Eclissi ed Occultazioni

Nel linguaggio corrente il termine occultazione ed eclisse sono sinonimi. In astronomia tra i due termini c’è una sottile differenza.

Si parla infatti di occultazione quando un corpo celeste, di maggiore diametro apparente, si pone davanti ad un’ altro corpo celeste, rispetto alla linea dell’ osservatore occultandone la visione ( es: passaggio della luna davanti ad un pianete o una stella) mentre si parla di eclisse quando un corpo celeste si pone davanti ad un’ altro corpo celeste luminoso (es: la Luna che si frappone tra Sole e Terra o la Terra che si in frappone tra Sole e Luna).

Quando infine un corpo celeste più vicino, ma che appare all'osservatore più piccolo, si pone davanti ad un corpo celeste più lontano, ma che appare però più grande, si parla di transito (es: il passaggio di Mercurio e Venere davanti al disco solare).
Le occultazioni rivestono particolare importanza nel campo scientifico in quanto forniscono molte informazioni che altrimenti non sarebbe possibile ottenere. Tra queste ricordiamo: la misura dei diametri di alcune stelle; la precisa misure delle orbite dei corpi occultanti; la forma del corpo occultante; la ricerca di stelle doppie spettroscopiche; la composizione atmosferica del corpo occultante ..ed altre ancora.
Le occultazioni non sono un fenomeno raro anzi si verificano frequentemente: nel loro movimento la Luna e i pianeti occultano frequentemente le stelle e altrettanto dicasi dei satelliti medicei di Giove che vengono periodicamente occultati dal pianeta stesso. Meno frequenti sono le occultazioni dei pianeti da parte della Luna e quelle tra satelliti dei vari pianeti. Sono state osservate anche occultazioni di altri corpi celesti come comete ed asteroidi.
La luna nel corso del suo movimento lungo lo zodiaco in un anno occulta più di 50 stelle fino alla magnitudine 6. Tra le stelle di mag. 1 possono essere occultate solo : Aldebaran (toro), Regolo (Leone), Spica (vergine) ed Antares (scorpione).
<7br> Con il termine eclissi, in astronomia ci si riferisce esclusivamente a due tipologie ben note : l’eclissi di Sole e l’ eclisse di Luna. In particolare l’ eclisse totale di Sole, per definizione, rientra anche nella tipologia delle occultazioni viste sopra.
Nelle manifestazioni di questi fenomeni entrano in gioco alcuni fattori, come distanza, cono d’ ombra e penombra che invece non compaiono nelle occultazioni.

Prima di vedere in dettaglio come si verificano le eclissi di Sole e di Luna ricordiamo brevemente alcuni parametri orbitali che concorrono al verificarsi delle eclissi:
Afelio : Il punto dell'orbita di un pianeta in cui questo viene a trovarsi alla massima distanza dal Sole
Perielio : Il punto dell'orbita di un pianeta in cui questo viene a trovarsi alla minima distanza dal Sole
Eclittica : la traiettoria circolare descritta apparentemente dal Sole in un anno, sulla sfera celeste.
Piano dell’ eclittica : il piano dove giace l’ orbita della terra attorno al Sole. E’ inclinata di 23° 27’ rispetto all’ equatore terrestre.

Apogeo : Il punto dell'orbita percorsa dalla Luna intorno alla Terra quando si trova alla minore distanza da essa da essa.

Perigeo : Il punto dell'orbita percorsa dalla Luna intorno alla Terra quando si trova alla maggiore distanza da essa da essa.
Nodi : i due punti in cui l'orbita della Luna , il cui piano è inclinato di 5,14° rispetto al piano dell’ eclittica, interseca l’ orbita della Terra.
Anno siderale o sidereo : corrisponde all'intervallo di tempo tra due passaggi consecutivi del Sole per uno stesso punto dell'eclittica, riferito a una stella
Mese sidereo : il tempo impiegato dalla Luna a compiere una rivoluzione intorno alla Terra, tornando alla stessa posizione rispetto alle stelle fisse.
Fasi lunari : le fasi lunari descrivono il diverso aspetto che la Luna mostra verso la Terra durante il suo moto, causate a loro volta dal suo diverso orientamento rispetto al Sole.

Mese sinodico : il tempo medio impiegato dalla Luna per tornare alla stessa fase (Luna Nuova).
Mese draconico : il tempo impiegato dalla Luna a ritornare allo stesso nodo.
Mese anomalistico : il tempo impiegato dalla Luna a ritornare al perigeo (punto più vicino alla Terra).
Opposizione : configurazione planetaria di un corpo del sistema solare che dista dal Sole, rispetto alla Terra, di un angolo di 180° o di 12 ore in ascensione retta.
Congiunzione : configurazione planetaria di due o più corpi celesti che hanno più' o meno le medesime coordinate astronomiche. Per i pianeti inferiori si distingue in inferiore e superiore.
Quadratura : configurazione di un corpo celeste che dalla Terra viene visto ad una distanza angolare di 90 gradi dal Sole.

