LEONIDI 2001 E CHE SIA TEMPESTA!

di Mirco Villa

pubblicato su l’Astronomia (mensile di scienza e cultura) numero 225 - novembre 2001

Si ringraziano l'autore e l'editore della rivista per la gentile concessione.

Il giorno 18 di questo mese è la data in cui potrebbe verificarsi la tanto attesa tempesta di Leonidi. Le previsioni sull’intensità del fenomeno sono allettanti, e le condizioni visuali saranno favorevoli, dato che la Luna sarà illuminata solo per il 10% e tramonterà in prima serata. Purtroppo, se il massimo di attività si verificherà all’ora prevista, non sarà visibile in Italia e in Europa, ma come si è già detto in più occasioni, le meteore riservano spesso qualche sorpresa. Certo, la stagione non invoglia a trascorrere nottate sotto le stelle, ma questa volta il disagio potrebbe essere abbondantemente compensato da uno spettacolo indimenticabile.

Perché tante aspettative nei confronti di questo sciame meteorico? Gli studi sulle Leonidi hanno evidenziato che negli anni che precedono e seguono il passaggio al perielio della cometa genitrice P/Tempel-Tuttle, che avviene ogni 33,2 anni circa, il tasso zenitale orario (ZHR) aumenta gradualmente passando dal suo valore di base, che di norma è intorno a 15, ad alcune centinaia o anche migliaia di meteore/ora. Simili picchi di attività possono presentarsi anche per due o tre anni consecutivi, e il meteor storm ha una durata che varia da pochi minuti a 2 o 3 ore (nel 1966 durò circa quaranta minuti, nell’arco dei quali venne raggiunta una punta massima di 150.000 meteore/ora).

Questo andamento è stato riscontrato anche in occasione dell’ultimo passaggio della cometa, avvenuto nel 1998: già nei quattro anni precedenti si era registrato un graduale incremento dell’attività, che aveva alimentato molte speranze per il 1998 e successivamente per il 1999. Nel 1998 molti osservatori sono rimasti spiazzati da un picco anticipato che si è verificato la mattina del 17 novembre alle 1h 55m, con una frequenza insolitamente alta di bolidi e meteore luminose, e uno ZHR massimo pari a 350.
Nel 1999 lo spettacolo è stato ancora migliore, con un tasso ZHR di quasi 4000. Lo scorso anno invece le nubi hanno coperto il cielo in gran parte dell’Europa, e sono state davvero poche le osservazioni disponibili, sufficienti comunque per confermare le previsioni sull’orario di massima attività.

Ma il meglio deve ancora venire, perché le piogge più abbondanti di questo ciclo dovrebbero verificarsi quest’anno e il prossimo. Il condizionale è d’obbligo. Infatti, sebbene il passaggio al perielio della cometa comporti un aumento ciclico dell’attività dello sciame, l’intensità delle piogge di Leonidi è estremamente variabile e di difficile anticipazione. Il periodo orbitale della cometa Tempel-Tuttle non corrisponde ad un numero intero di anni, quindi le posizioni relative di Terra e cometa cambiano a ogni ritorno. La loro distanza nel momento del passaggio della Terra al nodo, cioè all’intersezione con l’orbita cometaria, e il grado di avvicinamento della Terra all’orbita dei meteoroidi, influiscono sull’intensità del fenomeno. Queste e altre variabili contribuiscono alla complessità di un sistema che negli ultimi anni è stato oggetto di approfondite ricerche.

Diversi studi sono stati indirizzati alla formulazione di modelli che consentano di prevedere il tasso di attività dello sciame e l’orario di massima frequenza, con la maggiore precisione possibile.

