Galileo, Livio e il cielo

Il cielo è stato sempre osservato fin dall'origine dei tempi. Le stelle e i pianeti hanno sempre attratto l'attenzione degli abitanti della terra, non solo gli uomini. Le costellazioni sono state delineate fin dall'età del bronzo, in particolare le zodiacali. Quasi tutte quelle dell'emisfero nord sono state definite dai babilonesi ed ereditate dai greci. Tolomeo ne ha catalogate 48 nel secondo secolo dopo Cristo e le attuali 88 costellazioni hanno acquisito nel 1922 le denominazioni e confini attuali. Ma il primo a rivolgere uno sguardo del tutto nuovo al cielo è stato Galileo quando ha deciso di puntare il suo telescopio verso Giove. L'idea rivoluzionaria è stata quella di osservare metodicamente il cielo e documentare le sue osservazioni. La tecnologia per produrre le lenti era già nota da tempo, ma Galileo è stato il primo a utilizzarle per realizzare uno strumento che gli consentiva di mettere a fuoco oggetti lontanissimi e per la prima volta nella storia dell'uomo qualcuno ha potuto distinguere le lune di Giove e gli anelli di Saturno. A occhio nudo è impossibile infatti rendersi conto dei dettagli dei pianeti. Per cui visti dalla Terra queste luci lontane che si muovono nel cielo sono state identificate con personaggi soprannaturali come le divinità greche e romane o corpi celesti dalle bizzarre traiettorie descritte con molta difficoltà da Tolomeo. Per poter essere coerente con la sua teoria geocentrica, era infatti costretto a interporre degli epicicli per poter dare conto delle retrogradazioni. Galileo finalmente ha potuto vedere direttamente dei corpi sferici che emettono luce riflessa intorno ai quali si muovono altri corpi seguendo traiettorie regolari. Dall'osservazione sistematica del moto dei quattro satelliti di Giove che Galileo dedicò ai Medici, ma che sono universalmente conosciuti come galileiani in onore del loro scopritore, Galileo trasse delle relazioni ben precise dei loro periodi di rotazione. Queste informazioni furono la base delle future analisi che portarono gli astronomi della generazione successiva a Galileo a formulare l'ipotesi del sistema eliocentrico, molto simile al sistema di Giove e le sue lune, ma con il Sole al centro e gli altri pianeti a girare intorno, inclusa la Terra. Da queste osservazioni nascerà la scienza sperimentale e il metodo con il quale chiunque e in qualsiasi luogo o tempo può autonomamente ripetere un esperimento, fare le stesse misure e raggiungere i medesimi risultati. La scienza diventa un modo con cui approcciare la realtà e studiare la natura per trarne delle leggi che permettono ulteriori conoscenze. Tutti siamo debitori a Galileo per aver indicato per primo questa strada anche se i tempi non erano ancora maturi perchè venisse accettato. Infatti dovette abiurare, vale a dire, rinunciare alla validità delle sue scoperte quando rischiò di essere condannato per eresia. Però ci lasciò con un "Eppur si muove!" che chiunque poteva constatare guardando le Lune di Giove a intervalli di circa un paio di ore in cui si può vedere chiaramente che si muovono e NON intorno alla terra!. Da lì ai passi successivi che ha fatto l'umanità è passato relativamente poco, perchè dall'aver capito il moto dei pianeti e dei satelliti e dal poter prevedere gli eventi astronomici futuri: congiunzioni, opposizioni, eclissi, è venuta la nostra fiducia nel comprendere il mondo e, in qualche modo, dominarlo. Tutto è legato alle conoscenze di fisica e matematica con cui Galileo ha riunito i fili della storia: dalle esperienze dei geometri greci e degli algebristi arabi e al loro sfruttamento che ne hanno iniziato a farne geniali inventori e scaltri mercanti in uno stretto connubio che ha portato il mondo occidentale, a innescare l’industrialismo e quindi la possibilità di produrre beni di massa e accumulare capitali. La storia moderna non potrebbe essere spiegata senza quelle osservazioni di Galileo nei cieli pisani. Per questo esorto ad alzare gli occhi al cielo e osservarne l'immensità, l'armonia e la bellezza perchè noi ne siamo una parte. Probabilmente siamo gli unici esseri, in questa parte d'universo, capaci di fare delle osservazioni consapevoli e nel momento in cui rimaniamo meravigliati di fronte a quello che il cielo offre ai nostri occhi, sembra che diamo anche un senso a questo spettacolo che, senza di noi, sarebbe perso... quasi inutile. Per questo auguro a Livio di poter guardare più in là di quello che solitamente si fa e imparare a conoscere il cielo che è il soffitto della nostra casa, la Terra! Come presto imparerà infatti le stelle ci indicano il cammino, se le conosciamo profondamente, anche in mezzo al mare o in un bosco durante la notte. Così facevano anche in nostri avi, marinai o contadini, ma ora con un bel telescopio possiamo sapere molto di più di quello che avviene sopra le nostre teste: bisogna sempre guardare in alto per capire quello che succede, a volte sembra lontanissimo sopra di noi, ci sovrasta ma solo se lo si osserva bene diventa qualcosa di noto e quindi più amichevole come il nostro cielo. Cercare sempre la verità guardando più lontano, questo è stato l'obiettivo di Galileo e della scienza. E una volta che si ha la verità, perchè la si è dimostrata alla prova dei fatti, tenerla sempre ben chiara nella propria mente e non rinunciare a difenderla, magari anche solo con una battuta, con un: "Eppur si muove!".

