L’opposizione di Marte: dettagli e fenomeni da osservare Di Daniele Gasparri

Il 3 Marzo 2011 Marte si troverà in opposizione ed il 5 Marzo sarà alla minima distanza dalla Terra dopo quasi 26 mesi di attesa. In questa apparizione si troverà a circa 50° di altezza, compensando abbondantemente il diametro apparente di soli 14” e mostrerà regioni ancora poco osservate da Terra. E’ il momento di puntare i nostri telescopi e andare alla scoperta dei numerosi fenomeni che coinvolgono la superficie e l’atmosfera del pianeta rosso. Perché e cosa osservare Marte è l’unico pianeta roccioso di cui possiamo osservare sia fenomeni superficiali che atmosferi-ci. La sua orbita è fortemente eccentrica, di conseguenza la distanza minima dalla Terra varia a secon-da della posizione orbitale. Le grandi opposizioni si verificano solamente ogni 17 anni, quando il pianeta rosso si trova nel punto più vicino al Sole (perielio) e al nostro pianeta: la distanza dalla Terra è di circa 60 milioni di km e il diametro apparente raggiunge i 25”. Tutte le grandi opposizio-ni si verificano nelle costellazioni del Sagittario e dello Scorpione, molto basse sull’orizzonte; in questi periodi Marte mostra sempre l’emisfero sud e la relativa calotta polare. Durante le opposizioni afeliche, come quella di quest’anno, la distanza dalla Terra è doppia e il diametro angolare rag-giunge a fatica i 14”. Fortunatamente, il pia-neta si trova alto sull’orizzonte degli os-servatori dell’emisfero boreale, e mostra le re-gioni attorno al polo nord, poco riprese dagli amatori con la rivolu-zionaria tecnica digitale e coperte solo in parte dalle osservazioni vi-suali degli anni passati. In questa opposizione, quindi, tutti gli astrofili hanno la ghiotta oppor-tunità di produrre dati seri anche dal punto di vista scientifico e mi-gliorare la conoscenza delle dinamiche a lungo periodo e grande scala dell’emisfero nord del pianeta.

Schema delle opposizioni di Marte e del ciclo stagionale del pianeta rosso. L’opposizione del 3 Marzo si verifica proprio nei pressi dell’afelio marziano, quando nell’emisfero boreale del pianeta è primavera e nell’australe autunno, le stagioni più at-tive dal punto di vista atmosferico.

L’inclinazione dell’asse di rotazione, di circa 25°, è alla base del fenomeno delle stagioni, con dura-ta doppia rispetto a quelle terrestri. L’alternarsi delle stagioni produce cambiamenti significativi nell’atmosfera e nella superficie del pianeta rosso. La formazione e la successiva regressione della calotta polare, la presenza di nubi e nebbie che evolvono nel giro di qualche ora, la comparsa improvvisa di tempeste di sabbia, locali o

