Osservazione del Sole in proiezione

di Fabio Balestra

Disclaimer: le procedure inserite all’interno di questo articolo sono da considerarsi rischiose qualora non si abbia dimestichezza nell’utilizzo di un telescopio. La luce diretta del sole, soprattutto se concentrata, è molto pericolosa per gli occhi e può causare danni permanenti.

Introduzione

Il Sole è la stella a noi più vicina e grazie alla sua vicinanza abbiamo la possibilità di osservare nel dettaglio diversi fenomeni che hanno luogo sulla sua superficie, come le macchie solari o le protuberanze che si generano lungo i bordi. Grazie al suo grande diametro angolare, non servono strumenti di grande apertura ma possiamo utilizzare anche un modesto telescopio.

Esistono principalmente due metodi di osservazione del Sole: quello diretto, cioè guardando attraverso l’oculare mediante l’utilizzo di appositi filtri (mai senza il filtro!) e quello in proiezione, dove si proietta l’immagine del disco solare, senza filtri, su di una superficie per osservarne le caratteristiche.

L’oggetto di questo articolo è proprio quest’ultima metodologia e vedremo come essa può essere impiegata con profitto, senza possedere chissà quale costosa strumentazione o conoscenza tecnica. Nel tentativo di spiegarvi al meglio questo metodo di osservazione, vi racconterò la mia esperienza personale.

Preparazione

Come abbiamo detto, per osservare il Sole, non è necessario un telescopio di grande diametro. Ho deciso di utilizzare un piccolo rifrattore Bresser Skylux 70 x 700 che mi era stato regalato.  A dirla tutta, è più un giocattolo che un telescopio (a volte lo si trova al Lidl per circa 80 €), ma per fare questo esperimento mi è sembrato un buon candidato.

Quando si osserva in proiezione, la luce del Sole viene concentrata e, come si può immaginare, si rischiano dei danni alla strumentazione. E’ quindi necessario assicurarsi che non vi siano elementi in plastica, soprattutto nell’oculare, poiché si rischia di fonderli. Nel mio esperimento con il “Bresserino”, ho deliberatamente ignorato quest’aspetto e vi farò infatti vedere alla fine cosa ne è derivato.

Con il metodo della proiezione è necessario che la superficie sulla quale si proietta l’immagine del disco solare sia in ombra. Ho iniziato dunque realizzando una sorta di parasole con del cartone che ho posizionato nell’estremità anteriore del telescopio.

Una volta stazionato il telescopio e rimosso il cercatore (poiché se puntato direttamente verso il Sole rischia dei danni) l’ho direzionato verso la nostra stella. Per puntarlo senza guardare il Sole e non rimanere mezzi accecati, è possibile utilizzare il metodo dell’ombra. Molto semplicemente, si rimuove il parasole e si direziona il telescopio finché la sua ombra a terra non appare lineare.

Come oculare ne ho scelto uno da 20 mm in modo che non ingrandisse eccessivamente, dato che si tratta di un’osservazione del disco solare nel suo insieme. Ho utilizzato quello di scarsa qualità in dotazione al Bresser cosi, in caso di danni dovuti al riscaldamento, non me ne sarei dispiaciuto più di tanto.

Come superficie sulla quale proiettare il disco solare, ho scelto un semplice foglio A4 tenuto fermo da una clipboard e sostenuto da un leggio. Ho predisposto il foglio con un cerchio da 13 cm di diametro dove ho posizionato l’immagine proiettata. In realtà è possibile osservare con profitto anche proiettando un’immagine di dimensioni maggiori. Infatti, allontanando la superficie dall’oculare, si noterà che l’immagine solare viene ingrandita mostrando maggiori dettagli, a scapito però di luminosità e contrasto. Per le mie osservazioni ho optato per un cerchio con diametro di 13 cm, ad una distanza di circa 40 cm dall’oculare, poiché mi sono accorto che il Sole, se ingrandito maggiormente e utilizzando una montatura senza inseguimento come la mia, sfuggiva troppo rapidamente ed era impossibile registrare accuratamente la posizione delle macchie.