Comete

In questi giorni è visibile la cometa Panstarrs bassa sull'orizzone a ovest poco dopo il tramonto. Si deve cercare con un binocolo ma è difficile trovarla nel cielo ancora luminoso del crepuscolo. Viene da molto lontano, dalla nube di Oort per cui il prossimo passaggio dovrebbe avvenire tra più di 100 mila anni! Quindi nessun essere umano l'aveva vista finora, per cui lo spettacolo di questi giorni si può dire veramente unico anche se tanto difficile da scorgere. Tutto avviene molto rapidamente: la cometa si sta già allontanando dal Sole e in pochi giorni sarà impossibile vedere la "coda" della cometa. Ma cosa sono le comete e da dove vengono? Si tratta di corpi relativamente piccoli a volte di solo poche centinaia di metri di dimensione massima, formati prevalentemente di ghiaccio. Hanno orbite fortemente ellittiche, giacenti nel piano dell'eclittica, con semiasse maggiore che può essere comparabile con il raggio della orbita di Giove caratterizzate da periodi di alcune decine di anni o orbite che vanno al di là di Plutone, con inclinazioni anche notevoli caratterizzate da periodi dell'ordine della migliaia di anni. A queste ultime appartiene la cometa di questi giorni. Alcune di queste non sono periodiche, fanno cioè un unico passaggio vicino al Sole per poi perdersi nello spazio esterno al sistema solare, in questo caso le orbite sono paraboliche o iperboliche. E' prevista per novembre il passaggio di un'altra cometa che sarà anche più luminosa e probabilmente molto più visibile. Alle comete vengono associati fatti importanti della vita dell'umanità: vediamo quest'anno cosa succederà.