Alcuni ricercatori hanno ricavato le loro previsioni da un’analisi statistica dei dati storici che si riferiscono alle osservazioni di Leonidi nel passato. Nel 1981 D. K. Yeomans, del Jet Propulsion Laboratory in California, in un lavoro che costituirà un riferimento per gli studi successivi di altri autori, raccolse i dati disponibili in letteratura riguardanti l’attività delle Leonidi dal 902 al 1969, ricavandone un diagramma che riporta in ordinata la distanza (P-E) tra l’orbita della cometa parentale e la Terra nel momento di massimo avvicinamento, espressa in U.A., e in ascissa la differenza temporale in giorni (Dt) tra la cometa e le particelle incontrate dalla Terra.
Nel grafico, le piogge e le tempeste prese in esame venivano rappresentate sotto forma di punti di diverse dimensioni a seconda dell’intensità, e la loro collocazione in uno dei quattro quadranti delimitati dagli assi delle coordinate indicava se le particelle dello sciame si trovavano dietro o davanti alla cometa e all’interno o all’esterno della sua orbita. Yeomans poté così determinare la distribuzione dei meteoroidi che danno origine ad alte attività dello sciame, stabilendo che essi sono collocati quasi esclusivamente all’esterno dell’orbita della cometa, e prevalentemente dietro ad essa. Dall’analisi dei dati egli dedusse che un’intensa pioggia di Leonidi, con un tasso orario superiore a 100, è possibile soltanto nell’arco di tempo compreso tra 2500 giorni prima e dopo il passaggio al perielio della Tempel-Tuttle se, in concomitanza, la cometa si è avvicinata all’orbita terrestre di almeno 0.025 U.A. internamente ad essa, o di 0.010 U.A. esternamente.
Una sola tempesta, nel 1366, si verificò all’incontro della Terra con particelle che si trovavano all’interno dell’orbita cometaria e davanti ad essa, contrariamente ai molti casi avvenuti nella situazione opposta. Yeomans però non azzardò previsioni sull’attività delle Leonidi in occasione del successivo passaggio della cometa al perielio, osservando che la distribuzione delle polveri intorno alla cometa è alquanto disomogenea, con piccole nubi di maggiore densità che potrebbero non essere attraversate dalla Terra. Nonostante le ottimali condizioni che si sarebbero presentate nel 1998 e nel 1999, dunque, Yeomans concluse che un’elevata attività in quegli anni sarebbe stata probabile, ma non certo sicura.

Questo studio ha costituito la base per lavori successivi in cui i dati storici sono stati ripresi e utilizzati per costruire modelli predittivi. Nel 1997 W. J. Cooke del Marshall Space Flight Center, studiò i flussi meteorici al fine di prevedere la probabilità di impatti tra meteoroidi e sonde spaziali. Cooke compilò una tabella che riportava il numero di eventi storicamente accertati corrispondenti a piogge o tempeste di Leonidi, in relazione agli stessi parametri geometrici considerati da Yeomans, cioè la distanza tra la Terra e l’orbita cometaria al momento dell’evento e l’intervallo in giorni tra le particelle e la cometa madre. Applicando poi un semplice algoritmo, egli calcolò la probabilità che si verificasse una tempesta di Leonidi negli anni successivi, considerando per ciascun anno le caratteristiche geometriche specifiche dell’incontro e confrontandole con quelle passate. Ne risultò che per il 1997 la probabilità di tempesta sarebbe stata pari a 0.80, circa uguale a quella del 1998 (0.78), mentre nel 1999 un simile evento sarebbe stato pressoché certo, con una probabilità che avrebbe raggiunto il valore di 1.00, per poi scendere a 0.33 nel 2000.
Naturalmente, l’uso di campioni tanto poveri (meno di quaranta eventi accertati, tra piogge e tempeste) rendeva più che discutibile l’attendibilità statistica, per ammissione dell’autore stesso; d’altronde questo limite non sarà facilmente superabile, poiché il numero di passaggi al perielio della cometa è limitato a causa del suo lungo periodo, e ancor più lo è il numero di piogge o tempeste documentate.

