1) Quando si verifica l’eclisse di Sole?
L’eclisse di Sole si ha quando il Sole, la Luna e la Terra sono allineati tra di loro e la Luna si trova, rispetto alla Terra, ad una distanza tale che il suo diametro apparente risulti leggermente più grande di quello del Sole. Quando i tre astri si trovano in questa posizione, una piccola parte della superficie terrestre entra nel cono d’ombra della Luna e perciò solo dalle regioni della Terra che si trovano in queste condizioni è visibile l’eclisse totale. Nelle zone della superficie terrestre che sono comprese nel cono di penombra, si avrà l’eclisse parziale.
2) Come mai la Luna, più piccola del Sole, riesce comunque a coprirlo?
La Luna, pur essendo 400 volte più piccola del Sole, è comunque circa 400 volte più vicina alla Terra; questo fa sì che i due corpi celesti, Luna e Sole, abbiano nel cielo pressappoco lo stesso diametro, pari a circa mezzo grado.
3) Che cos’è un’eclisse anulare?
L’eclisse anulare avviene quando il Sole, la Luna e la Terra sono allineati e la Luna è in prossimità dell’apogeo (cioè alla massima distanza dalla Terra); in queste condizioni, la Terra non rientra nel cono d’ombra della Luna e perciò, intorno alla Luna, resta visibile un anello sottile di luce solare. Il diametro apparente del Sole risulta, dunque, maggiore di quello della Luna, e la parte di Sole che resta illuminata è pari alla differenza delle superfici apparenti dei due dischi.
4) Perché le eclissi di Sole o di Luna non si manifestano, rispettivamente, ad ogni novilunio e ad ogni plenilunio?
La Luna, nella sua orbita, può trovarsi nell’ombra della Terra, oppure interporsi tra questa e il Sole; solo in questi casi si ha un’eclisse. Tale fenomeno non si ripete ad ogni Luna nuova (eclisse di Sole) o piena (eclisse di Luna) a causa dell’inclinazione di circa 5° del piano orbitale lunare rispetto a quello dell’orbita terrestre, ma solo quando i tre corpi giacciono sullo stesso piano, cioè quando vengono a trovarsi lungo la linea dei nodi (individuata dall’intersezione del piano dell’eclittica, piano su cui giace l’orbita terrestre, e del piano su cui giace l’orbita lunare); solo in questo caso il cono d’ombra della Luna può investire la superficie della Terra, o viceversa, dando luogo rispettivamente ad un’eclisse di Sole o di Luna.
5) Perché le eclissi di Luna sono visibili per ogni osservatore terrestre, mentre le eclissi di Sole sono visibili solo in alcune regioni della Terra?
Durante un’eclisse di Luna, quest’ultima si immerge totalmente o parzialmente nel cono d’ombra che la Terra proietta nello spazio; in questo modo, non essendo investita dai raggi solari, essa non può ovviamente rifletterli, sottraendosi quindi alla vista di qualunque osservatore. Al contrario, durante un’eclisse di Sole, è la Luna a proiettare la sua ombra sulla Terra, quindi solo la regione terrestre investita dal cono d’ombra della Luna sarà interessata al fenomeno.
6) Perché ogni eclisse ha durata diversa ed è comunque raro che possa durare più di 7 minuti?
Poiché la Luna si allontana dalla Terra di almeno un centimetro l’anno, è presumibile che in passato le eclissi avessero durata maggiore e, d’altro canto, che in futuro potranno non verificarsi più eclissi totali. La durata della totalità di un eclisse dipende dal rapporto dei diametri apparenti di Luna e Sole, e inoltre la lunghezza media del cono d’ombra lunare è approssimativamente uguale alla distanza media della Luna dal nostro pianeta; per questo motivo, nel punto in cui il cono d’ombra raggiunge la Terra, la sua sezione raramente supera i 300 km. Quando l’ombra della Luna percorre la superficie terrestre, disegna perciò una traccia lunga e sottile, spostandosi con una velocità dell’ordine dei 3000 km orari; ciò determina durate che vanno da frazioni di secondo fino a 7 minuti e 40 secondi.
7) Che cos’è il "Ciclo di Saros"?
Ogni anno possono avvenire da un minimo di 2 eclissi solari e 2 lunari ad un massimo di 7 (5 di Sole e 2 di Luna, oppure 4 di Sole e 3 di Luna). E’ possibile prevedere le eclissi con buona approssimazione, tenendo in debito conto il fatto che la linea dei nodi non rimane fissa, ma compie nel piano dell’orbita terrestre una rotazione completa in 18 anni, 11 giorni e 8 ore. Dopo tale periodo, pari a 223 mesi lunari, ricorrono le stesse posizioni fra Sole, Terra e Luna, quindi si ripeterà la stessa sequenza di eclissi. Pare che questa periodicità, che prende il nome di "Ciclo di Saros", fosse conosciuta dagli antichi. Essa comprende 71 eclissi, di cui 43 di Sole e 28 di Luna. Due eclissi intervallate da un ciclo di Saros, tuttavia, saranno visibili in regioni diverse della superficie terrestre, dato che il Saros non corrisponde a un numero intero di giorni; infatti, l’eccedenza di 8 ore corrisponde a una rotazione della Terra di circa 120 gradi e quindi le località che godranno di due eclissi intervallate da un Saros si troveranno distanziate di circa 120 gradi in longitudine.
8) Perché durante l’osservazione di un’eclisse è necessario l’uso di filtri?
Il Sole emette radiazione elettromagnetica a tutte le lunghezze d’onda: raggi gamma, raggi X, ultravioletto (UV), visibile (che rappresenta una ridottissima parte dell’intero spettro elettromagnetico), infrarosso (IR), radio. Sebbene una sua rilevante percentuale non riesca a raggiungere la superficie terrestre, grazie all’azione degli strati atmosferici, una parte della radiazione IR e UV riesce a toccare il suolo. Questa radiazione, se non opportunamente schermata, può creare seri danni alla retina e, nei casi più gravi, addirittura la cecità; perciò, durante tutta la parzialità, è necessario osservare l’eclisse utilizzando opportuni filtri.
9) Come mai l’eclisse totale di Sole è scientificamente così importante?
L’eclisse totale di Sole ha implicazioni astronomiche importanti. Innanzitutto, l’osservazione dei contatti tra i lembi dei dischi del Sole della Luna, insieme con la determinazione dei limiti dell’ombra sulla superficie terrestre permettono la determinazione delle posizioni relative di Sole, Luna e Terra, consentendo un perfezionamento delle teorie riguardanti i loro movimenti. E’ possibile, inoltre, eseguire una verifica della teoria della relatività. Nella fase di totalità, infine, sono visibili direttamente la corona e le protuberanze. L’aspetto della corona, peraltro ormai osservabile anche fuori eclisse per mezzo del coronografo, fornisce preziose indicazioni sullo stato di attività del Sole.
10) Qual è l’importanza dell’eclisse per la teoria della relatività?
Secondo la teoria di Einstein un campo gravitazionale è in grado di far deviare un raggio luminoso dalla sua traiettoria, altrimenti rettilinea, e tale deflessione è tanto più rilevante quanto più intenso è il campo in questione. Dal momento che le stelle che si trovano vicine al Sole si rendono visibili durante le eclissi totali, questa conseguenza della teoria può essere verificata sperimentalmente fotografando tali stelle quando il Sole è eclissato dalla Luna e poi fotografandole nuovamente sei mesi più tardi (quindi in piena notte), al fine di valutarne l’apparente spostamento dovuto in realtà alla deflessione da parte della massa solare.
11) Come possiamo scandire le tappe principali di questo fenomeno?
