Come osservare il Sole e le macchie solari

Non osservate mai il Sole direttamente con un binocolo o con un telescopio, perché danneggereste il vostro occhio in modo irreparabile, perdendo la vista prima che possiate anche solo rendervene conto, così come potete facilmente incendiare un foglio di carta concentrandone i raggi con una lente di ingrandimento. Ciononostante, esistono altri modi per osservare il Sole nella sua normale quotidianità, in occasione di eclissi di sole totali o parziali, o per scrutarne dettagli interessanti e mutevoli quali le macchie solari. In questo articolo, illustreremo tali metodiche con una carrellata utile per l’astrofilo principiante.

Il Sole è una palla ribollente di reazioni nucleari, campi magnetici e gas caldi, ma quando si osserva la sua superficie nella normale luce bianca – come si fa con uno schermo di proiezione – si vede solo la superficie luminosa della fotosfera del Sole. Quando proietti il ​​disco solare sullo schermo, potresti essere abbastanza fortunato da vedere alcune prove del tumulto interiore. Non dovresti mai fare osservazioni dirette del Sole ad occhio nudo o con un telescopio. Il calore intenso può danneggiare la vista e l’attrezzatura.

Le cosiddette macchie solari sono strutture che attraversano lentamente le regioni centrali del sole. Sono assai più fredde della fotosfera circostante, il che le fa apparire più scure. Un’altra struttura caratteristica che potresti vedere con questo metodo di osservazione del sole sono le facole. Queste regioni intensamente brillanti di gas incandescente che si osservano sulla fotosfera, e frutto di una concentrazione delle linee magnetiche, a volte precedono la formazione di macchie solari.

La comparsa di una facola sul sole, infatti, preannuncia frequentemente un’attività stellare più intensa costituita da macchie o brillamenti. D’altra parte questi ultimi fenomeni, pur essendo successivi, si esauriscono prima che la facola si spenga: la vita media di un punto facolare è piuttosto lunga e si attesta intorno ai 100 giorni, pur con delle sensibili diminuzioni di luminosità. Le facole si osservano più facilmente negli strati più esterni del disco solare, dove la luminosità di fondo è minore.

Proiettare il Sole su uno schermo

Puoi osservare il Sole facilmente e in sicurezza proiettandolo attraverso un piccolo foro su un foglio di carta bianco. Questo semplice dispositivo è chiamato “camera stenopeica”. Ricordati che non devi mai guardare il Sole attraverso il foro o attraverso altri dispositivi in modo diretto. Ciò di cui avrai bisogno per realizzare questo tipo di osservazione è, semplicemente: 2 fogli di carta bianca, uno spillo e, naturalmente, una bella giornata di sole. Ecco, in pratica, come occorre procedere:

  1. Con lo spillo, crea un foro nel centro di uno dei tuoi fogli di carta.
  2. Vai fuori, tieni la carta in alto e poni il foglio perpendicolare ai raggi del sole
  3. Ora trova l’immagine del Sole che esce attraverso il buco.
  4. Spostare l’altro foglio di carta avanti e indietro finché l’immagine appare sulla carta.
  5. Metti a fuoco l’immagine con uno spostamento lento, finché ha un bordo gradevole e nitido.

Una semplice camera stenopeica utilizzabile per l’osservazione del Sole.

Quello che stai vedendo non è solo un punto di luce che passa attraverso il buco, ma un’immagine reale del sole. Sperimenta rendendo il tuo buco più grande o più piccolo. Cosa succede all’immagine? Cosa succede quando fai due buchi nel foglio di carta? Prova piegando il tuo foglio in modo che le immagini dei due buchi si trovino uno sopra l’altra. Cosa pensi che succederebbe se creassi migliaia di buchi sul foglio di carta e piegassi il foglio in modo che tutte le immagini fossero allineate l’una sopra l’altra?

In effetti, i telescopi ottici possono essere pensati come a raccolta di milioni di immagini “buco di spillo” tutte concentrate insieme in un unico luogo! Puoi rendere più carina la tua camera stenopeica aggiungendo dispositivi per tenere il tuo foglio di carta, o uno schermo per proiettarvi sopra l’immagine del Sole o puoi persino rendere la tua camera stenopeica una “vera” macchina fotografica aggiungendo una pellicola.

Se si possiede un telescopio, lo si può usare per guardare il Sole indirettamente, proiettandone l’immagine su uno schermo posto perpendicolarmente al prolungamento del tubo dello strumento, o – se si usa prima dell’oculare un deviatore a 90° – posto parallelamente al tubo. La tecnica di proiezione solare qui descritta può essere fatta risalire a Galileo e, prestando attenzione quando si installa e supervisiona l’attrezzatura, è un modo sicuro ed efficace per godersi le sorprendenti e varie caratteristiche del Sole.

