Il cielo ad occhio nudo – un’introduzione all’astronomia osservativa

Questo primo pezzo nasce da alcune riflessioni mentre cerco di raccogliere delle idee per raccontare il cielo notturno… dall’inizio, unendo nozioni scientifiche a parti culturali, mitiche e storiche, e in particolare raccontarlo a qualcuno che magari non ha mai avuto occasione di sentirne parlare. Mi ritrovo a scrivere qualcuna di queste idee.

Polaris

Polaris, la Stella Polare o Stella del Nord, è la stella che ci permette di individuare il polo nord celeste. Nel momento in cui la troviamo, sappiamo di stare osservando il nord: Polaris rimane fissa e attorno a lei ruota l’intera sfera celeste, il reticolo delle costellazioni – le altre stelle ruotano attorno a lei spostandosi, in un’ora, di un angolo di 15 gradi.

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Teimareh Petroglyphs and Star Trails Image Credit & Copyright: Babak Tafreshi (TWAN)

Per molto tempo Polaris è stata una guida fondamentale per i navigatori, per determinare, appunto, la direzione del nord, ma anche la latitudine del luogo.

L’angolo tra la Stella Polare e l’orizzonte corrisponde infatti alla latitudine a cui ci troviamo. Qui da dove scrivo, in provincia di Milano,  so che Polaris deve trovarsi ad un’altezza di 45° rispetto all’orizzonte. Nell’Artico, Polaris sarà molto più alta in cielo, e al Polo Nord terrestre si troverà allo zenit, esattamente sopra la nostra testa. All’equatore, la stella Polare è esattamente sull’orizzonte, e più sotto, nell’emisfero australe, è invece invisibile.

Vediamo le stelle compiere una rotazione completa attorno alla Stella Polare: si muovono lungo circonferenze concentriche. Alcune sono visibili solo per un tratto del loro moto: affiorano solo per un poco sopra l’orizzonte, oppure le vediamo interamente… ma solo in certi periodi dell’anno. Le costellazioni che non scompaiono mai sotto l’orizzonte e sono quindi sempre visibili in cielo sono chiamate circumpolari.

C’è una formula per sapere se una stella è circumpolare: se noi siamo ad una latitudine φ, una stella con declinazione maggiore a 90°-φ sarà circumpolare.

Queste sono le costellazioni per me circumpolari: l’Orsa Maggiore, l’Orsa Minore, il Drago, Cassiopea, Cefeo, la Giraffa.

Il moto apparente del cielo e lo scorrere delle stagioni

L’immobilità di Polaris e il moto delle altre stelle sono causati in realtà dalla rotazione della Terra attorno al suo asse. Polaris, infatti, è la stella più vicina al polo nord celeste: il punto immaginario che segna la direzione dell’asse terrestre. La velocità “lineare” con cui un punto sulla superficie terrestre ruota assieme ad essa varia con il variare della latitudine: è zero ai due poli e arriva a 1668 Km/h all’equatore… ma la Terra è una sfera rigida, e la sua velocità angolare è sempre la stessa, di circa 15° all’ora ( poiché la Terra ruota di 360° in quello che è chiamato il giorno sidereo, che è di 23 ore, 56 minuti e 4 secondi).

Polaris effettivamente si discosta di 0,7 gradi da questo punto immaginario che rimane immobile: compie anche lei un suo piccolo circolo.

Polaris, la stella α dell’Orsa Minore… non è in realtà molto luminosa: si avvicina alla seconda magnitudine visuale, mentre le stelle che ci appaiono molto luminose, come Vega, sono di magnitudine zero; la stella più luminosa dell’intero cielo, Sirio, è di magnitudine negativa: -1,46. Le altre stelle dell’Orsa Minore sono ancora più deboli. Da dove abito, riesco a distinguere bene solo tre stelle del Piccolo Carro: Polaris, Kochab e Pherkad; solo nel buio dell’alta montagna riesco ad apprezzarlo interamente.

Ci si può aiutare nel cercare Polaris spostandoci dall’Orsa Minore all’Orsa Maggiore.

I due asterismi che caratterizzano le costellazioni delle due orse, il Grande e il Piccolo Carro, sono magnifici da guardare: sembrano specchiarsi l’uno nell’altro.

Uno dei modi per trovare Polaris è partire da due stelle del Grande Carro: Dubhe e Merak, e prolungarle la loro distanza di circa quattro volte. Queste due stelle, classificate come α e β Ursa Major, sono chiamate per questo “i puntatori”.

