Fenomeni mutui dei satelliti di Giove: approfondimenti (II parte)

Siamo arrivati alla seconda parte degli approfondimenti sui transiti delle ombre dei satelliti di Giove, per mezzo di uno studio fatto dal sottoscritto. L’articolo è abbastanza lungo e complesso, ma i filmati e le immagini a corredo sono davvero una novità!

Prima di riprendere dal punto in cui mi sono fermato nella prima parte, facciamo un piccolo riassunto di quanto detto finora, per comprendere meglio il significato di quanto sto parlando: è successo che analizzando approfonditamente gli eventi che succedono in questo periodo dalle parti di Giove ed in particolare i transiti delle ombre dei satelliti sulla superficie nuvolosa, ho scoperto parecchie situazioni che difficilmente si sarebbero potute solamente immaginare o ipotizzare.

Apro una parentesi: chi vi parla è ovviamente Pierluigi Panunzi ed ancora una volta mi cito all’interno dell’articolo, perché abbiamo scoperto il vizietto di alcuni gestori di siti “astronomici” di scopiazzare a man bassa i nostri articoli, “dimenticandosi” poi di rendere il dovuto merito al redattore stesso. Ma torniamo ora alle mie analisi.

Proprio osservando per la millesima volta una simulazione di WinJUPOS del moto dell’ombra di un satellite da un lato all’altro del pianeta gassoso, mi è venuta la curiosità di studiare che cosa si potrebbe osservare, ponendosi proprio sulla superficie di Giove in corrispondenza di un punto sopra cui passa l’ombra: pensavo di ritrovare semplicemente un tipo di eclissi di Sole simile a quelle che conosciamo bene. Assolutamente no! Le eclissi che si potrebbero osservare sono di tipo nettamente differente.

Dovevo trovare innanzitutto il modo di analizzare meglio il moto delle ombre e per questo motivo ho utilizzato Celestia, che permette tra le sue mille opzioni la sincronizzazione della visualizzazione con la rotazione del pianeta. Questa possibilità consente di mantenere fisso il pianeta, facendogli muovere intorno tutti gli altri oggetti, in particolare i satelliti e le ombre che questi proiettano. Possiamo così vedere bene il terminatore di Giove e soprattutto come da esso spuntino fuori le ombre dei satelliti: è la stessa cosa che succede all’ombra e alla penombra della Luna proiettate sulla Terra in occasione delle eclissi di Sole, ma la differenza principale è data dalle dimensioni degli oggetti coinvolti.

La Luna si trova a due passi da noi e la sua ombra e la sua penombra hanno una dimensione comparabile con la Terra stessa, mentre Giove è enorme, si trova ad una distanza dal Sole più di 5 volte quella della Terra, ruota su se stesso molto più velocemente e le ombre dei suoi 4 satelliti sono molto piccole, in proporzione.

Iniziamo dal $satellite$ Io : vi suggerisco la visione dei filmati a pieno schermo.

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Analizziamo insieme quanto mostrato dal film, in questo caso abbastanza lento da permettere uno studio dettagliato. All’inizio abbiamo una specie di goccia nera che si distacca dal $terminatore$: è l’effetto del cono d’ombra che intercetta una sfera in modo radente, tangenziale, fatto che succede pure per l’ombra della Luna sulla Terra. Poco tempo dopo, questa goccia assume la figura di un cerchio, che si muove di moto diretto tra le nubi, fisse dato che noi siamo giovostazionari! Con lo scorrere del tempo ci accorgiamo di una prima stranezza: il moto già di per sé lento, sembra ulteriormente rallentare verso le 01:00. Non ci facciamo distrarre dal passaggio di Io, ma continuiamo ad osservare l’ombra mentre procede il suo lento cammino tra le nubi per velocizzarsi verso la fine, quando ancora una volta si ovalizza giunta in prossimità del $terminatore$.

Praticamente la stessa cosa succede per Europa

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Sembra quasi lo stesso filmato, se non fosse per la durata dell’evento e la dimensione dell’ombra, decisamente più piccola di quella di Io (che ancora una volta ci passa davanti): se ci fate caso qui l’effetto del rallentamento del moto dell’ombra è ancora più marcato, verso la metà dell’evento, quando l’ombra di Europa arriva al centro del disco gioviano (laddove sembra addirittura fermarsi) mentre in realtà il filmato è sempre realizzato a 100 volte la velocità normale.