La superficie di proiezione, nel mio caso il foglio sostenuto dal leggio, deve essere perpendicolare al tubo del telescopio in modo che l’immagine si generi correttamente sul piano focale e non subisca deformazioni.

Una volta puntato il telescopio, montato il parasole e posizionato sommariamente il leggio con il foglio, si giunge alla parte più impegnativa dell’osservazione. È necessario ora allineare il tutto affinché sia possibile visualizzare l’immagine del Sole sul foglio e registrare la posizione delle macchie solari. Ho iniziato mettendo a fuoco il disco solare sul foglio e successivamente, regolando l’altezza del leggio e la sua distanza dall’oculare, ho posizionato il disco solare perfettamente all’interno del cerchio da 13 cm che avevo predisposto. Se non si utilizza una montatura con inseguimento, durante questa operazione, sarà necessario regolare continuamente anche il puntamento del telescopio poiché il Sole si sposta nel cielo.

Registrare l’osservazione

Quando il disco solare ha le stesse dimensioni del cerchio e vi entra perfettamente, sono pronto per “ricalcare” le macchie solari proiettate sul foglio. In questa fase si noterà che alcune macchie hanno delle zone più scure e delle zone più chiare che le circondano. Non servono particolari abilità artistiche ma è importante registrare ciò che si osserva con la massima precisione. Si può perciò utilizzare una matita morbida (come una B o una 2B) per le zone più scure ed una matita dura (come una H) per rappresentare le zone più chiare. Se non si utilizza una montatura con inseguimento, come nel mio caso, bisognerà combattere contro il continuo spostarsi del disco solare rispetto al cerchio e sarà necessario riposizionarlo continuamente. Mi sono perciò armato di pazienza e ho cercato di disegnare in modo più preciso e veloce possibile la posizione delle macchie. Una volta rappresentate tutte le macchie visibili serve prendere un riferimento che servirà più avanti in fase di analisi. Questo riferimento è l’ovest celeste e fornisce una prima informazione sull’orientamento dell’immagine che stiamo osservando (più avanti ne capiremo l’utilizzo). Per trovarlo, bisogna spegnere l’inseguimento, se lo si sta utilizzando, e lasciare che una delle macchie esca dal cerchio per effetto del moto diurno del Sole (che è proprio in direzione ovest). Ho quindi lasciato uscire una delle macchie e segnato con una tacca e una “O” questa posizione.

La parte osservativa termina qui e il risultato ottenuto si chiama report.

Completare il report

Al report vanno associate alcune informazioni come la data e l’orario di osservazione (specificando il tempo: UT, UT+1, ecc..), lo strumento utilizzato e altre che si ritengono utili. Questo si fa per far in modo che il report non rimanga un semplice disegno ma che sia qualcosa di confrontabile con altre osservazioni, sia personali che di altri. Il disegno va infine terminato inserendo gli altri punti cardinali celesti. Dalla parte opposta all’ovest (che ho segnato prima) avremo ovviamente l’est, mentre il nord e il sud sono lungo la linea perpendicolare ma la loro posizione dipende dallo strumento che stiamo utilizzando. Bisogna ricordare infatti che ogni strumento, a seconda che sia rifrattore, riflettore o che si utilizzino o meno delle diagonali, inverte o ruota l’immagine. Nel mio caso, avendo utilizzato un rifrattore senza diagonale, l’immagine risulta invertita e il nord e il sud sono dunque capovolti. Dopo averli segnati, ho cancellato la croce che divideva il cerchio e ho anche marcato leggermente il centro del disco poiché mi servirà più avanti.