Un tipico schermo per la proiezione solare abbinabile a un telescopio è un pannello piatto e leggero supportato da due sottili aste, e posto a circa 500 mm oltre l’oculare di un telescopio rifrattore. La luce del Sole è focalizzata dal telescopio e dall’oculare sullo schermo, formando un’immagine che, per un rifrattore di 6-8 cm di diametro e una lunghezza focale medio-lunga, può essere di circa 150 mm di diametro. Questo metodo non funziona con un riflettore o con un telescopio catadiottrico.

Un esempio di schermo di proiezione solare per telescopio rifrattore.

Come oculare, va bene un oculare a bassa potenza con una lunghezza focale di circa 15-20 mm. Quelli economici vanno bene, ma evitate quelli con parti in plastica o con lenti cementate, che possono diventare calde quando puntate al Sole. Per lo schermo di proiezione potete utilizzare un foglio A4 di cartone ondulato e un pezzo di dimensioni simili o più grande per creare l’ombra del Sole. Davanti al cartone posto di fronte all’oculare collocherete un foglio A4 di carta bianco, su cui apparirà il Sole.

Proiettare il Sole attraverso il tuo telescopio può creare molto calore. Per mantenere bassa la temperatura del telescopio, è necessario innanzitutto un riduttore di apertura, che riduce la quantità di luce che entra nel tubo del telescopio. Alcuni telescopi sono dotati di un tappo antipolvere con una piccola apertura per questo scopo, ma è possibile realizzarne uno da soli praticando un foro di circa 45 mm di diametro in un pannello di cartone o di plastica leggera. Basta poi attaccarlo sullo scudo anti-rugiada.

Lo schermo di proiezione ha due tubi o “cursori” incollati su di esso, per permettergli di scorrere lungo le aste e “zoomare” dentro e fuori per creare la dimensione richiesta dell’immagine che vedi sul foglio bianco di visualizzazione. Le aste sono incollate saldamente all’estremità del telescopio nel braccio di supporto, che fornisce un supporto rigido per l’intera unità. Il braccio è sagomato per adattarsi attorno al tubo del tuo telescopio ed è anche affusolato verso le estremità per aiutare a ridurre il peso.

Quando è tutto pronto, puntare l’obiettivo del telescopio verso il Sole il più accuratamente possibile, rendendo l’ombra proiettata dal telescopio sull’ombra del Sole la più piccola possibile. Accendi il motore dello strumento, se ne ha uno e rimuovi il copriobiettivo. Apporta regolazioni fini in modo che l’immagine del Sole cada centralmente sul foglio di visualizzazione. Metti a fuoco l’immagine usando il focalizzatore del mirino e sposta lo schermo avanti e indietro lungo i tasselli finché l’immagine riempie il foglio.

Come osservare un’eclissi solare

Un’eclissi solare si verifica quando alla Luna, durante la sua rivoluzione mensile intorno alla Terra, capita di allinearsi esattamente tra la Terra e il Sole. Perché non c’è un’eclissi ogni mese? Perché le eclissi solari si verificano durante una Luna nuova, ma non a tutte le “lune nuove”. Molto spesso la Luna passa un po’ più in alto o un po’ più in basso del Sole. Pertanto, di fatto si verifica un’eclissi solare circa due volte all’anno, quando le posizioni di Luna e Sole si allineano esattamente.

Un eclisse totale di Sole ed alcuni dettagli che rende visibili.

La bellezza di un’eclissi solare deriva dalla visione drammatica della corona del Sole o della sua atmosfera esterna, che possiamo vedere solo quando il brillante disco solare è bloccato dalla Luna. La corona non è solo luce che splende da intorno tutto il disco: è in realtà lo strato più esterno dell’atmosfera solare. Anche se il gas lì è molto scarso, è straordinariamente caldo (da 800.000 a 3.000.000 Kelvin), anche più caldo della superficie del Sole, sebbene le ragioni di tale riscaldamento siano un mistero.

Un’eclissi solare totale è visibile solo da una piccola area della Terra. È improbabile che, durante la tua vita, potrai mai vedere un’eclissi solare totale direttamente sopra il luogo in cui tu vivi. Molte persone percorrono molti chilometri per assistere a un’eclissi solare totale. Se sei fortunato, potresti un giorno vedere un’eclissi solare parziale (cioè una in cui la luna non copre tutto il disco del sole ma quasi tutto). Ma come fare, in pratica, per osservare in sicurezza un’eclissi di sole?

