Scie(nza) d’agosto – Cronaca di una meteora annunciata – Perseidi

È una notte completamente buia. Un uomo si erge nell’oscurità, accompagnato dal proprio cane, e altre persone siedono a poca distanza, tutte in rigoroso silenzio. Il cielo viene squarciato da una scia luminosa, e subito dopo da una seconda. Un’esclamazione di meraviglia diffusa rompe per un attimo l’incanto della quiete. Altre scie, di tanto in tanto, illuminano la notte, e la maggior parte sembrano provenire dalla stessa direzione.

È la notte delle stelle cadenti, è la notte di San Lorenzo e delle sue lacrime.

Tra mito, tradizione e scienza, questo proemio suggestivo evoca sicuramente emozioni e ricordi. Tuttavia, la realtà, per quanto affascinante, è spesso meno romantica. In questo articolo cercheremo di sfatare luoghi comuni legati alle “stelle cadenti”, senza però infrangere quella poesia che ci accompagna nelle notti osservative, e di approfondire alcuni aspetti.

Partiamo con il piede, anzi con il termine, giusto

È necessario fare un po’ di luce nell’oscurità che spesso accompagna la terminologia legata alle stelle cadenti. Tre sono i termini chiave, dai significati ben precisi e differenziati: meteoroide, meteora, meteorite. Li descriveremo raccontandovi una breve storia.

C’era una volta Scinty, un corpo roccioso o metallico, probabilmente il frammento di un asteroide, di una cometa o di un detrito spaziale, di dimensioni non particolarmente accentuate, errante insieme a tanti altri suoi amici in una porzione di spazio che, prima o poi, sarebbe stata attraversata dalla Terra durante il suo percorso annuale intorno al Sole. Era un meteoroide. Al passaggio della Terra, il meteoroide si scontrò con l’atmosfera, un po’ come accade a un’automobile quando entra in un nugolo di moscerini. Per una serie di fenomeni che illustreremo più avanti, Scinty iniziò a produrre una scia luminosa: si era appena trasformato in una meteora, quella che siamo abituati a chiamare impropriamente “stella cadente”. Il frammento, che aveva dato origine al fenomeno luminoso, attraversando i vari strati dell’atmosfera “evaporò” piano piano, ma non si dissolse completamente, come invece accadde alla maggior parte dei suoi amici che stavano facendo lo stesso viaggio. Quel che restò di lui finì sul suolo terrestre: era diventato un meteorite. L’impatto con il terreno avrebbe potuto essere più o meno distruttivo, a seconda delle sue dimensioni iniziali: si sarebbe confuso con il materiale già presente sul suolo, oppure avrebbe prodotto un cratere anche di grandi dimensioni. In questo caso specifico, di Scinty rimase solo un piccolo frammento che nessuno notò.

In sintesi,

• un meteroide è un frammento che vaga nello spazio
• una meteora è la scia luminosa che il frammento produrrà qualora entrasse nell’atmosfera
• un meteorite è ciò che, eventualmente, resterà del meteoroide.

Luoghi comuni? No, grazie.

Le stelle cadono davvero?

Siamo abituati a parlare di “stelle cadenti”, ma le stelle non cadono: quelle che vediamo incastonate nella volta celeste come gioielli luminosi restano lì. Si spostano nel corso della giornata ruotando tutte insieme sulla volta celeste, si muovono attraverso l’Universo ma con spostamenti irrilevanti rispetto alla durata nella nostra vita, possono passare da una fase evolutiva a quella successiva (e questa è tutt’altra storia), ma non cadono. Quelle che vediamo sono meteore, come nella storia di Scinty che abbiamo poc’anzi letto. E possiamo esser certi che dopo aver assistito a una pioggia di meteore, la volta celeste si ripresenterà uguale al giorno precedente!

Le stelle cadenti si vedono solo la notte di San Lorenzo?

No, non è affatto così. Anzitutto, il momento migliore per godersi lo sciame delle Perseidi (questo è il nome scientificamente corretto per designare le “lacrime di San Lorenzo”) non è il 10 agosto, ma qualche giorno dopo, quando la Terra si trova davvero nella posizione giusta per “scontrarsi” con la porzione più corposa di meteoroidi vaganti. E, in più, lo sciame delle Perseidi non è neppure quello più emozionante: ad esempio, con le Geminidi e le Quadrantidi possiamo osservare, nelle migliori condizioni di cielo, fino a un massimo di 120 meteore l’ora, contro le 100 circa delle Perseidi. Tuttavia, le Perseidi si manifestano in un periodo in cui trascorriamo tanto tempo all’aperto, magari in montagna e in luoghi bui. È senz’altro più piacevole rimanere una notte stesi sul prato, oppure in spiaggia, in estate piuttosto che in pieno inverno!