Vediamo ora come si comporta Ganimede: qui iniziano ad apparire comportamenti inattesi.

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Il movimento dell’ombra stavolta è nettamente differente: la goccia oblunga diventa come sempre un cerchio, che dapprima avanza di moto diretto tra le nubi per poi fermarsi in modo deciso, inequivocabile. Ma invece di ripartire, stavolta l’ombra inizia ad indietreggiare lentamente per poi di nuovo fermarsi e riprendere lentissimamente il proprio cammino verso il $terminatore$, con il quale si fonderà allungandosi ed infine scomparendo. Davvero un comportamento anomalo ed inatteso, del tutto insospettabile.

In modo del tutto simile, ma nettamente più evidente e marcato, si comporta Callisto.

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Il $satellite$ è il più lontano dei quattro e dunque più lento nel suo moto orbitale: la sua ombra su Giove stavolta percorre un piccolo tratto tra le nubi in modo diretto per poi fermarsi per un po’ (molto di più che nel caso di Ganimede). Quindi procede a ritroso in modo sempre molto lento (nonostante i 100x, ricordate!) per poi fermarsi di nuovo e riprendere il viaggio verso il $terminatore$, ridiventando una goccia oblunga.

Salvo smentite, direi perciò di aver scoperto questo strano comportamento del moto dell’ombra dei satelliti di Giove: lungi dall’essere un bug dei programmi utilizzati, è viceversa dovuto ai particolari valori dei moti orbitali dei satelliti ed alla velocità di $rotazione$ di Giove. Ancora una volta certi fenomeni accadono proprio perché le grandezze fisiche in gioco lo consentono: basterebbe una piccola variazione di una di esse per cambiare completamente lo scenario.

Capisco che sicuramente l’interesse a questo argomento è per adesso ancora molto scarso, ma mi sono spinto ulteriormente in avanti, domandandomi cosa si vedrebbe stando sulla superficie di Giove in uno dei punti interessati dal percorso diretto, oppure diretto-rallentato-diretto oppure ancora diretto-stazionario-retrogrado-stazionario-diretto dell’ombra nelle quattro situazioni: è qui che ho incontrato delle assolute novità, legate al fatto che (nel caso di Ganimede e soprattutto Callisto) il percorso dell’ombra sulla superficie di Giove è molto breve. Riuscite ad immaginare cosa si potrebbe vedere dal pianeta gassoso in occasione del transito di un’ombra, trovandosi proprio lungo il percorso della fase di totalità?

Il programma più adatto a fare queste verifiche è stavolta Stellarium, che prevede la possibilità di posizionarsi sulla superficie (rocce o nuvole che siano) di un qualsiasi oggetto del Sistema Solare (pianeta, $satellite$, asteroide, cometa che sia, ma anche il Sole stesso!) e da lì dare uno sguardo al cielo: anche Celestia lo permette, ma con Stellarium è decisamente più immediato e ci si può muovere più agevolmente nella superficie dell’oggetto celeste. Ricordate questo articolo, quando mi sono messo sulla superficie di Pan per vedere Saturno da quella stupenda postazione?

Non è molto semplice trovare le coordinate gioviane di un punto della sua superficie: i tre valori forniti da WinJUPOS per la longitudine nei tre sistemi di riferimento CM1, CM2 e CM3, non trovano corrispondenza con i valori utilizzati da Stellarium. Bisogna andare ad intuito, forti del fatto che, una volta fissata la latitudine, si può modificare al volo la $longitudine$ semplicemente posizionando il mouse sul suo valore ed azionando la rotella del mouse: il programma cambierà la visualizzazione in modo automatico e continuo, senza intoppi.

la finestra "Location" di posizionamento dell'osservatore
la finestra “Location” di posizionamento dell’osservatore

Se non avete mai provato queste semplici operazioni, vi suggerisco di farlo: è come se vi spostaste sulla superficie di un oggetto celeste a bordo di un mezzo adeguato alla situazione. Compiendo queste operazioni sulla Terra potreste scoprire ad esempio i fusi orari e l’effetto del cambio di $longitudine$ sul sorgere ed il tramontare del Sole, ma anche cose più strane come il cambiamento dell’aspetto in cielo della Luna spostandoci dall’emisfero Nord a quello Sud lungo un meridiano. Ma ora torniamo su Giove.

