Appunti di Astronomia - Informazione e cultura astronomica

Cielo - Osservazione e dinamica della volta celeste

Lo studio dell'astronomia parte necessariamente dall'analisi di quella immensa cupola che ci sovrasta e che viene chiamata anche cielo, firmamento o più semplicemente volta celeste. Osservarla e saperne esaminare le caratteristiche sono i primi passi da compiere per decifrare ogni singolo aspetto dell'universo.

Tutto ciò sembrerebbe comunque un'impresa ardua e riservata solo a coloro che riescono a scandagliare ogni più recondito segreto celeste grazie all'ausilio di costosi strumenti ottici. Ma se questo è vero per gli oggetti del cielo profondo, non lo è altrettanto per iniziare a conoscere i fenomeni ed i corpi celesti più comuni e le relazioni che questi hanno con la nostra vita di tutti i giorni. Basta pensare che gli astronomi dell'antichità riuscirono in questo intento esclusivamente con l'ausilio di un solo strumento: l'occhio.

Introduzione all'osservazione celeste

Ad occhio nudo infatti è possibile osservare le stelle più luminose e quindi, mediante l'aiuto di mappe celesti e planisferi, individuare le diverse costellazioni visibili a seconda della latitudine, della stagione e dell'ora d'osservazione.

Un primo passo da compiere sarà allora quello di localizzare l'Orsa Maggiore, e quindi tracciando una retta immaginaria passante per le stelle Merak e Dubhe di questa costellazione, rintracciare l'Orsa Minore e la Stella Polare la quale giace in prossimità del polo Nord celeste.



Queste due costellazioni costituiranno un primo punto di partenza per individuarne altre come Cassiopeia, l'Auriga ed il Dragone, e quindi lanciarsi nella ricerca delle costellazioni visibili a seconda della stagione: Pegaso e l'Acquario che campeggiano alte nei cieli autunnali oppure Orione, i Gemelli, il Toro ed il Cane maggiore che dominano nei cieli invernali, od ancora il Leone e la Vergine che appaiono in primavera ed infine le costellazioni di Ercole, del Cigno, della Lira e dell'Aquila che risulteranno visibili insieme al profilo della Via Lattea nei cieli estivi.

Orientamento

Per orientarsi ci si avvale innanzitutto dei 4 punti cardinali (Nord, Sud, Est ed Ovest) che è possibile individuare partendo dalla stella polare per poi tracciare la verticale sull'orizzonte sino ad intersecarlo in un punto che indicherà il polo Nord, alla cui destra a 90° troveremo l'Est ed alla sinistra, sempre a 90°, l'Ovest. Dalla parte opposta invece a 180° il Sud.



In alternativa è possibile osservare anche il tragitto apparente del Sole che passando al meridiano, approssimativamente a mezzogiorno del tempo civile, raggiunge la sua massima altezza sull'orizzonte proiettando quindi le ombre in direzione del Nord. Esso inoltre sorge e tramonta in due punti opposti i quali coincideranno rispettivamente con l'Est e l'Ovest all'epoca degli equinozi, all'incirca il 21 Marzo ed il 23 Settembre.



Dinamica della volta celeste

Tutte le stelle, apparentemente ferme ed immutabili tanto da meritarsi l'appellativo di stelle fisse, vengono trascinate da Est verso Ovest da una rotazione (moto apparente del cielo) contraria a quella della Terra ed imperniata attorno all'asse celeste, che farà loro descrivere delle traiettorie circolari che risulteranno essere parallele fra loro e concentriche ai poli celesti.



La sfera celeste è però osservabile da un qualsiasi punto della superficie terrestre solo per metà essendo l'altra occultatata dal piano tangente al luogo d'osservazione l'orizzonte. Le traiettorie stellari appaiono infatti come due semicerchi situati uno sopra e l'altro sotto l'orizzonte per cui i punti di massima e minima altezza del percorso giornaliero di ogni stella vengono rispettivamente chiamati culminazione superiore e culminazione inferiore.

Fanno eccezione le cosiddette stelle circumpolari che descrivendo dei cerchi completi attorno ai poli celesti non sorgono e non tramontano mai rimanendo sempre al di sopra dell'orizzonte fra il polo celeste visibile ed il cerchio di perpetua apparizione il quale dista dallo stesso polo di un angolo pari alla latitudine geografica del posto d'osservazione. Viceversa, le stelle distanti di un angolo di pari entità dall'altro polo celeste, quello invisibile, perchè sotto l'orizzonte, saranno occultate da quest'ultimo e delimitate quindi dal cerchio di perpetua occultazione.



