16/01/14

Come trovare il Sole di notte (la risposta) **

Se non avete trovato la risposta a questa domanda, eccovi una descrizione (un po' approssimativa) della soluzione. In ogni modo, basta solo un nome: Gegenschein

Il modo migliore sarebbe vedere il Sole. No, non ridete. E' ovvio che non posso certo vedere il Sole di notte. Tuttavia, invece del Sole posso vedere  suo fratello gemello che sta sempre legato a lui e non lo molla mai. Un fratello invisibile di giorno, ma visibile di notte in modo "indiretto", se le condizioni del Cielo lo permettono. Sto parlando del punto antisolare o antisole, Esso si trova sempre esattamente a 180° rispetto al fratello più famoso. Se individuo lui individuo subito anche il gemello nascosto "sotto terra"...

Iniziamo dalla lontana, con un argomento già trattato quando ho parlato di angolo di fase (QUI). Per facilitarne la comprensione, ne faccio un breve riassunto. Usiamo la Fig. 1. Sia P un asteroide o una qualsiasi particella sospesa nello spazio interplanetario. Il Sole S illumina l’oggetto, mentre la Terra T ne raccoglie la luce riflessa. Tralasciamo i modi di riflettere la luce di un qualcosa che non è sicuramente uno specchio, ma è formato da granuli di varia composizione, e sintetizziamo, semplificando, la trattazione. L’angolo tra la direzione dei raggi solari e la direzione della Terra viene chiamato angolo di fase (sì, proprio l’angolo che causa le fasi lunari e di Venere). Dalla figura non è difficile comprendere che più l’angolo di fase è grande è più aumenta la zona dell’oggetto P che viene vista in ombra dalla Terra.

fig. 1
Figura 1

I casi limite sono: per oggetti tra noi e la stella, quando  si trovano tra la Terra e il Sole (angolo di fase uguale a 180°, con tutta la superficie visibile non illuminata) e quando si trovano  in direzione opposta a quella del Sole (angolo di fase uguale a zero, con tutta la superficie visibile illuminata); per oggetti esterni alla Terra, quando si trovano all'opposizione  e in congiunzione esterna  (angolo di fase uguale a zero) e per una certa posizione intermedia (angolo di fase che dipende dal semiasse dell'orbita). Queste cose ve le avevo già raccontate molto bene parlando di angoli di fase...

In basso, nella figura, è rappresentato ciò che vede la Terra per una situazione come quella mostrata in alto. Possiamo concludere che l’angolo di fase, a parità di distanza, permette di vedere, a mano a mano che decresce, una parte illuminata dell’oggetto P sempre maggiore. Quando riesce ad arrivare a zero diciamo che l’oggetto è in opposizione o in congiunzione superiore; quando arriva a 180° diciamo che è in congiunzione inferiore. Ovviamente, se il piano in cui si trovano i tre oggetti è proprio l’eclittica si hanno anche eclissi mutue.

L’importante, per noi, è capire che un oggetto visto a piccolo angolo di fase è più luminoso di uno visto a grande angolo di fase (a parità di distanza, ovviamente).

A questo punto, possiamo tranquillamente introdurre la polvere del Sistema Solare. Attorno alla nostra stella, come una specie di “pancake”, vi è tanta polvere, composta mediamente da particelle più piccole del millimetro, che si allarga fino all’orbita di Giove e anche oltre. Potreste dire: “Sì, ma delle cose così minute non possono certamente essere viste”. E invece si possono vedere e come. L’importante è che siano tante, ma nemmeno così tante come potreste immaginare. Pensate che basterebbe metterne una di 1 mm ogni 8 km, per ottenere una luce sufficiente da  essere notata a occhio nudo. Sto, ovviamente, parlando della luce zodiacale. Essa è proprio dovuta alla presenza della polvere zodiacale, ossia di quel pancake di cui vi dicevo prima e che si trova poco sopra e poco sotto il piano dell’eclittica, dato che tutto ciò che lo forma si trova proprio su quel piano (o -almeno- non molto lontano da esso).