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Come trovare la Stella Polaris partendo dal Grande Carro. Immagine da EarthSky.org.

Polaris è una stella distante da noi 300 anni luce ed è, come molte stelle, un sistema multiplo, in questo caso di tre componenti. È anche una stella variabile, di una tipologia chiamata variabile cefeide.

Nel corso dei moti millenari del cielo, non è sempre stata lei a svolgere il ruolo di stella fissa: nel 3000 a.C era Thuban, nel Drago, nel 1000 a.C Kochab; Tra 1000 anni sarà Alrai (γ Cephei), e poi Alderanim (α Cephei), e poi ancora Vega, nel 14000 d.C.. Questo spostamento, che fa parte di quei moti che sono chiamati i “millenari”, è causato dalla precessione degli equinozi, la modifica lenta ma costante della direzione dell’asse terrestre, che si comporta come l’asse di una trottola. Il cielo degli antichi e degli uomini del futuro era e sarà diverso dal nostro.

L’Orsa Maggiore è utile per orientarsi velocemente anche tra altre costellazioni:

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The Big Dipper- Roadmap of the Northern Sky. Immagine presa da fortworthastro.com.

Il moto delle costellazioni durante la notte, e quello più ampio durante le stagioni…

Ogni giorno le costellazioni – le stelle – sorgono sull’orizzonte 4 minuti prima rispetto al giorno precedente, per via questa volta del moto di rivoluzione della Terra attorno al Sole.

Osserviamo costellazioni diverse nei vari periodi dell’anno: in estate, ad esempio, splendono le stelle del Cigno, della Lira, dell’Aquila… solo verso l’alba incominciano a sorgere, da est, le Pleiadi e le altre stelle dell’inverno: il Toro, Orione, i Gemelli… costellazioni che nei mesi invernali invece dominano il cielo, con la bellissima Sirio, nel Cane Maggiore.

Costellazioni primaverili sono il Leone, la Vergine, la Chioma di Berenice…

Ogni costellazione si troverà un po’ più spostata ad ovest rispetto a dove si trovava la notte precedente alla stessa ora. Il cielo ci ha scandito le stagioni per millenni.

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Spostamento del Grande Carro durante il corso dell’anno, visto alla stessa ora (crepuscolo).

Leggo da They Dance in the Sky come l’Orsa Maggiore abbia avuto la funzione di un orologio cosmico: i Nativi Americani (in questo caso mi riferisco allo starlore degli indiani Micmac nella Baia di Fundy) utilizzavano il moto notturno dell’Orsa per scandire le ore, e la posizione e l’orientazione della costellazione all’alba e al tramonto rivelava invece lo scorrere delle stagioni.

L’immagine dell’Orsa che la rappresentazione occidentale applica a questo raggruppamento di stelle si estende su un’area molto più vasta: qui consideriamo solo le stelle che fanno parte dell’asterismo del Grande Carro. In essa era vista un’orsa, indicata dalle quattro stelle che formano la parte conca del carro, seguita da sette cacciatori – le tre stelle del manico (uno dei quali porta una pentola – si tratta di Alcor e Mizar) e quattro altre stelle vicine.

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Alcor e Mizar, Palomar Observatory. Fin da l’antichità questa doppia visuale era utilizzata come test di acutezza visiva.

In primavera, guardando a nord subito dopo il tramonto, l’orsa sembra uscire dalla propria tana, simboleggiata da Corona Borealis. A metà estate, l’orsa corre verso l’orizzonte nordico, inseguita, e si erge poi sulle zampe posteriori pronta a difendersi. A questo punto dell’anno, alcuni cacciatori si sono “dispersi”: alcune stelle sono scomparse sotto l’orizzonte. Con l’arrivo dell’inverno, l’Orsa si sdraia sulla schiena: è vicino il momento dell’ibernazione ed è stanca, spossata dall’inseguimento – i cacciatori riescono così a colpirla ed ucciderla, e il suo sangue cola sulle distese di foreste sottostanti, tingendole di rosso. A metà inverno, la sua tana ricompare ad est. Il suo spirito abbandona lo scheletro ormai spolpato e va ad inabitare l’orso addormentato… e il ciclo è pronto a ripetersi.

