Guida all’osservazione delle Perseidi

L’arrivo dell’estate è atteso dai più perché è il periodo per le classiche vacanze, da trascorrere al mare o in montagna a seconda dei gusti. Tuttavia la stagione estiva è propizia anche per altre attività, come l’osservazione del cielo stellato. Quando si pensa al cielo del mese d’agosto spesso la prima cosa che viene in mente sono le così dette “lacrime di S. Lorenzo”, ossia le meteore appartenenti allo sciame delle Perseidi. La gran popolarità di questo sciame di meteore (non chiamiamole “stelle cadenti” per carità!) è dovuta al fatto che la stagione estiva è la più adatta per osservarle: il clima è mite e per molti è un piacere rimanere sdraiati in un prato, al fresco della notte, a contare le meteore che si “accendono” in cielo. Molto meno noto al pubblico è lo sciame delle Geminidi, ma solo perché è visibile attorno a metà dicembre!

Perseids_2015_ Fred Bruenjes
Figura 1 – Lo sciame meteorico delle Perseidi fotografate nel 2015  da Fred Bruenjes. L’immagin è stata ottenuta sommando 51 singole riprese di meteore riprese con una reflex con un obiettivo grandangolare (Fred Bruenjes/NASA).
Orbit_Swift_Tuttle_20180812
Figura 2 – L’orbita eliocentrica della cometa 109P/Swift-Tuttle, il corpo progenitore dei meteoroidi che danno origine allo sciame di meteore delle Perseidi, è inclinata di ben 113° sull’eclittica quindi viene percorsa in senso retrogrado o orario. Per completare un intero giro la Swift-Tuttle impiega circa 133 anni (Immagine del JPL Small-Body Database Browser).

Che cosa sono le Perseidi

Lo sciame meteorico delle Perseidi è prodotto dalla interazione con l’atmosfera degli innumerevoli granelli di polvere (meteoroidi), persi dalla cometa 109P/Swift-Tuttle lungo l’orbita che segue attorno al Sole. Lungo tutta l’orbita della cometa si è formata una vera e propria “corrente di meteoroidi”, una specie di “fiume celeste” che scorre nel Sistema Solare. L’ultimo passaggio al perielio della Swift-Tuttle, che impiega circa 133 anni a percorrere l’orbita, si è verificato il 12 dicembre 1992 ed è proprio negli anni attorno a questa data che la Terra ha intercettato la parte più affollata della corrente.

Dal punto di vista storico, la prima associazione fra sciami di meteore e comete fu stabilita nel 1866 dall’astronomo saviglianese Giovanni Virgilio Schiaparelli (più noto per i suoi studi pionieristici sul pianeta Marte e la scoperta dei suoi “canali”), che notò una forte correlazione proprio fra l’orbita della cometa Swift-Tuttle e l’orbita delle meteore delle Perseidi. Nel 1867 Schiaparelli stabilì anche l’associazione fra le Leonidi e la cometa 55P/Temple-Tuttle e oggi conosciamo il corpo progenitore (che può essere sia una cometa sia un asteroide), di tutti i maggiori sciami di meteore annuali (vedi tabella).

Nome sciame

Periodo di visibilità

Massimo

ZHR

V (km/s)

Quadrantidi 1-5 gennaio 4 gennaio 120 41
Liridi 16-25 aprile 21 aprile 15 49
η Aquaridi 19 aprile-28 maggio 5 maggio 60 66
Perseidi 17 luglio-24 agosto 12 agosto 110 59
Draconidi 6-10 ottobre 8 ottobre Variabile 20
Orionidi 2 ottobre-7 nov. 21 ottobre 20 66
Leonidi 14-21 novembre 17 nove. 15 71
α Monoceros 15-25 novembre 21 nove. Variabile 65
Geminidi 7-17 dicembre 13 dicembre 120 35

