Astronomia (U.A.I.) N.2/3-1997 pag. 30
Abstract.
A campaign of visual observations has been organized by Gruppo Astrofili
Catanesi during evening apparition of Venus in the first months of 1996.
Shades
were often observed on the planetary disc.
The maximum
of phase anomaly has been of 9%, in correspondence of 67% theorical phase
(at the beginning of observations).
Dicothomy
occurred 6.3 days before expected date.
An "atmospheric
step" model is invoked to justify observational data.
Introduzione
E? opinione
diffusa che l'osservazione visuale dell'atmosfera di Venere non offra grandi
soddisfazioni a causa del basso contrasto dei particolari presenti sul
disco. Utilizzando l'accorgimento di sfruttare i momenti di buon
seeing e osservando in luce crepuscolare o diurna è possibile tuttavia
rendersi conto che la coltre di nubi che ricopre il pianeta, presenta un'ampia
casistica di fenomeni. In particolare sono comunemente segnalate le regioni
chiare ai poli (calotte) delimitate dai collari. Più raramente si
distinguono altre ombreggiature sparse ed anche irregolarità nella
forma del terminatore [1].
Ma ciò
che rende particolarmente interessante l'osservazione di Venere, è
l'evidente anomalia riscontrabile tra la fase teorica e quella osservata.
Tale effetto, scoperto da Schröter nel 1793, è stato oggetto
di numerosi tentativi di interpretazione.
Le osservazioni
In occasione
dell'apparizione serale di Venere nella prima metà del 1996, una
campagna di osservazione visuale è stata organizzata dal Gruppo
Astrofili Catanesi.
La registrazione
dei particolari visibili sul disco e della forma del terminatore ha affiancato
lo scopo principale della campagna: la stima dell'anomalia di fase.
Le osservazioni,
iniziate alla fine di febbraio, si sono protratte fino all'inizio di giugno.
Gli osservatori e gli strumenti adottati sono elencati nella legenda della
fig.1.
Oltre che
in luce bianca sono state effettuate osservazioni con filtri giallo, arancio
e rosso. Le osservazioni effettuate con questi ultimi non sono qui riportate
in quanto tali filtri non corrispondevano agli standard proposti dal programma
Venere UAI [1].
Le stime
delle fasi sono state effettuate paragonando l'immagine osservata
all'oculare (con ingrandimenti variabili tra 120 e 286, a seconda degli
strumenti adoperati) con i profili standard forniti dalla Sezione Pianeti
[2], [3].
Fig.
1 - In alto: fasi osservate con vari strumenti tra febbraio e giugno 1996
in luce bianca; è riportata anche la curva teorica. Il segmento
orizzontale evidenzia la condizione di dicotomia (fase del 50%). In basso:
anomalia di fase. Il segmento orizzontale corrisponde alla condizione di
fase osservata coincidente con quella teorica (anomalia nulla).
Presentazione
ed elaborazione dei dati
Dettagli
superficiali
Il contrasto
dei particolari si è mantenuto sempre basso. Ombreggiature sono
state rilevate in varie occasioni, ma non è stato possibile effettuare
uno studio completo a causa delle incertezze sulla loro posizione e intensità.
Gli
unici dettagli facilmente individuabili sono state le calotte e, a volte,
i collari. Tali dettagli sono visibili con una certa sicurezza a partire
dalla metà di marzo, quando il pianeta si presentava con una fase
minore del 53%. La calotta Nord è risultata sempre la più
evidente.
In alcuni
casi sono state notate lievi irregolarità della forma del terminatore.
Le
figure 2, 3, 4, 5 mostrano l'aspetto osservato in occasione di alcune sedute
osservative.
Stima delle
fasi
Nel diagramma
in figura 1 sono riportate le misure di fase, distinguendole per
osservatore e strumento. Per ogni autore è stata riportata la media
delle stime effettuate nella stessa serata.
I punti
sono affetti da scarti quadratici medi (sulla singola misura) compresi
tra ± 0,5 e ± 1,5 sulla percentuale della fase.
La curva
interpolante i punti sperimentali è il risultato di un fit con una
polinomiale del secondo ordine.
E' evidente
la notevole deviazione delle misure osservative rispetto alla curva teorica
per fasi maggiori del 50%.
L'andamento
dell'anomalia di fase risulta più evidente nel grafico in basso
della figura 1, dove si evidenzia un valore massimo del 9% in corrispondenza
della fase teorica del 67%, quella relativa alle osservazioni iniziali.
La dicotomia
è stata visibile 6.3 giorni prima della data attesa .
Interpretazione
dei dati sull'anomalia di fase
McCue e
Nichol [4] hanno proposto un modello fotochimico per la spiegazione dell'anomalia
di fase. Secondo tale modello la produzione di acido solforico nell'atmosfera
venusiana, favorita dalla radiazione ultravioletta del Sole, potrebbe essere
all'origine di una differenza di elevazione delle nubi dell'emisfero diurno
rispetto all'emisfero notturno. La presenza di un ?gradino? in corrispondenza
del terminatore determinerebbe un?ombra addizionale. Tale ombra fa sì
che la fase risulti minore di quella teoricamente attesa.