Di queste fascinazioni legati alla cultura celeste degli Indiani d’America avevo scritto qualcosa anche qui – dove riporto una versione in cui è protagonista una ragazza, Pittawa-Ma: L’umanità, la natura e il cielo – degli scorci che si perdono indiertro nel tempo– alla fine dell’articoletto ci sono anche i significati dei nomi delle stelle delll’Orsa Maggiore, che qui non riporto per non ripetermi.

Il mito greco dell’Orsa

Sembra naturale, ma è effettivamente bizzarro che la visione dei Nativi Americani di un’Orsa vada in accordo con la visione Greca, a cui noi ci riferiamo – ovvero al mito di Callisto.

Callisto – kallistè, la bellissima, anche appellativo di Artemide Kallisté, in Arcadia –  era una delle ninfe al seguito di Artemide-Diana, dea delle caccia e degli animali selvatici, abilissima arciera, protettrice dell’arte del tiro con l’arco e delle foreste. Sia la dea che le ninfe a lei consacrate erano vergini per voto di castità. Ma Zeus, sprezzante del voto e desideroso di sedurre Callisto, riuscì ad avvicinarla un giorno che essa riposava sola, assumendo le sembianze della stessa Artemide.

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Federico Cervelli. Diana e Callisto. 1625

Mesi dopo, Artemide e le sue ancelle si fermano a rinfrescarsi e riposarsi presso una fonte. Callisto è reticente a spogliarsi, ma non ha scelta: si scopre così che attende un bambino, e che non ha rispettato il voto fatto alla dea. Artemide, tradita e infuriata – versione del mito che io reputo la più bella – la scaccia dal suo seguito, e Callisto partorì il figlio Arcade. Era, la moglie di Zeus, volle vendicarsi sulla fanciulla e la trasformò in un’orsa.

Molti anni più tardi, Arcade, ora ragazzo, si avventurò nella foresta durante una battuta di caccia e s’imbatté nella madre, che però non poteva riconoscere. Callisto però riconobbe il figlio, lo guardò fissamente, e volle avvicinarsi ad abbracciarlo, ma il suo avanzare parve minaccioso e le sue parole dolci emersero come un profondo ringhio, spaventoso e salvaggio. Arcade stava per colpirla quando Zeus, impietosito, salvò Callisto lanciando l’orsa in cielo, tirandola per la coda – ragione per cui la coda dell’Orsa Maggiore è rappresentata così allungata. Anche Arcade fu portato in cielo: la costellazione del Boote, la cui stella più luminosa, Arturo, significa guardiano dell’orsa, che è nome più antico anche della costellazione stessa, usato da Esiodo ne Le Opere e i Giorni.

In altre versioni trovo anche Arcade trasformato anch’egli in un orso, preso per la coda e scagliato in cielo assieme alla madre – divenne l’Orsa Minore.

Era, la cui sete di vendetta non si era placata, ma anzi infuriava ancora più forte vedendo la ninfa e il figlio resi immortali come costellazioni, chiese aiuto alla nereide Teti, perché scagliasse verso di loro una maledizione: che siano costretti sempre a ruotare alti nel cielo, senza mai potersi riposare sotto l’orizzonte – senza mai toccare le acque sacre a Teti e a Poseidone… questa parte del mito spiega le costellazioni circumpolari.

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Ursa Major, tavola dell’Uranometria di Bayer, Linda Hall Library.
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Ursa Minor, tavola dell’Uranometria di Bayer, Linda Hall Library.

Arktos è la parola greca per “orso”: questa è l’etimologia del termine articoPer i romani, le Orse erano i due Carri. In latino, “sette buoi da lavoro”, septem-triones, da cui deriva il nome settentrione.

Molti popoli hanno visto mezzi e oggetti in questi due asterismi: il carro, il mestolo, la casseruola, la ciotola di riso, l’aratro.

Le fotografie che seguono sono di Akira Fuji e curate da David Malin, entrambi astronomi e astrofotografi: cliccando su ogni immagine il link vi rimanda alla pagina originale, dove sono identificate le stelle e mostrate le linee della costellazione. Queste quelle viste finora…

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Ursa Minor. Image and text ©2008 Akira Fujii/David Malin Images.
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Linee e nomi aggiunti in Gimp.
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Ursa Major. Image and text ©2008 Akira Fujii/David Malin Images.
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Linee e nomi aggiunti in Gimp.

…Tra Orsa Minore e Orsa Maggiore, si snoda la costellazione del Drago, legata al mito di Eracle e alle sue dodici fatiche.

[Update 29-03-17 :  ho spostato qui le immagini del cielo che prima si trovavano in un post successivo.]

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