Sole
Sun
Fulvio Mete -Roma
La spettroelioscopia
La spettroelioscopia può essere definita come la capacità di osservazione del
disco solare e delle sue caratteristiche nelle varie lunghezze d’onda degli
elementi del suo spettro .
Lo spettroelioscopio fu
sviluppato da George Ellery Hale nel 1924,per la ripresa fotografica
del sole in varie lunghezze d'onda.Hale nacque a Chicago, USA, nel 1868,
iniziò il suo percorso educativo già diciassettenne al M.I.T, e poi
all’Osservatorio del College di Harvard. Nel 1890 divenne direttore del
Kenwood Astrophisycal Observatory.Lavorò ai più importanti Osservatori
dell’epoca, quali quelli di Yerkes e di Mount Wilson.
Lo spettroeliografo fu, ad
onor del vero, inventato indipendentemente da Hale e dal francese Henri
Alexandre Deslandres, ma ad Hale va il merito di aver perfezionato l’invenzione
sino a creare un potentissimo mezzo d’indagine della fisica solare.
Il lavoro di Hale sugli
spettroelioscopi datava sin dal 1889, epoca nella quale elaborò le sue prime
idee sull’argomento, poi completate nell’articolo “The spectrohelioscope and its
work” pubblicato sull’Astrophysical
Journal del Dicembre 1929.Non molti lo sanno, ma Hale fu anche in Italia, a
Firenze, dove discusse di astrofisica solare con Abetti e Tacchini, ed a
Catania, dove andò sull’Etna allo scopo di riprendere, col suo spettroelioscopio
la corona solare senza eclisse:lo strumento fu applicato al telescopio
dell’osservatorio di Bellini sulla sommità dell’Etna e la lunghezza d’onda
prescelta fu quella del CaII K nell’UV vicino, per ridurre il glare
dell’atmosfera, tuttavia l’esperimento non ebbe successo.Egli fu uno degli
ideatori della torre solare di 60
piedi dell’osservatorio di Mount Wilson nel 1908, che fu poi un modello per
quelle analoghe in tutto il mondo. Si interessò dell’attività magnetica del sole
ed in particolare di quella delle macchie solari e dell’effetto Zeeman.Scoprì
l’inversione della polarità dei campi magnetici delle macchie al cambio del
ciclo.Hale morì nel 1938 dopo una vita di intensa attività scientifica.
Ma che cos’è uno
spettroelioscopio classico?
Si tratta in pratica di uno
spettroscopio, alimentato da un telescopio che invia un'immagine del disco
solare di adeguate dimensioni sulla fenditura di ingresso del medesimo,la luce
solare diffratta viene poi selezionata nella riga di interesse da una seconda
fenditura , detta di uscita.Immediatamente prima e dopo le due fenditure, sono
posti due sintetizzatori d'immagine, (in genere prismi rotanti detti di
Anderson) comandati da un sistema motorizzato, il primo alimenta la
fenditura di ingresso, ed il secondo forma l'immagine in uscita.La
rotazione dei prismi ad una data velocità consente, per effetto moviola, di
formare un'immagine del disco solare nella lunghezza d'onda corrispondente alla
riga esaminata che viene osservata all'oculare o ripresa con una fotocamera o
camera CCD.Qui di seguito è riportato uno schema di
spettroelioscopio amatoriale del noto autocostruttore americano Frederick Veio.
Si tratta tuttavia di
strumenti che, seppur eccellenti, sono molto complessi da autocostruire specie
per la loro parte elettronica e meccanica , in primo luogo i sintetizzatori, dei
quali esistono vari tipi, e per le loro dimensioni, dato che è necessario
utilizzare focali elevate per ottenere un'immagine spettrale sulla fenditura di
ingresso di adeguate dimensioni e quindi un'immagine solare finale di adeguata
risoluzione.
La Rivoluzione della
Spettroelioscopia Digitale
Lo sviluppo dell’informatica
degli ultimi anni ha permesso di sostituire, negli spettroelioscopi
amatoriali,apposite procedure informatiche al compito svolto dai sintetizzatori:
è nata così la
spettroelioscopia digitale
e tale campo di
applicazione è alla portata degli amatori.
Indubbiamente la resa finale
delle immagini degli spettroeliografi digitali è qualitativamente inferiore a
quella degli spettroeliografi tradizionali, ma i particolari visibili sono quasi
gli stessi, mentre il guadagno in dimensioni e peso e quindi capacità di
utilizzo e portabilità è semplicemente enorme.Basta del resto fare il confronto
tra lo strumento di una torre solare e VHIRSS , qui di seguito fotografato, di
8.6 Kg di peso e 110 cm di lunghezza, trasportabile ovunque con la massima
facilità.La digitalizzazione delle immagini spettroelioscopiche ha sostituito
l’uso dei sintetizzatori e della relativa elettronica, la cui costruzione e
messa a punto è particolarmente complessa, con semplici programmi informatici.