Il primo contatto rappresenta l’istante in cui il disco lunare tocca il Sole; nella specifica eclisse il tempo intercorso tra il primo e il secondo contatto è stato di 1h 24’ circa. Immediatamente prima che si verifichi il secondo contatto, si possono osservare in rapida successione le perle di Baily e l’anello di diamante; la scomparsa dell’anello di diamante segna anche il secondo contatto, cioè l’inizio della fase di totalità, quando la Luna oscura completamente il Sole. Nel cielo buio è ormai ben visibile la corona solare intorno al Sole completamente eclissato; durante questa fase, inoltre, si possono notare le protuberanze. Trascorso un tempo relativamente breve, come visto, un secondo anello di diamante scandirà l’inizio del terzo contatto, la fine della fase di totalità. A questo punto non rimane che assistere al fenomeno a ritroso, fino al quarto contatto, la fine di questo meraviglioso spettacolo.
12) Che cos’è la corona?
La struttura solare può essere così schematizzata: nucleo, fotosfera (con macchie e facole), atmosfera (stato di inversione, cromosfera, corona solare). La corona solare, dello spessore di circa 300000 km, è costituita da plasma in movimento turbolento che genera un’espansione continua di materia solare altamente ionizzata (elettroni, protoni e nuclei di elio): il vento solare. La struttura della corona varia notevolmente da un’eclisse all’altra e la sua forma è connessa al ciclo undecennale delle macchie solari e quindi alla struttura del campo magnetico solare, assumendo un aspetto quasi simmetrico al massimo di attività solare ed una forma appiattita ai poli quando il Sole è al minimo di attività. Nella corona si distinguono nettamente tre zone: la più interna, spessa circa due raggi solari, è detta corona "K" o elettronica, perché gli elettroni liberi in essa presenti diffondono la luce fotosferica e il suo spettro non presenta righe di assorbimento, ma è continuo; segue la zona "F", così detta perché nel suo spettro compaiono righe di Fraunhofer (di assorbimento): essa è quindi poco luminosa, ma la luce fotosferica viene diffusa dalla polvere cosmica; la terza è molto rarefatta e la sua luminosità molto debole è dovuta alla presenza di ioni eccitati: è da questa zona che si origina il vento solare.
13) Che cosa sono le perle di Baily e l’anello di diamante?
Le perle di Baily, o grani di Baily, che appaiono come piccole perle appoggiate sul bordo oscuro della Luna, sono determinate dall’infiltrazione dei raggi solari tra l’irregolare lembo lunare, caratterizzato dalla presenza di formazioni montuose, crateri, solchi, ecc. L’anello di diamante è generato dall’ultimo raggio di Sole che riesce a filtrare, o dal primo che riemerge dopo il terzo contatto, e si manifesta come un fortissimo bagliore circondato dalla cromosfera, assumendo, quindi, proprio l’aspetto di un diamante incastonato in un anello.
14) Che cosa sono le macchie solari?
Le macchie solari, facilmente osservabili durante la fase di parzialità, si presentano
come dei buchi bordati in maniera irregolare da frange più chiare; le
dimensioni di una macchia singola possono raggiungere i 10000 km (quasi un
diametro terrestre), ma un gruppo, un aggregato di macchie può arrivare fino a
100000 km di estensione e più. Le macchie sono relativamente immobili rispetto
alla fotosfera e prendono parte alla rotazione solare. Esse corrispondono ad
aree di intensa attività magnetica che tende a sopprimere i moti convettivi,
impedendo cioè al gas caldo di salire per poi ridiscendere una volta
raffreddato e completare il ciclo convettivo. Mancando la convezione, il
trasporto di energia avviene per radiazione ed è quindi meno efficace;
pertanto, l’aspetto oscuro con cui si presentano dipende da differenze di
temperatura: le macchie hanno temperature di 2000 °C inferiori a quelle dei gas
incandescenti che le circondano e che si aggirano sui 6000 °C. Mentre il Sole
ruota su se stesso, i gruppi di macchie sembrano attraversare la superficie
solare, si muovono da un margine del Sole all’altro in due settimane circa. Le
macchie compaiono tra 40° a nord e 40° a sud dell’equatore e il loro numero è
variabile da un minimo ad un massimo, secondo un ciclo che dura circa 11.2
anni.