In seguito, Cooke rappresentò graficamente i valori dei tassi orari zenitali delle piogge storiche in funzione delle medesime coordinate utilizzate per le tabelle, tracciando linee di uguale intensità meteorica. Collocando sul grafico i punti relativi agli incontri degli anni successivi, in funzione dei parametri geometrici dell’incontro, sarebbe stato possibile prevedere lo ZHR atteso.
In realtà, le previsioni di uno ZHR pari a 1400 per il 1999 e a 1230 per il 2000 sono risultate sottostimata, la prima, e sovrastimata, la seconda, di circa 2,5 volte in entrambi i casi.

Un lavoro del tutto analogo è stato compiuto da I. R. Ferrin, dell’Università delle Ande in Venezuela, nel 1999, a partire dai valori di ZHR relativi agli anni di maggiore attività tra il 1799 e il 1998. Ferrin disegnò un grafico in cui, sempre in funzione della distanza minima tra la Terra e le particelle e dell’intervallo di tempo tra i passaggi della Terra e della cometa al nodo, venivano tracciate le isolinee di uguale intensità meteorica. Alcune isolinee erano incomplete o mancanti a causa di "buchi" osservativi. Di nuovo, collocando nel grafico i punti relativi agli anni successivi l’autore produsse per il 1999 previsioni decisamente in linea con la realtà che poi si produsse, con uno ZHR di 2500-4500, contro quello di 3700; nel 2000 invece, nonostante Ferrin avesse lasciato un ampio margine all’errore, pronosticando un’attività massima compresa tra 5000 e 20.000, lo ZHR è risultato molto più basso, attestandosi sul valore di 480.

Il successo di un’osservazione meteorica dipende soprattutto dalla situazione meteorologica. Chiunque si appresti a spostarsi da casa scelga la meta tenendo conto delle previsioni del tempo, disponibili anche su Internet. Se invece la meta richiede spostamenti più importanti, sarà necessario affidarsi alle statistiche meteorologiche. In Italia la probabilità di avere un cielo sereno a metà novembre è in media del 20-30%. Si arriva al 40% sulla costa laziale e sulla Riviera di Ponente ligure, mentre all’interno si scende al 20%. Ancora più critica la situazione nell’Europa del centro-nord, con una probabilità di cielo sereno che arriva appena al 10-20%. Spagna e Portogallo offrono un 40% di cielo sereno, che aumenta fino al 50-60% se si considerano solo Andalusia e Algarve. Per chi volesse uscire dai confini europei, affascinato dalla possibilità di assistere a una memorabile tempesta, è utile ricordare che negli Stati Uniti il cielo è migliore negli stati occidentali: in Arizona e New Mexico la probabilità di cielo sereno raggiunge il 70-80%, è circa il 60-70% nel Nevada e in California, mentre in Oregon, Idaho e Montana arriva solo al 30-50%. Anche dall’altra parte del globo si dovrebbero verificare ottime condizioni di osservabilità: nell’est asiatico in novembre il cielo è sereno nel 60-80% dei casi, e lo stesso vale per l’Australia, dove oltre tutto ci si avvicina alla stagione più calda, con temperature più gradevoli delle nostre.

Nella scelta del sito di osservazione è conveniente valutare anche l’inquinamento luminoso e la trasparenza atmosferica. Entrambe queste condizioni migliorano allontanandosi dai centri abitati, mentre alzarsi di quota aiuta ad evitare nebbie e foschie.

L'attrezzatura non è particolarmente impegnativa. Se l’osservazione è visuale non si richiede strumentazione; è consigliabile però utilizzare un registratore, che permette di incidere su nastro tutte le informazioni senza distogliere lo sguardo dal cielo. Una carta celeste per individuare radiante e magnitudine limite, e una luce rossa che non disturbi la vista già adattata al buio completano l’equipaggiamento tecnico. Sarà necessario procurarsi una sedia reclinabile o un lettino pieghevole, abbigliamento pesante e sacco a pelo per proteggersi dal freddo, e qualche bevanda calda.