Fonte: http://www.astrosurf.com/cosmoweb/














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[Modificato da Rhal 09/01/2007 19.15]

Non percependo le diverse distanze che ci separano dai corpi celesti tutti questi appaiono proiettati su di una superficie sferica di raggio infinitamente grande al cui centro si trova la Terra, il nostro punto d'osservazione. Per muoverci agevolmente lungo la sfera celeste è necessario allora individuare delle guide e dei punti di riferimento che coincideranno con i corrispondenti del nostro pianeta essendone praticamente dei prolungamenti di questo proiettati all'infinito.

Riferimenti celesti assoluti

Asse celeste - detto anche asse del mondo o polare, è il prolungamento dell'asse terrestre e quindi il perno della rotazione apparente del cielo;
Poli Celesti - le intersezioni dell'asse celeste con la sfera celeste;
Equatore Celeste - proiezione dell'equatore terrestre è quindi il cerchio massimo che si ricava dall'intersezione della sfera celeste con il piano perpendicolare all'asse celeste passante per il centro della Terra, e che divide perciò la sfera celeste in due emisferi uguali, quello settentrionale (o boreale) e quello meridionale (o australe);



Eclittica - il percorso annuale ed apparente del Sole lungo la sfera celeste attraverso le costellazioni dello zodiaco, che non è altro che la proiezione celeste del piano orbitale disegnato dalla Terra che risulta quindi essere inclinata di 23,5° dall'equatore celeste;
Punto d'Ariete - chiamato anche punto equinoziale, punto gamma o punto vernale, è quel punto della sfera celeste dove appare proiettato il Sole quando la Terra si trova all'equinozio di primavera.



Riferimenti celesti relativi all'osservatore

Zenit - il punto in cui la verticale del luogo d'osservazione (la direzione del filo a piombo) incontra la volta celeste;
Nadir - l'opposto dello zenit;
Meridiano celeste - il cerchio massimo passante per lo zenit, il nadir ed i poli celesti, che non è altro che la corrispondente proiezione del meridiano geografico, uno dei circoli massimi delle coordinate terrestri;
Punto di Mezzocielo - l'intersezione del meridiano celeste con l'equatore celeste;
Orizzonte Astronomico - l'intersezione del piano tangente al luogo di osservazione con la sfera celeste che incrociando a sua volta il meridiano e l'equatore crea rispettivamente i punti cardinali Nord/Sud ed Est/Ovest;
Linea Meridiana - la retta che congiunge i punti cardinali Nord e Sud.



Cerchi fondamentali di riferimento

Circoli Massimi - cerchi creati dalle intersezioni della sfera celeste con piani passanti per il suo centro;
Circoli Orari - circoli massimi passanti per i poli celesti.



Latitudine del luogo d'osservazione

L'altezza dei poli celesti è strettamente legata alla latitudine del luogo d'osservazione. Infatti, tanto più ci si allonta o ci si avvicina all'equatore, e dunque tanto più cresce o diminuisce la latitudine, di altrettanto i due poli celesti si alzano o si abbassano rispetto all'orizzonte. Conseguentemente si verificherà quanto segue:

Poli - le stelle visibili non sorgono e non tramontano mai descrivendo delle traiettorie parallele all'orizzonte;
Latitudini Intermedie - solo alcune stelle sorgono e tramontano descrivendo delle traiettorie inclinate rispetto all'orizzonte;
Equatore - tutte le stelle sorgono e tramontano descrivendo delle traiettorie perpendicolari all'orizzonte.

Per muoversi agevolmente lungo la sfera celeste, e quindi poter individuare facilmente un punto qualsiasi sulla sua superficie conoscendo solo due valori, basta servirsi dei sistemi di coordinate astronomiche.

Coordinate Altazimutali

I riferimenti fondamentali di questo sistema sono l'orizzonte astronomico e lo zenit, mentre rivestono notevole importanza anche i cerchi verticali (circoli massimi passanti per lo zenit ed il nadir) ed il meridiano celeste (cerchio verticale passante per lo zenit, il nadir ed i poli Nord e Sud).



