescente, Primo Quarto, Luna Gibbosa Crescente, Luna Piena, Luna Gibbosa Calante, Terzo Quarto, Luna Calante, e nuovamente Luna Nuova. Il ciclo completo richiede in tutto 29,5 giorni. La chiave per comprendere le fasi lunari è sapere che la Luna brilla solo riflettendo la luce solare. L'emisfero orientato verso il Sole è illuminato, mentre quello opposto è buio. La porzione illuminata dell'emisfero rivolto verso la Terra varia in base alle reciproche posizioni di Sole, Luna e Terra, e questo rapporto geometrico cambia man mano che la Luna procede lungo la sua orbita attorno alla Terra. Se seguiamo l'orbita della Luna in rapporto al Sole, possiamo constatare che ciò che osserviamo dalla Terra è solo l'emisfero che ci sta di fronte, non necessariamente tutto l'emisfero illuminato. Non vi è alcun lato perennemente oscuro della Luna. Tutte le parti vengono prima o poi illuminate, ma c'è un lato della Luna che invece è perennemente lontano dai nostri sguardi, e noi non lo vediamo anche quando è illuminato. Si può determinare il momento migliore per vedere le varie fasi della Luna andando a stimare quando sarà sopra l'orizzonte rispetto alla nostra posizione sulla Terra. Ad esempio, la Luna crescente non sarà visibile tra le 9 della sera e le 9 della mattina perché semplicemente non la vediamo in cielo, ma sarà visibile prevalentemente durante il giorno. La Luna al Primo Quarto sorge intorno a mezzogiorno, è più alta nel cielo al tramonto, e cala circa a mezzanotte. Allo stesso modo, la Luna piena sorge al tramonto e tramonta all'alba. La Luna al Terzo Quarto sorge intorno alla mezzanotte, culmina nel cielo all'alba, e tramonta a mezzogiorno circa. Quando osserviamo la leggera falce di Luna Crescente, pochi giorni dopo la Luna Nuova in un cielo piuttosto scuro, possiamo vedere il lato oscuro debolmente illuminato. Questo fenomeno è chiamato luce cinerea. 27

Quando vediamo la Luna Crescente, la Terra, vista dalla Luna, sembra gibbosa (con la gobba). La Terra riflette la luce del Sole verso la Luna, e la Luna riesce a riflettere nuovamente una piccola quantità di luce verso la Terra. Così, la parte oscura dell'emisfero di fronte a noi si presenta debolmente illuminato. La quantità di luminosità che incrementa man mano che la Luna cresce, ci permette di comprendere meglio le caratteristiche superficiali. La Luna piena è di circa 12 volte più luminosa della Luna al Primo o Terzo Quarto, anche se la zona illuminata è solo due volte più grande. Questo perché non ci sono ombre quando vediamo la Luna Piena, e ogni punto della superficie riflette luce e va ad aumentare la luminosità totale. Al contrario, la Luna ai quarti è ricca di ombre. Questo effetto è aumentato maggiormente dalla ruvidità della superficie lunare, coperta di polvere. Quando la luce penetra inclinata tra gli spazi compresi tra i grani di polvere, rimbalza e riemerge in direzioni casuali. Quando invece la Luna è Piena, la luce va verso il fondo dei fori tra le particelle di polvere e viene riflessa nella stessa direzione di provenienza, non disperdendo luce, e incrementando così la luminosità totale. La posizione della Luna La Luna sembra ruotare attorno a noi con il passare delle ore mentre si muove attraversando il cielo di giorno o di notte. Questo effetto è causato dal fatto che la stiamo osservando da un punto della superficie terrestre che è in movimento. Ogni giorno o notte, vista da un determinato punto sulla Terra, la Luna sorge a est e tramonta ad ovest, seguendo un arco parallelo all'equatore celeste. La Luna si trova sempre nel cielo in prossimità dell'eclittica, perché i piani orbitali della Luna e della Terra sono leggermente inclinati l'uno rispetto all'altro. A causa del suo moto orbitale attorno alla Terra, la Luna sembra muoversi verso est tra le stelle delle costellazioni dello Zodiaco di circa 12 gradi ogni giorno. La Luna sorge e tramonta, in media, 50 minuti più tardi ogni giorno. Come nel caso del Sole (si pensi alla posizione nel cielo della nostra stella ai solstizi), l'altezza massima della Luna sopra l'orizzonte varia ampiamente nel corso dell'anno. Sarà alta in estate, bassa in inverno, e intermedia agli equinozi. In estate, quando l'emisfero settentrionale della Terra è inclinato verso il 28