Forma e dimensione del disco solare

La luce del Sole viaggia come indisturbata nello spazio che lo separa dalla Terra fin quando non incontra la sua atmosfera.

Attraversare gli strati di atmosfera con differente densità, vuol dire per la luce, avere anche a che fare con gas, cristalli di ghiaccio, polveri, e acqua, elementi che ne modificano intensità, velocità e tragitto.

Dalla Terra, osserviamo oggetti celesti luminosi che non sono esattamente là dove dovrebbero vedersi e come dovrebbero vedersi.

Questa divergenza con la realtà la si riscontra soprattutto quando, volendo come esempio prendere in considerazione la nostra stella, il Sole è vicino all’orizzonte o alto in cielo.

Ho così effettuato un esperimento riprendendo con la macchina fotografica il Sole nei due momenti della giornata per confrontarli.

Il Sole alto in cielo

Supponiamo di essere al mezzogiorno locale e si sta osservando il Sole con le dovute precauzioni.

L’intensità della luce di un Sole posto alto in cielo è abbagliante per l’occhio umano, oltre che accecante, pertanto bisogna dotarsi di un filtro apposito (filtro astrosolar) sia per proteggere gli occhi che lo strumento di ripresa.

Con il Sole al meridiano quindi, la luce dovrà attraversare gli strati della nostra atmosfera in maniera quasi perpendicolare per giungere fino all’occhio dell’osservatore e questi strati avranno densità minore rispetto a quando invece, la luce, con il Sole prossimo al tramonto, attraversando in diagonale la nostra atmosfera, incontrando strati più densi, sarà sottoposta ad una traiettoria più lunga e “tortuosa”.

Seppur sempre presente, la rifrazione interviene in maniera impercettibile sugli astri posti allo zenit. Osservando infatti uno Star trail realizzato sulle stelle circumpolari, nonostante la correzione della deformazione dell’obiettivo, otterremo una traccia che, piuttosto che essere circolare, ha una forma ellissoidale proprio perché le stelle che si avvicinano all’orizzonte, subiscono un rallentamento e la loro traiettoria viene come frenata dalla rifrazione.

Il Sole al suo culmine, quindi, raggiunge un’altezza tale in cui la rifrazione diventa trascurabile.

In effetti, ruotando, su PS, il ritaglio di Sole fotografato al culmine si nota come il diametro angolare verticale e quello orizzontale (diametro angolare medio 32’) siano identici mantenendo quindi la forma di un cerchio perfetto.

Alla mia latitudine il Sole, ripreso al passaggio al meridiano durante il solstizio d’estate, raggiunge i 77° che è la sua massima elevazione e potrebbe essere il Sole meno rifratto dell’anno, sempre che ci siano condizioni ottimali di trasparenza e visibilità.

Il Sole prossimo all’orizzonte

Sotto i 10 gradi e al tramonto, la temperatura dell’aria subisce continui cambiamenti sia tra i vari strati che nei vari strati per via dell’indebolimento dell’intensità della Luce del Sole e quindi anche del calore.

L’estinzione atmosferica e quindi la diminuzione di luminosità, diventa massima al sorgere e al tramonto degli astri.

A conferma di ciò, non ho avuto più necessità del fìltro astrosolare per riprendere il Sole prossimo all’orizzonte.

Impostando nella mia fotocamera 100 ISO e  f/8, gestisco solo i tempi per inseguire il disco solare e il graduale indebolimento della sua luce.

La polarizzazione, l’assorbimento e diffusione (Scattering),  intervengono creando questo sbalzo così importante di luminosità attenuando il bagliore del Sole, donando  una colorazione che va dal giallo, al rosso, al violetto.

Delle volte l’estinzione è di portata tale che la forma del Sole è ben visibile ad occhio nudo e, se presenti, mostra anche le macchie solari.

Il Sole, avvicinandosi all’orizzonte (da circa 0,4° sopra l’orizzonte) comincia a deformarsi e più precisamente, subisce uno schiacciamento sui lembi superiori ed inferiori (come mostrato al minuto minuto 54 del filmato che segue)

Appiattendosi, assume una forma ellissoidale dai bordi frastagliati (sembra che l’ellisse sia una forma apprezzata nell’universo, più del cerchio).

La rifrazione è responsabile di questa deformazione che, come abbiamo detto, agisce in tutti gli strati dell’atmosfera fino allo strato adiacente al suolo.

Affiancando o sovrapponendo il Sole al tramonto con il disco Solare ripreso, nello stesso periodo dell’anno, durante il passaggio al meridiano otteniamo un confronto visivo di quanto la rifrazione possa incidere.

La rifrazione atmosferica che allo zenit è pari a 0°, raggiunge un valore di circa 34’ all’orizzonte e per questo il Sole viene appiattito di circa 5’ (1/6 del diametro apparente) e il suo diametro angolare verticale è di circa 27’ contro i 32’ (diametro angolare medio).

L’altezza in cui è posto l’osservatore è molto rielevante, infatti più ci si innalza e più lo schiacciamento diventa pronunciato.

Che il lembo inferiore risulti sempre più schiacciato di quello superiore è comprensibile se si prende in considerazione, la rifrazione atmosferica dettata dalla temperatura, umidità e pressione che varia in maniera repentina a ridosso del suolo o del mare e quindi i 32’ di diametro angolare verticale, del Sole subiscono una differente rifrazione.

Come si vede nel confronto tra il Sole ripreso a 70° (dal minuto 0:54 in poi), la rifrazione sembra non intervenire affatto nel diametro orizzontale del Sole che rimante intaccato da tutta questa turbolenza.

Possiamo quindi affermare che la rifrazione non sposta l’azimut di un astro ma solo l’altezza.

Essa tende a spostare gli oggetti celesti osservati, verso il meridiano locale aumentando il suo angolo di elevazione e lasciando invariato l’angolo di azimut.

Quindi, in base alle condizioni meteorologiche della bassa troposfera e tra l’aria e la terra o il mare, dati dai fattori di pressione, umidità e temperatura, la rifrazione può essere più o meno accentuata generando un tramonto come uno spettacolo differente ogni giorno.

Queste variazioni sono la causa dei miraggi ed infondo, la deformazione del Sole, è un miraggio così come la sua presenza sulla linea dell’orizzonte in quanto, mentre lo osserviamo che affonda nel mare, lui è già sorto dall’altra parte dell’orizzonte.

La rifrazione quindi, in maniera imprevedibile, anticipa l’alba e ritarda il tramonto in maniera differente nelle diverse latitudini considerando come alba e tramonto l’esatto momento in cui il centro del disco solare tocca la linea dell’orizzonte.

Alle latitudini italiane, godiamo del privilegio di osservare, il Sole lambire l’orizzonte, nella sua interezza mentre in realtà lui è già sotto l’orizzonte.

Ma se consideriamo i poli, loro avranno sull’orizzonte, per circa 4 giorni, un “Sole fantasma”.

La nostra percezione visiva, ci porta anche a credere che così come la Luna, il Sole, quando è vicino all’orizzonte ci appare più grande. Ciò avviene perché sottoponiamo l’immagine del Sole a confronto con case, palazzi, alberi o come ad esempio, il faro di Punta Secca (Rg) presente nella foto.

Inoltre, vicino all’orizzonte percepiamo il tragitto apparente del Sole perché si muove rispetto ad oggetti terrestri fermi.

Anche per la Luna: