Dispense lezione Adulti II (formato PDF)

Asteroidi, Meteore e Meteoriti
Un Giorno da Astrolo: Le giornate didattiche di Andrea Argoli
Secondo Incontro - 03/08/2013 - Teatro Talia di Tagliacozzo
www.progetto-comune.it/astro - [email protected]
Adolfo De Sanctis
Associazione Culturale Progetto Comune
www.progetto-comune.it
Sommario
In questo incontro parleremo dei cosiddetti corpi minori del sitema solare, in particolare delle meteore. La distinzione
tra asteroide, meteora e meteorite, benchè i tre termini siano riferiti allo stesso oggetto, è molto importante per non
creare confusione.
Dopo una introduzione descrittiva parleremo degli sciami meteorici, della loro origine e delle loro principali caratteristiche.
Aronteremo quindi il tema dell'osservazione visuale delle meteore:
quando, dove e come osservarle al
meglio.
Daremo quindi uno sguardo alle tecniche di raccolta e analisi dei dati sulle meteore: il vero contributo scientico che
l'astrolo può dare alla scienza delle stelle cadenti.
Indice
1
Asteoroidi, meteore e meteoriti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1
Sciami Meteorici
1.2
Osservazione visuale delle Meteore
A
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2.1
Percorso apparente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.2.2
Durata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.2.3
Brillantezza e Magnitudine
4
1.2.4
Report delle osservazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Rapporto osservazione visuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1 Asteoroidi, meteore e meteoriti.
1
Asteoroidi, meteore e meteoriti.
Quando piccoli corpi (solitamente particelle di roccia e metallo), che orbitano attorno al Sole, entrano nell'atmosfera terrestre ad alta velocità (anche superiore a
108000 km/h,
ovvero la velocità di rivoluzione della Terra
attorno al Sole), danno origine a lampi di luce dette Meteore (o stelle cadenti).
Un frammento di roccia o metallo che orbita nel sistema solare è detto Asteroide, alcuni orbitano regolarmente nei pressi di alcuni pianeti (come ad esempio attorno a Giove), altri vagano un pò alla rinfusa (e
sono quelli che spesso allarmano gli astronomi per probabili impatti con la Terra) mentre altri sono abbastanza
grandi da essere deniti Corpi minori del Sistema Solare (alla quale categoria appartiene anche l'ex-Pianeta
Plutone).
Quando un asteroide entra in contatto con l'atmosfera terrestre, ionizzandola e riscaldandosi emettendo luce,
si parla di Meteora o Bolide (il bolide è una meteora particolarmente brillante).
Quando, inne, lo stesso oggetto, un pò bruciacchiato, fuso e consumato riesce a raggiungere il suolo
terrestre prende il nome di Meteorite. C'è da notare che i frammenti di meteoriti ritrovati spesso non sono
più grandi di qualche millimetro, eccezionale è il caso della caduta di meteoriti in Russia nella scorsa primavera,
o dei ritrovamenti di grandi meteoriti nei grandi deserti del mondo.
L'osservazione delle Meteore è una delle attività astronomiche che richiedono la minore attrezzatura da
parte dell'Astrolo. Poter passare una piacevole serata (sia estiva che invernale) ad osservare uno dei più grandi
spettacoli che il Cielo ci può orire, raccogliendo al contempo dati di rilevanza scientica, può essere un'ottima
ragione per intraprendere una campagna osservativa.
(a)
Le meteore entrano nell'atmosfera parallelamente, ma la prospettiva fa
si che all'osservatore appaiano generarsi da un punto, detto radiante.
(b)
Brillanti Leonidi viste nella costellazione di Orione.
Fig. 1
1.1
Sciami Meteorici
Si possono osservare meteore ogni notte serena, purchè ci si trovi in condizioni di oscurità si potranno osservare
sempre almeno
5 − 10 meteore l'ora (queste sono dette meteore
sporadiche ). Ad ogni modo in particolari periodi
dell'anno è possibile osservare degli sciami meteorici.
