Osservatorio Astronomico Sormano - Sormano (CO) Italy

La Terra ruota su stessa in 86’164 secondi (23h 56 m 4 s): ovvero la volta celeste ci appare in rotazione da Est verso Ovest alla velocità di 15° per ora, permettendo agli instancabili astrofili di osservare ogni notte in media un quarto del cielo notturno (il doppio durante l’inverno quando le ore di buio sono maggiori). Tradotto in unità più immediate, questa rotazione implica che, alle nostre latitudini, la Terra ci scappa da sotto i piedi alla fantastica velocità di 1’170 km/h (mentre all’equatore si gira un terzo più in fretta): una velocità di tutto rispetto che va tenuta in debita considerazione nei calcoli balistici quando si manda in orbita un satellite.

Per l’attrito delle masse oceaniche sulle placche continentali ed il trasferimento di energia potenziale alla Luna, questa velocità di rotazione va rallentando di circa 2 millesimi di secondo al secolo. Nel passato quindi i giorni sulla Terra erano più corti: all’epoca egizia il giorno durava circa 1 secondo in meno; andando indietro nel tempo, gli studi radiometrici sulle rocce e l’analisi dei sedimenti ci portano a ritenere una durata del giorno più corta di 30 minuti durante il cretaceo (65 milioni di anni fa), fino a ipotesi impossibili da confermare, che stimano una velocità di rotazione 5 o 6 volte maggiore (durata del giorno di soli 3 ore) all’atto della formazione della Terra. Per l’astronomia, il rallentamento attuale provoca uno spostamento delle posizioni apparenti delle stelle nel cielo dell’ordine di 6 secondi d’arco all’anno: un valore molto piccolo (ricordiamo che 1 secondo d’arco è il diametro di 1 capello a 100 m di distanza e che 1 grado corrisponde a 60 primi ovvero 3’600 secondi d’arco), trascurabile per gli astrofili ma comunque pari ad 1/3 del diametro della nebulosa Planetaria ripresa nella foto allegata a questo articolo.

Come noto il terzo movimento della Terra (insieme alla rotazione propria e alla rivoluzione intorno al Sole) è la precessione degli Equinozi che provoca uno spostamento annuo delle stelle 8 volte superiore: infatti la forma a geoide della Terra e la vicinanza di Luna e Sole, creano un momento torcente gravitazionale che tende a raddrizzare l’asse di rotazione rendendolo ortogonale al piano eclittico (che ricordiamo essere il piano definito dall’orbita terrestre, per cui ci riferiamo all’Eclittica come al cammino apparente del Sole rispetto alle stelle fisse). Per questo motivo, l’asse di rotazione terrestre compie un giro ogni 25’800 anni, percorrendo un cerchio avente un diametro di 46° intorno al Polo Nord dell’Eclittica (PNE): questo punto, che si trova nella costellazione del Drago, è assai vicino (poco più di 2 gradi) alla bella nebulosa Planetaria occhio di gatto (Cat Eye, NGC 6543 qui ripresa dal telescopio spaziale Hubble) e riveste un particolare significato in quanto indica il punto di intersezione dell’asse di rotazione solare con la volta celeste. Infatti anche il Sole ruota su stesso: all’equatore compie un giro su stesso ogni 25 giorni terrestri, l’intersezione del suo asse di rotazione con la sfera celeste indica il PNE (e il relativo Polo Sud dell’Eclittica, PSE, agli antipodi). Stesso ragionamento lo possiamo applicare su qualsiasi corpo in rotazione: ogni pianeta ha il suo Polo Nord Celeste (PNC) ed il suo Polo Sud Celeste (PSC) e possiede due stelle Polari, ovvero quelle stelle che appaiono prospetticamente vicine al PNC e al PSC.

Per effetto della precessione, in questo periodo storico la Terra possiede effettivamente una stella Polare assai vicina al PNC e facilmente osservabile anche sotto cieli urbani: Polaris, la stella alfa dell’Orsa Minore di seconda magnitudine infatti dista solo 0.4° dal PNC e rimarrà entro 2° da esso per i prossimi 15 secoli circa, dopo di che la stella Polare terrestre diventerà Errai (gamma Cefeo, 3 volte meno brillante) che resterà tale per un paio di millenni. Nel corso della precessione anche stelle molto brillanti come Deneb e Vega saranno le nostre polari Nord fra 8’000 e 12'000 anni nel futuro, finchè fra circa 24 millenni i nostri pronipoti rivedranno il cielo ruotare ancora attorno all’alfa dell’Orsa Minore. In realtà oggi ci sono circa 100 stelle di magnitudo inferiore alla 13° che sono più vicine al PNC della stella Polare, ma sono inutilizzabili per gli astrofili che necessitano di un punto fisso e sufficentemente luminoso per stazionare i loro strumenti. Possiamo sicuramente affermare che la stella Polare sia di gran lunga la stella maggiormente osservata dagli appassionati di astronomia!

Gli abitanti dell’emisfero australe sono meno fortunati, in quanto oggi la debole sigma Ottante è la loro stella Polare Sud ma, essendo 25 volte meno luminosa della stella Polare nord, è al limite della visione ad occhio nudo: pertanto si ricorre ad allineamenti per stazionare i propri strumenti; inoltre durante il ciclo completo della precessione solo fra 17'000 anni ci saranno due stelle di 2° magnitudine entro 1° dal PSC.

L’analisi della rotazione dei corpi del sistema solare, rivela alcune peculiarità assai interessanti: ogni corpo massivo ruota su stesso a causa della conservazione del momento angolare dei gas che costituivano la nebulosa planetaria da cui scaturì il nostro Sistema Solare. Così come il pattinatore gira più velocemente su se stesso raccogliendo le braccia vicino all’asse di rotazione, analogamente i gas e le polveri, che si condensarono durante la formazione del Sole e dei Pianeti, ne aumentarono la velocità di rotazione. Solo una parte su mille di tale materia sfuggì dal pozzo gravitazionale del Sole, andando a formare i pianeti, i satelliti, gli asteroidi e le comete del sistema solare: quindi ne consegue che l’orientamento dell’asse solare di rotazione rappresenta una direzione privilegiata e fissa la cui origine risale alla supernova pre-solare da cui nacque il nostro sistema planetario circa 5 miliardi di anni fa. Quindi, siccome tutti gli oggetti del sistema solare sono figli della stessa nebulosa, ci si aspetta un allineamento degli assi in modo che le stelle Polari dei vari pianeti siano in qualche modo prospetticamente prossime fra loro.

In effetti, le velocità angolari di 6 pianeti su 8 hanno lo stesso orientamento: a parte Venere e Nettuno, tutti ruotano in senso antiorario. Gli assi di rotazione sono allineati: i poli di  7 pianeti su 8 sono all’interno di un cerchio di 28° rispetto al PNE, mentre il solo Urano (e anche l’ex-pianeta Plutone) rotola lungo il suo lungo viaggio intorno al Sole con il suo asse di rotazione coricato di oltre 90° rispetto a quello solare. La tabella allegata mostra dove si trova il PNC di ogni pianeta e la relativa stella Polare nord (scelta come la più brillante vicino al relativo PNC) che risiede 3 volte nel Drago (Mercurio, Venere e Giove), 2 volte nel Cigno (Marte e Nettuno) ed una volta nell’Orsa Minore, Cefeo, Ofiuco e Delfino (Terra, Saturno, Urano e Plutone rispettivamente).

Evidentemente qualcosa è successo dopo la formazione planetaria: l’unico modo per spiegare una contro-rotazione di Venere e Nettuno ed il “rotolamento” di Urano si basa su modelli che prevedono collisioni planetarie durante le fasi primordiali del sistema solare.

Osserviamo che solo la Terra e Marte, fra i pianeti rocciosi, hanno un’inclinazione assiale superiore ai 20° determinante per l’alternanza delle stagioni a causa del diverso irraggiamento solare sulla superficie planetaria: la tenue atmosfera e la durata doppia del suo periodo di rivoluzione aumentano l’escursione termica su Marte dove la temperatura media è di -63°C (ovvero 77°C più fredda di quella terrestre).