Il nostro report in realtà ancora ci dice poco poiché al disegno manca un po’ di contesto. Il disco solare non ci appare infatti perfettamente “dritto” ma è “inclinato” (anche se non ce ne accorgiamo) e non sappiamo bene in quale posizione del Sole si trovino le macchie che abbiamo registrato. Dobbiamo quindi determinare l’orientamento del disco individuando l’equatore solare e l’asse di rotazione. Come facciamo a determinare la posizione di queste due linee? Qui la situazione si fa un po’ più complicata ma cercherò di spiegarlo nel modo più semplice possibile. Con le sole informazioni che abbiamo acquisito dall’osservazione non ci è possibile determinare equatore e asse di rotazione. Ci vengono però in soccorso le effemeridi del Sole, dove sono calcolati dei dati che possiamo utilizzare. A mio avviso, piuttosto che consultare un almanacco dove le effemeridi sono spesso calcolate per le ore 0 UT, è meglio farle calcolare ad un software che ci permette di impostare l’ora precisa della nostra osservazione. Un programma che ho trovato molto utile allo scopo è TiltingSun ed è scaricabile gratuitamente in internet. Una volta impostate data, ora e luogo dell’osservazione, restituisce una rappresentazione grafica dell’orientamento del disco solare e due dati molto utili: P e Bo.

P rappresenta l’angolo di posizione tra l’asse di rotazione del Sole e la linea nord-sud celeste. Indica sostanzialmente di quanti gradi si discosta l’asse di rotazione rispetto all’asse del nord-sud celeste che abbiamo individuato prima. Questo valore è positivo quando l’asse di rotazione è inclinato verso l’est, mentre è negativo quando è inclinato verso l’ovest. Per il momento e luogo della mia osservazione è calcolato un valore di -1,53°, posso perciò misurare con un goniometro sul mio disegno 1,53° sul bordo del cerchio dal nord verso l’ovest.

Da questa posizione, ho tracciato una linea tratteggiata che passa per il centro fino al lato opposto del bordo ed ho ottenuto l’asse di rotazione. Con leggera pressione della matita, ho tracciato anche una linea perpendicolare all’asse di rotazione e passante per il centro, che mi servirà in seguito per posizionare l’equatore (nell’immagine indicata come a–b).

Il secondo dato chiamato Bo rappresenta la latitudine eliografica del centro del disco solare, che nel nostro disegno è il centro del cerchio. Quando Bo è positivo, l’equatore solare passa a sud del centro apparente del disco e il polo nord è inclinato verso l’osservatore, viceversa quando è negativo. TiltingSun ha calcolato un valore di -3,84° e ciò mi informa che l’equatore passa a nord del centro del disco, che si trova appunto a tale valore di latitudine. Sul mio disegno, posso dunque misurare con il goniometro tale distanza a partire dalla linea perpendicolare all’asse di rotazione che ho tracciato prima, verso nord.

Da questa posizione ho tracciato una leggera linea verso l’asse di rotazione e perpendicolare ad esso (nell’immagine c–d). Il punto di intersezione fra queste due linee è il punto sull’asse di rotazione da cui passa l’equatore che ho disegnato come una linea curva tratteggiata che va dalle estremità dalla linea a–b passando per questo punto.

Ho cancellato infine tutte la linee superflue (a-b e c-d) e il gioco è fatto! Ho cosi ottenuto un report completo che mi da un’idea più precisa dell’orientamento del disco solare e della posizione delle macchie che ho osservato.

Nell’esempio che vi ho portato il disco solare non è poi cosi tanto inclinato rispetto alla nostra vista, ma si possono verificare casi (quando P e Bo assumono alti valori assoluti) in cui asse di rotazione ed equatore si presentano molto più “sfasati”. Ecco perché è importante determinare con precisione l’orientamento del disco solare.

I lettori più attenti potrebbero aver notato che TiltingSun, nell’immagine in cui ho mostrato la finestra del programma, ha restituito un altro dato chiamato Lo. Questo dato è definito come la longitudine eliografica del centro del disco solare e rappresenta quindi anche la longitudine del meridiano centrale. Grazie a questa informazione, unita alla conoscenza della posizione dell’equatore, potremmo teoricamente essere in grado di determinare graficamente le coordinate eliografiche delle macchie solari, semplicemente misurando la loro distanza angolare da questi punti di riferimento. Ciò però richiede una grandissima precisione nel disegno durante l’osservazione.

Ah e infine.. come vi avevo promesso.. ecco cosa ho combinato al mio oculare!