Gli sciami nascono dal fatto che la Terra, in quei periodi, attraversa zone di Spazio ricche di frammenti
di roccia e metallo lasciate da un qualche altro massiccio corpo celeste (solitamente Comete).
L'attrazione
gravitazionale della Terra su questi frammenti fa si che questi cadano su di essa. Per le meteore sporadiche non
è possibile capire a quale progenitore appartengano (e se appartengono ad un progenitore).
Nella tabella 1 è riportata una lista dei principali sciami meteorici. Ogni sciame prende il nome dal Radiante,
ovvero dalla zona di cielo (e quindi dalla costellazione) dalla qualle le meteore sembrano originarsi (vedi gura
1a).
In tabella 1 è riportato il nome dello sciame, il periodo di visibilità e la data del picco (ovvero del massimo
numero di meteore visibili), le coordinate equatoriali del radiante (AR/DEC), la velocità, lo ZHR (vedi nota a
fondo), il grado di luminosità e il corpo celeste (cometa) progenitore dello sciame.
Il radiante è molto importante per sapere dove guardare per osservare le comete.
Per questo motivo la
conoscenza delle costellazioni è molto importante per una buona pianicazione ed esecuzione dell'osservazione
visuale delle meteore. Il numero di meteore è sempre calcolato come Tasso Orario, ovvero il numero di meteore
osservata all'ora.
3
1.2 Osservazione visuale delle Meteore
Nome
Quadrantidi
Liridi
η Aquaridi
Arietidi
ζ Perseidi
Perseidi
α Aurigidi
Orionidi
Leonidi
Geminidi
Ursidi
Periodo di visibilità
1 gen-5 gen
15 apr-28 apr
19 apr-28 mag
22 mag-2 lug
20 mag-5 lug
17 lug-24 ago
25 ago-8 set
2 ott-7 nov
14 nov-21 nov
7 dic-17 dic
17 dic-26 dic
Data picco
3 gen
22 apr
6 mag
7 giu
9 giu
12 ago
1 set
21 ott
17 nov
14 dic
22 dic
AR
15:20
18:04
22:32
02:56
04:00
03:04
05:36
06:20
10:12
07:28
14:28
DEC
49
34
-1
24
25
58
42
16
22
33
76
Velocità km/s
41
49
66
38
29
59
66
66
71
35
33
ZHR1
120
15
60
54
20
90
7
20
100002
120
10
Grado
Forte
Forte
Forte
Forte
Radio
Forte
Medio
Forte
Irregolare
Forte
Forte
Progenitore
2003 EH1
Thatcher
Halley
Icarus
Encke
Swift-Tuttle
?
Halley
Tempel-Tuttle
Phaethon
Tuttle
Tab. 1: Lista dei principali sciami meteorici.
1.2
Osservazione visuale delle Meteore
Osservare le meteore è un'attività piacevole se svolta accuratamente. L'abbigliamento adatto alla stagione è
fondamentale e una posizione comoda (sdraiati è meglio) sono fondamentali.
L'osservazione delle meteore può essere eettuata durante tutta la notte, ma il maggior numero di queste
sarà visibile dopo la mezzanotte locale. L'avvistamento delle meteore aumenta durante le ore mattutine perchè
è dopo la mezzanotte che l'osservatore si trova in direzione dell'orbita della Terra attorno al Sole (gura 2).
Fig. 2: Moto della terra nello spazio durante la mattina e la sera.
La Terra ruota attorno al sole alla velocità media di
30 km/s (108000 km/h);
durante la sera (prima della
mezzanotte) solo le meteore con una velocità maggiore di questa riescono ad entrare in collisione con l'atmosfera
terrestre. Dopo la mezzanotte l'osservatore guarda in direzione dello sciame, il risultato è che sono visibili più
meteore.