Quello che si osserva su Giove in occasione di un’eclissi totale di Sole è un lontano parente di quanto possiamo vedere dalla Terra: da noi è tutto abbastanza lineare e consueto, interessante e soprattutto stupendo. Su Giove cambiano invece i tempi e i modi, a cominciare dai diametri apparenti: sulla Terra, il Sole e la Luna hanno diametri comparabili (all’incirca 30′), mentre su Giove il Sole è decisamente più piccolo, appena 6′, ed i quettro satelliti Io, Europa, Ganimede e Callisto, hanno diametri decisamente più grandi, rispettivamente 30′ 14.5′, 17′ e 9′.

Partendo dalle condizioni iniziali dei quattro filmati (data e ora) e usando WinJUPOS per ottenere le coordinate di punti che si trovano lungo il percorso dell’ombra, dopo un po’ di tentativi li ho individuati con Stellarium ed ho realizzato i piccoli filmati relativi alle quattro eclissi di Sole.

Un’eclissi totale di Sole da parte di Io è simile a quelle terrestri, qualunque sia il punto del cammino dell’ombra in cui ci poniamo.

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Un’eclissi totale di Sole da parte di Europa è ancora simile a quelle terrestri ma in questo caso la durata della fase totale si allunga nei punti della superficie in cui l’ombra di Europa sembra rallentare: sulla volta celeste il $satellite$ rallenta conseguentemente e blocca per più tempo la luce del Sole rispetto ad un modo lineare tipo quello della Luna. E già questo è una novità.

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Nel caso di Ganimede e di Callisto (e per quest’ultimo in modo più marcato) la questione si complica piacevolmente: il moto del $satellite$ sulla volta celeste rispecchia fedelmente il moto della sua ombra!

Visto dalla superficie, il $satellite$ presenta dapprima un moto diretto, poi stazionario, poi $retrogrado$, poi di nuovo stazionario e infine diretto. Il tutto è ancora una volta la conseguenza dei parametri orbitali dei satelliti, della loro distanza e soprattutto dalla velocità di $rotazione$ di Giove. Ma ora viene il bello!

A seconda del punto della superficie in cui ci si pone, l’eclissi totale di Sole avrà tempi e soprattutto modalità completamente differenti, specie se riflettiamo sul fatto che il percorso a ritroso dell’ombra sulla superficie interessa di nuovo punti già visitati in precedenza! Se avete qualche dubbio, rivedetevi i due filmati giovostazionari di Europa e Callisto: l’ombra passa e ripassa sugli stessi punti. Oppure studiate bene questa figura realizzata con Illustrator partendo da uno dei frame del filmato dell’ombra di Ganimede: il percorso dell’ombra (scusate, ma non ho trovato un altro tipo di rappresentazione più semplice) è A-B-C-D.

percorso dell'ombra di Ganimede, in sequenza tra i punti A e D
percorso dell’ombra di Ganimede, in sequenza tra i punti A e D

Vediamo ora l’eclissi di Sole da un punto C , posto all’interno del moto $retrogrado$ dell’ombra di Ganimede

[wposflv src=http://www.astronomia.com/wp-content/uploads/2014/12/Ganimede-2015020-eclissi.flv]

Quello che succede è davvero sconcertante e stupendo. Stiamo assistendo a quella che in un post del forum ho battezzato con il temine di eclissi totale di Sole a tre passate (T³): spostandoci in $longitudine$ ci possiamo render conto che tutti i luoghi interessati dal percorso $retrogrado$ dell’ombra godono della particolarità di assistere a ben tre eclissi totali di Sole da parte dello stesso $satellite$ nello stesso giorno: una all’alba (quando la goccia è allungata), una a mezzogiorno locale e la terza al tramonto, quando la goccia si riallunga!