Eclissi di Sole

A volte avviene che la Luna , nel percorrere la sua orbita, in ben determinati punti detti "nodi" si trovi interposta tra Sole e Terra oscurando totalmente o parzialmente alcune zone di essa per brevi periodi di tempo.

Questo avviene quando la Luna in "congiunzione" con il Sole e quindi in fase di "luna nuova". In conseguenza dell’ eccentricità dell’ orbita lunare, la distanza Terra-Luna varia anche del 10% e varia, anche se in misura minore, anche la distanza Sole-Luna in "congiunzione".

Questi fattori determinano la lunghezza del "cono d’ ombra" che la Luna proietta verso la Terra. Il fatto che il cono d’ ombra raggiunge la terra in prossimità del proprio vertice indica che le dimensioni apparenti dei due astri sono quasi uguali (circa mezzo grado) . In realtà il disco lunare è leggermente più grande di quello solare; ecco perché l’ eclisse solare può durare alcuni minuti.
Quando il cono d’ ombra è più corto della distanza Luna-Terra, nelle zone oscurate dal "cono d’ombra inverso" che ne deriva, il Sole non appare occultato totalmente ma ne resta visibile un piccolo anello esterno per cui l’ eclisse viene detta "anulare".

Quando il cono d’ ombra invece è maggiore (distanza Terra-Luna é maggiore) nelle zone oscurate che vi ricadono il Sole appare completamente occultato dalla Luna ed in tal caso l’ eclisse viene detta "totale".
In entrambi i casi nelle zone esterne al cono d’ ombra che ricadono però nel cono di "penombra" il sole appare parzialmente oscurato dal disco lunare ed in tal caso l’ eclisse é detta "parziale". Può capitare che l’ eclisse appaia totale in alcune zone e anulare in altre ed allora viene detta "totale-anulare" o anche "ibrida".
Un eclisse solare viene detta "centrale" quando i centri dei due dischi, quello de Sole e della Luna, coincidono e ciò si può verificare solo per le località che vengono a trovarsi esattamente sull’ asse del cono d’ ombra. Si dice "fase massima" di un eclisse di Sole quando i centri dei due dischi raggiungono la distanza minima (massimo oscuramento). Viene definita "grandezza di un eclisse" la percentuale di disco che viene occultata o che si trova in ombra al momento della "fase massima". La grandezza di un eclisse totale è perciò 100%.

Il cono d’ ombra della luna sulla Terra lascia in oscurità una regione ellittica molto piccola mai superiore a 270 km di diametro e poiché la luna si muove sulla propria orbita e contemporaneamente la Terra gira su se stessa, ne consegue che l’ ombra spazza una striscia più o meno lunga che costituisce la cosiddetta "fascia di totalità".
L’ ombra spazza la Terra in direzione OVEST verso EST con velocità che varia da di 1800 km/h in prossimità dell’ equatore, a 8000 Km/h nelle regioni polari. La durata di una eclisse totale che dipende da queste velocità e dall’ ampiezza dell’ ellisse d’ ombra, normalmente dura massimo 7 minuti e mezzo (quella anulare arriva fino a 12 minuti)
. Se la Luna orbitasse esattamente con il piano orbitale della Terra, si avrebbe una eclisse di Sole ad ogni "luna nuova" ma poiché l’ asse orbitale della luna e inclinato di circa 5° rispetto a quello della Terra ( 5° = 10 volte il diametro lunare), le eclissi di Sole si possono avere solo quando la Luna si trova in prossimità dei "nodi" cioè i due punti dove l’ orbite della Luna e quella della Terra si intersecano.

In particolare una eclisse di Sole si può verifica solo se la distanza angolare della Luna da uno dei "Nodi" è inferiore a 15° 25’. Per una distanza angolare superiore a 18° 20’ l’ eclisse è impossibile. Riassumendo possiamo dire che una eclisse di Sole si può verificare solo se la Luna, in fase di "luna nuova", si trova vicinissima ai uno dei due "nodi".
Poiché il tempo che intercorre tra due "lune nuove" e di 29,53059 giorni (mese sinodico) ed il tempo che intercorre tra due passaggi allo stesso "nodo" e di 27,21222 giorni (mese draconico) si calcola che 242 mesi draconici durano quasi esattamente come 223 mesi sinodici con la differenza di 36 millesimi di giorno, cioè 50 minuti. Infatti: 242x27,21222=6585,35724 giorni e 223x29,53059= 6585,32157 giorni.

Ne deriva che dopo6585,3 giorni la Luna viene a trovarsi approssimativamente allo stesso "nodo" e alla stessa posizione rispetto al Sole. Ne consegue che una data eclisse di Sole si può ripetere identicamente dopo 6585,3 giorni cioè 18 anni e 11giorni. Inoltre essendo la durata di 239 mesi anomalistici di 6585,537 giorni si ha che la Luna, oltre a trovarsi nella stessa fase di "luna nova" e presso lo stesso nodo, viene a trovarsi anche alla stessa posizione rispetto al perigeo e quindi alla stessa distanza dalla Terra.