Prima di cominciare a contare le meteore, bisogna stabilire alcuni parametri necessari per il calcolo dello ZHR, il Tasso Orario Zenitale, ovvero il numero di meteore che si sarebbero osservate in un’ora in condizioni ideali. Attraverso lo ZHR vengono normalizzati tutti i dati, riportandoli a condizioni standard e consentendo il confronto tra diverse osservazioni.

Il primo di questi parametri è la magnitudine limite, ovvero il limite inferiore di luminosità che si riesce a percepire durante l’osservazione. Si può procedere secondo due metodi. Il primo consiste nell’individuare una stella al limite della visibilità e nel rilevarne la magnitudine consultando un atlante: questo valore verrà assunto come magnitudine limite. Secondo un altro metodo, si contano le stelle visibili in certe aree standard, e dal numero ottenuto si risale, attraverso una tabella, alla magnitudine limite. Per esempio, l’area nel Leone è delimitata dalle stelle alfa, beta, gamma e delta; al numero di stelle contate in questa regione corrisponde la magnitudine limite, secondo la tabella che segue.

Bisogna poi determinare quale percentuale di cielo è oscurata dalla presenza di ostacoli o nubi, e l’altezza del radiante dall’orizzonte (o il suo complemento: la distanza dallo zenit). Il radiante è la regione di cielo da cui, per effetto prospettico, sembrano provenire tutte le meteore appartenenti a uno sciame. Si tratta di un’area estesa 5°-10°, che si sposta rispetto alle stelle di circa un grado al giorno, per via del moto relativo tra la Terra e gli sciami di meteoroidi. Come suggerisce il nome, il radiante delle Leonidi si trova nel Leone, all’interno dell’inconfondibile falcetto alle coordinate 153° A.R., +22° dec. La costellazione del Leone può essere individuata partendo dall’Orsa Maggiore, prolungando di 7-8 volte la linea immaginaria formata dalle ultime due stelle del Grande Carro nella direzione opposta alla stella Polare.
In Italia il radiante raggiunge la sua massima altezza di mattina, quando supera i 60°, mentre a mezzanotte (ora locale) è alto solo 10°. La tabella seguente fornisce l’altezza del radiante sull’orizzonte in tre città italiane, con un’approssimazione di 1°.

Generalmente, per comodità si effettuano campionature di 60m effettivi, poiché lo ZHR è un tasso orario. Quando l’attività è molto intensa e supera le 100 meteore/ora, come si presume sarà per le Leonidi di quest’anno, è utile dividere il campione in intervalli di 5m o 10m, in modo da determinare con più precisione l’istante e l’altezza del picco di attività. Il conteggio delle meteore in sé è particolarmente semplice, anche se richiede attenzione e concentrazione. Dal conteggio andrebbero escluse le meteore che non appartengono allo sciame delle Leonidi, anche se l’incidenza delle altre meteore è molto ridotta in caso di alta attività dello sciame. Le Leonidi si distinguono per la traiettoria, che si diparte dal radiante, e per la loro velocità, la più alta finora registrata per uno sciame meteorico, pari a 71 km/s. Bisogna comunque ricordare che una meteora osservata nelle vicinanze del radiante sembra più lenta e mostra una traccia più corta, mentre se appare lontano dal radiante lascia una scia lunga e sembra molto veloce.

Un altro dato che di solito gli osservatori registrano è la magnitudine della meteora, la cui determinazione può rappresentare una difficoltà per chi è alle prime armi; con un po’ di esperienza anche la rilevazione di questo elemento diventa immediata. Questo parametro, che generalmente viene riportato approssimandolo alla magnitudine intera, può essere determinato confrontando la meteora con stelle di magnitudine nota presenti nella regione di cielo che si sta osservando. Le Leonidi sono molto spettacolari anche perché oltre il 15% di esse ha magnitudine negativa.

