Pillole di Astronomia Amatoriale - Euclide. Giornale di matematica per ...

Pillole di Astronomia Amatoriale

Il Rapporto dei Giovani con l’Astronomia
Tutti abbiamo determinati passioni e interessi, ed alcuni di noi si saranno sicura-
mente interessati alla realtà fisica in cui esistiamo noi, i nostri cari, i nostri proble-
mi… e chi ha approfondito avrà compreso la piccolezza di ognuno di noi e di ogni
aspetto della nostra vita di fronte all’immensità dell’universo in cui viviamo, in tut-
ta la sua varietà e complessità. E’ comprensibile che solo in rari casi un ragazzo/a
si dedichi alle scienze nel suo tempo libero, ma questo è solo a causa del fatto che
i loro lati interessanti non vengono mai evidenziati a dovere: a molti interesserà
studiare le costellazioni e i miti che si celano dietro di esse piuttosto che la nascita
delle stelle, altri saranno più emozionati nello scoprire come nasce un Buco Nero e
perché le leggi della Fisica cambino così tanto nei pressi di questi e il motivo per
cui nemmeno la Luce può sfuggire alla loro immensa gravità (“Singolarità” del Bu-
co Nero)! Altri scienziati ed appassionati sono stati invece travolti dalla scoperta
dei nuovi mondi, gli esopianeti, che potranno finalmente confermare, un giorno,
l’esistenza di altre forme di vita fuori dal sistema Solare e la loro origine. I Fisici
che studiano i meccanismi dell’universo, i F. Teorici, studiano invece le più impor-
tanti teorie scientifiche,che loro cercano di spiegare attraverso leggi fisiche enun-
ciate nella maniera più “generale” possibile. La teoria che al momento più si avvici-
na a spiegare l’intero funzionamento dell’universo è detta “Teoria delle Stringhe”
(soprannominata “Teoria del Tutto”, perché confermando la sua validità si spie-
gherebbe dalle fondamenta tutto ciò che accade nell’universo);Altri dilemmi della
fisica teorica sono la supersimmetria, la materia e l’energia oscure…Ovviamente, si
inizia a piccoli passi: alzare gli occhi al cielo e scorgere, nelle migliori condizioni os-
servative, un’incredibile moltitudine di stelle, ognuna diversa dall’altra e che a sua
volta costituisce un imponente sistema di pianeti, polveri…altre volte due o più
stelle interagiscono tra di loro gravitazionalmente e iniziano a orbitare una intorno
all’altra: si formano allora sistemi binari, tripli…Queste stelle si trovano in un uni-
verso in espansione, e che quindi continua sempre di più ad accrescere le sue di-
mensioni: si parte dal “Big Bang”, il momento in cui quel punto di massa e densità
pressocchè infinite iniziò ad espandersi violentemente ed improvvisamente, gene-
rando un’enorme energia che oggi vediamo sottoforma di radiazioni, nella così
detta “Radiazione Cosmica di Fondo”: queste radiazioni, inizialmente talmente

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concentrate da arrivare a temperature inimmaginabili, ora continuano ad espan-
dersi insieme all’universo arrivando, nella nostra epoca, ad una temperatura di ap-
pena 3K, pari a circa -270,15°C!
Tutto l’universo che conosciamo è racchiuso all’interno di questo “fantasma” della
radiazione primordiale, anche se la parte di cielo che possiamo effettivamente os-
servare e studiare, “l’universo visibile”, corrisponde ad una piccolissima parte
dell’intero universo. Tuttavia, abbiamo saputo sfruttare a dovere questa parte
dell’universo a noi concessa scoprendo innumerevoli sistemi planetari e realtà ai li-
miti dell’immaginazione. Parlare della fisica che regola l’universo e tutto ciò da cui
è costituito è estremamente complesso, per questo si inizia da attività principal-
mente da astrofili: l’Astronomia di Posizione.