Le rotazioni polari sono fra le fotografie astronomiche più semplici che si possono scattare: con la macchina fotografica stabilizzata su un cavalletto occorre mantenere aperto l’obiettivo verso la Polare per qualche minuto. La rotazione terrestre che rende mosse le foto del cielo notturno a lunga esposizione (>20 sec circa) in questi scatti acquisisce anche una valenza didattica oltre a quella estetica: gognometro alla mano, considerando una velocità angolare di 4° al minuto si può ricavare il tempo di esposizione. Le foto più spettacolari hanno pose di parecchie ore, cosa non semplice con le moderne macchine digitali che richiedono di scattare molte foto ognuna con un’esposizione di  qualche secondo che vanno poi sovrapposte tramite opportuni programmi di elaborazione immagini; ai tempi delle pellicole e degli apparecchi analogici bastava invece lasciare aperto l’otturatore per il tempo desiderato.

Fra qualche decennio, se e quando andremo sulla Luna a fare astro-turismo, non avremo bisogno di portare le pesanti montature equatoriali motorizzate: la velocità di rotazione è quasi 1/27 di quella terrestre, le notti durano quasi 2 settimane con un seeing mozzafiato senza turbolenza atmosferica... che paradiso per gli astro-fotografi (per non parlare di Mercurio, dove la notte dura quasi 3 mesi con un moto proprio di rotazione che è solo l’1% di quella terrestre)... ma che fatica sarà scattare una rotazione polare e che problema resiste alle escursioni termiche. Senza attendere troppo, sembra che il primo telescopio lunare possa essere operativo nel 2016 quando su una montagna nei pressi del Polo Sud lunare verso l’emisfero nascosto, si dovrebbe installare un piccolo telescopio ottico a cura di una compagnia spaziale privata Moon Express: l’obiettivo dichiarato è quello di installare tramite dei lander robotici, anche un’antenna parabolica in grado di raccogliere segnali nelle onde radio non disturbati dall’inquinamento terrestre.

Concludiamo affermando che le recenti numerose scoperte di pianeti extrasolari (oltre 1’000 certi a Novembre 2013), portano gli astronomi a credere che esistano nella sola Via Lattea migliaia di miliardi (ovvero milioni di milioni, per rifarci al titolo di questo approfondimento) di pianeti ognuno con le sue due stelle Polari: statisticamente ce ne sarà almeno uno il cui asse di rotazione punti in questo periodo, verso un’anonima stella G di magnitudine assoluta 4.5 posta a circa 28'000 anni luce dal centro galattico in un braccio secondario della spirale: potenziali esseri senzienti abitanti di quel pianeta avrebbero il Sole come stella Polare e gli astrofili di quel mondo alieno lo userebbero per allineare i loro telescopi, ignari della nostra presenza, fino a quando la loro tecnologia non sarà in grado di rivelare (a meno che non sia già accaduto) un pianeta azzurro a 150 milioni di km dalla stella ... la cui atmosfera appare stranamente ricca dell’elemento di peso atomico 16 ... noto per essere assai reattivo a livello chimico ... la cui anomala concentrazione non è imputabile a fenomeni geologici ...  ma questa è un’altra storia!

Per dovere di cronaca, segnaliamo che il 4 Febbraio 2008, la Nasa ha lanciato un forte segnale radio verso Polaris: nonostante non ci siano prove che pianeti abitabili orbitino nei suoi paraggi (Polaris è una stella supergigante blu tipo “F”, variabile e multipla), e che la potenza del signale sia stata veramente bassa (meno di 20 kW), dovremo attendere circa 9 secoli prima dell’eventuale ricevuta di ritorno. Contenuto del segnale? La canzone “Across the Universe” dei Beatles per celebrare i 40 anni del brano.

 




BOLLETTINO ASTRONOMICO

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