I meteoroidi che originano le Perseidi e, in generale, gli altri sciami di meteore sono corpi solidi con dimensioni tipiche dell’ordine del millimetro. I meteoroidi delle Perseidi entrano nell’atmosfera terrestre alla velocità di ben 59 km/s, un valore elevatissimo, più di 7 volte la velocità orbitale della Stazione Spaziale Internazionale (ISS)! Per nostra fortuna l’atmosfera terrestre ci fa da “scudo”. Infatti, nell’urto con le molecole atmosferiche, la superficie del meteoroide viene vaporizzata ed espulsa nello spazio (processo di ablazione). In seguito alle collisioni che subiscono gli atomi del meteoroide vengono eccitati e, quando tornano allo stato fondamentale, emettono la radiazione che dà origine alla scia luminosa che gli astronomi chiamano meteora. Lo spettro di emissione delle meteore è dovuto per il 90% agli atomi del meteoroide. Quando il meteoroide ha interagito con un numero di molecole atmosferiche pari al 2-3% della propria massa si dissolve completamente. Le quote delle meteore sono comprese fra i 110 e i 70 km dal suolo, si tratta di un fenomeno d’alta quota che non coinvolge la troposfera. Chiaramente, il termine comunemente usato di “stella cadente” per indicare le meteore è del tutto fuori luogo per un fenomeno di questo tipo. Per chi vuole approfondire il discorso sulle meteore è disponibile il pdf del libro “Meteore – Dalle stelle cadenti alla catastrofe di Tunguska“.

Lo ZHR

Nella quarta colonna della tabella precedente c’è la sigla ZHR che significa Zenithal Hourly Rate, ossia Tasso Orario Zenitale. Si tratta di un numero che indica quante meteore si possono osservare ad occhio nudo in un’ora e in condizioni ottimali, ossia:

  • Cielo sereno con magnitudine limite pari a +6,5.
  • Campo visivo libero da ostacoli.
  • Radiante allo zenit dell’osservatore.

Lo ZHR è uno dei parametri più importanti che si possono ottenere dalle osservazioni  visuali delle meteore e caratterizza la densità di meteoroidi di uno sciame in funzione del tempo. L’attività di uno sciame aumenta quando passa al perielio il corpo progenitore dello sciame perché, in questo caso, la Terra tende ad intercettare la parte più densa della corrente di meteoroidi.

Il radiante di uno sciame di meteore

Il punto di intersezione fra la traiettoria geocentrica dei meteoroidi e la sfera celeste è detto radiante, perché è il punto da cui sembrano “irradiarsi” le meteore. A causa delle piccole differenze fra le orbite dei meteoroidi, il radiante non è un punto ma un’area della sfera celeste del diametro di qualche grado, tanto più piccola quanto lo sciame è giovane. Gli sciami più vecchi tendono ad avere radianti più dispersi. Il radiante di buona parte degli sciami meteorici annuali si sposta di circa 1° al giorno sulla sfera celeste a causa del moto orbitale della Terra attorno al Sole. L’altezza del radiante sull’orizzonte locale influenza il numero di meteore che è possibile osservare da un dato luogo della superficie terrestre: maggiore è l’altezza del radiante sopra l’orizzonte e maggiore è il numero di meteore che è possibile osservare.

Radiante_Perseidi
Figura 3 – Mappa celeste che mostra la posizione in cielo del radiante delle Perseidi attorno alle 23 locali del 12 agosto (Sky & Telescope).

Come osservare le meteore

Le meteore delle Perseidi hanno il radiante che cade nella costellazione di Perseo, da qui il nome dello sciame. Le Perseidi sono uno dei maggiori sciami di meteore visibili durante l’anno, mostrando circa lo stesso numero di meteore dello sciame delle Geminidi. Nella notte fra il 12 e il 13 agosto, la Terra attraversa la parte più densa della nube di meteoroidi persi dalla Swift-Tuttle durante gli innumerevoli passaggi vicino al Sole ed è in questi giorni che il numero di meteore osservabili in cielo raggiunge il suo massimo. In realtà però lo sciame delle Perseidi inizia ad essere osservabile dal 17 luglio e termina il 24 agosto. Nella notte del massimo dello sciame e in condizioni ideali si possono osservare circa 100 Perseidi all’ora a partire dalle 23 di ora estiva, quando il cielo diventa completamente buio. Il massimo dello sciame cade fra le ore 22 del 12 agosto e le 10 del 13 agosto (ora estiva).

