SEZIONE ECLISSI - Sole nero: quando il giorno si fa notte!

Nel precedente articolo abbiamo preso in esame il meccanismo che genera le eclissi sia di Luna che di Sole, e le possibili tipologie di queste ultime: parziale, anulare, totale e ibrida.

Questo spazio sarà dedicato in particolare alle eclissi totali di Sole, durante le quali si generano sulla superficie terrestre delle zone di ombra dalle quali l’eclisse sarà visibile come totale e delle zone di penombra, dalle quali invece potremo vedere solo una parte del Sole oscurato dal disco lunare e quindi si osserverà una eclisse parziale di Sole (Fig. 1). Al di fuori di queste due aree, l’eclisse non sarà visibile.

In pratica l’eclisse è visibile come totale nel cerchio generato dall’intersezione del cono d’ombra lunare con la superficie terrestre. La rotazione della Terra ed il moto orbitale della Luna causano lo spostamento del “cerchio di totalità” generando la “fascia di totalità” (vedi Fig. 2), ovvero il luogo dei punti dai quali l’eclisse è visibile come totale. È evidente che l’eclisse totale di Sole interessa una zona geografica molto meno estesa (la sola fascia di totalità) rispetto ad una eclisse totale di Luna, visibile invece da tutto l’emisfero terrestre in cui è notte.

Per quanto spettacolare ed emozionante, siamo probabilmente portati a pensare che l’eclisse di Sole così come la possiamo osservare dalla Terra, sia un evento che potremmo eventualmente ritrovare su altri pianeti del Sistema Solare. Al contrario, dalla Terra possiamo vedere qualcosa di veramente eccezionale, ove si consideri la singolare coincidenza che attualmente ci permette di percepire sia il Sole che la Luna con le stesse dimensioni apparenti: la Luna infatti è 400 volte più piccola del Sole ma per un caso veramente singolare è anche 400 volte più vicina. Solo per questo motivo durante una eclisse totale possiamo vedere – ad esempio – la corona Solare, nel momento in cui il disco della Luna si sovrappone a quello del Sole oscurandolo “perfettamente”. Si parla dunque di eclisse TOTALE di Sole quando al verificarsi dell’evento “Sole – Luna – Terra” si trovano in pratica perfettamente allineati, e la Luna sia abbastanza vicina alla Terra in modo che le sue dimensioni appaiano maggiori di quelle del disco solare.

In questo caso il cono d’ombra della Luna riesce a raggiungere la superficie terrestre dove forma un cerchio all’interno del quale l’eclisse è visibile come totale, proprio lungo la cosiddetta “fascia di totalità” (Fig. 1).

Il noto astronomo americano Jay Pasachoff ha scritto una famosa frase al riguardo delle eclissi di Sole: “Vedere una eclisse parziale di Sole e sostenere di aver visto una eclisse, è come stare fuori da un teatro e affermare di aver visto lo spettacolo: in entrambi i casi abbiamo mancato il bersaglio!”

In effetti durante l’eclisse totale la Luna copre completamente il disco solare dandoci l’opportunità di osservare in completa sicurezza dettagli del Sole altrimenti invisibili: le varie fasi dell’evento (da seguire con l’utilizzo degli appositi filtri di sicurezza solo finché l’eclisse è parziale con una porzione di Sole scoperta), sono mostrate in Fig. 3.

Durante la totalità, si possono osservare molti fenomeni affascinanti, che sono visibili solo in quelle condizioni. Particolarmente suggestivi sono soprattutto i momenti che precedono e seguono la fase di totalità, quando il Sole è appena percettibile dietro la Luna e produce dei giochi di luce molto spettacolari. In queste occasioni il tempo è prezioso (solo in casi più che rari il “Sole Nero” raggiunge i 7 minuti), ed è indispensabile essere preparati per sapere in anticipo cosa guardare con più attenzione e soprattutto come fotografare l’evento, in modo da sfruttare al meglio ogni istante.

Prima che cominci l'eclisse e durante tutta la fase parziale, utilizzando gli appositi filtri è possibile osservare la fotosfera del Sole, ovvero la sua superficie a noi visibile con le eventuali macchie solari che possono essere presenti.