Dal 4 Febbraio 1994 a oggi: 18 Anni nell'Universo

Cosa è l’età? Perché contiamo gli anni?
I sistemi di misura del tempo, i calendari, sono generalmente basati su fenomeni astronomici. Gli anni corrispondono al
completamento dell'orbita terrestre intorno al Sole, i mesi alle lunazioni che sono 12 e qualcosa all'anno, le settimane alle fasi lunari: ne occorrono 4 e qualcosa affinché la Luna completi un'orbita intorno alla Terra. Inoltre i giorni della settimana sono 7 come i corpi celesti visibili a occhio nudo da Terra di cui rimangono i nomi romani da lunedì a venerdì e gli ultimi due sono rimasti, ad esempio, nel vocabolario inglese. Il tempo quindi procede inesorabilmente dal passato verso il futuro così come satelliti e pianeti ruotano procedendo da ovest verso est (durante il giorno e la notte il moto che vediamo da Terra é in realtà da est verso ovest, ma questo é dovuto al nostro "relativo" punto di vista. I conti non sono facili come si vede dalla
dispersione dei vari calendari esistenti tra le popolazioni del mondo che hanno trovato modi più o meno corrispondenti ai fenomeni astronomici principali per contare correttamente il tempo sempre comunque effettuando aggiustamenti come il giorno aggiuntivo ogni 4 anni tranne per gli anni dei secoli multipli di 4 nel nostro calendario. Nonostante questi scostamenti, si è riusciti a costruire anche sistemi di numerazione e calcolo sulla base di questi fenomeni, come fecero i babilonesi (vedi "Storia della matematica" di C. B. Boyer) per il sistema sessagesimale, motivo per cui al sistema decimale per la misurazione del
tempo si sovrappone un sistema basato sui numeri 360, 60, 30, 24, 15, 12, 4, 3, 2.
Questo sistema ha tratto origine dall'osservazione che l'anno solare si compie in poco più di 360 giorni, per cui ogni giorno la Terra compie uno spostamento angolare di circa 1 grado, essendo l'angolo giro appunto par a 360 gradi...e non per caso!
Per effetto della forza gravitazionale che il Sole esercita su di essi, i pianeti seguono orbite quasi circolari intorno al Sole debolmente ellittiche con una eccentricità di solo qualche percento dove il Sole occupa uno dei fuochi. Questa è una conseguenza del fatto che la forza gravitazionale dipende dall'inverso del quadrato della distanza che determina anche la velocità con cui vengono percorse le orbite. Se consideriamo l'orbita circolare la velocità è costante e il periodo orbitale dipende dalla distanza dal Sole secondo la legge osservata da Keplero e cioè il quadrato del periodo va con il cubo del raggio orbitale. Questo implica che quanto più i pianeti sono vicini al Sole quanto
più sono veloci e di conseguenza il periodo di percorrenza più breve.
Dalla legge espressa da Newton può essere dedotto tutto quello che caratterizza il moto dei pianeti. In particolare il fatto che a denominatore ci sia ad esponente del raggio il valore "2" determina tutte le conseguenze di cui sopra. Ora il numero "2" ha un senso notevole, insieme ai primi numeri interi, per la matematica che abbiamo determinato noi sul nostro pianeta...se l'esponente fosse stato, ad esempio,
1,98 tutte le conseguenze sulle caratteristiche orbitali sarebbero state differenti. Almeno si sarebbe trattato di un numero razionale, sempre riportabile cioè a un rapporto tra numeri interi come ad esempio 198/100. Ancora peggio se l'esponente fosse stato un numero irrazionale come il valore pi. Insomma il numero "2" dice che la nostra descrizione del mondo rappresenta profondamente il mondo, perché evidentemente siamo parte di questo mondo e indagando su noi o sull'universo stiamo rivolgendo la coscienza verso la natura e, in quanto natura, siamo natura che guarda se stessa.
Questo vorrei dire a Miriam: siamo parte di questo Universo (vedi "L'universo elegante" di B. Greene) e probabilmente siamo la creatura più evoluta che esista, capaci, dal terzo pianeta del sistema solare di comprendere la grandezza che è intorno a noi e che è in noi.
Dopo 18 anni, portata a zonzo nello spazio, Miriam già ha partecipato a tanti fenomeni astronomici a cui siamo coinvolti tutti. Durante questi ultimi 18 giri intorno al Sole, la nostra stella a soli 8 minuti-luce, sono successe tante cose straordinarie, una futura è la congiunzione tra Venere e Giove di metà Marzo. Sono previsti molti altri di questi fenomeni notevoli come le congiunzioni.
Dai parametri orbitali dei pianeti del sistema solare si nota come Mercurio è il più veloce, seguito da Venere e via via Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno.
Nel loro moto intorno al Sole i pianeti hanno periodi, e di conseguenza velocità orbitali, che non stanno in rapporti semplici traducibili in rapporti di numeri razionali. Questo significa che dopo un certo tempo non si verificherà mai che n giri di un pianeta corrispondono a m giri di un altro, per cui 2
pianeti non ripasseranno più esattamente nella stessa posizione relativa rispetto al Sole...ma rispetto alla Terra le posizioni notevoli si verificano molto più facilmente. Bisogna però considerare il concetto di periodo sinodico, che si può calcolare attraverso le velocità angolari relative in un sistema di riferimento solidale alla Terra. Il fatto che Marte e Venere abbiano periodi abbastanza prossimi a quelli della Terra fa sì che la ripetibilità dei fenomeni
visti da Terra relativi a questi due pianeti siano più rari (Marte presenta il periodo sinodico più lungo: più di 2 anni). Mentre gli altri pianeti nel caso in cui siano molto lontani hanno un moto tanto lento che in un anno terrestre e poco più si ritrovano quasi nelle stesse posizioni. Al contrario Mercurio è così rapido che molto più spesso si può trovare nelle posizioni notevoli.
In conclusione, il 4 febbraio 1994 la posizione dei pianeti era come nell'immagine seguente,