Se esprimo un desiderio durante l’osservazione di una meteora, si avvererà?

La domanda, con la risposta prevedibile, è ovviamente solo un pretesto per raccontare qualcos’altro sulle “stelle cadenti”. Difficile che una scia luminosa possa far avverare i nostri desideri, anche perché la sua durata è così repentina da non darci neppure il tempo di elaborare un pensiero, se non un “Oooh” di meraviglia. L’effetto luminoso di una meteora dura davvero poco, spesso neppure un secondo, a meno di non avere la fortuna di vedere un bolide di particolare impatto visivo, che potrebbe restare nel cielo anche per diversi secondi. Del resto, il momento di meraviglia spesso ci fa anche dimenticare del desiderio che avevamo in mente. Personalmente, l’unico desiderio che esprimo, sempre con qualche attimo di ritardo, è di vedere entro breve un’altra meteora!

Anatomia di una meteora

Probabilmente, a scuola ci hanno spiegato che un meteoroide, quando entra a contatto con l’atmosfera, per effetto dell’attrito inizia a bruciare, mostrando così la sua scia. La spiegazione scientifica è in realtà ben più complessa di questa semplificazione, che può andar bene per un bambino dei primi anni di scuola, ma è insoddisfacente per chi vuole conoscere davvero il fenomeno.

Torniamo al nostro protagonista, il meteoroide Scinty, nel momento in cui entra nell’atmosfera. Una volta raggiunta la termosfera, che inizia a circa 500 km di quota rispetto alla superficie terrestre, avrà una velocità compresa tra 11,2 km/s (la velocità di fuga terrestre) e 78,8 km/s, a seconda della sua traiettoria e della velocità iniziale. Una tale velocità si traduce in un’energia cinetica molto elevata. Ad essa si aggiunge un’altrettanto forte pressione dinamica prodotta dall’urto del meteoroide con le particelle atmosferiche, nella direzione del movimento; in corrispondenza della regione posteriore del meteoroide, ovviamente, la pressione dinamica sarà quasi nulla. La compressione è così intensa da scaldare violentemente il meteoroide, non per attrito (come in generale si ritiene), ma per compressione adiabatica dei gas davanti al corpo celeste. Possiamo immaginare di gonfiare lo penumatico di una bicicletta: noteremo che l’aria si riscalda. Allo stesso modo, la suddetta pressione dinamica provoca il riscaldamento del meteoroide che, una volta raggiunta la mesosfera, si ritroverà ad affrontare una temperatura di circa 2500 °C.

Questa elevata temperatura provoca la sublimazione degli strati più esterni del meteoroide, che passano dallo stato solido direttamente a quello gassoso, senza attraversare la fase liquida, come nei processi di fusione tradizionali. Si produce, di conseguenza, un fenomeno di ablazione superficiale. Gli atomi del materiale ablato si scontrano con gli atomi che compongono i gas dell’atmosfera, provocando un processo di ionizzazione (alimentato dall’elevata energia termica del meteoroide). Il meteoroide lascia così dietro di sé una scia di ioni positivi (atomi privati di uno o più elettroni) e di elettroni (quelli persi dagli atomi, oltre a quelli già presenti nell’atmosfera). Siccome ioni positivi ed elettroni hanno carica opposta, tendono ad attrarsi e, quindi, a ricombinarsi. Quando uno ione positivo acquisisce uno o più elettroni, rilascia energia (la stessa assorbita quando aveva perso elettroni) sotto forma di fotoni. Ed è questa la scia che vediamo.

L’ablazione porta a una riduzione progressiva della massa del meteoroide, che piano piano si “consuma” e raramente raggiunge la superficie terrestre. A parte questo, secondo studi recenti, alcune meteore si frantumano dall’interno: a causa dell’elevata velocità e della differenza di pressione tra la parte anteriore e quella posteriore del meteoroide, l’aria entrerebbe attraverso i pori della roccia, provocandone lo sbriciolamento.

Le Perseidi

Perché il termine corretto per designare le lacrime di San Lorenzo è Perseidi?