Nota U.A.I. (Unione Astroli Italiani)
Riportiamo una nota tratta dall'Almanacco UAI 1986 - IVa Edizione di Enrico Stomeo della Sezione Meteore
U.A.I. dal titolo L'osservazione visuale delle Meteore:
L'osservazione delle meteore ore una eccellente possibilità di conoscere il cielo e di imparare ad
orientarsi con facilità. Non è richiesto alcun equipaggiamento particolare, ma molto entusiasmo e
pazienza.
Una qualsiasi serata dell'anno è adatta per questo tipo di occupazione, purchè non sia presente
il chiarore lunare e sia registrabile almeno una magnitudine limite di quinta grandezza (Lm
= 5) nel
campo di osservazione.
E' utile scegliersi un posto di sorveglianza il più aperto possibile, in modo da avere la maggior
parte dell'orizzonte libero e soprattutto non contaminato da luci (in special modo quelle stradali
al sodio o al mercurio).
Occorre assumere possibilmente una posizione semi distesa, in modo da
° rispetto alla visuale dell'orizzonte, e comoda, tale da
stare inclinati di un angolo superiore a 45
permettere una buona concentrazione.
4
1 Asteoroidi, meteore e meteoriti.
L' osservatore registra con una metodologia standardizzata i tempi, le caratteristiche e, su una
carta stellare, il percorso apparente delle singole meteore, così da assicurare la possibilità di confronto
con altre osservazioni.
Le osservazioni non vanno eettuate in gruppo, ma individualmente. Più osservatori potranno
dividersi dierenti settori di cielo da sorvegliare, ma ciascun osservatore dovrà essere completamente
indipendente e non inuenzato dagli altri, nè per quanto riguarda le stime di luminosità (delle
meteore e anche della magnitudine limite), nè per il posizionamento delle tracce. Il tempo minimo
di sorveglianza non dovrà essere, condizioni del tempo permettendo, inferiore ad un'ora.
Scelto un centro di osservazione (da tenere sso per almeno un'ora di osservazione), casuale o in
un punto in vicinanza (circa
30 − 40◦ )
del radiante dello sciame principale della serata, si compie
l'osservazione solamente nel campo visivo circostante che normalmente è di un centinaio di gradi di
diametro. Il centro scelto va indicato nella mappa stellare.
I dati osservativi saranno trascritti parte sulle mappe stellari (quelle in uso nella UAI sono in
proiezione gnomonica) e parte nell'apposita scheda di rapporto osservativo.
Nel caso di osservazioni su sciami principali molto attivi (tipo Perseidi o Geminidi), si potrà
tralasciare il disegno delle loro tracce sulle mappe, rilevando soltanto i dati più signicativi, mentre
sarà il caso di disegnare tutte le meteore non di sciame. [...]
Parleremo in seguito di come trascrivere i dati osservativi e dell'uso delle mappe in proiezione gnomonica.
Vediamo intanto alcune caratteristiche delle Meteore osservate.
1.2.1 Percorso apparente
Registrare il percorso è semplice. Si può tenere un pezzo di spago tra due mani e puntarlo verso il cielo per
segnare (approsimativamente) l'inizio e la ne del percorso di una meteora. La conoscenza delle costellazioni
è fondamentale per riportare poi questo dato sulla mappa con una linea retta. Si può dire A metà tra
γ
e
α
Leonis o riferimenti simili.
Una nota sulle mappe da usare. La traccia di una meteora può essere riportata con una linea retta solamente
su mappe in proiezione gnomonica. Questa ragurazione serve proprio a questo scopo ed è possibile reperire
maggiori informazioni in rete all'indirizzo: www.imo.net/visual/minor/gnomic dove è possibile scaricare l'atlante
in proiezione gnomonica (Gnomonic Atlas Brno 2000.0). In italiano è possibile trovare materiale presso la sezione
Meteore dell'UAI: meteore.uai.it
La lunghezza in gradi del percorso apparente può essere stimata conoscendo le distanze tra le stelle delle
costellazioni vicine alla zona di osservazione, ricavabili da una mappa stellare.