come allora Venere sta venendo verso di noi da ovest e quindi iniziava ad essere visibile di sera accedere all'indirizzo seguente e avanzare con il tasto del
tempo: ). In questi 18 anni si sono verificate 18 congiunzioni con Venere anche se quelle buone da osservare, in cui Venere fa un angolo sufficientemente grande rispetto al Sole da essere vista con comodità sono state poche. Se non ci piace svegliarci la
mattina a vedere i fenomeni astronomici prima dell'alba, praticamente ci riduciamo alle congiunzioni serali di Venere che si verificano circa ogni 3 anni quindi in 18 anni si sta per verificare la sesta. Per le congiunzioni di Marte si avvicendano ogni 2 anni e qualche mese per cui negli ultimi 18 anni se ne sono verificati 8. Per concludere, a parte il significato speciale e sociale che ha il giorno del compimento dei 18 anni, questo giorno può essere ricordato in altri modi: Buon 6574 giorni (6570 giorni + i 4 29 febbraio che si sono verificati nel frattempo), Buon 222 lune, o quello che impressiona più di tutti:
buoni 567.993.600 secondi... che poi sono più o meno i battiti cardiaci!

Venere, Giove e gli altri

Torno dopo tanto tempo perchè il cielo... lo merita!
Guardando verso sud ovest, una di queste sere, si vede uno spettacolo raro:
i due pianeti più luminosi si stanno avvicinando l'uno all'altro!
Si tratta di Venere, luminosissima a Ovest dopo il tramonto e Giove, un po' meno luminoso alto a sud. La prima sta rapidamente risalendo le costellazioni invernali verso est mentre il secondo e' praticamente fermo nell'Ariete e tra un mese verrà raggiunto. Queste sere tra i due corpi celesti si è aggiunta la Luna rendendo il randez-vous ancora più entusiasmante. Quello che sta succedendo è che, visti da Terra, tutti questi corpi celesti vengono visti sotto un angolo molto simile. Quando saranno allineati questo angolo sarà nullo, in particolare ci si riferisce all'ascensione retta che grosso modo coincide con l'azimut. Il secondo angolo con cui si individua un corpo celeste, la declinaizone, non sará necessariamente lo stesso per questo se non si verificheranno delle occultazioni. Il fatto che coincida l'ascensione retta è comunque gia' notevolissimo per il fatto che i periodi con cui i pianeti ruotano intorno al Sole non sono in proporzionalitá semplice. La relazione tra i tempi di rotazione dei pianeti intorno al sole segue una legge che lega i quadrati dei tempi ai cubi delle distanze (vedi terza legge di Keplero). Visti dal pianeta Terra gli altri pianeti però possono essere visti sotto lo stesso angolo anche se non allineati rispetto al Sole. Va ricordato che bisogna distinguere tra i pianeti interni, Mercurio e Venere, dagli esterni: Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. I primi due hanno orbite di raggio inferiore a quello della Terra per cui non possono mai essere visti alla mezzanotte, cioè nella zona di cielo opposta al Sole. Possono essere visti solo con angoli relativamente piccoli, specialmente Mercurio, nelle vicinanze del Sole. Appena dopo il tramonto o poco prima dell'alba. Mentre i pianeti esterni possono essere visti durante tutta la notte in un certo periodo dell'anno, in cui la Terra si trova nella zona di spazio tra il Sole e il pianeta esterno. Giove ad esempio si vede da quasi sei mesi ed è prossimo al tramonto definitivo. Venere è invece nella sua fase "vespertina", cioè è visibile la sera dopo il tramonto. Tra un mese circa si verifica l'allineamento tra Venere e Giove. Per capire meglio come si verifica il fenomeno può aiutare la pagina web del "Solar System Simulator" che consente di visualizzare il moto di rotazione dei pianeti intorno al sole dal punto di vista dello zenit rispetto al piano dell'eclittica. Se fissiamo il Sole come il centro di un orologio, la Terra in gennaio-febbraio va da ora 2 a 1 lasciando giove a ore 5 mente venere passa da ore 5 a ore 3. Questo fa sí che si crei la prospettiva di allineamento di Venere e Giove da Terra.

Il programma Solar System consente di far avanzare il tempo e visualizzare le posizione dei pianeti nel futuro e prevedere i prossimi allineamenti. Giove e Venere torneranno allineati a luglio primi dell'alba. Un successivo allineamento si verificherá in maggio 2013, ma sará quasi invisibile verificandosi immediatamente dopo il tramonto. Un altra forma di allineamento è quella del gennaio 2014 ma non è visibile per il fatto che Venere è tra Sole e Terra e conseguentmente è invisibile di notte, in questo caso i pianeti sono in opposizione. Altro allineamento all'alba si verificherà in agosto 2014, mentre per il prossimo allineamento serale si dovrà attendere il giugno del 2015. Godiamoci quindi un fenomeno che si verificherá di nuovo tra 3 anni e mezzo. Gli altri due pianeti esterni visibili a occhio nudo, Marte e Saturno sono visibili a ore della notte piú avanzate. Saranno in opposizione alla Terra e quindi visibili a sud a mezzanotte a fine febbreio Marte e metá aprile Saturno.