Per osservare le meteore non è necessario utilizzare alcun strumento ottico: il migliore resta l’occhio nudo che possiede un ampio campo di vista di circa 80° (160 lune piene messe in fila!). Nel 2018 poi la Luna non disturberà con la sua luce perché sarà nuova (ossia in congiunzione con il Sole) l’11 agosto. Per questo motivo è consigliabile non lasciarsi scappare questa occasione e spostarsi nelle campagne per sottrarsi alle onnipresenti luci dell’illuminazione pubblica. L’attrezzatura ideale per l’osservazione visuale occasionale delle meteore prevede:

  1. Un cielo il più possibile buio, se possibile sopra i 700 m s.l.m., così da evitare gli strati più umidi e “caliginosi” dell’atmosfera.
  2. Orizzonte il più possibile sgombro da ostacoli.
  3. Sito comodo da raggiungere in auto.
  4. Lampada a luce rossa per muoversi agevolmente al buio senza perdere l’adattamento dell’occhio all’oscurità.
  5. Sedia-sdraio con coperta e abbigliamento adeguato (anche d’estate può fare freddo…).
  6. Opzionale: un binocolo a grande campo di vista, come un 8 × 30 o un 10 × 50, può essere utile per osservare le scie persistenti delle meteore più luminose.

Se, quando è calata la notte, si volge lo sguardo verso nord-est, ossia in direzione della costellazione del Perseo (facile da trovare perché si trova appena al di sotto della caratteristica “W” della costellazione di Cassiopeia), si guarderà verso il radiante delle Perseidi. In questa regione di cielo però le scie delle meteore sono brevi perché le stiamo guardando quasi di fronte. Per avere la possibilità di osservare meteore più lunghe e spettacolari si può volgere lo sguardo a circa 90° dal radiante, ossia in piena Via Lattea, allo zenit verso le costellazioni del Cigno, della Lira e dell’Aquila. Osservando per almeno un’ora e con calma si avrà l’opportunità di osservare diverse meteore, alcune anche molto brillanti (in questo caso si parla di bolidi).

L’osservazione impegnata delle meteore

Se vi interessano le meteore solo per passare qualche ora sotto il cielo stellato, quello descritto nelle sezioni precedenti è più che sufficiente per godersi lo spettacolo delle Perseidi. Se invece si vuole fare qualcosina di più, ad esempio stimare lo ZHR in funzione del tempo così da rendere quantitative le osservazioni, allora bisogna anche dotarsi di un modulo da compilare e seguire questa procedura:

  1. Si osservano le meteore per un’ora, poi lunga pausa, poi altra ora e così via in modo da campionare la corrente di meteoroidi senza stancarsi troppo.
  2. Annotare data e ora di inizio/fine in tempo di Greenwich (UT) di ciascuna sessione osservativa.
  3. Si prende nota dell’ora e del minuto in cui si presenta ogni meteora.
  4. Si stima la magnitudine della meteora confrontandola con stelle di magnitudine nota.
  5. Si riporta la traccia della meteora su una mappa gnomonica per individuare il radiante dello sciame e seguirne lo spostamento sulla sfera celeste con il trascorrere dei giorni.
  6. Con la traccia della meteora sulla mappa si possono distinguere le meteore sporadiche da quelle appartenenti realmente allo sciame.
  7. Si annota se la meteora appartiene allo sciame sotto osservazione o meno (meteora sporadica).

Perché si usano le mappe in proiezione gnomonica per l’osservazione delle meteore? Il motivo è il seguente. Nella proiezione gnomonica, i cerchi massimi sulla sfera diventano delle rette. Le meteore, che appaiono come archi di cerchio massimo sulla sfera celeste, assumono quindi l’aspetto di segmenti ed è facile tracciarle durante l’osservazione.

Perseidi_Atlas_gnomonico_2000
Figura 4 – Una mappa stellare in proiezione gnomonica con al centro la costellazione del Perseo. Su questo tipo di mappe le scie delle meteore sono delle linee rette e si possono usare per tracciare le meteore osservate e verificare che, proiettando all’indietro le scie, provengano dalla costellazione del Perseo. Questa mappa fa parte dello Gnomonic Atlas Brno 2000.0 dell’IMO.