addirittura globali, e la conseguente alterazione dei dettagli superficiali visibili: Marte è un pianeta “vivo”, in continua evoluzione e da tenere sempre sotto stretta osservazione. Il pianeta rosso ruota su se stesso in 24 ore e 40 minuti, un periodo simile a quello terrestre. Questa coincidenza fa si che, osservato alla stessa ora, il pianeta sembra ruotare, nel corso dei giorni, in senso retrogrado. Per osservare una rotazione completa sono necessari circa 30 giorni. Consigli per l’osservazione Marte non è un pianeta facile da osservare per i principianti, ma con un po’ di allenamento e pa-zienza vi mostrerà dettagli unici. L’osservazione proficua del pianeta può essere condotta anche con strumenti di 80-90 mm, meglio se rifrattori a lungo fuoco. Questi strumenti, grazie al ridotto cromatismo residuo e all’ottimo con-trasto, sono ottimi per effettuare un monitoraggio serio e prolungato del pianeta, senza preoccuparsi più di tanto della turbolenza atmosferica. Ricordo visioni davvero bellissime durante l’opposizione del 1999 con il mio rifrattore acromatico da 90 mm e 910 mm di focale, nel quale Marte appariva sempre stabile e con dettagli che emergevano giorno dopo giorno, osservazione dopo osservazione. In quell’opposizione ottenni una trentina di disegni in altrettante serate osservative, registrando tutti i maggiori fenomeni che coinvolgevano il pianeta, compresa l’evoluzione della calotta polare, delle nubi e delle tempeste di sabbia. Secondo la mia esperienza, l’ostacolo principale all’osservazione dei dettagli marziani, per gli os-servatori non esperti, è la forte luminosità superficiale del pianeta, rispetto a quella del fondo cielo. In queste circostanze, un occhio non particolarmente allenato restituisce una visione troppo lumino-sa, sovraesposta, con il risultato che i contrasti e i dettagli sembrano annegare in un mare di luce. Per ovviare a questo inganno, possiamo inserire nell’oculare del telescopio un filtro che attenui la luce del pianeta. Se vogliamo mantenere inalterati i colori, un filtro grigio neutro è l’ideale: prova-teci e vedrete che l’immagine, sebbene meno luminosa, vi apparirà più facile da osservare. L’utilizzo di filtri colorati è particolarmente vantaggioso per enfatizzare dettagli atmo-sferici o superficiali. Quando analizzeremo i fenomeni osservabili vedremo quali sono le migliori combinazioni. L’ingrandimento consigliato è il massimo permesso dal vostro strumento e dalle con-dizioni atmosferiche, orientativamente at-torno a 2-2,5 volte il diametro dell’obiettivo espresso in millimetri. Il diametro angolare massimo sarà di 14”, piccolo, ma non quanto si possa credere. Già a 130 ingrandimenti Marte vi apparirà grande come la Luna piena vista ad occhio nudo, mentre a 250 volte sarà di dimensioni doppie, quindi osservabile con relativa facilità anche con strumenti di 100 mm. Non lasciatevi ingannare dal vostro occhio, il quale tenderà a mostrarvi un’immagine sempre piuttosto piccola: si tratta di una mera illusione ottica.

L’osservazione con filtri colorati accentua il contrasto di alcuni dettagli. Un filtro blu fa emergere tutti i fenomeni atmosferici (nubi, nebbie), mentre un rosso accentua le macchie superficia-li. Questa immagine ritrae il pianeta rosso l’11 Novembre 2009.

Consigli per la ripresa La ripresa di Marte è più facile dell’osservazione, se non altro perché possiamo ammirare con cal-ma, e in migliori condizioni, il pianeta sul monitor del computer, sebbene i dettagli visibili da un occhio ben allenato e quelli catturati da una camera planetaria, attraverso uno stesso strumento, sia-no comparabili. Nei casi di seeing non buono, addirittura, l’osservazione visuale si rivela essere più proficua della ripresa, perché il nostro cervello tende ad attenuare i danni della turbolenza atmosfe-rica e a restituire un’immagine con dettagli più nitidi.

Il modus operandi è lo stesso delle riprese dei corpi del sistema solare, con l’unica eccezione che, grazie alla grande luminosità e al piccolo diametro apparente, possiamo spingere la focale di ripresa oltre i soliti valori, fino a rapporti focale di f50. La lenta rotazione e il piccolo diametro apparente consentono riprese continuative anche per 6-7 minuti, una finestra temporale abbastanza ampia per raccogliere molti fotogrammi. Se il seeing non è buono o volete accentuare i dettagli superficiali, un filtro infrarosso si rivela lette-ralmente miracoloso. Per accentuare i dettagli atmosferici un blu o un violetto sono perfetti, ma attenti alla scarsa lumino-sità e al seeing, decisamente peggiore a queste lunghezze d’onda. Quali sono i fenomeni e i dettagli da tenere sotto osservazione e che rendono Marte un pianeta e-stremamente attivo? Ecco i principali. Macchie di albedo Sono i dettagli più facili da osservare e riprendere, appartenenti alla superfi-cie. Le macchie scure e chiare sono zone che possiedono una diversa riflettività ed appaiono di tonalità diverse all’osservazione, ma non necessaria-mente corrispondono a strutture geo-logiche presenti sulla superficie mar-ziana. La Syrtis Major è la macchia di albedo più evidente, dalla forma al-lungata, visibile anche in uno stru-mento da 60 mm. Le tenui macchie che ricoprono tutto il pianeta, mutano di contrasto, luminosità e dimensioni a causa del pulviscolo presente nell’atmosfera marziana, o di vere e proprie tempeste di sabbia. Sarà interessante annotare e con-frontare l’evoluzione dei dettagli osservati, nel corso dei giorni o rispetto alle passate opposizioni. Un filtro rosso aiuta ad evidenziare i contrasti superficiali, mentre in fase di ripresa è preferibile un infrarosso.

