Tecniche visuali: Posizione dei dettagli
Da Sezione Pianeti UAI.
I tipi di misure di posizione effettuabili su di un disco planetario, sono di due tipi: di longitudine (misure est-ovest) e di latitudine (misure nord-sud).
Longitudine
Per la prima misura, occorre definire il Meridiano Centrale (MC), la linea immaginaria che biseca un disco planetario passando per i poli; il transito consiste nel passaggio su tale linea, per effetto della rotazione, dei dettagli osservabili.
L' istante del transito permette di ricavare la longitudine dei dettagli stessi se è definito un sistema di coordinate che ruoti solidale col pianeta. Prendiamo un pianeta di tipo terrestre, ad esempio Marte. Su di esso è definito un sistema di coordinate che ha come punti di riferimento i poli, l'equatore, e un meridiano standard a partire dal quale si computano le longitudini, da 0 a 360 gradi. La direzione in cui ci si muove per incontrare longitudini crescenti è determinata da alcune convenzioni fissate dall'Unione Astronomica Internazionale allo scopo di mantenere un'analogia col pianeta Terra. Posto che l'ovest e l'est sono determinati dalla direzione in cui un osservatore su Marte vedrebbe le stelle, rispettivamente, tramontare e sorgere, è stabilito che la longitudine cresca in direzione ovest. Ne consegue che la longitudine del Meridiano Centrale aumenta col tempo a seguito della rotazione. Se si vuol determinare la posizione di un qualsiasi dettaglio, è sufficiente rilevare l'istante in cui esso si trova in corrispondenza del MC: mediante opportune tabelle, sarà possibile calcolare la longitudine del MC in quell’istante, che dipende solo dal tempo rilevato. La precisione raggiungibile è legata all'errore che si commette nell'indicare il tempo del transito, ovvero alla valutazione della posizione del dettaglio rispetto al MC.
Il metodo ha validità generale, anche nel caso di Giove e Saturno, che pure non offrono dettagli stabili a cui ancorare il sistema di riferimento. Nel loro caso, il sistema di coordinate è puramente convenzionale, definito sulla base dei periodi di rotazione che meglio approssimano la rotazione atmosferica. Entrambi i pianeti presentano un' atmosfera che ruota piuttosto velocemente, con forti moti differenziali fra una latitudine e l'altra, variabili nel tempo in modo poco prevedibile. Ogni nuova macchia che appare può restare visibile giorni, settimane o mesi, e possiede un proprio caratteristico periodo di rotazione, a volte neppure costante; è dunque importante controllarne con frequenza la posizione.
L'osservazione dei transiti è stato a lungo nel passato un metodo rapido ed efficace per studiare i moti in longitudine. Quando si osserva Giove, in una serata media e con un discreto strumento, si possono seguire decine di transiti in poche ore; su Saturno le macchie sono molto più rare e proprio per questo, se capita di individuarne una, essa deve essere seguita in modo ancora più attento. Le posizioni vengono riferite, come detto, a sistemi di coordinate convenzionali, e gli spostamenti in longitudine potranno fornire il periodo di rotazione dei dettagli interessati.
La stima dei transiti è un metodo pratico e non richiede strumentazione particolare, anche se oggi essa è stata affiancata dalla misura di immagini digitali ottenute mediante camere webcam o CCD; in tal caso intervengono procedure complesse di elaborazione, che un tempo rendevano il metodo poco competitivo rispetto alle stime di transito visuali. Tuttavia lo sviluppo della tecnologia digitale, con l’implementazione e messa a disposizione degli astrofili di pratici programmi di elaborazione (IRIS, Registax, …) e di misura (WinJUPOS, Planet Miner, …), scaricabili gratuitamente dal web, permette oggi di affrontare la misura delle immagini planetarie in modo più preciso ed efficiente rispetto ai metodi visuali.
Grazie all' alta velocità di rotazione di Giove e Saturno (il periodo è intorno alle 10 ore), lo spostamento dei dettagli presso il MC (0,6° al minuto) è già sensibile nel giro di pochi minuti; per questo non e' difficile mantenere l' incertezza della stima per un transito visuale al di sotto di 3° (corrispondente a un errore di 5 minuti). Questo è l' errore tipico di un transito su Saturno o, per i neofiti, su Giove; su quest'ultimo, gli osservatori esperti riescono a ridurre l'errore medio di transito ad un paio di minuti appena.
Per informazioni precise e dettagliate, si veda come eseguire la stima del transito e calcolare da essa la longitudine.
Latitudine
La latitudine non e' definita in modo univoco, poiché può essere riferita alla superficie di una sfera oppure a quella di un ellissoide, che meglio approssima lo schiacciamento polare tipico dei pianeti gassosi. I sistemi di riferimento più usati sono quelli planetocentrico e planetografico. Nel caso delle coordinate planetografiche, la latitudine di un punto sulla superficie è l'angolo che il piano tangente alla superficie in quel punto forma con l' asse polare. Nel caso del sistema planetocentrico, invece, la latitudine è l' angolo tra il piano equatoriale e la retta che congiunge il punto considerato con il centro del pianeta. Se i pianeti fossero perfettamente sferici le due definizioni si equivarrebbero; a causa dello schiacciamento polare, la latitudine 'grafica' è un po' maggiore di quella 'centrica', salvo all' equatore e ai poli, dove esse coincidono.
Questa complessità implica per il calcolo delle latitudini un po’ di matematica; i programmi automatici di misura di cui si è detto permettono tuttavia di ottenere entrambe le coordinate per qualsiasi punto di un’immagine planetaria semplicemente sovrapponendo ad esso un cursore sul monitor del PC, e leggere poi semplicemente i valori cercati su un display a fianco.
La latitudine ottenuta dalla misura di un disegno si può ottenere anch’essa con questi programmi, previa scannerizzazione del disegno stesso (altrimenti si deve ricorrere al righello e a un po’ di trigonometria, che è molto semplice per dettagli che si trovano sul MC); tuttavia la precisione ottenibile è decisamente inferiore a quella fornita dalle immagini digitali (è facile commettere errori anche di 10°), per cui il metodo visuale si può considerare ormai tramontato, a parte la valenza di una sua applicazione a fini didattici.