Chi dà origine e mantiene sempre ricca la polvere zodiacale? Sicuramente i resti di comete con orbite periodiche della famiglia di Giove (comete i cui parametri orbitali sono strettamente collegati a quelli di Giove) e -soprattutto- la fascia asteroidale dove gli urti tra corpi celesti sono continui e distruttivi. Tra questi urti s’individuano ancora bene i residui degli scontri ben più enormi che hanno creato le maggiori famiglie asteroidali centinaia di milioni di anni fa, i cui resti formano ancora bande di polvere nella fascia principale. Qualsiasi sia la loro origine, questi granelli costruiscono il pancake che sta poco sopra e poco sotto il piano dell’eclittica e che si allunga fin oltre Giove, dato che i corpi che si sono scontrati e che si sono sgretolati stanno proprio vicino a quel piano, come tutti  -o quasi- i pianeti.

La forma a pancake è ovviamente una prima approssimazione, ma può essere usata per i nostri scopi. Vediamola in Fig. 2,vista “dall’alto”.  Come mai troviamo polvere un po’ dappertutto, anche se gli asteroidi stanno per la gran parte tra Marte e Giove? Facile a dirsi: le dimensioni estremamente piccole dei grani di polvere fa sì che essi risentano di forze non gravitazionali che tendono a farli decadere verso il Sole. I tanti, però, che vengono inghiottiti dalla stella, sono rimpiazzati da altri che si  sono formati  e continuano a formarsi molto più lontano. Insomma, la distribuzione di polvere nel pancake è praticamente stabile.

fig.2
Figura 2

Quali configurazioni geometriche favoriscono la visione di questa nube di polvere? Beh… sicuramente le zone più vicine al Sole, dove l’angolo di fase è molto piccolo. Ne ho disegnato alcuni in diverse posizioni e distanze per evidenziare questo fatto. Un’altra zona favorita è sicuramente quella in cui la nube è in  opposizione e riflette verso di noi tutta la luce ricevuta. Basta l’angolo di fase? Sicuramente no. Bisogna anche tenere presente lo spessore della nube che vediamo dalla Terra, la distanza media, il chiarore del Sole nelle zone a lui prospetticamente molto vicine e altre cose più sottili.

La Fig. 3 ci mostra che, nuovamente, per questioni di spessore di nube le zone più favorite sono quelle vicine al Sole e all’opposizione, ossia ce n’è di più a parità di angolo di vista.

fig.3
Figura 3

Facendo calcoli più precisi si ricava che la zona più visibile, malgrado la vicinanza della luce solare, è quella che sta subito davanti e subito dietro al Sole. Cosa vuol dire questa conclusione? Che, subito dopo il tramonto del Sole o poco prima dell’alba, se il Cielo è particolarmente scuro e limpido, si nota una specie di nube a forma di mezza ellisse (più o meno) che si distende lungo l’eclittica per un certo tratto.

La luce che si scorge viene appunto chiamata luce zodiacale, proprio perché seguendo il percorso del Sole durante l’anno, segue anche i segni zodiacali. Le condizioni di migliore visibilità si hanno quando l’eclittica forma un angolo abbastanza grande con l’orizzonte. Questo capita soprattutto nelle regioni comprese tra i tropici e, comunque, nei due equinozi (per  avere conferma di quanto detto potete andare a rileggervi questo articolo)

luce zodiacale
Visione artistica della luce zodiacale in due luoghi della Terra il 21 marzo.

Fin qui tutto bene, ma cosa c’entra la domanda iniziale? La luce zodiacale non fa altro che precedere o seguire il Sole. Al limite può essere un po’ più estesa o nitida se le condizioni del Cielo sono migliori.

Per avere la risposta, dobbiamo tornare a quanto detto per l’angolo di fase e per lo spessore. Vi è un’altra zona abbastanza favorita per essere osservabile a occhio nudo. Un po’ meno di quella zodiacale propriamente detta, ma spesso piuttosto netta e chiara (sempre sotto ottime condizioni di Cielo). E’ quella relativa alla polvere in opposizione rispetto al Sole. In altre parole, la zona che vista dall’osservatore punta verso l’antisole, ossia verso la direzione a 180° dal Sole. Essa ha inoltre un vantaggio, chiamato proprio effetto d’opposizione, ossia un brusco aumento della luminosità dovuta al fatto che spariscono tutte le ombre secondarie (vedi articolo di Lorenzo). Questa specie di “ellisse” illuminata prende il nome tedesco di Gegenschein e la sua parte centrale più luminosa indica esattamente la direzione opposta a quella del Sole.