Due immagini di Marte riprese da Marco Cardin, con un Newton da 25 centimetri, mostrano nubi, la calotta polare e le principali macchie di albedo. Nell’immagine dell’11 Novembre è visibile anche il monte Olimpo e i tre vulcani della regione di Tharsis, avvolti da tenui nubi. Questa è la visione che si può avere all’oculare di un telescopio di 120-150 mm nei giorni dell’opposizione, quando il diametro angolare sarà massimo.

La calotta polare I cambiamenti stagionali di Marte si manifestano evidenti nelle proprietà e nell’estensione della calot-ta polare. In questa appa-rizione sarà ben visibile la calotta polare nord, come nella passata. In Marzo nell’emisfero nord del pianeta è appena iniziata l’estate e la calotta polare sta per raggiungere la minima estensione liberando grandi quantità di anidride carbonica e vapore acque nell’atmosfera e mostrando quindi un’attività nuvolosa piuttosto sviluppata lungo tut-to il pianeta.

La calotta polare si modifica rapidamente nel corso delle stagioni marziane. Nell’immagine vediamo l’evoluzione della calotta polare sud in 4 mesi, con un tele-scopio da 130 mm. In questa opposizione è visibile la calotta polare nord, che ha ap-pena raggiunto la massima estensione. Nei mesi seguenti comincerà a ritirarsi.

Sebbene il polo sud non sia visibile a causa dell’inclinazione dell’asse di Marte, il cappuccio do-vrebbe essere facile da identificare, in rapida evoluzione per almeno un paio di settimane, prima che raggiunga un’estensione ed una compattezza stabili fino al termine dell’inverno australe, ovvero Aprile. Per distinguere le nubi dalla calotta polare, è bene fare due osservazioni, la prima con un filtro blu-viola, la seconda con un rosso. Le nubi si accentuano con il primo e scompaiono nel secondo, men-tre la calotta polare resta visibile sempre con la stessa luminosità. Nebbie e nubi Lungo il bordo del pianeta che sorge dopo la notte mar-ziana non è raro avvistare deboli nebbie diffuse di color azzurro, stagliarsi evidenti in contrasto con la tipica co-lorazione arancio della superficie. Un filtro azzurro o violetto permetterà di accentuare notevolmente il con-trasto e vi fornirà un aspetto planetario davvero insolito: le macchie superficiali di albedo scompariranno quasi del tutto e lasceranno il posto a tenui chiaroscuri. A ri-dosso delle grandi montagne, come il monte Olimpo e i tre vulcani della regione di Tharsis, sono spesso visibili nubi, a volte piuttosto estese e compatte, cosiddette o-rografiche, le quali si formano per meccanismi simili a quelli terrestri e tendono a dissolversi mano a mano che il giorno marziano avanza. A seconda del clima marziano, queste regioni possono apparire completamente avvolte da nubi più o meno estese, oppure esserne completamente sgom-bre.

Osservare nubi e nebbie di colore azzurro è mol-to emozionante. Le dinamiche e l’evoluzione dei tenui strati nuvolosi ricordano quelle terrestri.

E’ sufficiente uno strumento da 90 mm, ed un occhio attento, per ammirare l’evoluzione meteorolo-gica di Marte.

Le tempeste di sabbia su Marte sono frequenti e facili da osservare come delle chiazze bianche in rapida evoluzione. A volte, alcune tempeste coinvolgono tutto il pianeta, rendendo i dettagli superficiali dal contrasto molto basso.

Le tempeste di sabbia Ogni cambiamento stagionale, sul pianeta rosso, è ac-compagnato da fortissimi venti, locali o addirittura glo-bali, che sollevano ingenti quantità di sabbia, generando delle enormi tempeste. Il passaggio tra la primavera e l’estate marziana nell’emisfero nord del pianeta tra Febbraio e Marzo può dare vita a piccole tempeste di sabbia. Data la grande distanza dal Sole in questo periodo dell’anno, difficil-mente potremo assistere a tempeste su grande scala, come successe nel 2001, quanto una tempesta di sabbia coinvolse tutto il pianeta per diverse settimane.

Montagne e vulcani Se avete un occhio abbastanza allenato, dovreste essere in grado di osservare anche il monte Olimpo, la montagna più alta del sistema solare, e la cintura dei vulcani, come piccole macchie leggermente più brillanti. Fino ad una settimana prima o almeno una settimana dopo l’opposizione, queste imponenti montagne proiettano ombre nette e allungatissime sulla superficie, quando si trovano prossime al bordo, piuttosto facili da osservare anche con un telescopio di 90 mm.