Puoi tranquillamente osservare un Sole totalmente eclissato ad occhio nudo, ma avrai bisogno di una camera stenopeica, o di un tipo appropriato di vetro da saldatore, oppure di occhiali speciali in Mylar per osservare in sicurezza l’inizio e la fine di un’eclissi totale o parziale. In alternativa, puoi proiettare su un apposito schermo l’immagine fornita da un telescopio. Ma non guardare mai direttamente il Sole, nemmeno a occhio nudo, in tutte le fasi dell’eclisse diverse da quella di totalità.

Per guardare un eclisse di Sole, puoi usare un vetro da saldatore, n. 14 o più scuro. Assicurati quindi che sia # 14 o più scuro. Il bello del vetro del saldatore è che ti permette di vedere direttamente l’eclisse. Inoltre, il vetro del saldatore è un po’ più resistente degli occhiali da eclissi commerciali in mylar. Cerca un’azienda locale di “forniture di saldatura” per trovarlo. In alternativa, usa gli occhiali in mylar che in prossimità di un eclisse solare non dovresti avere difficoltà a trovare o ad acquistare.

Come guardare un eclisse parziale di Sole con un vetro da saldatore.

Hai sempre bisogno di una protezione per gli occhi o di un sistema di visione indiretta per osservare un’eclissi solare parziale o per osservare le fasi parziali di un’eclissi solare totale. Anche i normali occhiali da sole non possono proteggere i tuoi occhi dal danno che i raggi del sole possono infliggere loro in pochi istanti. Oltre a non usare occhiali da sole per guardare un eclisse, non usare filtri polaroid, vetri affumicati, pellicole a colori esposte, pellicole radiografiche o filtri fotografici a densità neutra.

Se hai un telescopio, per poter osservare un’eclissi solare in sicurezza avrai bisogno di un filtro solare sicuro da porre davanti al tubo del telescopio (cioè alla sua estremità rivolta verso il cielo) e non all’interno del barilotto dell’obiettivo, dove il filtro potrebbe fondersi per il calore prodotto dai raggi solari qualora inavvertitamente questi ultimi fossero messi a fuoco sul filtro stesso. Fate comunque un’ampia ricerca preliminare sul web per capire quali sono i filtri solari sicuri in commercio.

Come osservare le macchie solari

Fino a poco tempo fa, gli astronomi hanno dovuto fare affidamento su disegni o schizzi per documentare ciò che vedevano. Le moderne webcam, come pure le “telecamere ad accoppiamento di carica” (Charge-coupled device, o CCD), hanno cambiato tutto questo. I disegni storici, tuttavia, sono ancora molto importanti, anche nel caso del Sole. E anche oggi i disegni sono il modo più preciso per registrare esattamente ciò che vede l’occhio, in modo inalterato rispetto all’elettronica.

Un disegno fatto da Galileo Galilei delle macchie solari.

Una webcam collegata a un computer permette di riprendere un breve filmato del Sole e quindi la successiva elaborazione del video per ottenere un’immagine finale – sovrapposizione opportuna dei singoli fotogrammi migliori – di migliore qualità e in grado di mettere in evidenza i dettagli. Arriverà infatti un momento in cui vorrete catturare le immagini del disco del Sole in normale luce bianca o (con un filtro ad hoc) nella riga alfa dell’idrogeno e potreste non essere sicuri di come procedere.

Trovate un’introduzione all’argomento della fotografia planetaria, della Luna e del Sole nell’articolo Fotografare Luna e pianeti con una webcam. L’idea è di prendere un breve video digitale usando una webcam e salvarlo sul computer. Il video è solitamente in formato “AVI” (Audio Video Interleave). Elaboriamo quindi il video attraverso un software gratuito disponibile dal Web per produrre una singola immagine fissa, frutto della sovrapposizione di molte immagini.

Il vantaggio è che un’immagine statica creata da un video in questo modo, nella maggior parte dei casi, mostrerà molti più dettagli di una singola immagine scattata con una fotocamera digitale a lente singola (DSLR). Questo perché il video può catturare gli attimi fuggevoli del seeing fra le fluttuazioni dell’atmosfera terrestre, quando l’immagine del Sole è super nitida, e il software ci consente di estrarre facilmente questi fotogrammi video e di combinarli in un’unica immagine composita.

Una montatura ragionevolmente solida e stabile è importante. Il movimento della montatura, infatti, rende più facile seguire il Sole mentre si sposta da est a ovest nel cielo. Se non si dispone di una montatura da telescopio, un treppiede fotografico standard di buona altezza e stabilità sarà sufficiente per le esposizioni brevi. Le immagini dell’intero disco possono essere acquisite senza l’utilizzo di inseguimento eseguendo riprese molto brevi di video e utilizzando frame rate veloci.