Eclisse lunare

Ieri 15 giugno si è verificata una lunga eclisse totale di Luna visibile dall’Europa. L’eclisse lunare è un fenomeno dovuto alla coincidenza di due fattori: l’allineamento Sole-Terra-Luna nella fase di Luna piena e di passaggio nella linea dei nodi dell’orbita lunare. Questa ultima condizione fa sì che i centri dei tre corpi celesti giaccia sullo stesso piano, quello dell’eclittica e permetta al cono d’ombra provocato dalla Terra di proiettarsi nella zona di spazio dove transita la Luna.
Queste coincidenze non sono così eccezionali, infatti ogni sei mesi circa si verificano eclissi lunari, la prossima sarà il 10 dicembre. Esse però possono essere parziali, se il cono d’ombra non investe tutta la superficie lunare, ma piuttosto lambisce la Luna in una sua parte. Quella di ieri è stata una eclisse totale e in più centrale, questo ha fatto sì che sia durata più del solito e che la Luna si sia trovata sempre nella zona d’ombra e non di penombra rispetto alla Terra. Dall’Europa il fenomeno è stato visibile poco dopo il tramonto per un paio d’ore.
Vedere una eclisse di Sole è più eccezionale perché la Luna che si trova tra Sole e Terra , proietta sulla Terra un’ombra molto piccola che riguarda una zona ben circoscritta e inoltre dura solo alcuni minuti. Nonostante ciò il fenomeno di ieri è sorprendente dal momento che qualcosa a noi familiare si presenta diversamente dal normale. La Luna assume una colorazione rossastra, non si distinguono bene i crateri, inoltre quando la sua luce poco a poco ritorna non si presenta in forma di falce come durante le fasi normali ma presenta una forma a spicchio un po’ irregolare.

A osservarlo con un semplice binocolo, ci si può rendere conto che lo spicchio è determinato da un’ombra dai contorni abbastanza netti e dal profilo di un corpo circolare dal diametro evidentemente più grande di quello della Luna. I responsabili di quella ombra siamo noi e il nostro pianeta di cui facciamo parte: la Luna diventa per pochi minuti uno schermo involontario che dà l’idea della nostra presenza guardando dietro di noi verso lo spazio notturno! E’ un po’ come l’ombra che proietta il nostro corpo che ci permette di valutare la nostra fisicità e come essa interagisce con l’ambiente e lo cambia. Anche l’ombra della Terra sulla Luna può darci conferma, una volta in più, se ce ne fosse bisogno, della sfericità della Terra, delle sue dimensioni superiori rispetto a quelle della Luna e del fatto che la Luna si sposta sulla sua orbita durante la notte in cui la vediamo, anche piuttosto veloceme

Luna

Il corpo celeste più straordinario è quello che ci sta più vicino e che forse, con un po’ di sufficienza, osserviamo con poco interesse. Si vede facilmente e sembra di sapere tutto sulla Luna, chiunque ha posato gli occhi sul nostro satellite in una notte di Luna piena o in un tramonto con una piccola falce orientata a ovest che segue da vicino il Sole appena scomparso dietro i monti, ma già meno persone si accorgono della Luna che tramonta la mattina e ancora meno la cercano di giorno quando è una piccola falce stavolta orientata verso est poco prima dell’alba. Quelle elencate sono le diverse fasi con cui la Luna si presenta a noi a seconda della posizione che la Luna occupa nella sua orbita intorno alla Terra come nella figura che segue.