Dalla traccia dei percorsi delle meteore sulle mappe è possibile risalire al radiante da cui si originano e quindi
allo sciame che si sta osservando (gura 3). Se questo non coincide a nulla di conosciuto, è probabile che si sia
scoperto un nuovo sciame meteorico.
1.2.2 Durata
La durata di una meteora è l'intervallo tra quando questa appare nel cielo a quando scompare, viene sempre
riportato in secondi. Per poter riportare il tempo è necessario disporre di un orologio radiocontrollato (o GPS)
molto adabile.
1.2.3 Brillantezza e Magnitudine
La determinazione della brillantezza di una meteora si basa sulla comparazione di questa con le stelle vicine.
E' quindi molto importante, prima di osservare prendere condenza con le stelle vicine al radiante e valutare la
loro luminosità.
La luminosità di una stella è misurata tramite la magnitudine, distinta in apparente e assoluta. La magnitudine apparente misura la luminosità della stella percepita dall'osservatore; essa dipende dunque dalla luminosità
reale della stella, dalla sua distanza dalla Terra e dalle alterazioni provocate dall'atmosfera terrestre (seeing).
La magnitudine assoluta o intrinseca è la magnitudine apparente che la stella avrebbe se si trovasse alla distanza
di
10
parsec (32.6 anni luce) dalla Terra, ed è strettamente correlata alla luminosità reale della stella.
Entrambe le scale di magnitudine hanno un andamento logaritmico: una variazione di magnitudine di
unità equivale a una variazione di luminosità di
(+1.00) è circa
2.5
2.5
1
volte, il che signica che una stella di prima magnitudine
volte più brillante di una di seconda magnitudine (+2.00) e, quindi, circa
100
volte più
brillante di una di sesta magnitudine (+6.00), che è la magnitudine limite sino alla quale l'occhio umano riesce
a distinguere gli oggetti celesti.
In entrambe le scale, quanto più piccolo è il numero della magnitudine, tanto più luminosa risulta essere la
stella e viceversa; di conseguenza, le stelle più brillanti arrivano ad avere dei valori di magnitudine negativi.
5
NOTES
Fig. 3: Determinazione del punto di origine di uno sciame meteorico.
La dierenza di luminosità (∆L) tra due stelle è calcolata sottraendo la magnitudine della stella più brillante
(mb ) alla magnitudine della stella meno brillante (mf ) e utilizzando il risultato come esponente del numero
cioè:
2.512;
∆m = mf − mb → ∆L = 2.512∆m .
La magnitudine apparente (m) e assoluta (M) di ciascuna stella non coincidono quasi mai, a causa sia
della sua luminosità eettiva sia della sua distanza dalla Terra; ad esempio Sirio, la stella più brillante del
cielo notturno, ha una magnitudine apparente di
luminosità circa
23
=1.44 ma una magnitudine assoluta di +1.41, e possiede una
=26.7, ma la sua
volte quella del Sole. La nostra stella ha una magnitudine apparente di
magnitudine assoluta è di appena
+4.83.
Le mappe stellari riportano la luminosità delle stelle in una scala di dimensioni, le più piccole sono le meno
luminose (magnitudine alta) e le più grandi sono le più luminose (magnitudine bassa).
1.2.4 Report delle osservazioni
L'UAI mette a disposizione un modulo per raccogliere i dati delle osservazioni visuali di meteore (meteore.uai.it ),
questo è riportato in Appendice.
Notes
1 In astronomia, il Tasso Orario Zenitale, identicato in italiano con la sigla TOZ e in inglese con ZHR, Zenithal Hourly Rate, di
uno sciame meteorico è il numero di meteore che un osservatore sarebbe in grado di osservare in un'ora, sotto un cielo buio e terso
(quindi con magnitudine limite 6.5), se il radiante dello sciame fosse allo zenit. Quando lo ZHR supera il valore 1000, si parla di
tempesta meteorica.