15) Che cosa sono le protuberanze?
Durante la fase di centralità, suggestive appaiono anche le protuberanze, grandi archi di plasma o di gas incandescenti capaci
di estendersi nello spazio fino ad altezze di 480000 km, producendo effetti
spettacolari. Esistono due tipi principali di protuberanze: stazionarie (o
quiescenti) ed eruttive (o attive). Le prime appaiono come archi luminosi sul
bordo del disco solare o come filamenti nastriformi scuri che si estendono fino
a più di 200000 km al di sopra del disco solare. Possono durare da pochi giorni
a molti mesi, ma raramente scatenano effetti elettromagnetici sulla Terra. Le
protuberanze attive, che durano poche ore soltanto, possono invece erompere
nello spazio (a velocità che raggiungono anche i 1100 km/sec) e spesso i loro
effetti sono avvertiti sulla Terra. Tutte le protuberanze sono più dense e
fredde della corona solare.
16) Cosa sono i brillamenti solari ?
I brillamenti sono improvvisi e rapidi aumenti di brillanza che interessano
regioni di gas relativamente piccole in prossimità di un gruppo di macchie e
che si osservano in diverse bande dello spettro elettromagnetico, dai raggi
gamma alle onde radio; i più intensi sono visibili anche in luce bianca.
L’altezza di un brillamento può arrivare a 50000 km e l’area interessata può
essere maggiore di 100 milioni di km2 , quindi, se la zona di
origine è la cromosfera, lo sviluppo del fenomeno interessa anche la corona.
Questi fenomeni, che comportano anche emissione di particelle cariche, sono i
più energetici che avvengono sul Sole e vengono interpretati come un rilascio
esplosivo di energia precedentemente immagazzinata nei campi magnetici delle
macchie.
17) Come sono correlati i brillamenti con
le aurore polari sulla Terra?
I brillamenti, comportando una grande emissione di particelle cariche, producono
perturbazioni della ionosfera terrestre: le aurore polari rappresentano infatti
la risposta dell’atmosfera terrestre ad un intenso bombardamento di particelle
trasportate dal vento solare. Gli elettroni, spiraleggiando lungo le linee del
campo magnetico terrestre, attratti dai poli, finiscono col collidere con gli atomi e le molecole dell’alta
atmosfera; le particelle dell’aria diventano allora fluorescenti, liberando
l’energia in eccesso sotto forma di luce. In un’aurora si possono vedere archi
e raggi, i cui colori dipendono dall’altezza e dalla composizione
dell’atmosfera terrestre: agli atomi di ossigeno eccitati si devono le
colorazioni verdi e rosate, mentre alle molecole di azoto cui è stato strappato
un elettrone si deve la fluorescenza azzurra.
18) Cosa sono i buchi coronali?
Si sa che il vento solare è composto essenzialmente da elettroni e ioni, per la maggior
parte protoni, con un contributo minore di particelle alfa e di altri elementi. Si tratta di un plasma caldo con una
temperatura di circa 100000 K in prossimità della Terra, mentre il flusso di
particelle varia a secondo dell’attività solare. Le regioni di origine del
vento solare sono i buchi coronali:
in queste zone il plasma è meno denso ed ha una temperatura inferiore rispetto
a quella delle zone circostanti, quindi emette meno radiazioni, risultando più
scuro: da ciò il nome di buchi coronali, che appaiono evidenti nella caldissima
e luminosa corona emittente raggi X. Si tratta di zone in cui i campi magnetici
che si elevano dalla fotosfera non si chiudono a formare dei cappi che tengono
confinato il plasma, ma le linee di forza si estendono verso lo spazio
interplanetario a causa della diminuzione dell’intensità del campo con
l’altezza e della pressione del plasma caldo, che può così espandersi verso
l’esterno. Di solito, si osserva comparire un piccolo buco in prossimità
dell’equatore solare, che si ingrandisce fino a collegarsi, alla sua massima
estensione, con la regione polare alla stessa polarità magnetica, per poi restringersi
a conclusione di un’evoluzione che dura in tutto 8 mesi. Circa 5 giorni dopo il
passaggio di un buco coronale al meridiano centrale, la Terra viene investita
da un flusso di vento solare ad alta velocità che le sonde rivelano, a conferma
della teoria che i buchi coronali sono proprio le regioni di accelerazione del
vento.