Azimut - distanza angolare fra il polo Nord e l'intersezione del cerchio verticale passante per il punto osservato con l'orizzonte. Viene misurata su quest'ultimo in senso orario, e perciò verso Est, ed è compresa fra 0 e 360°;

Altezza - Tracciata sul cerchio verticale passante per il punto considerato, è pari all'angolo compreso fra l'oggetto e l'orizzonte. Si conta da 0 a 90°, positivamente verso lo zenit e negativamente verso il nadir, ragion per cui possiamo definire anche la distanza zenitale (DZ = 90 - altezza), che naturalmente rappresenta la distanza angolare di un astro dallo zenit.
Questo sistema permette di conoscere velocemente un punto celeste posizionato al di sopra dell'orizzonte del luogo di osservazione, ma dipendendo da parametri come l'orizzonte, lo zenit ed il meridiano, variabili a seconda della località d'osservazione, ha il difetto di essere relativo all'osservatore. Infatti, visto che le stelle descrivono archi di cerchio che non sono paralleli all'orizzonte, i valori delle due coordinate varieranno continuamente seguendo il moto della sfera celeste.

Coordinate Equatoriali

Questo sistema si basa sui poli celesti e sull'equatore celeste, mentre sono importanti anche i cerchi orari (circoli massimi passanti per i poli celesti), il meridiano celeste ed il punto che rappresenta l'equinozio di primavera, il punto d'Ariete.



Ascensione retta - si misura sull'equatore celeste in ore (o gradi) e frazioni di esse, in senso antiorario (verso Est), a partire dal punto di Ariete fino all'intersezione dello stesso equatore con il cerchio massimo passante per il punto osservato. E' compresa tra 0 e 24 ore (o fra 0 e 360°);

Declinazione - espressa in gradi e frazioni di essi sul cerchio passante per i poli celesti ed il punto del cielo in osservazione, si conta da 0 a 90° a partire dall'equatore celeste, positivamente verso il polo Nord Celeste e negativamente al contrario.
Essendo completamente svincolato dall'osservatore e dipendendo solo dalla posizione degli astri, questo sistema di coordinate è attualmente quello più utilizzato. I valori delle due coordinate infatti rimangono fissi in quanto il corpo da osservare si muove insieme a tutta la volta celeste.

Esiste tuttavia anche una variante per questo sistema di coordinate. Infatti, sostituendo l'ascensione retta con l'angolo orario, che si misura sull'equatore in senso orario, da 0 a 24 ore, a partire dal punto di mezzocielo, si ottiene un sistema di coordinate equatoriali relative al punto di osservazione.

Coordinate Eclittiche

Il sistema usato per lo studio e l'osservazione del sistema solare e dei corpi che ve ne fanno parte è quello delle coordinate eclittiche, cosiddetto perchè si basa sull'eclittica ed i suoi poli. In esso rivestono una certa importanza il punto d'Ariete ed i cerchi di longitudine (cerchi massimi passanti per i poli Nord e Sud dell'eclittica).



Longitudine eclittica - è l'arco compreso fra il punto d'Ariete e l'intersezione del cerchio passante per il punto in osservazione con l'eclittica. Si misura in gradi e frazioni di essi, da 0 a 360, a partire dal punto d'Ariete in senso antiorario (verso Est);

Latitudine eclittica - tracciata sul cerchio di longitudine che passa per l'oggetto osservato, è anch'essa misurata in gradi, ma da 0 a 90 a partire dall'eclittica, positivamente verso il polo Nord dell'eclittica e negativamente verso il polo Sud dell'eclittica.

Coordinate Galattiche

Quando il campo di osservazione si allarga alla galassia si usa spesso un sistema di coordinate con riferimenti propri di essa: l'equatore galattico (inclinato di 62°41' dall'equatore celeste) ed i poli galattici. Importanti sono il punto di centro galattico (A.R. 17h42m30s, Dec. -28°55'18") il quale è situato nella costellazione del Sagittario ed i cerchi massimi passanti per i poli galattici.



Longitudine galattica - misurata sull'equatore della galassia in senso antiorario (verso Est) a partire dal punto di centro fino all'intersezione dello stesso equatore con il cerchio massimo passante per il punto in questione. E' compresa fra 0 e 360°;

Latitudine galattica - tracciata su cerchi massimi, a partire dall'equatore galattico verso i poli galattici, è compresa fra 0 e 90° e si conta positivamente verso il polo Nord galattico e negativamente verso il polo Sud galattico.

Bravo bel post

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[Modificato da Jack8321 09/01/2007 22.36]