Associazione Astrofili Mantovani

Eclisse di luna

Eclisse totale di luna

Quando avviene un'eclisse di Luna?

Le eclissi di Luna avvengono quando il Sole, la Terra e il nostro satellite si trovano allineati: in altre parole la Terra si interpone fra il Sole e la Luna e questa attraversa il cono d'ombra proiettato dalla Terra. (Fig. 1) 

Fig. 1

La Luna si immergerà nel cono d'ombra ogni volta che si verrà a trovare esattamente in opposizione al Sole, cioè in fase di Luna piena. Ma non ad ogni plenilunio perché l'orbita che la Luna descrive intorno alla Terra è inclinata di 5° e 9' rispetto al piano dell'eclittica (piano dell'orbita della Terra intorno al Sole), per cui vi sono solo due punti - detti "nodi" - (Fig. 2) nei quali l'orbita lunare interseca esattamente questo piano.

Fig. 2

Quindi l'eclisse di Luna ha luogo solo quando il nostro satellite giunge in prossimità di uno dei due nodi, cioè quando Sole, Terra e Luna sono esattamente allineati fra di loro.

Varie tipologie di eclissi

La Luna entra nel cono d'ombra in diversi modi, più precisamente con diverse angolazioni rispetto al piano dell'orbita terrestre. Osservando lo schema del fenomeno (Fig. 1) si può notare che prima di tutto la Luna si immerge nella penombra (zona grigio chiara che contiene quella scura dell'ombra). Se avviene solo questo si parlerà di eclisse di penombra percepita, con molta difficoltà, dagli osservatori sulla Terra come un impercettibile affievolimento della luminosità della Luna piena.

Poi si avrà l'immersione nell'ombra e si parlerà di eclisse di ombra parziale o totale a seconda che venga coinvolto parzialmente o totalmente il disco lunare. Un parametro importante per definire che eclisse andremo ad osservare è quello della "grandezza" o "magnitudine". Con magnitudine 0,7 si indica una eclisse parziale nella quale il 70% del disco lunare è immerso nell'ombra terrestre; grandezza uguale a 1 significa che il bordo lunare sfiora un bordo dell'ombra: si avrà una breve durata della fase di totalità. Una magnitudine o grandezza superiore a 1 (es. 1,2) indica un'immersione cospicua nel cono d'ombra della Terra con conseguente durata maggiore della fase di totalità dell'eclisse. In questa occasione la magnitudine sarà di 1,237 e quindi la Luna sarà ben all'interno del cono d'ombra e la durata dela totalità sarà di 1 ora e 14 minuti.

Che cosa osservare durante un'eclisse di Luna?

Se non fosse per la presenza dell’atmosfera terrestre la Luna sparirebbe completamente dalla nostra vista. Come mai riusciamo a vedere la Luna anche quando essa è completamente immersa nel cono d'ombra della Terra? E' merito dell'atmosfera del nostro pianeta che causa la rifrazione dei raggi solari che così, pur se in minima parte, riescono a raggiungere la Luna rendendola visibile. La spettacolarità di questo fenomeno celeste consiste principalmente in due cose: la Luna diventa di colore rossastro e tornano ad essere visibili anche le stelle non particolarmente brillanti che, in assenza di eclisse, sono sopraffatte dalla luminosità della Luna piena. Solo in queste occasioni è perciò possibile vedere la Lunanpiena di colore rosso/arancio immersa in un cielo punteggiato di stelle. Oltre all'osservazione prettamente estetica del cielo gli astrofili possono compiere alcune semplici osservazioni che rivestono comunque un carattere scientifico prevedendo misurazioni e registrazioni di fenomeni particolari.

Una prima cosa da fare è misurare, con la precisione più alta possibile tenendo conto che la rifrazione dei raggi solari attraverso l'atmosfera terrestre renderà aleatori questi momenti, i parametri temporali dell'eclisse per il proprio luogo di osservazione. Ecco i parametri per l'eclisse del 3 marzo 2007 - I tempi sono espressi in Tempo Universale: bisogna aggiungere un'ora per avere l'ora del nostro orologio. (Fig. 3)

Fig. 3

Nel disegno (Fig. 4) vengono esemplificati graficamente i momenti salienti dell'eclisse. In questo caso i tempi sono espressi in Tempo Locale.

Fig. 4

Un'osservazione importante è la stima della luminosità dell'eclisse, che dipende dalla quantità di luce che attraversa l'atmosfera terrestre e colpisce il suolo lunare. Sarà in realtà una stima del colore del globo lunare durante la fase di totalità che si farà usando la scala di Danjon (Fig. 6)

SCALA DI DANJON

Fig. 6

La variazione di colore e quindi di luminosità sarà dovuta alla presenza o meno di polveri e gas (per esempio dovute ad una grande eruzione vulcanica) nell'atmosfera.

Fotografare l'eclisse

La prima cosa da prendere in considerazione sarà lo strumento con il quale realizzare le nostre fotografie. Si potrà usare il classico obiettivo normale (50 mm) della fotocamera reflex, oppure un buon teleobiettivo (dai 200 mm in su) o il telescopio. E' ovvio che le corte focali serviranno per fare foto cosiddette "ambientate" dove la Luna apparirà quasi come un punto luminoso che va via via oscurandosi. Già però con un teleobiettivo da 200/400 mm si avrà un disco lunare di circa 3/4 mm sul negativo fotografico 24x36, grande a sufficienza da permettere di vedere qualche dettaglio e di apprezzare l'ombra che avanza. Lo strumento ideale rimane il telescopio, possibilmente motorizzato, al quale verrà applicata la macchina fotografica per mezzo di un anello adattatore.