Ciò significa che il Sole non si allontanerà troppo dal centro dell’inquadratura durante l’esposizione. Un modo per mantenere l’immagine centrata durante l’esposizione è essenziale per le immagini ravvicinate di elementi solari come i gruppi di macchie solari, quindi per questo tipo di riprese è necessaria una forma di inseguimento. Un buon telescopio motorizzato dotato di computer con le coordinate del Sole nel proprio database semplificherà notevolmente l’impresa, migliorando la qualità del risultato.

Aggiungi i filtri scelti (ad esempio, potresti utilizzare un filtro UV / IR (Ultra-Violet / Infrarossi) sia per la  ripresa in luce bianca che per l’H-alfa. I filtri possono aiutare molto ad aumentare il contrasto nell’immagine finale. Conviene usare sempre un filtro UV / IR con la webcam poiché la maggior parte delle webcam moderne sono sensibili alla luce UV / IR non messa a fuoco luce, il che porta a un’immagine leggermente sfocata. Il filtro UV / IR la blocca e quindi aiuta a fornire immagini molto più nitide.

Il Sole appare mostrare differenti dettagli se visto con vari tipi di filtri.

Concentrati il ​​più attentamente possibile sull’immagine sullo schermo del tuo computer. Trovo che sia meglio farlo, in pieno sole, con un panno oscurante sulla testa e sullo schermo. Ciò potrebbe sembrare strano, ma così è più facile avere una visione chiara dello schermo, poiché il sole rende difficile la visione dello schermo. Osserva attentamente l’immagine, si muoverà e brillerà, ma continua a perfezionare la messa a fuoco finché non sarai felice del fatto che sia la più nitido possibile.

Se hai bisogno di aiuto, prova a utilizzare lo zoom di visualizzazione nel software per ottenere la migliore messa a fuoco che puoi ottenere. Inoltre, imposta il guadagno della webcam su un livello basso, perché ciò ridurrà il rumore presente nell’immagine. Imposta l’esposizione in modo che l’immagine sia leggermente sottoesposta. Normalmente, il software imposta automaticamente la frequenza dei fotogrammi in base alla risoluzione della fotocamera. A questo punto sei pronto per una breve ripresa.

Dobbiamo fare una serie di brevi video, quindi decidere il numero di fotogrammi al secondo. Usa 800 fps per l’intero disco solare o 1.000 fps per i primi piani di macchie solari e altre caratteristiche. Usa il frame rate più alto se le condizioni di visione sono scarse, tieni presente che su alcune impostazioni puoi finire con l’avere un file video di oltre 1 GB! Quando l’immagine è stabile e nitida, premi il pulsante di avvio della cattura. Scatta 3 o 4 video brevi, regolando la messa a fuoco tra ciascun video, se necessario.

Per la post-elaborazione, usa un software gratuito come RegiStax e segui le istruzioni fornite nell’articolo Fotografare Luna e pianeti con una webcam. Alla fine, dovresti ottenere una singola immagine dal tuo video. Si spera che appaia nitida e dettagliata. Per completare l’elaborazione di questa immagine è possibile utilizzare uno dei tanti software di elaborazione foto, come Photoshop, PaintShop Pro o GIMP 2. Vediamo ora, a titolo di esempio, una regolazione dei livelli fatta con Photoshop.

Apri il file dell’immagine finale, controlla innanzitutto  il suo orientamento e regolalo in modo che il nord sia rivolto verso l’alto e che l’ovest sia corretto. Ciò può essere fatto nel menu Immagine (4), che si trova sotto “Rotazione dell’immagine”. Quindi seleziona i livelli dal menu Immagine, regola il contrasto dell’immagine usando i cursori (5) per far risaltare i dettagli nell’ombra, senza esagerare. Potresti anche voler aggiungere un colore all’immagine, ma questa è una scelta del tutto personale.

Potrebbe, ad esempio, piacerti aggiungere una miscela di giallo e rosso usando la funzione “Bilanciamento del colore” che si trova sotto (4) “Immagine”. Infine, ricorda di etichettare l’immagine con “Anno, Mese Giorno e Ora” espressi nel cosiddetto Tempo universale (UT). Se non è possibile regolare l’orientamento dell’immagine, mostra le posizioni nord e ovest sull’immagine. È anche utile registrare l’apertura del telescopio usata e tutti i filtri che sono stati impiegati, insieme al tuo nome.

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