La Luna piena si verifica quando la Luna è allineata al Sole e alla Terra, oltre quest’ultima, passa al meridiano a mezzanotte e sorge alle 18 circa al tramonto del Sole, di conseguenza tramonterà all’alba circa alle 6: è quindi perfettamente visibile durante la notte. La Luna nuova si verifica nell’altra posizione di allineamento, quello compreso tra Sole e Terra, quindi la si vedrebbe a mezzogiorno in direzione del Sole , ma chiaramente è impossibile vederla perché in ombra e contro-Sole. Dal giorno successivo alla Luna nuova inizia la fase crescente e in una settimana circa la Luna raggiunge la posizione di primo quarto quando da Terra è visibile per metà, quella verso ovest. Passerà al meridiano alle ore 18 quindi guardando a sinistra del Sole la si può trovare un po’ sbiadita ma visibile durante il giorno. Continua a essere crescente per un’altra settimana fino a quando diventerà Luna Piena, oltre questa posizione la Luna è calante e va perdendo uno spicchio di luce verso ovest ogni giorno fino a farsi vedere, una settimana dopo la Luna piena, di nuovo per metà all’ultimo o terzo quarto quando la curvatura illuminata è verso est. In questa posizione la Luna passa al meridiano alle 6 di mattina, quindi sorge a mezzanotte e tramonta a mezzogiorno. In questa fase si può vedere di giorno abbastanza bene durante la mattina guardando verso ovest. Nella settimana successiva va assottigliandosi e avvicinandosi al Sole precedendone il tramonto. Tutto ricomincia con la Luna Nuova: è un perfetto conta-tempo, difatti molti calendari ancora oggi sono lunari (il calendario Cinese ne è un esempio). Il difetto dei calendari lunari è che le orbite della Luna intorno alla Terra in un anno sono 12 con la differenza di 11 giorni a completare l’anno solare, il che significa che il calendario lunare perde il riferimento con la ripetizione ciclica della posizione del Sole visto dalla Terra. Quest’ultima condizione è preferibile per via della comodità di trovare i punti notevoli degli equinozi e solstizi alla stessa data tutti gli anni. Molti calendari sono luni-solari nel senso che usano allo stesso tempo entrambi i corpi celesti per contare il tempo. Nel nostro calendario ereditato dai romani, che rielaborarono i precedenti greci, egizio e babilonese, abbiamo la convivenza delle settimane e dei dodici mesi che seguono i ritmi della Luna, con i 365 giorni dell’anno che invece contano i ritmi solari. Ci accorgiamo, infatti, di uno sfasamento dei giorni della settimana che si spostano di un giorno, da un anno all’altro e di due in caso degli anni bisestili.
In 27,3 giorni circa la Luna completa un giro intorno alla Terra, che diventano 29,5 rispetto alla posizione del Sole dal momento che la Terra nel frattempo si è spostata, questo significa che compie 360/27,3 = 13,2º gradi al giorno. Pochi riescono a percepire il moto della Luna durante la stessa notte: bisogna infatti avere un riferimento abbastanza vicino come una stella o un pianeta, in modo poter cogliere in 8 ore circa durante la notte, un terzo di questo spostamento cioè circa 4º che corrisponde a poco meno della lunghezza del pollice della mano a braccio teso verso il cielo. Quello che invece si può facilmente notare è che ogni giorno la Luna si è spostata notevolmente tra le stelle, visto che una costellazione zodiacale è ampia grosso modo 30º, lo spostamento della Luna da una notte alla successiva è di circa mezza costellazione. In due giorni quindi la Luna attraversa una intera costellazione da ovest verso est, stesso verso di rotazione di tutti i corpi del sistema solare, Terra compresa. Inoltre, dal momento che la Terra percorre 15º in una ora, lo spostamento della Luna verso est, determina che l’ora del sorgere della Luna cambia ogni giorno a circa un’ora più tardi rispetto al giorno prima. Quindi l’aspetto della Luna, l’ora del sorgere e del tramontare, se è visibile di notte o di giorno sono legati alla posizione sull’orbita intorno alla Terra. In conseguenza a quanto detto, non si vedrà mai la Luna Piena sorgere alle 6 di mattina o la falce della Luna verso ovest a mezzanotte al meridiano. Anche la grandezza della Luna cambia, ultimamente si è verificata la super-Luna dovuta alla distanza minima dalla Terra che si verifica ogni 18 anni, periodo in cui i parametri orbitali si ripetono: anche per la Luna si assiste alla precessione dell’asse dei punti nodali e dell’asse maggiore dell’ellisse che descrive. La Luna la vedremo sempre tra le costellazioni zodiacali perché la sua orbita è abbastanza prossima a quella dell’eclittica e quindi come tutti i pianeti la troveremo tra le stelle del Toro o del Leone e mai nell’Orsa Maggiore! La Luna è inoltre responsabile di un altro fenomeno che condiziona in particolare la navigazione: le maree. Sono effetto della variazione del campo gravitazionale sulla Terra determinato dal Sole per il fatto che la Luna che ci ruota attorno scambia con la Terra un’azione reciproca di attrazione capace di spostare le masse liquide oceaniche orientandole parallelamente all’asse Terra-Luna dando alla Terra una forma a ellissoide. Dal momento che la Terra ruota su se stessa in 24 ore, in 6 ore compie un quarto di giro, cioè 90º, questo implica che una località su un determinato meridiano varia la quadratura con la Luna ogni sei ore e di conseguenza le maree minima e massima si alternano ogni 6 ore. Il Sole gioca un ruolo secondario in questo fenomeno ma comunque partecipa e le maree più intense si verificano quando Luna e Sole sono allineati, quando c’è Luna nuova o quando c’è Luna piena. Quest’ultima posizione corrisponde anche alle notti più illuminate dove il nostro satellite è capace di creare ombre bluastre e scie sul mare. Poi c’è una coincidenza davvero fantastica: la Luna vista dalla Terra ha lo stesso diametro apparente del Sole , vale a dire che i diametri e le distanze sono nella stessa proporzione questo fa sì che dalla Terra si vede Luna e Sole sotto lo stesso angolo, quindi con la stessa grandezza apparente. Grazie a questa coincidenza si può assistere da Terra a uno degli eventi più straordinari: le eclissi di Sole che si verifica in caso di Luna nuova e di allineamento perfetto dei centri dei tre corpi.
Altra coincidenza è la sincronizzazione tra velocità di rotazione e rivoluzione che fa sì che della Luna si vede solo una metà e poco più per via delle librazioni, sempre la stessa, lasciandoci il mistero dell’altra faccia della Luna.
Come sarebbe la nostra vita senza la Luna ? A parte l’aspetto romantico di guardarla o di desiderarla o regalarla, c’è quello sempre più accertato di avere creato le condizioni per l’emersione della vita dal mare alla terra secondo l’evoluzione della specie. Per effetto delle maree, infatti, molti animali marini ambientati alla condizione di vita nelle zone di marea, furono pronti all’avventura della vita in ambiente terrestre circondati dall’aria anziché dall’acqua da cui vengono tutte le forme di vita, imparando a muoversi e respirare in un ambiente gassoso e non liquido. E’ fuori di dubbio che ancora adesso tutti i mammiferi, non dimentichi della provenienza marina, sono fortemente influenzati dai ritmi lunari per la gestazione e la riproduzione.
Dal punto di vista culturale, la presenza della Luna, ha creato lo spunto per l’osservazione sistematica e la comprensione dei fenomeni astronomici di cui l’osservazione della Luna e delle sue fasi variabili sono stati tra i primi interessi dell’uomo. E’ arrivata spesso ad essere una dea, a indicare le caratteristiche femminili, a rappresentare la seconda grande forza oltre il Sole in un continuo inseguimento in complementarità nella pur netta differenza. La Luna ha continuato a marcare il ritmo della nostra stessa evoluzione, spesso diciamo “abbiamo messo il piede sulla Luna ” per indicare una tappa fondamentale nella storia dell’umanità e così è, nell’immaginario di tutti: quella che era un’apparizione celeste, discontinua e un po’ capricciosa è divenuta una superficie grigia di polveri da cui vedere la Terra azzurra in fase crescente, dandoci nuove prospettive. Ancora adesso basta puntare un binocolo su di lei per vedere netti i crateri, e le ombre che gettano al loro intorno, ricordandoci che le leggi dell’ottica valgono anche lì e convincendoci come anche Galilei che le cose avvengono sotto le stesse leggi in tutto l’universo visibile. Infine fu il moto della Luna ad essere confrontato a quello di una mela che cade e suggerire a Newton che entrambi sono effetto della stessa causa che è la gravitazione. Ma questa è un’altra storia: è il momento in cui le leggi, prima imperscrutabili, hanno iniziato ad essere interpretate e la Luna è ancora lì a darci una mano.