Spettroelioscopi digitali
autocostruiti
Si tratta in genere di
configurazioni autocollimanti o Littrow,che garantiscono la massima compattezza
in rapporto alle prestazioni.Essi vengono continuamente aggiornati nelle ottiche
e nei sistemi meccanici per mantenere le prestazioni stesse a livelli elevati.
Realizzare uno
spettroelioscopio digitale è sicuramente molto meno complesso di uno
spettroelioscopio tradizionale, ma richiede comunque una buona dose di manualità
di capacità meccaniche e, principalmente, di esperienza nel campo.Chi
vuole provare le sue capacità è bene sappia che non contano solo la
preparazione teorica e l’attidudine manuale, ma anche e principalmente una certa
esperienza nella spettroscopia e le sue applicazioni pratiche.
Il layout e gli schemi sono,
in linea di principio piuttosto semplici, ma i problemi di allineamento delle
ottiche e degli spettri aumentano in modo più che proporzionale rispetto alla
focale delle lenti o degli specchi usati nel progetto.
Mara Raccini è un’ astrofila di Maserà di Padova, appassionata di riprese del sole in luce bianca, che, nonostante le incombenze familiari e della vita di tutti i giorni riesce a monitorare con costanza ed a documentare le principali macchie solari attraverso il periodo annuale, usando il seguente setup:
Montatura equatoriale SW Eq6 Pro
Rifrattore acro Skywatcher 102/1000
Prisma di Herschel Lunt
Baader continuum filter double stacked
Camera Asi 120 MM
Nella panoramica che segue sono riportate le riprese effettuate lungo tutto il 2017 usando il software SharpCap con integrazioni di 5- 10 secondi, processing con AutoStakker e Registax.
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Salvatore Lo Vecchio - Paternò-(CT)
Granuli solari
La fotosfera solare, osservata o fotografata ad alto ingrandimento,appare strutturata in formazioni poligonali chiare al centro e scure ai bordi, chiamati granuli.Essi hanno mediamente un diametro di circa 1000 Km, e sono causati dalle correnti convettive di plasma tra la zona convettiva e la fotosfera.Noi osserviamo la parte superiore di queste colonne convettive, che hanno una durata breve, di pochi minuti.La parte centrale delle colonne, quella ascendente, appare chiara in quanto il plasma è più caldo, mentre quella ai bordi appare scura per la minore temperatura del plasma discendente.Essi sono in genere piuttosto difficili da riprendere con telescopi amatoriali per via del pessimo seeing diurno.
Qui di seguito un'interessantissima sequenza della granulazione solare ripresa dall'astrofilo Salvatore Lo Vecchio con un rifrattore apo da 150 mm. con una focale risultante di 6000 mm,un prisma di Herschel, ed un filtro Baader Continuum.La camera usata è stata una DMK 21.Le immagini sono state ingrandite del 150%.
La sequenza è interessante anche perchè testimonia come il pattern della granulazione resta quasi sempre identico anche nella vicinanza delle macchie solari.
Misurazione delle celle di
granulazione fotosferiche
La misura delle
celle di granulazione fotosferica
non è una cosa facile per l’amatore, in quanto
occorrono immagini molto ben definite e dai contorni netti.Approfittando dell’
eccellente immagine in precedenza mostrata, ripresa dall’astrofilo Salvatore Lo
Vecchio con un Takahashi
Grandi
Pix
Arcsec x 10
Arcsec
1…………………………………80 x 62
80 x 62
2…………………………………64 x 26 64 x 26
3…………………………………98 x 58 98 x 58
4…………………………………82 x 56 82 x 56
5…………………………………84 x 83 84 x 83
Media 81.6 x 57 /3 = 27.2 x 19 2.7 x 1.9
Medi
11……………………………… 56 x 41 56 x 41
12………………………………..67 x 40
67 x 40
13………………………………..67 x 42
67 x 42
11b………………………………66 x 54
66 x 54
12b………………………………54 x 30
54 x 30
Media
62 x
41.4 /3
=
20.6 x 13.8
2.0 x 1.3
Piccoli
6…………………………………26 x 23 26 x 23
7…………………………………21 x 22 21 x 22
8…………………………………25 x 26 25 x 26
9…………………………………23 x 26 23 x 26
10……………………………… 26 x 24 26 x 24
Media
24.2 x 24.2/3
=
8.0 x 8.0
0.8 x 0.8
Media finale…………………………………………
55.9 x
40.86 /3 =
18.63 x 13.62
1.86 x 1.36
Il risultato finale
appare coerente con una misura di 1-2 arcsec normalmente accettata. .