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La geometria
che i suddetti autori invocano rende conto della minore percentuale del
disco illuminato visibile dalla Terra. Ciò avviene come risultato
di uno spostamento ?rigido? del terminatore teorico per originare quello
osservato. Cosicchè nel periodo della dicotomia teorica (fase del
50%) il terminatore rimarrebbe comunque un segmento, seppure spostato nel
rendere conto dell'anomalia della percentuale di illuminamento.
Le osservazioni
del passato e le nostre evidenziano invece un reale mutamento della forma
del terminatore che si adegua al valore di fase osservato. Se si considera
la possibilità che il "gradino" atmosferico sia più accentuato
alle latitudini equatoriali, non soltanto in spessore ma anche in estensione
longitudinale, il problema può essere superato. La figura 6 mostra,
in scala volutamente accentuata, l?effetto di una tale configurazione alla
dicotomia teorica (Sole , Venere e Terra in quadratura).
Un modello
esauriente deve essere in grado di spiegare anche le seguenti evidenze
osservative:
1)
riduzione dell'anomalia col progredire (diminuire) della fase (come evidenziato
nei grafici in figura 1);
2)
anomalia massima fuori dalla dicotomia.
Si può
dimostrare che
Fase =½ (1 + cos d) (1)
essendo
d la differenza tra la longitudine del punto subsolare e quella del punto
subterrestre (meridiano centrale).
Dal valore
Foss della fase osservata è possibile, attraverso la (1), ricavare
la d ad essa corrispondente che chiameremo doss.
Lo scostamento
in km sulla superficie planetaria all'equatore, tra il terminatore osservato
e quello teorico è dato, allora, da:
s = R · (doss - dteor) · 0,017
dove R =
6052 + 60 km = 6112 km è la somma del raggio di Venere e dell'altezza
massima delle nubi visibili che viene considerata costante per semplicità,
dteor è la d teorica(1) ricavata anch'essa a partire dalla
(1) e 0,017 sono i radianti contenuti in 1°.
La riduzione
dell'anomalia di fase accennata al punto 1) corrisponde quindi ad un'effettiva
riduzione di s dipendente solo dalla differenza tra fase teorica e fase
osservata (anomalia) e non dai singoli valori di fase in assoluto. Una
spiegazione di ciò può venire dalla figura 3: con Sole, Venere
e Terra non in quadratura (e quindi non nel periodo della dicotomia teorica)
é evidente la minore anomalia (b).
L'effetto
potrebbe essere accentuato dalla rifrazione dei raggi solari, che attraverserebbero
gli strati alti del gradino atmosferico come mostrato ancora in figura
3.
Ricordando
che un raggio luminoso, nel passare attraverso la superficie di separazione
tra un mezzo meno denso (lo spazio interplanetario) ed uno più denso
(atmosfera di Venere) viene deviato in modo da avvicinarsi alla normale
alla superficie, mentre se ne allontana nel caso speculare, un osservatore
posto in B potrebbe avere più probabilità di uno posto in
A di intercettare la radiazione filtrata dal gradino atmosferico (figura
3).
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Il problema
2) si potrebbe risolvere tenendo conto che nella posizione C la probabilità
di intercettare la radiazione rifratta è ancora più bassa
che in A.
McCue e
Nichol escludono la possibilità che la minore luminosità
del pianeta in prossimità del terminatore possa indurre ad una stima
di fase che si discosta dal valore vero: nel passato non è stata
evidenziata alcuna differenza apprezzabile tra le osservazioni eseguite
con strumenti di diversa luminosità. I nostri dati concordano ottimamente
con tale conclusione.
Conclusioni
La questione
dell'anomalia di fase è un problema ancora aperto. L'approccio suggerito
da McCue e Nichol va verificato sia sotto l'aspetto fisico-chimico [5]
che sotto quello puramente geometrico, analizzando in particolare la possibilità
che una minore temperatura ai poli o la circolazione atmosferica possano
giustificare una diminuzione dell'altezza e dell'estensione del gradino
atmosferico dall'equatore ai poli.
Un'analisi
quantitativa della variazione dell'anomalia col procedere della fase è
necessaria per valutare l'effettiva incidenza della rifrazione atmosferica
da noi suggerita, ma per far ciò sono richieste ancora numerose
osservazioni anche a notevole distanza dalla dicotomia.
Bibliografia
[1]. Falorni, M., Tanga, P., Osservare i pianeti, guida per l'astronomo dilettante (Media Presse, Milano 1994).
[2]. Quarra, G., Sarocchi, D., Sez. Pianeti UAI - Prog. Venere - Circolare N.1 (Firenze, 1991).
[3]. Leo, A., Quarra, G., Sarocchi, D., Astronomia UAI, n. 2 - 1991, 40.
[4]. McCue, J., Nichol, J.R., Journal of the BAA, 94, 3, 1984.
[5].
Beatty, J.K., Sky & Telescope, 58, Luglio 1979, 13.