Equinozio

Siamo in uno dei 4 giorni “notevoli” dell’anno: l’equinozio di primavera. Gli altri sono l’equinozio di autunno il 23 settembre, il solstizio di inverno il 22 dicembre e il solstizio d’estate il 21 giugno. Cosa hanno di notevole questi giorni? Sono giorni in cui si verificano condizioni limite dal punto di vista geometrico lungo il percorso che la Terra compie orbitando intorno al Sole. Gli equinozi corrispondono ai punti dell’orbita terrestre sulla linea di intersezione tra i piani dell’eclittica ed equatoriale e, come dice il nome stesso, si tratta di giorni in cui giorno e notte hanno la stessa durata cioè 12 ore. Il sole è allo zenit all’equatore, di conseguenza a 40 latitudine nord, l’altezza del sole alle 12 del 21 marzo è a (90-40) = 50º dall’orizzonte). Mentre i solstizi sono i giorni, a 3 mesi di distanza degli equinozi, in cui il sole, al passaggio al meridiano, raggiunge il punto più alto nell’emisfero boreale, il 21 giugno determinando l’inizio dell’estate e il più basso il 21 dicembre determinando l’inizio dell’inverno. Queste condizioni sono dovute al fatto che l’asse intorno al quale ruota su stessa la Terra, è sempre orientato verso la stella polare e forma un angolo di 23,27º con il piano dell’eclittica, come si può vedere nella figura seguente.