                          La radiazione Cosmica di fondo.

            Sono indicate tutte le piccole differenze di Temperatura.

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“Hubble Deep Field”. Il telescopio spaziale Hubble analizzò dettagliatamente un
piccolo spiraglio di cielo dove apparentemente non vi era nulla: questo è il risulta-
to. Ogni singolo oggetto nell’immagine è una galassia, un ammasso…formati a loro
volta da innumerevoli stelle che danno/hanno dato origine a mondi completamen-
te diversi dal nostro, o, chissà, a mondi, al contrario, talmente simili al nostro da
ospitare forme di vita.

Sapere dove Guardare

L’Astronomia di Posizione è quella branca dell’Astronomia che ci dà informazioni
sulla posizione di un astro nei confronti della Terra, facendo uso di coordinate
(dette “astronomiche”). Vi sono diversi sistemi di coordinate astronomiche, ma il
sistema più veloce ed intuitivo è quello equatoriale, che si basa sulle coordinate
che usiamo noi sulla Terra (Latitudine e Longitudine) applicate però alla Volta Cele-
ste, una sfera con al Centro la Terra, dove sono idealmente proiettate tutte le stel-
le. Su questa sfera celeste vengono proiettati meridiani e paralleli dando delle
coordinate ad ogni singolo “puntino luminoso”; in particolare, la latitudine delle
stelle viene chiamata “declinazione” (δ), e la loro longitudine “angolo orario” (H).
L’angolo orario indica quindi l’angolo tra la stella, l’osservatore e il meridiano Sud
(se si proiettano tutti i meridiani sulla sfera celeste, si dice “Meridiano Sud” quello

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che passa esattamente sopra il punto cardinale Sud) ed è estremamente impor-
tante poiché una stella, nell’emisfero boreale, raggiunge la massima altezza quan-
do ha un angolo orario pari a 0°, quando giace cioè sul meridiano sud, mentre
nell’emisfero australe la stella raggiunge la massima altezza al Meridiano Nord.
La volta celeste sembra muoversi da est verso ovest, a causa della rotazione della
Terra su sé stessa, e di conseguenza variano sempre la loro distanza dal meridiano
e cambiano in continuazione il loro angolo orario; tuttavia, esiste una coordinata
che indica la “longitudine” delle stelle e che non varia mai:l’ascensione retta (α).
Essa si calcola in ore, minuti e secondi a partire dalla distanza angolare dal Sole il
giorno dell’equinozio di primavera: in quel giorno (così come nell’equinozio di au-
tunno)il Sole ha δ=0°0’0’’ e giace nell’intersezione tra equatore celeste (la proie-
zione dell’equatore terrestre sulla volta celeste) e l’eclittica, ovvero il percorso ap-
parente che compie il Sole intorno alla Terra durante l’anno; questa posizione
prende il nome di “punto γ”, o “punto Ariete”. Nell’esatto momento in cui il Sole
assume questa posizione, esso assume δ=0°0’0’’ e α= 0h 0min 0s (00:00:00). Se in
quel momento una stella si trova a distanza angolare 180° dal Sole, allora avrà
α=12:00:00, se una stella si trova a distanza angolare 30° dal Sole in quel momen-
to, allora avrà α=02:00:00 (l’ascensione retta nel nostro caso si ricava dalla distan-
za angolare di 30° attraverso la proporzione 360°:24h=30°:x, una distanza angola-
re di 15° equivale ad 1 ora).