La Fig. 4 mostra la sfera celeste per un osservatore O al momento del tramonto del Sole. Riproduce in modo molto approssimativo la parte più visibile della polvere zodiacale. I due rigonfiamenti in direzione del Sole e in direzione opposta sono proprio ciò che si riesce a vedere in ottime condizioni. Tuttavia, mentre quella vicina al Sole è visibile solo poco dopo il tramonto e poco prima dell’alba, quella dell’antisole è visibile in piena notte. Ovviamente, l’eclittica descrive, durante un giorno terrestre, un cerchio parallelo all’equatore, come tutti gli astri.

fig.4
Figura 4

Vale la pena ricordare che, in zone particolarmente favorevoli, è addirittura possibile vedere l’intera fascia di polvere lungo tutta l’eclittica, che lotta per luminosità con la Via Lattea (anche se decisamente meno visibile). Ovviamente, se avete a disposizione una macchina fotografica, le cose sono molto più facili...

luce zodiacale
Due foto della luce zodiacale reale

Gegenschein
Una splendida immagine del Gegenschein ottenuta a Paranal in Cile

13 commenti

  1. beppe

     Hai ragione Enzo, per vedere il "Gegenschein" è meglio la birra :mrgreen:  :mrgreen:
    Grazie Enzo per averci insegnato qualcosa divertendoci!!!  :lol:

  2. teto

    Grazie per la risposta Enzo, prima di morire vorrei andare in un posto sperduto per vedere il cielo limpido pieno di queste meraviglie.
     

  3. carissimi!
    vedete perché è bello scrivere per voi? Si possono fare indovinelli, prenderci un po' in giro, ma nessuno si sente offeso o  sminuito. Siamo tutti uguali, desiderosi di imparare e NON di dimostrare! Io certe cose le sapevo solo perché  ho studiato per tanti anni le collisioni asteroidali e quindi anche la polvere che ne derivava. Niente di speciale...Adesso, però, io l'ho ricordata e ripassata e molti di voi hanno imparato qualcosa di nuovo: una piccola conquista del gruppo!!! :-P

  4. Jacopo

    Non avevo mai sentito di questo fenomeno.....grazie Enzo per avermi illuminato!!! :-D

  5. etruscatro

    grande Enzo!!!
    avevo letto in passato di questo fenomeno, ma mai lo avrei collegato a questo discorso, forse perchè non lo avevo capito così chiaramente come ora l'ho fatto con il tuo articolo......
    è davvero il caso di dire che il tuo articolo è....... "illuminante"!! :-P  

  6. Andrea.Andrea

    Ahhh.
    non ci sarei mai arrivato! :)
    A posteriori sembra tutto semplice ma da solo mi sarei perso.
    Ciao a tutti!

  7. AlexanderG

    Confermo anch'io che non sapevo nulla di questo fenomeno.
    Grazie ancora Enzo :)

  8. Grazie a te carissimo!!
     Un regalo speciale a chi riesce a fargli una foto!!!! :mrgreen:

  9. gioyhofer

    Grazie Enzo,
    molto interessante.
    Sui libri in cui o trovato riferimento al Gegenschein, lo liquidano in 2 righe....
    Sarebbe bello riuscire a fotografarlo, ma mi sa che si dovrebbe andare nel deserto... Se hai pazienza (intendo qualche anno), sarà uno dei miei obbiettivi insieme alla luce zodiacale, che ancora non sono mai riuscita a vedere... Ma è così facile da riprendere con una macchina fotografica oppure è molto evanescente????

  10. cara Giorgia,
    con un cielo fantastico non è difficile e si nota bene anche a occhio nudo. :wink:  

  11. Lampo

    Devo ammettere che sto Gegenschein è la prima volta che lo sento nominare...grazie per avermi insegnato qualcosa di nuovo! Purtroppo però mi sembra di capire che per riuscire a vederlo bisogna trovarsi sotto un cielo che pochi posti sulla terra hanno la fortuna di avere...

  12. Lampo

    Eheheh certo che sarebbe un ottimo posto...ma è davbero lontanuccio...anche se...mai dire mai! ;)

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