Nell’eventualità che si assista a un meteor storm, come tutti ci auguriamo, potrebbe rivelarsi impossibile la registrazione delle luminosità di tutte le meteore. In questo caso si darà la priorità al conteggio, cercando di stimare almeno le magnitudini delle meteore più luminose.

Altre annotazioni interessanti da rilevare sono il colore e la scia persistente, presente in almeno un terzo delle Leonidi.

Molte organizzazioni, a livello nazionale e internazionale, raccolgono ed elaborano i dati derivanti dalle osservazioni amatoriali. Per esempio, lo scorso anno l’IMO (International Meteor Organization) ha ricevuto dati sulle Leonidi da centinaia di osservatori di 38 Paesi del mondo, e li ha integrati ricavando un quadro complessivo dell’attività dello sciame.

Una bella pioggia di meteore, specialmente se molto luminose, è un soggetto affascinante anche per chi ama l’astrofotografia. Volendosi cimentare in questa occasione, si può utilizzare una comune macchina fotografica reflex, purché dotata di posa "B" con otturatore meccanico, in modo da evitare la necessità di batterie. L’uso dello scatto flessibile e di un buon cavalletto ridurrà il rischio di vibrazioni. La scelta dell’obbiettivo è particolarmente importante; i risultati migliori si ottengono con obbiettivi molto luminosi, e un campo non troppo ampio (che darebbe luogo a tracce molto piccole), né troppo ristretto (perché diminuirebbero le probabilità di fotografare una meteora). Infatti, non è possibile prevedere quando e dove la meteora sarà visibile, né se sarà luminosa o debole. Disponendo di più corpi macchina aumenta la porzione di cielo inquadrata e con essa le possibilità di catturare una bella immagine.

E' consigliabile utilizzare pellicole ad alta sensibilità, non inferiore agli 800 ISO, meglio se 1000 o 1600 ISO. Il tempo di esposizione va regolato in base alla sensibilità della pellicola, al diaframma dell’obbiettivo e alla magnitudine limite del cielo. Indicativamente, nelle condizioni più comuni, ovvero pellicola 1600 ISO, obbiettivo con diaframma 1.8 e magnitudine limite di 6.0, il tempo di esposizione non dovrebbe superare i 3m. L’esposizione può essere prolungata se si dispone di obbiettivi poco luminosi o se il cielo è particolarmente scuro, mentre deve essere ridotta nel caso contrario.

Fin qui le indicazioni per documentare la pioggia o (osiamo?) la tempesta di Leonidi di quest’anno. C’è un’altra possibilità: godersela senza pensare a conti, statistiche e fotografie. Per questo bastano i nostri occhi e la disponibilità a emozionarsi ancora di fronte agli spettacoli della natura.