Una sottile falce di Sole ancora scoperto,  ci avvisa che sta per iniziare la fase più emozionante dell’evento: quando la falce solare osservata attraverso l’apposito filtro di sicurezza diventa quasi impercettibile, è giunto il momento di rimuovere il filtro stesso che non deve essere utilizzato durante la totalità. Un’immagine ripresa appena prima che scompaia l’ultimo raggio di Sole visibile, mostrerà la configurazione nota come “Anello di diamante” (Fig. 4): l’esposizione corretta mostrerà anche i primi dettagli della corona solare, risultando molto spettacolare anche dal punto di vista estetico.

Non appena si riduce ulteriormente la piccolissima porzione di Sole ancora visibile che ha generato la figura dell’”Anello di diamante”, ecco comparire in corrispondenza del “diamante” i cosiddetti “Grani di Baily”, formati proprio da una sottilissima falce di Sole che mette in evidenza il profilo delle montagne lunari che con i loro picchi più alti ne interrompono la continuità. Ai lati dei “Grani di Baily” il Sole è ormai nascosto dalla Luna e pertanto non è più visibile direttamente: ecco quindi apparire la cromosfera, con il suo caratteristico colore rosso (Fig. 5).

Quando il disco lunare copre completamente il Sole, ha inizio la fase della totalità, che contraddistingue il periodo dell’eclisse durante il quale non è mai visibile direttamente neppure una piccola porzione di Sole. Durante la totalità il cielo appare con lo strano effetto di un “tramonto a 360°”: in condizioni meteo ottimali, tutto l’orizzonte  visibile si colora di un rosso / arancio vivo che salendo verso l’alto si trasforma gradatamente dapprima in azzurro e poi in un blu notte che ci consente di vedere anche ad occhio nudo eventuali pianeti presenti nella volta celeste e le stelle più luminose, mentre il disco della Luna ci apparirà di un nero molto intenso circondato da una splendente corona solare (Fig. 6).

Utilizzando un binocolo od un telescopio (ricordiamo senza utilizzare alcun filtro durante la totalità) i dettagli più spettacolari da osservare sono:

*      la cromosfera: che appare come un sottile anello rosso che contorna il disco lunare;

*      le protuberanze, che si estendono dalla cromosfera e possono avere forme e dimensioni molto variabili (Fig. 7);

*      la corona solare, che mostra le linee del campo magnetico del Sole. La forma e le dimensioni della corona solare sono in stretta relazione con il periodo di attività del Sole (Fig. 8).

Durante la totalità l’aspetto dell’eclisse così come percepito ad occhio nudo non varia: cromosfera, protuberanze e corona sono contemporaneamente presenti ed è il tempo di posa utilizzato per effettuare le riprese che ci permette di evidenziare i vari dettagli di questo affascinante fenomeno astronomico.

I tempi di posa più brevi ci consentono di riprendere cromosfera e protuberanze; con pose via via sempre più lunghe si evidenzierà invece la corona (Fig. 8), dalla porzione più vicina al Sole (corona interna) a quella più estesa (corona esterna).

In condizioni normali cromosfera, protuberanze e corona solare non sono visibili, ed è proprio durante la totalità che si verificano le condizioni propizie per la loro osservazione.

Durante la totalità è possibile notare che protuberanze visibili all’inizio di questa fase scompaiono con il progredire della stessa (Fig. 9), e allo stesso tempo compaiano in un’altra posizione protuberanze che non erano osservabili all’inizio della fase centrale. Questo effetto è riconducibile al fatto che in una eclisse totale di Sole, le dimensioni apparenti del disco lunare sono maggiori di quello solare e le protuberanze (e la cromosfera) per quanto ovvio sono visibili solo quando il bordo della Luna e del Sole sono tangenti: pertanto da una parte all’inizio della totalità e dall’altra alla fine.

 

Effetti secondari osservabili durante una eclisse totale di Sole

Oltre alla ovvia diminuzione di luminosità ambientale ed al particolare comportamento manifestato da alcuni animali, durante l’eclisse totale di Sole sono osservabili anche i seguenti effetti secondari.

      Prima della totalità si può percepire l’oscuramento dell’ambiente nella direzione dalla quale si avvicina l'ombra della Luna sul suolo rispetto al luogo di osservazione: questo effetto è sempre affascinante in quanto la luce molto particolare di questi momenti rende il paesaggio irreale. La stessa percezione si verifica a fine totalità, ovviamente nella direzione opposta.