Infine poiché il multiplo comune del mese siderale, draconico e anomalistico è poco diverso da un numero intero di anni (c’è la differenza di solo 11 giorni), ne consegue che anche la distanza Terra–Sole torna ad essere quasi uguale ogni 18 anni e 11 giorni. Quindi ogni 18 anni e 11 giorni le eclissi solari (ma anche quelle lunari) si ripetono alle stesse date dell’ anno e con modalità quasi identiche (ugualmente totali o parziali, con la stessa durata e nelle stesse zone della Terra). Questo periodo è detto "Ciclo di Saros" (saros=ripetizione) scoperto già 2500 anni fa.
Le eclissi solari sono più comuni di quelle lunari anche se per un osservatore in una data posizione geografica le eclissi lunari sono più frequenti, perché ognuna è visibile da quasi tutto l'emisfero terrestre notturno rivolto verso la Luna, mentre quelle solari sono visibili solo in una fascia molto ristretta del pianeta.
In realtà di eclissi solari ve ne sono almeno due ogni anno e in casi eccezionali possono arrivare anche a cinque, mentre di eclissi lunari ve ne possono esser da zero a tre in un anno (normalmente ve ne sono due).

Eclissi di Luna

Un eclissi di Luna si ha quando la Luna, percorrendo la sua orbita intorno alla Terra , viene a trovarsi in opposizione con essa, cioè in fase di "Luna nuova", contemporaneamente deve trovarsi in prossimità di uno dei due "nodi" (i punti dove l’ orbita della Terra e quella della Luna si intersecano). Più precisamente deve trovarsi ad una distanza dal nodo minore di 9° 30’. Se la distanza è maggiore di 9° 30’ ma inferiore di 12° 04’ l’ eclisse è soltanto possibile.
Durante l’ eclisse , la Terra proietta verso la Luna un cono d’ ombra con diametro di circa 9.000 Km pari circa a 2,6 volte il diametro della Luna e dipende dalla distanza che separano Sole – Terra - Luna in quel preciso momento.
A seconda della posizione della Luna nei pressi del punto nodale e dall’ ampiezza del cono d’ ombra si possono avere tre tipologia di eclisse:
1) Parsiale di penombra : Tutte le eclissi totali lunari iniziano con questa fase in cui la Luna è coperta solo in parte dalla penombra della Terra. L'effetto di oscuramento è minimo ed è molto difficile riconoscere il momento di inizio (contatto) dell'eclisse. In riferimento alla figura a lato nel percorso (1) si anno le seguenti fasi : (A) inizio dell'eclissi, (B) metà dell'eclissi, (C) fine dell'eclissi.

2) Totale di penombra : La Luna è coperta totalmente dalla penombra della Terra. In riferimento alla figura a lato nel percorso (2) si anno le seguenti fasi : (A) inizio dell'eclissi, (B) metà dell'eclissi, (C) fine dell'eclissi.
3) Parziale : in questo caso la Luna è solo in parte investita dall'ombra della Terra. Il bordo dell'ombra è scuro, permettendo così di distinguere i momenti di contatto. Tuttavia, questi potrebbero essere sfuocati dai raggi solari che si rifrangono attraversano dall'atmosfera terrestre e sfumano il contorno dell'ombra. In riferimento alla figura a lato nel percorso (3) si anno le seguenti fasi : (A) inizio dell'eclissi di penombra,( B) inizio dell'eclissi parziale, (C) eclissi parziale,( D) fine dell'eclissi parziale, (E) fine dell'eclissi di penombra.
4) Totale : in questo caso la Luna entra interamente nel cono d’ ombra della terra. La superficie lunare non viene completamente oscurata ma assume un colore rosso scuro ( da cui il nome Luna Rossa) per effetto della rifrazione dei raggi solari che attraversano l’ atmosfera terrestre. Un’eclisse totale può durare fino a 104 minuti. . In riferimento alla figura a lato nel percorso (3) si anno le seguenti fasi: (A) inizio dell'eclissi di penombra,( B) inizio della soglia dell'eclissi, (C) inizio della totalità, (D) fine di totalità, (E) fine della soglia dell'eclissi, (F) fine dell'eclissi di penombra.

L’ eclisse di luna dura molto più di un’ eclisse di Sole (che dura al massima 7 minuti e mezzo) per due principali motivi . Il primo, come abbiamo visto, è la maggiore ampiezza del cono d’ ombra che la Terra proietta sulla Luna; il secondo è che la Luna attraversa il cono d'ombra con una velocità orbitale notevolmente inferiore a quella di rotazione terrestre. Per questi motivi l’ intera fase di una eclisse di Luna può dura fino a 3 ore e mezzo.

Le eclissi di Luna possono essere osservate da ampie zone del nostro pianeta, persino da tutto l’ emisfero non illuminato dal Sole che abbia la luna sopra l’ orizzonte.
Poiché le linee nodali dell’ orbita lunare ruotano ci circa 20° l’ anno facendo un giro completo in 18,6 anni di conseguenza i tempi con le quali le eclissi che si verificano variano di anno in anno ma, dopo un periodo di 18,6 anni e, si ripetono con le stesse identiche modalità .
Come già visto per le eclissi di Sole questo ciclo viene definito "ciclo di saros".