Per un effetto prospettico, la maggior parte delle stelle cadenti sembrano provenire da un’area abbastanza ben delimitata, di solito di forma circolare o ellittica, di dimensioni limitate a qualche grado, il cosiddetto radiante. In questo caso, la Costellazione in questione è quella del Perseo, e da qui deriva il termine Perseidi. Niente toglie, ovviamente, che in queste sere altre stelle cadenti, non appartenenti allo sciame, possano essere individuate in porzioni di cielo differenti.

Le Perseidi sono originate dai frammenti di una cometa, la Swift-Tuttle, che la Terra incontra, come un’automobile che si imbatte in un nugolo di moscerini, tra il 17 luglio e il 24 agosto, durante la sua orbita intorno al Sole. Il picco in realtà non è atteso per il 10 agosto, come convenzionalmente si ritiene, ma un paio di giorni dopo, tra il 12 e il 13. Perché?

Quando ha avuto origine la tradizione delle Lacrime di San Lorenzo, nel 1800 dopo la scoperta della cometa, effettivamente il picco era in corrispondenza del 10 agosto.

Tuttavia, per effetto del moto di precessione degli equinozi (si tratta di uno spostamento millenario dell’asse terrestre), la data del picco si sposta in avanti di 1 giorno ogni 72 anni.

Sa calcoliamo gli anni trascorsi dalla metà dell’800 a oggi, effettivamente arriviamo al 12 agosto (11 agosto in caso di anno bisestile).

La cometa Swift-Tuttle

La 109P/Swift-Tuttle, come si evince anche dalla P che precede il suo nome completo, è una cometa periodica, il che significa che ha un periodo orbitale inferiore a 200 anni; in questo caso specifico, parliamo di 133,28 anni. Quando è all’afelio, la sua distanza è di 7 miliardi di anni, che si riduce a 140 milioni di chilometri al perielio.

L’abbiamo incontrata l’ultima volta l’11 dicembre 1992 e dovremo attendere il 12 luglio 2126 per rivederla!

Durante il suo passaggio in prossimità del Sole, la Swift-Tuttle rilascia molti detriti, sotto forma di polveri e roccia, e sono proprio quelli che la Terra incontra nel suddetto periodo compreso tra il 17 luglio e il 24 agosto, dando origine allo sciame delle Perseidi.

Un po’ di storia

Fino all’800, le stelle cadenti venivano considerate un fenomeno meteorologico (questo spiega perché si chiamano meteore), e non erano oggetto di studi di particolare rilievo. Neppure ci si era resi conto della ricorrenza periodica (annuale) del fenomeno.

Il 16 e il 19 luglio 1862, due astronomi statunitensi, rispettivamente Lewis Swift e Horace Parnell Tuttle, individuarono una nuova cometa, non riportata negli almanacchi dell’epoca. In realtà Swift pensava di aver individuato una cometa già nota, mentre Tuttle si rese conto che si trattava di una scoperta originale. Quasi contemporaneamente, il 22 luglio, il fisico pisano Antonio Pacinotti fece in maniera indipendente la stessa rilevazione. Swift e Tuttle, più veloci nella comunicazione agli enti scientifici, ebbero l’onore di vedersi attribuire il nome della cometa, sebbene anche a Pacinotti fu riconosciuta la scoperta contemporanea e indipendente.

Quattro anni dopo, nel 1866, l’astronomo e ingegnere Giovanni Virgilio Schiaparelli associò il passaggio al perielio della cometa Swift-Tuttle, avvenuto nel 1862, con lo sciame di meteoriti visibile ogni anno in quel periodo. Di fatto, quindi, dobbiamo a Schiaparelli la scoperta della vera natura degli sciami meteorici.

Osservare le Perseidi quest’anno

La Luna sarà piena il 9 agosto, quando ci accompagnerà dal tramonto del Sole fino all’alba, rendendo ovviamente più difficili le osservazioni. Nei giorni successivi sarà calante: nella notte tra il 12 e il 13 risulterà illuminata all’89% e sorgerà intorno alle 21:45, con tramonto alle 9:30 del mattino successivo (orari approssimativi del centro-sud, quelli precisi dipendono ovviamente dalla latitudine del luogo di osservazione). Quindi, non potremo godere della magia di quel cielo completamente buio raccontata nell’introduzione all’articolo. Ma questo non significa che dobbiamo desistere: se le condizioni meteorologiche lo consentiranno, sarà comunque una bella esperienza e un’occasione per trascorrere qualche ora all’aria aperta, in serenità, scrutando le meraviglie del cielo, Luna compresa.