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“α” di una stella è la sua distanza dal punto γ, in cui il Sole ha δ=0°0’0’’ e
α=00:00:00. Questa distanza viene poi “convertita”, da gradi a ore. [immagine da
“Treccani”]

”H” di una stella è la sua distanza angolare dal Meridiano a Sud, detto “Meridiano
Astronomico”. [immagine da “DropSea”]

La posizione delle stelle sulla volta celeste viene quindi indicata con la coppia δ,α:
Sirio avrà quindi coordinate -16°42’58’’, 6h45m9s (6:45:09), la Stella Polare
89°15’51’’, 02:31:49. Conoscendo le coordinate equatoriali di un astro e la data
delle osservazioni, si può quindi risalire alla posizione dell’astro rispetto a noi e
quindi al punto in cui dobbiamo guardare.Tutte le stelle mantengono pressocchè
costanti nel tempo le loro coordinate δ e α tranne il Sole: essendo molto vicino al-
la Terra rispetto alle altre stelle, avendo la Terra che le orbita intorno ed essendo
l’asse terrestre inclinato di 23°,45 (=23°27’00’’) varia sempre la sua posizione sul-
la volta celeste; in particolare, il giorno dell’equinozio di primavera, approssimati-
vamente il 21/3, assume coordinate 0°0’0’’, 0:00:oo, nel solstizio d’estate (21/6)
avrà coordinate 23°27’00’’, 6:00:00, nell’equinozio di autunno (23/9) 0°0’0’’,
12:00:00, nel solstizio d’inverno -23°27’00’, 18:00:00.Prima di esporre un esempio
pratico, dobbiamo chiarire il concetto diTempo Siderale. Il Tempo Siderale è
l’ascensione retta di una stella che passa esattamente al meridiano Sud in un dato
momento. Il tempo siderale quindi, varia sempre al passare del tempo: se infatti

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assumiamo la Terra ferma, ci sembrerà che saranno le stelle a muoversi e che
quindi ad un certo meridiano passeranno sempre diverse stelle e quindi sempre
nuove ascensioni rette. Si potrebbe pensare che quindi il tempo siderale vari come
varia il tempo dell’orologio, ma ciò è impreciso in quanto la Terra non impiega 24
ore per fare un giro di 360° su sé stessa, bensì 23 ore 56 minuti e 4 secondi circa.
24 ore rappresenta il tempo impiegato dal Sole per ritornare di nuovo sul meridia-
no Sud a causa del fatto che la Terra ruota intorno al Sole mentre ruota su sé stes-
sa; le altre stelle invece possono essere considerate fisse a causa della loro distan-
za: ritorneranno nella stessa posizione dopo che la Terra avrò compiuto 360° su sé
stessa, e quindi ritorneranno al meridiano Sud dopo 23h56min4s. Ed è per questo
che se il tempo siderale alle ore 20:00:00 dell’orologio è 20:00:00, allora domani,
alla stessa ora, sarà di 20:03:56 e così via (la differenza tra giorno solare di 24h e
giorno siderale di 23h56min4s è proprio di 3min56s, dopo 23:56:04 ci sarà quindi
di nuovo un tempo siderale di 20:00:00, dopo 24h, quando si saranno fatte di nuo-
vo le 20:00:00 secondo l’orologio, ci sarà un’ascensione retta di 20:03:56). D’ora in
poi, indicheremo il tempo Siderale con “Ts”.

Ricordiamo quindi che Ts varia sempre durante la giornata così come H di ogni stel-
la, mentre invece le loro coordinate rimangono invariate in tutti i casi tranne che
per quanto riguarda il Sole.

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In
una data ora del Giorno, è la Stella Rigel, della costellazione di Orione, ad essere al
meridiano Sud e ha possedere quindi H≈00°00’0’’, e di conseguenza Ts=αrigel

Dopo circa 2.5 ore, è la stella Procione, della costellazione del Cane Maggiore, ad
essere al meridiano e ad avere quindi H≈00°00’0’’ ed ora quindi, Ts=αprocione. Ora Ri-
gel avrà H≈37°35’00’’. Il Programma utilizzato per ottenere le foto, Stellarium, con-
verte l’angolo Orario in ore utilizzando la stessa proporzione che abbiamo usato in
precedenza per l’ascensione retta e lo fa poiché, noto che la Stella ritornerà al me-

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ridiano Sud dopo 23:56:04, possiamo dire che 360°:23.934h = H:t, in cui “t” è il
tempo trascorso dal passaggio al meridiano.

