Geografia astronomica - le stelle

Le stelle

Le stelle, si sa, sono i puntini che popolano il nostro cielo ogni volta che il sole tramonta. Si sa anche che sono fonte di grande fascino ed inoltre sono, e sono state, dense di significato per molte popolazioni, soprattutto in passato, che le hanno radunate in costellazioni. Basti pensare che gli antichi credevano che le stelle fossero dei fori su una grande sfera al di là della quale c'era una grande luce prorompente rappresentante il Dio creatore. Erano quindi considerate come collegamento con l'aldilà. Gli antichi dedicavano molto allo studio degli astri, temevano quello che a loro il cielo poteva celare.

Riferimenti per individuare le stelle

Guardando il firmamento si ha come l’impressione che la Terra si trovi in mezzo a una sfera cava sulla cui superficie interna vediamo proiettate tutte le stelle. Questa sfera si chiama sfera celeste. Nel suo centro inseriamo l’osservatore. Tracciamo la verticale che attraversa l’osservatore. Questa verticale incontrerà la sfera celeste nei due punti Zenit e il suo opposto, Nadir. Se tagliamo quest’asse con un piano perpendicolare ad esso nel punto in cui il piano incontra la sfera celeste si ha l’orizzonte celeste, che divide la sfera in un emisfero superiore ed in uno inferiore. L’asse terrestre, il cui prolungamento nello spazio incontra la sfera nei due poli celesti Nord e Sud.

Le distanze astronomiche

Le più usate unità di misura delle distanze sono:

• Unità astronomica: in genere è usata entro i limiti del sistema solare e corrisponde alla distanza media Terra-Sole che è di circa 149 600 000 Km.
• Anno-luce: è la distanza percorsa in un anno dalla radiazione luminosa, che si muove circa alla velocità di 300 Km/s. Un anno-luce corrisponde quindi a una distanza di 9 463 miliardi di chilometri.
• Parsec: è la distanza di una stella che ha una parallasse, cioè uno spostamento apparente della posizione (se osservata dagli estremi opposti dell’orbita terrestre) di due secondi d’arco. È la distanza di un punto dal quale un osservatore vedrebbe il semi asse maggiore dell’orbita terrestre, perpendicolarmente sotto l’angolo di 1’’. Questa unità di misura si basa sulla misura accurata dell’angolo di parallasse. In realtà col termine parallasse si indica lo spostamento apparente di un oggetto rispetto ad un punto di riferimento molto lontano, quando l’oggetto viene osservato da due punti diversi. Per avere le due misurazioni, questa misurazione si fa di sei mesi, cioè quando la Terra ha percorso metà della sua orbita totale.

Stelle a confronto

La luce stellare giunge all'occhio dell'uomo come qualcosa di vacillante e intermittente, e questo nell'antichità ha suggerito l'immagine delle stelle come punti luminosi emananti raggi. Tuttavia, osservate con un buon cannocchiale o con un telescopio, le stelle appaiono del tutto sprovviste di raggi. Questi dunque non sono reali, ma frutto dell'interazione tra la luce stellare e l'occhio umano.

Guardando la volta stellata, inoltre, ci si rende conto che la maggior parte degli astri notturni mostra una rapida variazione di splendore che noi percepiamo come un costante scintillio. Tale scintillazione permane anche se si osservano le stelle a mezzo di strumenti. Ma questo non è un fenomeno dovuto alle stelle in quanto tali. La sua causa sta nell'alternarsi, nell'atmosfera terrestre, di masse d'aria di densità e umidità differenti. La luce stellare, attraversando questi diversi strati atmosferici in continua trasformazione, viene rifratta. Questo fenomeno rende difficoltose le osservazioni con il telescopio ottico. La scintillazione diminuisce infatti con l'altezza, cessando ai limiti dell'atmosfera, in cui la luce non deve attraversare strati d'aria.

Ciò che persiste anche all'osservazione telescopica ed è talvolta visibile a occhio nudo, è la differenza di splendore tra una stella e l'altra. Si tratta di un carattere dovuto alla natura delle stelle e non a una nostra illusione ottica. Gli antichi stabilivano la grandezza delle stelle a seconda del loro splendore, ma ciò è errato. L'esperienza insegna che oggetti grandi e splendenti possono apparire anche piccolissimi e opachi quando si trovano a grande distanza. Lo splendore delle stelle è solo uno splendore apparente, che non testimonia affatto della loro grandezza o della loro distanza. Nonostante ciò, gli astronomi hanno classificato le stelle seguendo l'uso degli antichi, ossia suddividendole in stelle di prima, seconda, terza grandezza ecc., in relazione al loro diverso splendore.

Le caratteristiche delle stelle

Le caratteristiche che permettono di catalogare i corpi celesti in gruppi omogenei sono:

• La magnitudine: la diversa luminosità delle stelle è servita fin dai tempi antichi a suddividere le stelle in sei ordini di grandezza. Oggi il termine grandezza è sostituito da magnitudine che può essere di due tipi: magnitudine apparente (m) e magnitudine assoluta (M). Con il termine magnitudine apparente si indica la luminosità di una stella per come noi la vediamo, mentre col termine magnitudine assoluta si indica la luminosità intrinseca di una stella, che corrisponde alla luminosità che le singole stelle mostrerebbero se poste a una distanza standard da noi pari a 10 parsec. Una volta nota la magnitudine assoluta di una stella è possibile risalire alla distanza della stella per confronto con la sua magnitudine apparente (M=m + 5 – 5 log d). Non tutte le stelle hanno una magnitudine costante come le variabili pulsanti che a cicli regolari emettono maggiore o minore energia.
• Stelle doppie: esistono sistemi di stelle che ruotano intorno a un baricentro comune e si eclissano a vicenda a intervalli regolari; quando una delle due stelle viene occultata la sua luce viene intercettata e si osserva una diminuzione della luminosità complessiva del sistema.
• Colori, temperature e spettri stellari: lo studio dei corpi luminosi avviene in buona parte con esami spettroscopici; un qualunque raggio luminoso dà origine a uno spettro, cioè a una striscia (visibile su uno schermo o su una lastra fotografica) formata da bande con tutti i colori dell'iride (dal rosso che corrisponde a luce con grandezza d'onda maggiore al blu con lunghezza d'onda minore). Gli spettri sono una specie di impronta digitale dei vari elementi chimici. Esaminando le posizioni e gli spessori delle righe negli spettri possiamo determinare gli elementi del corpo da cui viene prodotta la luce.

Il tipo spettrale dipende dalla temperatura del corpo emittente e le stelle non hanno tutte la stessa temperatura, quindi vengono classificate in una serie di classi spettrali, ordinate in funzione di valori decrescenti della temperatura. Le analisi spettrali hanno messo in evidenza una notevole uniformità nella composizione chimica delle atmosfere stellari.