Questo fa sì che i raggi del Sole arrivino durante l’inverno, particolarmente obliqui nell’emisfero boreale, (a 40 latitudine nord, l’altezza del sole alle 12 del 21 dicembre è a (90-40)-23= 27º dall’orizzonte). Il fascio di luce investe così aree molto vaste perchè si proietta obliquamente, con una minor potenza termica specifica su unità d'area che giustifica le temperature basse dell'inverno. Mentre nello stesso tempo il sole è visto allo zenit da chi vive nella zona del tropico del Capricorno a 23º latitudine sud. Nell’emisfero australe è quindi estate dopo il 21 dicembre e il polo sud è sempre esposto al Sole durante l’intera giornata per tutta la stagione estiva e primaverile. Al contrario in questa epoca il polo Nord è sempre al buio cosí come tutte le terre di latitudine superiore al circolo polare artico. Il solstizio di estate è nella posizione opposta: il sole colpisce perpendicolarmente il tropico del Cancro a 23º lat. Nord, a 40º latitudine nord il sole raggiunge i (90-40)+23 = 73º dall’orizzonte, il polo nord è sempre illuminato, al contrario il polo sud è sempre al buio e nell’emisfero australe è inverno. Dunque il cambio delle stagioni dipende dall’inclinazione dell’asse terrestre che determina anche il cambiamento delle posizioni del sorgere e del tramonto del sole: al solstizio di inverno il sole sorge a est-sud-est e tramonta a ovest-sud-ovest, al solstizio d’estate il sole sorge a est-nord-est e tramonta a ovest-nord-ovest. Anche la durata del giorno è determinata dallo stesso motivo e può essere ben interpretata dalla posizione che il sole acquisisce nelle costellazioni zodiacali durante l’anno: sarà maggiore quando si trova nelle costellazioni a declinazione positiva, cioè quelle primaverili e estive perchè essendo più alte nel cielo compiono un arco piú lungo delle equatoriali o australi. Al contrario quando il Sole sta tra le costellazioni australi, l’arco sará più breve, inizierà più tardi e terminerà prima, come fanno appunto le stelle australi. Gli equinozi sono i giorni in cui il sole sorge esattamente a est e tramonta esattamente a ovest, per via del fatto che l’effetto dell’inclinazione dell’asse viene momentaneamente annullata e il sole colpisce perpendicolarmente l’equatore. L’equinozio è inoltre il punto di riferimento per le coordinate celesti, in particolare l’equinozio di primavera è l’origine dell’ascensione retta, partendo da 0 esattamente in corrispondenza dei Pesci, attuale costellazione in cui cade la linea degli equinozi. Dal punto di vista del posizionamento del Sole tra le costellazioni, l’equinozio di primavera cade nei Pesci che è anche una costellazione equatoriale così come la costellazione a 6 mesi di distanza, quella della Vergine dove passa l’equinozio di autunno. Il solstizio d’estate si verifica nei Gemelli mentre quello invernale cade nel Sagittario. Quindi come abbiamo già visto conoscendo le costellazioni potremo già immaginare la posizione nel sole nel cielo e le sue posizioni del sorgere e del tramonto. Ultima informazione riguarda la precessione degli equinozi: con un po’ di sorpresa forse abbiamo parlato dei Pesci e non dell’Ariete per l’equinozio di primavera, questo perchè da quando i Babilonesi avevano individuato questa posizione ad ora sono trascorsi vari millenni durante i quali la linea degli equinozi è ruotata guadagnando quasi una intera costellazione. La Terra è un po’ come una trottola che mentre gira su stessa, ruota anche intorno al sole ed è interessata da molte perturbazioni che la rendono simile a un giroscopio che ammette una precessione di periodo abbastanza lungo, 26000 anni, da non disturbare minimamente una singola generazione. Ma dobbiamo sapere che in futuro l’asse terrestre punterá le stelle delle costellazione del Cefeo e lascerá la comoda stella polare per la stella gamma Cephei tra circa 2000 anni: i marinai sono avvertiti!