Studiare le stelle: luce “propria”, luce riflessa

Se ti intendi poco di astronomia, questo tipo di articolo potrebbe esserti utile: vorrei presentare, in distinti post brevi, 5 tra gli argomenti importanti per lo studio delle stelle, di cui avrai probabilmente sentito parlare:

luce “propria”, luce riflessa
scintillazione: stelle
scintillazione: pianeti e Luna

luminosità/magnitudine
interdipendenza luminosità/distanza/temperatura/superficie
riconosci l’inganno!
spettro

ultimi giorni in orbita per poter fotografare la meraviglia che si staglia al di sotto, l’astronauta Nick Hague, la spedizione 60 e il comandante Soyuz Alexey Ovchinin dell’agenzia spaziale russa Roscosmos completano una missione di 203 giorni in orbita nel 2019, credits NASA/Nich Hague ingrandisci, enlarge

Parto da un dato intuitivo e semplice:
quando la sera vedi in cielo una stella brillare molto intensamente, essa può essere in effetti molto vicina; così come quando ne vedi un’altra molto molto pallida, può trovarsi molto molto lontana rispetto alla Terra.

credits Stefano Maraggi Photography, 3 aprile 2020. Venere brillante che transita sopra all’ammasso stellare aperto delle Pleiadi, tra i due oggetti una distanza di 444 anni luce – clicca per ingrandire, click to enlarge

Ma spesso la realtà astronomica non è così come appare! Quindi fa attenzione, l’Universo è pieno di inganni, di tranelli, in cui puoi facilmente cadere se non sei preparato! L’apparenza spesso inganna!
Serve tanto allenamento, tanto studio, tanta pratica e restare sempre aggiornati per non cascarci come polli.

Per evitare quindi di cadere in questi tranelli, o almeno per ridurre la confusione, ti voglio accompagnare in questo brevissimo viaggio per fissare dei mattoncini importanti.

Luce “propria”, luce riflessa
Luce di fornace, luce da albèdo


Dovresti già saperlo fin dalle scuole dell’obbligo
, ma sembra che in realtà non sia così scontato, anche perché a mia moglie e me è capitato di sentire trasmettere nozioni assolutamente scorrette da parte di una insegnante di scienze che avrebbe dovuto dare le basi dell’astronomia ai bambini delle elementari…

splendido Sistema Solare della classe 3^d, Scuola Media di Rivoltella (Bs), Prof.ssa Del Vecchio Anna

una stella brilla di luce propria

È una immensa fornace, è lei stessa che la produce tramite reazione termonucleari (hai 4 interi episodi della serie Polvere di Stelle, i 5/5 che te lo spiegano)

credits Lorenzo Sestini, 22/01/2022 – clicca per ingrandire, click to enlarge

… e all’alba e al tramonto è capace sempre di regalarci autentiche emozioni, sia che ci si trovi in montagna, al mare o in pianura!

credits Bartolomeo Maioli, 07_05_2020 – clicca per ingrandire, click to enlarge

un pianeta “brilla” invece di luce riflessa

riflessa dalla stella che lo illumina e attorno alla quale orbita…

come non restare incantati, sempre, da questo splendido scatto, chiamato “Earthrise”, la Terra che sorge, ottenuto dall’Apollo 8 il 24 dicembre del 1968, in orbita attorno alla Luna! (la missione prevedeva solo il volo orbitale, niente allunaggio), Credits NASAingrandisci, enlarge

Saturno, uno dei maestosi Giganti Gassosi, il Principe degli anelli (sono davvero ipnotici, anche se Saturno non ha l’esclusiva nel nostro Sistema Solare)

credits NASA-Cassini – clicca per ingrandire, click to enlarge

… lo stesso vale per lune, satelliti, asteroidi, comete

credits Luigi Serio, 2/09/2020, Luna Piena detta “Luna del mais”, spunta dal crenile del promontorio di Portofino – clicca per ingrandire, click to enlarge

e la differenza rispetto alle stelle non ti sembra sia evidente? La luce che colpisce una superficie produce zone illuminate di intensità variabile in base al tipo di materiali presenti, ma anche ombre più o meno scure in base alle asperità e ai rilievi presenti su tale superficie (in particolare quella linea che vedi, la quale delimita la zona in ombra totale dalla zona illuminata è detta “terminatore”).

credits Vincenzo D’Itri, 27_06_2020 – clicca per ingrandire, click to enlarge

Ecco qui un meraviglioso assemblaggio in occasione della congiunzione del 21/12/2020 tra Saturno e Giove, giganti visibili con addirittura alcune delle loro innumerevoli lune (considera che le lune confermate per Giove sono 79 mentre per Saturno 82!).

credits Lorenzo Cuscusa – clicca per ingrandire, click to enlarge

Questa la cometa 67P/Churyumov — Gerasiménko fotografata dalla sonda Rosetta…

Credit: ESA – clicca per ingrandire, click to enlarge

… però vista così, nel vuoto cosmico senza paragoni di riferimento, non riesci a capire le dimensioni reali dell’oggetto, così approfitto di una simulazione molto efficace per rimediare…

Simulazione della cometa, riprodotta in scala, sulla città di Los Angeles e il quartiere di Manhattan, credits Matt Wang

… e di un’infografica per ricordare che le proporzioni di questo “sassolino” sono circa 3,5 x 4 km!

credits ESA/Rosetta/NAVCAM – clicca per ingrandire, click to enlarge

Anche una cometa diventa visibile nel cielo notturno perché riflette la luce del Sole: inoltre la chioma e la coda, sempre più evidenti con l’avvicinarsi alla stella, e la coda sempre rivolta in direzione opposta rispetto alla posizione del Sole e al flusso costante del vento solare, caratterizzano in modo unico questo affascinante corpo celeste.

credits Tommaso Rubechi, 08/07/2020, cometa Neowise catturata alle 4.08 del mattino sopra il Duomo di Arezzo, insieme ad un gruppo piuttosto raro di nubi nottilucenti – clicca per ingrandire, click to enlarge

Tale riflessione è detta “albèdo” e l’intensità dipende da alcune variabili che sono:
* presenza o assenza di atmosfera
* presenza o meno di nubi
* tipi di materiale che compongono la superficie: rocce scure, terreno erboso, deserto sabbioso, oceani, vulcani…

percentuali di albedo (riflessione): albedo medio della Terra 31%, Luna 6-8%, oceani 10-60% (dipende dal raggio di incidenza del Sole), tetto scuro 8-18%, tetto chiaro 35-50%, pietra Ladrillo 20-40%, manto erboso 25-30%, terra coltivata 10-25%, foresta 10-20%, neve fresca 80-95%.

Questa è già una bella prima differenza, ti pare?!
Quando guardi il cielo stellato quindi, sai che non tutti gli oggetti che stai guardando emettono luce propria perché alcuni infatti semplicemente la riflettono. La Luna, Venere e Giove riflettono, mentre Antares è una stella Supergigante distante 600 anni luce.

credits Dario Giannobile, Sicilia, Siracusa, 04/03/2019

Hai presente quelle bellissime foto astronomiche del Sole, che puoi apprezzare su tanti gruppi di astronomia o dalle grandi agenzie internazionali…

Le particelle cariche esplose intorno e lontano dal Sole possono interrompere le reti radio sulla Terra – Credit: NASA/SDO/AIA/S. Wiessinger – clicca per ingrandire, click to enlarge

… che riprendono il nostro magnifico Sole in tutta la sua potenza e bellezza incredibile, a volte comprendendo suggestive comparazioni con qualche pianeta Gigante del Sistema Solare …

credit Rossana Miani – clicca per ingrandire, click to enlarge

… se non addirittura con la nostra magnifica ma microscopica Terra, al confronto?

credits Giampaolo Salvato – clicca per ingrandire, click to enlarge

Per non farti mancare niente te la propongo bellissima anche in questa versione alternativa!

credit Rossana Miani 23/07/2021 – clicca per ingrandire, click to enlarge

In alcune di quelle foto puoi ammirare incantato il fitto intrìco di onde e filamenti magnetici di plasma nei quali si sviluppano sfuggenti momenti di luminosità particolarmente intensa.

credits Gabriel Corban, 11/03/2020, dal Gruppo Facebook “Astrofotografia dal balcone di casa– clicca per ingrandire, click to enlarge

Bene, tutta questa immensa quantità di luce visibile la produce proprio il nostro astro, con temperature che nel nucleo si aggirano intorno ai 15-20 milioni di K

sezione solare – clicca per ingrandire, click to enlarge

… e dove avviene costantemente la fusione nucleare dell’idrogeno 1H in Elio 2He

OGNI SECONDO ben 594 milioni di tonnellate di 1H convertiti in 590 milioni di tonnellate di 2He, con un rilascio di energia pari a 4 milioni di tonnellate.

Tieni comunque presente che la luce visibile è solo un minuscola spicchio della radiazione elettromagnetica totale che si estende su tutto lo spettro elettromagnetico (in questo caso, da destra verso sinistra: radio, microonde, infrarossi, visibile, ultravioletti, X, gamma, raggi cosmici)

… e ricorda che in un singolo raggio di luce si trovano tutte insieme e sovrapposte, ciascuna con diversa lunghezza d’onda, tutte le oscillazioni elettromagnetiche.

Ah, ricordati però che quando si parla di temperature stellari di solito ci si riferisce alla temperatura di superficie, poiché è quella che viene registrata attraverso lo studio della luce stellare, nel caso del Sole circa 5.500 K (il fatto che poi nell’atmosfera stellare la temperatura riprenda a salire notevolmente fino ad oltre il milione di K è poi un altro discorso…)

Questo ovviamente non succede per tutti gli altri corpi astronomici che sono nati intorno alla stella e che restano a lei legati gravitazionalmente, come i pianeti, i cui nuclei, pur essendo caldi e “vivi”, non sviluppano reazioni termonucleari perché fin dal principio non hanno accumulato abbastanza massa e così mantengono temperature molto molto più basse, nell’ordine di qualche migliaio di gradi, ben altra cosa rispetto ai milioni di cui dicevo (la temperatura del nucleo terrestre come vedi è molto simile a quella della superficie del Sole).

dal centro: nucleo interno (5.000 °C), nucleo esterno (2.500-4.700 °C), mantello (1.000-3.500 °C), litosfera e crostaingrandisci, enlarge

Arrivederci alla prossima puntata breve, dedicata al fenomeno della “scintillazione” stellare.

Ringraziamenti speciali per le splendide fotografie gentilmente concesse:

  • Stefano Maraggi Photography
  • Lorenzo Sestini
  • Bartolomeo Maioli
  • Luigi Serio
  • Vincenzo D’Itri
  • Lorenzo Cuscusa
  • Tommaso Rubechi
  • Dario Giannobile
  • Rossana Miani
  • Giampaolo Salvato
  • Gabriel Corban

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