Il monte Olimpo e la cintura dei vulcani della regione di Tharsis si possono osservare anche con stru-menti di 100 mm, e nei pressi del bordo proiettano ombre simili a quelle delle montagne lunari. In queste condizioni sono facili da individuare.

Un filtro rosso aiuterà ad aumentare il contrasto di questi dettagli. I canali I canali di Marte sono delle illusioni ottiche che subisce l’occhio umano quando osserva all’oculare del telescopio. Sebbene non si tratti di dettagli reali, vale la pena citarli, sia per l’interesse storico, sia perché si tratta di un fenomeno abbastanza evidente anche con i moderni strumenti, soprattutto se di diametro inferiore ai 200 mm. Attorno alle maggiori macchie di Albedo, come la Syrtis Major, si possono osservare tenui linee congiungere altre zone dal contrasto simile. Questo effetto è visibile anche in alcune immagini for-temente elaborate, e probabilmente dipende dalle condizioni di luminosità e contrasto della superfi-cie marziana. Per smascherare questi finti dettagli, che hanno ingannato alcuni importanti astrono-mi, tra i quali Schiapparelli, occorre osservare la zona interessata nel corso della rotazione marziana e confrontare poi le osservazioni con una mappa del pianeta rosso e con quelle di altri osservatori. Le lune Osservare i piccoli satelliti di Marte (Phobos e Deimos) è piuttosto complica-to, ma essi sono relativamente facili da riprendere con una webcam e strumenti anche di 120 mm. Aiutandovi con un software planetario di simulazione del cielo, cercate di capire quando i piccoli satelliti si trovano alla massima distanza angolare dal pianeta, ed effettuate delle riprese con focali non superiori a 2 metri, impostando la mas-sima esposizione e guadagno. Se racco-gliete almeno 2000 frame, riuscirete si-curamente ad evidenziare almeno Dei-mos, il satellite più esterno. Se avete camere planetarie o CCD (con antiblooming!), non esponete per tempi maggiori di 1/5 di secondo, altrimenti la luce del pianeta nasconderà i satelliti. Esposizioni di 1/5-1/10 di secondo sono più che sufficienti per mostrare la loro debole magnitudine, sommando almeno 1000 frame.

I satelliti di Marte, Phobos (il più interno e luminoso) e Deimos (esterno), sono in realtà 2 piccoli asteroidi dalla forma irregolare, alla portata di una webcam. (31 Luglio 2005)

Secondo la mia esperienza, i satelliti sono facile preda di strumenti da 200 mm e le classiche we-bcam, anche con un diametro planetario di appena 11”, senza prendere alcun accorgimento partico-lare per attenuare la grande luce del pianeta, contenuta grazie alla particolare architettura dei sensori webcam.

Potrebbe essere molto interessante seguire il veloce moto delle due piccole lune nel corso di una notte intera e costruire un’animazione che mostri il loro percorso orbitale attorno al pianeta. Costruzione mappe e planisferi Se effettuare dei disegni o raccogliete delle immagini, troverete molto utile costruire delle mappe della superficie marziana per avere una migliore lettura dei dati raccolti nel corso del tempo. Per seguire la regressione della calotta polare sono molto utili le proiezioni polari, le quali mostrano il pianeta come se fosse visto dall’alto. Se avete osservazioni che coprono un’intera rotazione, ben distribuite nel tempo, una proiezione ci-lindrica vi consentirà di compilare un planisfero completo del pianeta. In entrambi i casi, il programma da utilizzare è Winjupos. Gli osservatori di Marte, in queste settimane antecedenti l’opposizione hanno raccolto già molte os-servazioni e notato come il pianeta si presenti più attivo degli anni passati: nubi e nebbie sembrano abbondare ed essere relativamente facili da avvistare e studiare nel tempo, anche con diametri appa-renti inferiori ai 12”. La finestra di migliore osservazione si estende per almeno 3 mesi, quindi almeno fino all’inizio del-la nostra estate. E’ il momento di puntare i telescopi verso questo piccolo, ma affascinante, mondo.

Planisfero della superficie di Marte, compilato da alcuni osservatori visuali attraverso telescopi di 100-200 mm. I detta-gli alla portata dell’osservazione visuale sono gli stessi della fotografia digitale. Occorre solamente allenamento ed e-sperienza.