Si propone quindi il seguente quesito: quando la stella Sirio (-16°42’58’’, 6:45:09)
assumerà H=0°0’0’’ il giorno 21/12/2018?

Il quesito ci chiede quando Sirio raggiungerà il meridiano Sud il giorno del solstizio
d’inverno. Ricordiamo che il Sole si può assumere raggiunga H=0°0’0’’ (altezza
massima) alle ore 12:00:00 (anche se dire che raggiunge la massima altezza a mez-
zogiorno è leggermente improprio a causa di diversi fattori) e che il giorno del sol-
stizio d’inverno avrà α=18:00:00. Se alle 12:00:00 abbiamo Ts=18:00:00, allora a
mezzanotte, 12 ore prima, vi era Ts=18:00:00-12:00:00=6:00:00, sappiamo quindi
che a mezzanotte raggiungevano la massima altezza (avevano H=0°0’0’’) le stelle
con α=6:00:00; Sirio possiede α=6:45:09 di conseguenza assumerà H=0°0’0’’ 45 mi-
nuti e 9 secondi dopo la mezzanotte, alle ore 00:45:09 (αsirio-Ts[00:00:00] = 06:45:09-
6:00:00 = 00:45:09 approssimativamente). Possiamo anche calcolare quale altezza
“h” raggiunge Sirio in un determinato luogo, che si trova ad una certa latitudine
(indicata con “ψ”): sapendo che l’altezza di una stella è l’angolo tra la stella, l’os-
servatore e l’orizzonte dell’osservatore, allora h=δ+90-ψ; prendiamo ad esempio
la città di Roma, che si trova a ψ=42°0’0’’ approssimativamente: avremo un’altez-
za per Sirio al meridiano Sud di h==δ+90-ψ = -16°42’58’’+90-42°0’0’’ = 31° 17’ 2’’.

Tutte queste nozioni sono state acquisite attraverso le Olimpiadi di Astronomia,
che forniscono materiale riguardante non solo l’Astronomia di Posizione, ma an-
che la Cosmologia o la Luminosità delle Stelle per competizioni a livello scolastico,
regionale, nazionale ed internazionale tra ragazzi delle scuole superiori. Personal-
mente, dopo diverso studio sono riuscita ad arrivare alla gara internazionale, dove
team di diversi paesi del mondo si fronteggiano in una gara teorica, composta da 5
problemi, pratica, che prevede un’elaborazione dei dati, ed osservativa, che valuta
la capacità di orientarsi nella volta celeste. Quest’anno si sono svolte in Sri Lanka,
un’isola a sud del subcontinente indiano, la cui capitale,Sri Jayawardenapura Kot-
te, è un piccolo distretto della città metropolitana di Colombo, a latitudine 7°N. E’

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un’ottima occasione per con0scere altre persone di altre culture legate però dagli
stessi interessi, ed è sempre emozionante confrontarsi con loro.

Fare Esperienza dell’Astronomia
L’Astronomia è tra le più antiche e nobili delle scienze, ma può essere concepita
anche come semplice passatempo: Il solo uscire di casa e riconoscere le costella-
zioni e i miti su cui esse si basano può aiutare a prendere confidenza con il cielo
osservabile da una certa latitudine e con gli stessi corpi celesti: presto si inizieran-
no a riconoscere gli astri più luminosi, ovvero i pianeti, e a distinguerli da quelle
che invece sono realmente stelle. Nel cielo notturno, infatti, sono ben riconoscibili
Marte, Giove e Saturno essendo senza dubbio i corpi più luminosi, mentre Urano e
Nettuno non possono essere visti ad occhio nudo in quanto non riescono a riflette-
re abbastanza luce solare. D’estate, nei pressi dello Zenith (il punto del cielo esat-
tamente sopra la nostra testa) è visibile la stella Vega, della costellazione della Li-
ra, che insieme ad altre due stelle poco meno luminose, Deneb del Cigno e Altair
dell’Aquila, forma il “Triangolo Estivo”:

Simili Asterismi (gruppi di stelle che assumono una particolare configurazione geo-
metrica) possono essere osservati d’inverno con le stelle Sirio (la stella più lumino-

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sa dell’intero cielo, nella costellazione del Cane Maggiore), Procione (nel Cane Mi-
nore) e Betelgeuse (in Orione) che formano il Triangolo Invernale:

In Primavera abbiamo le stelle Arturo (nel Boote), Spica (nella Vergine) e Denebola
(nel Leone) che formano il Triangolo Primaverile:

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In Autunno è invece ben visibile il “Quadrato di Pegaso”: questo non è un vero e
proprio asterismo in quanto il “quadrato” costituisce il busto del cavallo Alato, il
Pegaso, formato quindi da 4 stelle appartenenti tutte alla stessa costellazione:

Le stelle vengono ovviamente classificate a seconda della loro luminosità attraver-
so un numero detto “Magnitudine”. Una Stella più ha luminosità alta, più è bassa
la sua magnitudine: quindi, ad esempio, la stella più brillante dell’intero cielo, Si-
rio, avrà magnitudine m= -1,45, mentre una stella della costellazione dell’Ariete,
Hamal, meno luminosa, avrà m=2,00. Sono da distinguere la Magnitudine Assoluta
e quella Apparente, infatti una dipende dalla reale luminosità della stella (Lumino-
sità Intrinseca), mentre la seconda dipende anche dalla distanza della Stella dalla
Terra. Sirio è infatti la stella più luminosa (apparte il Sole) perché è più vicina ri-
spetto ad altre stelle; la sua magnitudine apparente m= -1,45 contrasta infatti con
la sua magnitudine assoluta M= 1,46. Vi sono stelle di gran lunga più luminose di
Sirio che hanno magnitudine apparente molto più grande di quella di Sirio (come
UY Scuti, la stella più grande conosciuta) che spesso non sono nemmeno visibili ad
occhio nudo (le stelle visibili ad occhio nudo hanno m≤6).

Nelle varie costellazioni sono presenti diversi ammassi, galassie, nebulose…rag-
gruppamenti di stelle e polvere interstellare. Alcuni esempi:

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M1, Resto di Supernova nel Toro. Una supernova, esplodendo alla fine della sua vi-
ta, ha liberato tutta la sua energia e tutta la sua materia.

M31, Galassia di Andromeda. E’ una galassia a spirale, dove cioè tutte le stelle so-
no raggruppate in “bracci” ed orbitano intorno ad un corpo molto più massiccio di
loro, un Buco Nero.

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M42, Grande Nebulosa di Orione.

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Nebulosa Testa di Cavallo in Orione. Si tratta di una “Nebulosa Oscura”, in quanto
le polveri di cui è costituita riescono ad assorbire la Luce delle Stelle che si trovano
coperte dalla Nube. Deve il suo nome alla configurazione particolare delle polveri:
la stella rappresenta l’occhio del cavallo, la piccola nube rosa/rossa il muso del ca-
vallo, e la lunga nube rossa la criniera.

L’Astronomia, così come ogni disciplina scientifica, è vasta ed affascinante da ogni
punto di vista. Forse non sarai subito riuscito a cogliere gli aspetti migliori, che più
sono nelle tue corde, ma una volta compresi gli aspetti fondamentali, si comincia a
prendere gusto nell’arricchire il proprio bagaglio di competenze su un determina-
to ambito dell’astronomia o sotto un aspetto generale.☆

       Sofia Atzeni - cl. 2° Liceo Scientifico Edoardo Amaldi - Roma

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