 

      Si avverte un sensibile calo della temperatura dovuta alla progressiva diminuzione dell’irraggiamento solare nelle zone interessate dall’evento. A titolo esemplificativo durante l’eclisse totale dell’11 agosto 1999 si registrò un abbassamento termico di 6.4°. Nel corso dell’evento del 21 agosto 2017 a Casper (Wyoming / USA) la temperatura calò di ben 9.5°.

 

      L’abbassamento della temperatura avviene ovviamente anche nell’atmosfera, con l’effetto di produrre spostamenti d'aria che generano il cosiddetto "vento dell'eclisse" causato proprio dalla differenza di temperatura tra le masse d’aria circostanti e quelle che via via si raffreddano nel cerchio della totalità che si sposta sulla superficie terrestre.

 

      Le cosiddette ombre volanti, ovvero un fenomeno ottico visibile ad occhio nudo che avviene solo per pochi istanti sul suolo terrestre, immediatamente prima e immediatamente dopo la fase di totalità. Si tratta di lunghissime e sottili ombre ondulate e parallele in rapidissimo movimento su tutto il suolo terrestre. Si ritiene che le ombre volanti siano fenomeni dovuti all'interferenza degli ultimi raggi di sole prima dell'eclisse con gli strati atmosferici sopra di noi di differente densità e per di più disturbati da venti e correnti di diversa velocità. Le ombre volanti sono visibili solo quando gli strati “non omogenei” dell'atmosfera sono illuminati da una sorgente luminosa poco estesa, proprio come gli ultimi spicchi di sole prima dell'eclisse. È molto difficile vedere le ombre volanti perché si muovono molto velocemente e perché hanno un contrasto poco marcato. Per tentare di vederle si consiglia stendere al suolo un lenzuolo bianco (o qualcosa del genere) che funga praticamente da schermo. Una famosa immagine di ombre volanti risale alla lontana eclisse del 7 Marzo 1970, quando il Rev. S.E. Hastillo riprese la parete di legno della sua casa in Nord Carolina per poi eseguire stampe ad alto contrasto: come risultato, tutta la parete apparve solcata da bande scure larghe 2-3 cm, distanziate 10-15 cm e inclinate di 45° rispetto alla verticale. Durante l’eclisse del 16 Febbraio 1980 L. Marchall ne realizzò la prima registrazione fotoelettrica determinando sia l'intensità' delle singole bande (2% rispetto alla luce ambiente) sia la loro persistenza (circa ½ sec). L'unica trattazione teorica completa fu pubblicata nel 1987 dal giovane ricercatore L. Codona (Fig. 10), il quale osservò che il fenomeno sembrava verificarsi più facilmente con maggiore turbolenza atmosferica e con una minore altezza del Sole eclissato sull’orizzonte. Intuì così che per effetto della turbolenza i raggi provenienti dall’ultima falce di Sole venissero deviati su percorsi leggermente diversi prima di arrivare al suolo, che avrebbero raggiunto leggermente sfasati in frequenza, con la conseguente formazione di bande di interferenza chiare e scure. Durante l’eclisse totale di Sole del 14 novembre 2012, fu effettuata una splendida ripresa video delle ombre volanti da Cairns (Australia).

 

Siccome il processo è dinamico (la Luna si muove, le turbolenze atmosferiche cambiano di continuo) queste bande di interferenza non sono statiche ma in continuo movimento: per questo vengono chiamate 'ombre volanti'.                                

Quanto può durare una eclisse di Sole?

 

      l’eclisse totale di Sole ha durata massima quando al verificarsi dell’evento la Terra si trova all’afelio (minime dimensioni apparenti del Sole) e contemporaneamente la Luna si trova al perigeo (massime dimensioni della Luna). In queste condizioni l’eclisse totale può raggiungere una durata massima di 7 minuti e 30 secondi.

 

      l’eclisse anulare di Sole ha durata massima quando al verificarsi dell’evento la Terra si trova al perielio (massime dimensioni apparenti del Sole) e contemporaneamente la Luna si trova all’apogeo (minime dimensioni della Luna). In queste condizioni l’eclisse anulare può raggiungere una durata massima di 12 minuti.

 Alberto Villa