Analoga figura ho realizzato per il percorso dell’ombra di Callisto, che stavolta è ancora più difficile da rappresentare: in questo caso l’ombra percorre il tratto A-B-D-E, con moto diretto-$retrogrado$-diretto.

percorso dell'ombra di Callisto in sequenza tra i punti A ed E
percorso dell’ombra di Callisto in sequenza tra i punti A ed E

Ed ora osserviamo l’eclissi di Sole dal punto C all’interno del moto $retrogrado$ dell’ombra di Callisto posto tra i punti A ed E rispettivamente di inizio e fine $transito$: il filmato sembra durare un’eternità, nonostante l’alta velocità di visualizzazione evidenziata dall’orologio in basso, ma vale la pena seguirlo tutto!

[wposflv src=http://www.astronomia.com/wp-content/uploads/2014/12/Callisto-20150209-eclissi.flv]

In questo caso si ha quasi lo stesso effetto che si ha con l’ombra di Ganimede, solo che ora la fascia di totalità è più breve e le sovrapposizioni di percorso dell’ombra sono più limitate: il punto C considerato si trova sufficientemente vicino ad A per osservare un’eclissi parziale all’alba locale (infatti il filmato inizia con il sole già eclissato) ed è altrettanto vicino al punto E per poter osservare un’eclissi parziale al tramonto del Sole (il filmato termina con il sole eclissato). In questo caso si tratta di un’eclissi di Sole mista parziale-totale-parziale (PTP).

Ulteriori sviluppi

Potrei continuare ancora…

Consideriamo i punti posti in corrispondenza del moto stazionario dell’ombra (B in entrambi i casi) dove si osserveranno altri eventi inconsueti: provate ad immaginare un’eclissi che da parziale diventa totale, con il $satellite$ che poi torna indietro lasciando di nuovo la vista del Sole, uscendo però dallo stesso lato da cui è entrato! E dopo qualche ora, al tramonto ecco una nuova eclissi Totale. In questo caso propongo la denominazione di eclissi di Sole totale ibrida-totale (TIT).

Pensate invece ad un luogo sulla superficie di Giove, posto appena dopo un punto stazionario dell’ombra di Ganimede (quello che avevo indicato con E): da qui invece l’eclissi parziale non diventa mai totale, perché il $satellite$ beffardamente si ferma e torna indietro, lasciando a bocca asciutta gli osservatori.  Tranquilli! Assisteranno alla consueta eclissi totale di Sole (senza ripensamenti, stavolta!) in vicinanza del tramonto locale, quando l’ombra ripasserà sopra al punto della superficie in moto diretto. Il neologismo è stavolta: eclissi di Sole parziale ibrida-totale (PIT).

Lo spazio tiranno mi impedisce di fornirvi i filmati di queste ultime situazioni, ma nel forum potranno trovare la loro debita collocazione, sperando che ci siano richieste in merito…

 

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3 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Sarebbe molto interessante vedere anche gli altri filmati... Comunque se ho capito bene, tutti questi fenomeni sono visibili esclusivamente da un'orbita stazionaria attorno a Giove, dalla Terra non sarebbero visibili a causa della velocità di rotazione di Giove e della rotazione Terrestre?

  2. nell'articolo ho presentato gli stessi fenomeni da due punti di vista attualmente irrealizzabili:
    - dapprima a bordo di una stazione spaziale giovostazionaria, che orbita intorno a Giove alla stessa velocità di rotazione del pianeta (proprio come fanno i satelliti geostazionari)
    - poi ponendoci sulla superficie di Giove in punti opportuni del percorso dell'ombra
    solo da queste postazioni si possono osservare questi eventi assolutamente imprevedibili e nuovi.

    dalla Terra si vede solamente il puntino nero dell'ombra di un satellite che cammina sulla superficie di Giove, in un modo che mai nessuno aveva analizzato, come invece ho fatto io!

    fenomeni simili non esistono sulla Terra, perché i moti orbitali, le distanze e le dimensioni degli oggetti non ne consentono il verificarsi...
    esistono solo le splendide eclissi di Sole e le affascinanti eclissi di Luna: le prime si verificano solo grazie ad una fortunata coesistenza di valori dei moti orbitali, delle distanze e delle dimensioni degli oggetti coinvolti!