19) Come reagisce all’eclisse la natura?
Mano a mano che la Luna procede nell’occultare il Sole, le condizioni climatiche iniziano a cambiare gradualmente:
il diminuire della luminosità è accompagnato da un calo di temperatura, che
determina una variazione della pressione atmosferica, e da una leggera brezza.
Durante la totalità è interessante osservare il comportamento degli animali.
Quelli meno evoluti si comportano come se fosse sopraggiunta la notte (ad esempio
le galline vanno a dormire), mentre altri, come cani e cavalli, comprendono che
si sta verificando qualcosa di inconsueto e reagiscono latrando e nitrendo. Gli
uccelli, disorientati, fanno ritorno ai loro nidi preparandosi ad
un’inaspettata notte e lo stesso fanno i fiori che, beffati dalla natura,
richiudono i loro petali.
20) A cosa è dovuto il vento d’eclisse? Un attimo prima che il disco solare sia completamente coperto dalla Luna, a terra si verifica una folata di aria fredda, detta vento d’eclisse, dovuta allo sbalzo di temperatura di alcuni gradi causato dal fatto che solo una zona di Terra larga al più 200 km è interessata dalla totalità dell’eclisse; si forma così una discontinuità termica tra tale fascia e le regioni vicine in cui il Sole non scompare totalmente.
21) Cosa sono le ombre volanti? E' un fenomeno che inizia circa un minuto prima della totalità e continua fino all'instaurarsi della stessa. La superficie terrestre è percorsa da veloci movimenti parelleli di ombre a strisce, larghe pochi centimetri. Tale fenomeno si ripropone per un uguale intervallo di tempo anche alla fine della totalità. Esse sono probabilmente il risultato delle continue fluttuazioni dell'indice di rifrazione dell'atmosfera terrestre. Si tratta di un fenomeno di cui non si ha grande documentazione in quanto difficile da fotografare a causa del rapido movimento e del basso contrasto (circa 1%) tra le strisce chiare e scure.
22) Dove sono le prossime eclissi?
| 2001, 21 Giugno | Africa sud, Madagascar | Totale |
| 2002, 04 Dicembre | Africa sud, Australia | Totale |
| 2003, 31 Maggio | Groenlandia, Scozia | Totale |
| 2005, 03 Ottobre | Tunisia | Anulare |
| 2006, 29 Marzo | Africa nord | Totale |
| 2008, 01 Agosto | Groenlandia, Mongolia, Cina | Totale |
| 2009, 22 Luglio | Cina, India | Totale |
| 2010, 15 Gennaio | India | Anulare |
| 2013, 03 Novembre | Africa nord-occidentale | Totale |
| 2015, 20 Marzo | Isole Svalbard | Totale |
| 2016, 09 Marzo | Sumatra, Borneo | Totale |
| 2017, 21 Agosto | USA | Totale |
| 2020, 21 Giugno | Egitto, Etiopia, India, Cina | Anulare |
| 2020, 14 Dicembre | Argentina | Totale |
| 2024, 08 Aprile | USA | Totale |
| 2026, 12 Agosto | Groenlandia, Islanda, Spagna | Anulare |