Si tratterà di una configurazione detta "fuoco diretto" ove il telescopio assume la parte del grande teleobiettivo non essendoci nessun altro dispositivo ottico (oculari, lenti di Barlow, duplicatori di focale) che si occupa di modificare la focale originaria dello strumento. Nel caso esso sia di piccolo diametro e quindi anche di corta focale, per avere un disco lunare sufficientemente grande sul negativo fotografico si potrà interporre uno dei dispositivi sopracitati per raddoppiare la focale e di conseguenza l'ampiezza del disco lunare. Si tratterà quindi di scegliere a priori quale tipo di fotografia effettuare e scegliere lo strumento adatto di conseguenza.

Altra scelta fondamentale sarà quella della pellicola da utilizzare. Si tratterà di raggiungere un ragionevole compromesso tra la sensibilità dell'emulsione fotografica e la grana visibile sulla stampa finale. Poiché il risultato estetico sarà ovviamente il parametro fondamentale una stampa che risulti troppo "granosa" non soddisferà sicuramente il nostro occhio. Da qui l'esigenza di utilizzare una pellicola abbastanza sensibile (200/400 ISO) che però non mostri troppo l'effetto di granulosità. La sensibilità però dovrà essere ancora più alta (800/1000 ISO) per chi utilizzerà uno strumento senza motorizzazione poiché sarà costretto ad usare i tempi di posa più brevi possibili che consentano una foto della Luna non mossa. In linea di massima sarà conveniente fotografare con pellicole negative a colori poiché queste, possedendo una elevata latitudine di posa, sono in grado di sopportare meglio eventuali errori di esposizione e anche di riprodurre più fedelmente zone di luminosità molto diversa del disco lunare come avviene durante le fasi parziali dell'eclisse.

Chi avrà una strumentazione motorizzata potrà tranquillamente utilizzare pellicole diapositive di bassa o media sensibilità (50/100 ISO) che daranno risultati migliori rispetto alle negative soprattutto nel riprodurre le giuste tonalità di colore del disco lunare nella fase di totalità. Per individuare i tempi di posa da utilizzare durante tutta la durata del fenomeno bisogna partire dalla constatazione che all'inizio fotograferemo la Luna piena. Nella fase di penombra ci sarà un leggerissimo calo di luminosità e il tempo di posa andrà aumentato di pochissimo. Le difficoltà aumentano con l'avanzare dell'eclisse e scende la luminosità della scena inquadrata. Per avere un'idea quantitativa di questo diminuzione è utile esaminare la curva di luce caratteristica delle eclissi totali di Luna. (Fig. 7)

Fig. 7

Nel diagramma si può notare che la Luna passa da una magnitudine -12,7 a circa -2,5 (Questo valore sarà quello suscettibile di maggiori variazioni dovute alla situazione in quel momento dell'atmosfera terrestre. E' chiaro che una fase di totalità grigio/scuro avrà bisogno di una posa più lunga di una rosso/arancio). La luminosità cala quindi di ben 10.000 volte! Se all'inizio in fase di penombra avremo usato un tempo di 1/100, nella fase di totalità useremo un tempo di 100 secondi! Risulta ora evidente che senza una strumentazione motorizzata per l'inseguimento della volta celeste dovremo usare pellicole molto sensibili per abbreviare i tempi di posa.

Una semplice "formuletta" (Fig. 8) ci viene in aiuto per calcolare il tempo di posa (T) considerando i seguenti parametri:

• sensibilità della pellicola (ISO)

• rapporto d'apertura (f)

• brillanza dell'oggetto considerato (b)

Valori di brillanza (b) della Luna in varie situazioni: luna piena = 110; luna in eclissi di penombra = 60; luna al primo e all'ultimo quarto = 12; parte della luna illuminata dal sole durante l'eclisse = 6; luna all'inizio o alla fine della totalità di un eclisse = 0,04; luna in fase massima dell'eclisse = 0,01

Utilizzando questa formula ricaviamo una tabella con dei tempi di posa indicativi ma comunque validi in condizioni di cielo ottimali. Se il cielo non è abbastanza limpido o la Luna è molto bassa sull'orizzonte i tempi dovranno essere adeguati opportunamente. Questa tabella è valida per pellicole di media sensibilità (200/400 ISO).

Tutte le considerazioni appena fatte per la fotografia chimica, che utilizza la vecchia cara pellicola, sono valide, in linea di massima, anche per la fotografia digitale. Bisogna però tenere assolutamente conto, nel far uso della tabella dei tempi di posa, del “difetto di reciprocità” che è presente, anche se in misura minore rispetto al passato, nella pellicola e che è invece inesistente nei sensori delle attuali macchine digitali sia reflex che compatte. Soprattutto per i tempi di posa superiori al secondo i rivelatori digitali sono più sensibili della pellicola e non perdono sensibilità col passare dei secondi. Ecco che a parità di tempo di posa lo scatto con la digitale sarà più esposto che non quello della pellicola. Uno dei principali vantaggi del digitale è la possibilità di vedere immediatamente i risultati e quindi poter scartare e rifare immediatamente la posa fotografica eventualmente esposta male. Questo è ancora più valido per un fenomeno astronomico come l’eclisse di Luna che dura a lungo: c’è tutto il tempo per rifare una foto sbagliata. Da non trascurare, la possibilità di interventi in fase di elaborazione al computer dove si potranno apportare migliorie sostanziali alle foto “grezze” riprese durante l’evento, senza esagerare però, pena la comparsa di artefatti che fanno sembrare poco naturale la fotografia troppo elaborata.

Per approfondimenti e ulteriori informazioni ecco alcuni link di siti Internet:

http://scis.uai.it/cielomese/cielo_marzo_2007.htm

http://www.marcomenichelli.it/ecluna2007.asp

http://www.astrosurf.com/cosmoweb/documenti/eclissi.html