E qual è l’orario migliore per le osservazioni? Più tardi ci dedicheremo alle osservazioni, meglio sarà. Anzitutto, sebbene la Luna sarà un ostacolo per via della sua elevata luminosità, in un orario intermedio tra l’alba e il tramonto del Sole il cielo sarà più buio, e il Perseo sarà più alto, aumentando la possibilità di vedere delle stelle cadenti.

Potrebbe essere utile guardare non proprio in direzione della parte centrale del radiante, ma in un intorno di circa 90°: le meteore che sono più ai bordi di quest’area sono quelle che avanzano in maniera non frontale rispetto al nostro punto di vista, e quindi appariranno con una scia più lunga e di maggiore durata.

Per osservare le meteore non occorre alcuna attrezzatura: bastano una stuoia o una sedia comoda e tanta pazienza, ma non aspettatevi di vedere davvero una pioggia continua di stelle cadenti, come in alcune immagini romantiche! Nelle migliori condizioni potremmo vederne un centinaio l’ora, ma per via della Luna già sappiamo che non sarà così, indipendentemente dalla pulizia del cielo e dal luogo osservativo.

Una fotocamera potrebbe essere utile, specialmente se siamo in una zona abbastanza buia, impostando scatti a intervalli regolari oppure realizzando una lunga ripresa, magari uno startrail, nella speranza di beccare qualche scia luminosa nei fotogrammi.

Ma le Perseidi non sono l’unico appuntamento del mese di agosto: dalla tabella nella sezione “Altri sciami”, si evince che il 16 agosto, quindi proprio a cavallo di Ferragosto, ci sarà il picco delle K-Cygnidi. Certo, si tratta di uno sciame poco significativo, con uno ZHR (Tasso Orario Zenitale) di appena 10, ma potrebbe comunque riservare qualche sorpresa! Quindi, considerando anche il periodo climaticamente favorevole e la Luna all’ultimo quarto, il consiglio è di non lasciarsi sfuggire questa seconda occasione.

Individuare la Costellazione del Perseo

Le due immagini seguenti mostrano il Perseo prima nel dettaglio e poi nella sua porzione di cielo insieme alle Costellazioni adiacenti, intorno alle 22:30. Individuata Cassiopea, grazie alla sua inconfondibile forma a W, sarà facile spostarsi verso l’orizzonte per trovare il Perseo. La maggior parte delle meteore che vedremo sembreranno provenire da quella direzione, per un effetto prospettico. Tuttavia, consigliamo di non concentrare la nostra osservazione esclusivamente in quella porzione di cielo, perché come già detto molte meteore potranno essere viste anche in altre regioni!

L’origine delle lacrime di San Lorenzo

Su Lorenzo, originario di Osca in Aragona (Spagna), non abbiamo molte notizie documentate, ma sappiamo che fu uno dei sette diaconi di Roma.

Nell’agosto del 258 d.C., l’imperatore Valeriano emanò un editto, per effetto del quale vescovi, presbiteri e diaconi vennero condannati a morte. E, infatti, il 6 agosto Papa Sisto II fu ucciso durante la celebrazione dell’eucarestia, insieme a quattro diaconi. A Lorenzo fu data la possibilità di salvarsi, a patto che cedesse all’Imperatore tutte le ricchezze della Chiesa. Lorenzo, invece che con beni materiali, si presentò con una folla di derelitti, dichiarando che loro rappresentavano il vero tesoro della Chiesa. Il 10 agosto fu martirizzato e ucciso sulla graticola. Ecco spiegato perché nell’iconografia tradizionale San Lorenzo è mostrato con una graticola!

Le stelle cadenti che si osservano in un intorno temporale del 10 agosto ogni anno rappresentano le lacrime versate durante il martirio o, più realisticamente, la cenere ardente proveniente dai carboni. Sebbene il martirio sia avvenuto nel 258, la tradizione delle lacrime di San Lorenzo è molto più recente, in quanto risale solo all’800.

I colori delle meteore

Le meteore, oltre a mostrare una scia più o meno brillante e più o meno lunga, si caratterizzano anche per i loro colori, che dipendono dalla composizione chimica del meteoroide. I colori non sempre sono facilmente individuabili a occhio nudo, sia perché la scia spesso è poco intensa che per la sua durata troppo breve. Invece, se avremo la fortuna di riprendere una meteora in fotografia, riusciremo a identificare il colore e, di conseguenza, la composizione del meteoroide.

Vediamo di seguito un elenco dei colori e della corrispondente composizione

• Blu-verde: Magnesio
• Viola: Calcio
• Verde acceso: Nichel
• Arancione: Sodio
• Giallo: Ferro

Questi colori fanno riferimento agli elementi intrinseci che costituiscono il meteoroide. Una dominanza rossa invece deriva dal contatto del corpo celeste con l’azoto e l’ossigeno presenti nell’atmosfera.

 

Altri sciami

Nella tabella seguente sono mostrati alcuni degli sciami meteorici più significativi che possiamo osservare nel corso dell’anno.

Una precisazione importante: gli sciami che sono preceduti da una lettera dell’alfabeto greco non vanno confusi con eventuali altri sciami della Costellazione principale. Si tratta, cioè, di sciami il cui radiante è intorno alla stella indicata dalla lettera greca. Ad esempio, le α Monocerontidi non sono le Monoceridi, ma sono uno sciame di meteore che sembrano provenire in maniera specifica dal radiante intorno alla stella α della Costellazione dell’Unicorno (Monoceros).

Nome e corpo di origine	Periodo	Picco	Velocità (km/s)	ZHR
Quadrantidi (Asteroide 196256 – 2003 EH1)	1-5 gennaio	4 gennaio	41	120
Liridi (cometa C/1861 G1)	16-25 aprile	21 aprile	49	15
η Aquaridi (n.d.)	19 aprile-28 maggio	5 maggio	66	60
Perseidi (Swift-Tuttle)	17 luglio-24 agosto	12 agosto	59	100
K-Cygnidi (n.d.)	3-25 agosto	16 agosto	25	10
Draconidi (Cometa Giacobini-Zinner )	6-10 ottobre	8 ottobre	20	Variabile
Orionidi (Cometa di Halley)	2 ottobre-7 novembre	21 ottobre	66	20
Leonidi (Tempel-Tuttle)	14-21 novembre	17 novembre	71	15
α Monocerontidi (n.d.)	15-25 novembre	21 novembre	65	Variabile
Geminidi (Asteroide 3200 Phaethon)	7-17 dicembre	13 dicembre	35	120

Pascoli e il X agosto

“San Lorenzo, io lo so perché tanto di stelle per l’aria tranquilla arde e cade, perché sì gran pianto nel concavo cielo sfavilla.”

Con questi versi Giovanni Pascoli inizia una delle sue liriche più note e sicuramente toccanti, dedicata al padre, assassinato proprio quella notte. Un grande dolore, una cicatrice profonda che si rinnovava ogni anno e che neppure la bellezza del fenomeno astronomico poteva lenire.

Glossario

Ionizzazione: un atomo, di base neutro (elettroni con carica negativa e protoni con carica positiva si equivalgono elettricamente) acquisisce o perde uno o più elettroni. Ione positivo se perde un elettrone, per cui ha più protoni e quindi carica positiva; per perdere un elettrone, deve assorbire una quantità di energia pari al livello energetico più esterno.

Lo ione è negativo se acquisisce un elettrone, per cui ha più elettroni che protoni, e quindi carica negativa. Per acquisire un elettrone deve rilasciare energia.

Pressione di un fluido: in un fluido in movimento riscontriamo tre tipi di pressione:

• pressione statica (la pressione esercitata dal fluido sulle pareti del contenitore, e agisce in modo uniforme indipendentemente dalla velocità);
• pressione dinamica (la componente della pressione corrispondente all’energia dell’unità di massa del fluido e dipende dalla velocità, ovvero dall’energia cinetica, agendo nella direzione di moto);
• pressione totale: la somma della pressione statica e della pressione dinamica.

ZHR: l’acrononimo sta Zenithal Hourly Rate, ovvero Tasso Orario Zenitale. Indica il numero di meteore visibili in un’ora nelle migliori condizioni. Questo significa che dovremmo essere sotto un cielo completamente sereno, affetto da pochissimo inquinamento luminoso (magnitudine limite pari a +6,5) e senza Luna e con il radiante allo zenith, ovvero sopra la nostra testa! In condizioni urbane, ovviamente, il numero reale di meteore potenzialmente osservabili diventa molto più piccolo.