Stima dello ZHR dello sciame

Come abbiamo detto prima, lo ZHR è il numero di meteore all’ora che un osservatore potrebbe vedere in condizioni ideali. Per ottenere questo valore per ogni sessione, della durata di un’ora, che abbiamo pazientemente realizzato occorre correggere il numero di meteore osservate usando la formula che segue:

ZHR=n∙C∙F∙Z

Qui n è il numero di meteore osservate in un’ora; C è un fattore di correzione che tiene conto del fatto che la stella più debole osservabile in cielo aveva una magnitudine apparente più bassa della magnitudine limite +6,5 presa come riferimento. Nel caso delle Perseidi vale C=3,26 se la magnitudine limite del cielo è la +5,0; C=7,17 se la magnitudine limite del cielo vale +4,0 e C=15,79 se la magnitudine limite del cielo vale +3,0. Valori leggermente diversi valgono per gli altri sciami, dipende tutto dall’indice di popolazione dello sciame. Il fattore F corregge per la copertura del campo di vista. Se K è la frazione del campo di vista libera da ostacoli, allora vale F=1/K. Infine, il fattore Z corregge per la distanza zenitale media z del radiante nell’ora di osservazione ed è dato da Z=1/cos(z).

Applicando questi fattori correttivi al numero di meteore viste nella nostra ora di osservazione otterremo lo ZHR per quell’ora. Osservando su diversi giorni avremo l’andamento dello ZHR in funzione del tempo o della longitudine eliocentrica della Terra. Si potrà così determinare la densità dei meteoroidi in diversi punti della corrente. L’uso dello ZHR invece del semplice valore di n permette anche di confrontare le proprie osservazioni con quelle di altri osservatori perché abbiamo corretto per le condizioni ambientali in cui ci siamo ritrovati ad operare riducendo tutto allo standard comune.

Fotografiamo le meteore

Se oltre alle osservazioni visuali vogliamo avere una registrazione fotografica delle meteore più luminose la cosa è fattibile. Infatti, le meteore più brillanti si possono fotografare abbastanza facilmente: basta una reflex digitale, un obiettivo standard da 18-50 mm, un treppiede fotografico e un cavo per lo scatto remoto. Nelle reflex digitali le dimensioni del chip fotosensibile possono essere nel formato ridotto APS-C (Advanced Photo System type-C, dimensioni 22,2 × 14,8 mm), oppure nel formato full frame (24 × 36 mm) che ricalcano le misure di un negativo da 35 millimetri. Il primo formato è il più comune e meno costoso ma permette comunque di ottenere ottimi risultati. Il telecomando per lo scatto remoto è importante perché con esso si può interagire con la reflex senza toccarla ed evitando quindi di trasmettere vibrazioni.

Bolide_Perseidi_20180812_210129UT
Figura 5 – Bolide dello sciame delle Perseidi ripreso il 12 agosto 2018 alle 21:01 UT presso il Grande Carro con una reflex EOS Canon 700D abbinata ad un obiettivo fisheye da 8 mm di focale aperto a F/3.5 (Immagine di A. Carbognani).

La modalità di scatto sarà quella completamente manuale. Una volta puntata la reflex posta su treppiede nella direzione voluta (ad esempio allo zenit), si sceglierà la focale più breve (18 mm), per avere la massima ampiezza del campo inquadrato. Una valore tipico è 50° × 70°. La sensibilità può essere impostata a 1600-3200 ISO e il fuoco andrà fatto manualmente su un soggetto distante ma abbastanza luminoso da essere visto con il live view della fotocamera. Con il cavo per lo scatto remoto si potranno impostare una serie di scatti in sequenza della durata di 10-15 s ciascuno (in modo da avere stelle ancora abbastanza puntiformi sull’immagine) e sperare che, nel frattempo, qualche meteora luminosa passi davanti all’obiettivo. Con un po’ di fortuna si potrà ottenere una spettacolare immagine composta da diverse meteore, riprese in tempi diversi, come quella dell’astrofotografo Fred Bruenjes che apre questo articolo. Buona caccia!

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione /  Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione /  Modifica )

Connessione a %s...