2 Nel 1967
6
A
A Rapporto osservazione visuale
Rapporto osservazione visuale
7
La compilazione di questo rapporto comprende i seguenti campi:
Data Indicare la doppia data, cioè i due giorni a cavallo della notte (es: 12/13 agosto)
Osservatore Nome e indirizzo di chi osserva (ed eventuale indirizzo email). Il codice dello
osservatore viene attribuito dalla Sezione.
Località Nome del sito osservativo. Le coordinate geograche della località (longitudine, lat-
itudine, altezza sul medio mare) sono facilmente reperibili nelle cartograe dell'IGM o
on-line.
Tempi Vanno annotati l'inizio e la ne della seduta osservativa e gli intervalli di eventuali inter-
ruzioni. La durata dell'osservazione sarà il tempo di sorveglianza al netto delle interruzioni,
mentre il tempo eettivo di osservazione, con cui si potrà computare la frequenza oraria,
sarà invece al netto anche dei tempi morti, in base alla quantità di meteore registrate. Il
tempo morto necessariamente si determina, dato che per ciascuna meteora l'osservatore
perde un certo numero di secondi per disegnare e/o annotare i dati.
Lm La magnitudine limite è denita come la magnitudine visuale della stella più debole visibile
a occhio nudo nel campo di cielo che viene osservato (non allo zenit). E' un dato importantissimo per poter standardizzare le osservazioni, per cui la sua stima deve essere molto
accurata e controllata nel tempo ad ogni sua variazione. Va valutata a partire dall'inizio
della osservazione, poi almeno ogni mezz'ora circa e quindi al termine della sorveglianza.
Può essere stimata (all'interno del campo sorvegliato) per confronto (a memoria) con la
magnitudine di stelle note. Si potrà fare uso della seguente sequenza per valutare sia la
luminosità limite, sia la luminosità più o meno brillante delle singole tracce meteoriche
osservate: −27 Sole, −13 Luna Piena, −10 Luna al I° quarto, −7 Luna di 3 gg di età, −4
Venere, −2 Giove, −1.5 Sirio, 0.0 Vega/ Arturo/ Capella, +1 Altair/ Spica/ Deneb, +2
Polare/ γ CYG, +3 Albireo/ γ UMI, +4 η CYG/ η PER, +5 η UMI/ ψ CYG/ λ AUR.
Ostacoli Se il campo di cielo, che si sta osservando, viene oscurato ad esempio da nubi per alcuni
minuti, dovrà esserne considerata la percentuale. Anche nel caso che il campo osservato
sia per tutta la sorveglianza coperto da alberi o case si dovrà valutare la percentuale di
oscuramento. Il valore F risulterà in tal caso il coeciente di correzione in caso di cielo
oscurato.
Descrizione Questa parte di scheda è quella da compilare direttamente durante la osservazione
vera e propria, assieme alle stime saltuarie, di cui si è detto sopra, relative alla magnitudine
limite e alla annotazione degli eventuali oscuramenti più o meno temporanei. Disegnata e
numerata ogni singola traccia luminosa sulla mappa stellare usata, sulla scheda di rapporto
osservativo si annota subito il numero (No) dato sulla mappa, l'orario (hh:mm) in TU e la
luminosità (magn) della meteora, quest'ultima per confronto con stelle note. Tutti gli altri
dati sul colore, sulla durata e velocità, ecc, non sono essenziali, però la loro determinazione
può essere di utile informazione, così come qualsiasi altra notizia signicativa. Il colore
può venire indicato con le sole due lettere iniziali della colorazione della meteora (tipo
BI=bianco RO=rosso) o delle sue variazioni in sequenza (ad esempio: da BI a RO). La
velocità angolare è una caratteristica molto importante da rilevare, anche se dicile da
valutare. Chi osserva deve cercare con un procedimento mnemonico di calcolare quanti
gradi la meteora ha percorso nel tempo di un secondo. Può venire indicata altrimenti la
durata della apparizione relativamente alla lunghezza della traccia luminosa. E' accettabile
una distinzione tra meteore veloci (VV-V), medie (M), lente (L-LL). Con scia viene indicato
il tempo (in secondi) di persistenza della scia.