Autori	                                  	Previsioni per il 2001
		
	                                  	data	ora TU passaggio  ZHR	         visibilità
			
C. Göckel e R. Jehn	                   	17	01h 30m		  300	         Europa			
C. Göckel e R. Jehn	                  	17	09h 20m		  200	         America			
Ignacio Ramon Ferrin Vasquez   			17	16h 30m		  400-26.100     Australia, Est Asia			
C. Göckel e R. Jehn	                       	17	17h 00m		  300	         Australia, Est Asia			
E.D. Kondrat'eva, I.N. Mueav'eva, E.A. Reznikvov 18	09h 36m	  1767		         Est Oceano Pacifico			
Esko J. Lyytinen, Tom van Frandern		18	09h 58m	  1767	  2000	         Nord e Centro America			
"Peter Brown; William J. Cooke"			18	10h 01m	  1767	  800	         Nord e Centro America			
David Asher, Robert Mc Naught			18	10h 01m	  1767	  1500-2500      Nord e Centro America			
"Peter Brown; William J. Cooke"			18	12h 00h	  1799	  1300           Ovest America			
Esko J. Lyytinen, Tom van Frandern		18	12h 00m	  1799    110	         Ovest USA			
Esko J. Lyytinen, Tom van Frandern		18	14h 10m	  1833	  60	         Est Oceano Pacifico			
"Peter Brown; William J. Cooke"			18	14h 36m	  1833	  1100	         Est Oceano Pacifico			
"Peter Brown; William J. Cooke"			18	16h 50m	  1666	  700	         O. Australia, E. SE. Centro Asia			
Esko J. Lyytinen, Tom van Frandern		18	17h 19m	  1666	  600	         O. Australia, E. SE. Centro Asia			
Esko J. Lyytinen, Tom van Frandern		18	17h 22m	  1633	  260	         O. Australia, E. SE. Centro Asia		
David Asher, Robert Mc Naught			18	17h 31m	  1699	  9000-15.000    Australia, Est Asia		
"Peter Brown; William J. Cooke"			18	17h 31m	  1699	  700	         O. Australia, E. SE. Centro Asia		
Esko J. Lyytinen, Tom van Frandern		18	17h 33m	  1699	  1500-2000      O. Australia, E. SE. Centro Asia		
David Asher, Robert Mc Naught			18	18h 19m	  1866	  15.000	 O. Australia, E. Centro Asia		
Esko J. Lyytinen, Tom van Frandern		18	18h 22m	  1866	  6100	         O. Australia, Est e Centro Asia		
Peter Jenniskens	                       	18	18h 22m	  1866	  72	         O. Australia, E. e Centro Asia		
C. Göckel e R. Jehn	                       	18	19h 00m		  600	         Australia, Asia 
E.D. Kondrat'eva, I.N. Mueav'eva, E.A. Reznikvov 18	19h 12m	  1866		         O. Australia E.  Centro Asia		
C. Göckel e R. Jehn	                        19	01h 30m		  270	         Europa		

La tabella riassume alcune informazioni e curiosità sulla storia dello sciame. La prima colonna riporta la data del perielio della cometa Tempel-Tuttle, come pubblicato da Yeomans; le date nelle caselle azzurre si riferiscono ai passaggi in cui l’astro chiomato risulta essere stato osservato dai nostri antenati. Nella seconda colonna è riportata la data calcolata del massimo avvicinamento tra l’orbita della cometa e quella della Terra, mentre in quella successiva sono indicate le date in cui la massima attività è stata documentata da osservatori visuali. Si noterà che il massimo di attività delle Leonidi nell’arco di oltre 1000 anni si è spostato in avanti di 36 giorni circa, dal 13 ottobre al 18 novembre. Questo è dovuto principalmente al fenomeno della precessione, e secondariamente alle perturbazioni gravitazionali dei pianeti. Inoltre con la riforma gregoriana, cambiando il calendario si recuperarono 10 giorni, passando dal 4 al 15 ottobre 1582. Il delta t è la differenza temporale in giorni tra il passaggio della cometa e quello della Terra al nodo; il segno – indica che la Terra precedeva il passaggio della cometa, il segno + che lo seguiva. P-E rappresenta la distanza in U.A. tra l’orbita cometaria e quella terrestre nel momento di massimo avvicinamento. Nella colonna "intensità del fenomeno" gli eventi meteorici sono distinti in piogge e tempeste, intendendo per pioggia una frequenza oraria compresa tra 150 e 1000 e per tempesta un’attività che supera le 1000 meteore orarie. Non va comunque dimenticato che nelle informazioni che si riferiscono al periodo precedente il XIX secolo il fenomeno non è quasi mai quantificato, pertanto le testimonianze richiedono una interpretazione soggettiva nell’attribuzione della caduta all’una o all’altra categoria. Nell’ultima colonna sono state riportati alcuni commenti che ci fanno rivivere l’evento con gli occhi dei nostri predecessori.

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Pagina caricata nel sito: 21 dicembre 2001; ultimo aggiornamento (1°): 29 dicembre 2001