La volta celeste: orizzonte, zenit e rotazione del cielo

L'intero cielo compie un giro in 23 ore e 56 minuti, circa 15° ogni ora.

Perché il cielo sembra una cupola

In un campo aperto, di notte, il cielo sembra un'enorme ciotola capovolta appoggiata al suolo tutto intorno a te. Le stelle sembrano fissate al suo interno, tutte alla stessa distanza. Non è così: la stella luminosa più vicina, Alpha Centauri, dista circa 4.4 anni luce e molte stelle visibili sono a centinaia di anni luce. L'occhio, però, non sa valutare queste distanze, quindi per orientarsi nel cielo la ciotola è un'immagine molto utile. Gli astronomi chiamano la sua versione completa sfera celeste: una sfera immaginaria con la Terra al centro e ogni stella fissata alla superficie interna.

In ogni momento solo metà della sfera è sopra di te. Il suolo nasconde l'altra metà e la linea in cui cielo e terra si incontrano è l'orizzonte. Il punto esattamente sopra la testa è lo zenit. Una linea che va dal nord esatto allo zenit e poi scende al sud esatto è il meridiano, che divide il cielo in una metà orientale e una occidentale. Questi tre riferimenti, orizzonte, zenit e meridiano, dipendono da te: se vai in un'altra città, il tuo zenit si sposta con te.

Due numeri per ogni punto del cielo

Per dire a un amico dove guardare servono due angoli. L'altezza si misura sopra l'orizzonte: 0° sull'orizzonte, 90° allo zenit. L'azimut indica la direzione lungo l'orizzonte, misurata da nord verso est: nord è 0°, est 90°, sud 180° e ovest 270°. Una stella con altezza 30° e azimut 135° si trova a un terzo della salita verso lo zenit, a sud-est. Per la maggior parte delle persone, un pugno tenuto a braccio teso copre circa 10° di cielo: un utile righello quando non si hanno strumenti.

Perché le stelle si muovono

Osserva per un'ora e la ciotola sembra ruotare. Le stelle a est salgono, quelle a sud scorrono verso destra, quelle a ovest scendono e tramontano. Lassù non sta ruotando nulla: è la Terra che gira da ovest a est, quindi il cielo sembra ruotare nel senso opposto, da est a ovest. La Terra compie una rotazione rispetto alle stelle in 23 ore, 56 minuti e 4 secondi: il giorno siderale. Il Glenn Research Center della NASA calcola 360° più gli ulteriori 0.9856° necessari ogni giorno perché la Terra si è anche spostata lungo l'orbita. Dividendo 360° per circa 24 ore si ottengono 15° all'ora, un pugno e mezzo.

Premi Avvia nel modello qui sopra. Ogni secondo di riproduzione equivale a un'ora di cielo. Le stelle sorgono lungo traiettorie inclinate a est, raggiungono la massima altezza attraversando il meridiano e tramontano a ovest. La scheda sotto il modello mostra il tempo siderale, che indica quale parte della carta stellare sta attraversando il tuo meridiano in questo momento. Attiva Griglia per vedere i cerchi di altezza a 30° e 60°.

I poli e l'equatore celeste

Prolunga l'asse terrestre nel cielo: incontra la sfera celeste in due punti, i poli celesti nord e sud. Tutto ruota intorno a loro. Prolunga verso l'esterno l'equatore terrestre e ottieni un cerchio massimo nel cielo, l'equatore celeste, esattamente a metà strada tra i poli. Le posizioni stellari sulla sfera usano due angoli simili a latitudine e longitudine: la declinazione è l'angolo a nord o a sud dell'equatore celeste; l'ascensione retta si misura verso est lungo l'equatore in ore, da 0h a 24h. A differenza di altezza e azimut, questi numeri appartengono alla stella e cambiano pochissimo da un anno all'altro: ecco perché si usano nei cataloghi stellari.