.: Osservazione della sfera celeste e astronomia di posizione (prima parte) :.

Le stelle ci appaiono distribuite sulla superficie di una sfera contenente la terra, una sfera al centro della quale si trova l’osservatore. Tale sfera – detta Sfera Celeste – è solo apparente: in realtà sappiamo bene che – a questo stadio osservativo – possiamo considerare l’Universo come illimitato. Nonostante questo, il nostro occhio non riesce a percepire le differenze di distanze dell’ordine di grandezza degli anni luce, di conseguenza, abbiamo l’impressione che tutte le stelle siano alla stessa distanza da noi, e quindi distribuite lungo la superfice interna di una sfera. Oggi sappiamo che la Sfera Celeste non esiste e che stelle apparentemente vicine possono anche essere in realtà lontanissime, l’effetto di vicinanza è dovuto solo ad un motivo prospettico, ma continueremo a riferirci al cielo come ad una sfera giusto per motivi di comodità e per non distaccarci da quelle che sono le nostre percezioni quotidiane.
Già ad uno sguardo superficiale, è facile notare che le stelle presentano diverse luminosità. La luminosità di una stella dipende, ad un primo esame, dalla quantità di energia da essa irraggiata e dalla distanza che la separa dalla Terra.
Le luminosità delle stelle sono state misurate ed oggi è possibile reperire grandi cataloghi ed atlanti stellari nei quali per ogni stella è indicata la sua luminosità. L’unità di misura della luminosità di una stella è la magnitudine relativa, la sua scala è una scala inversa, questo significa che più piccola è la magnitudine di una stella, più questa sarà luminosa. Come riferimento per fissare la scala si usa la Stella Polare alla quale si assegna una magnitudine relativa pari a circa 2.0 (circa perchè è debolmente variabile).
Tra tutte le stelle fisse visibili dalla Terra, la più luminosa è Sirio che ha magnitudine -1.46.
Il cielo di Napoli ai primi di gennaio verso le ore 22.00
In figura è rappresentato un ipotetico cielo di Napoli visibile ai primi di gennaio verso le ore 22.00.
Si tratta di un cielo ipotetico perchè in realtà da Napoli, o da qualsiasi altra città, non vedremo mai un così elevato numero di stelle. Questo perchè la nostra atmosfera non è perfettamente trasparente, anzi: lo è così poco da non lasciarsi attraversare da tutte le luci prodotte da una città durante la notte. Tutte le luci cittadine diffuse verso l’alto non si disperdono, ma vengono riflesse e diffuse dall’atmosfera (una sorta di effetto serra per la luce) generando una illuminazione del cielo detta inquinamento luminoso che impedisce la vista di un notevole numero di stelle.
Per questo motivo gli osservatori astronomici vengono oggi realizzati in deserti o in montagna, cioè in luoghi bui, con l’atmosfera più pulita possibile e – nel caso di osservatori in montagna – con uno strato di atmosfera più sottile rispetto al caso di osservatori situati al livello del mare.
Il cielo mostrato nella figura precedente è, di conseguenza, non il cielo di Napoli, ma il cielo visto da una località situata alla stessa latitudine di Napoli (40° 50′) ma buia.
Per fissare le idee, sotto un cielo privo di inquinamento luminoso è possibile osservare stelle fino ad una magnitudine relativa pari a 6.0, a volte 6.5… dal centro di Napoli difficilmente è possibile osservare stelle oltre la magnitudine 3.0!
Prima di proseguire, è utile ricordare alcune semplici definizioni.
L’intersezione fra la Sfera Celeste e la verticale del luogo individua un punto chiamato zenit.
Il meridiano celeste è il cerchio massimo che si ottiene intersecando la Sfera Celeste con un piano passante per il polo nord celeste e per lo zenit (oppure: la proiezione sulla Sfera Celeste del meridiano locale).
Si definisce l’orizzonte come l’intersezione della volta celeste ed il piano orizzontale (piano tangente alla Terra nel punto in cui si trova l’osservatore).
 

Il cielo di Napoli ai primi di gennaio verso le ore 22.00
Nella figura successiva si può osservare la Stella Polare (cerchiata in bianco) che fa parte della costellazione dell’Orsa Minore, o anche Piccolo Carro (cerhiata in gliallo), della quale è la stella più luminosa. Il Piccolo Carro è formato da stelle molto meno luminose della Polare, talmente poco luminose da non essere visibili da luoghi con molto inquinamento luminoso.
Il Cielo di Napoli alle 22.00 del 1° Gennaio In tal caso la Polare può essre trovata con l’ausilio dell’asterismo del Grande Carro (una parte della costellazione dell’Orsa Maggiore) in figura cerchiato in verde. Si individuano le due stelle opposte all’asse del carro (Dubhè e Merak), la distanza (angolare) tra queste due stelle va prolungata per quattro o cinque volte (dipende se si parte da Dubhè o da Merak) e si arriva esattamente alla Polare.
Se il Grande Carro è invisibile, perchè basso sull’orizzonte come ai primi di gennaio, allora è possibile trovare la Polare con la costellazione di Cassiopea (cerchiata in rosso) facilmente riconoscibile perchè assomiglia ad una M stampatello maiuscolo o – se si preferisce – ad una W. Si considera il lato di Cassiopea evidenziato in nero, tale lato va prolungato per cinque volte, e si arriva in una zona di cielo buia nella quale la stella luminosa più vicina è proprio la Stella Polare.
Il punto in cui si trova la Polare si chiama anche Nord Celeste. Se immaginiamo di disegnare il prolungamento dell’asse di rotazione della Terra verso il cielo (dal lato nord) tale prolungamento passa molto vicino alla Polare, ad una distanza angolare di meno di un grado; la distanza è talmente piccola da non essere percepibile ad occhio nudo, per cui possiamo anche approssimare la posizione della Polare e dire che si trova sul prolungamento dell’asse di rotazione terrestre, da cui il nome di Nord Celeste (= Nord del Cielo). Il Nord Geografico (una direzione sulla superfice terrestre) è la proiezione del Nord Celeste (= Polare) sull’orizzonte.
Trovato il nord, siamo perfettamente in grado di trovare tutti gli altri punti cardinali.
 

(segue nei prossimi giorni).

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