Introduzione

Un evento astronomico abbastanza raro da osservare è il transito di uno dei due pianeti interni sul disco solare. Un transito avviene quando Mercurio o Venere si trovano sufficientemente vicini al segmento Terra-Sole. Considerata l'inclinazione dei rispettivi piani orbitali sull'eclittica (7° per Mercurio, 3.4° per Venere), un transito accade solo se il pianeta si trova in prossimità del nodo, ascendente o discendente, della propria orbita. I transiti di Venere sono molto rari, l'ultimo si è verificato nel 1882 e bisognerà attendere il 2004 per il prossimo. Molto più frequenti sono i transiti di Mercurio. Nel XX secolo se ne sono verificati ben 14, con una media di 7 anni fra un transito e l'altro. I transiti del pianeta più interno del Sistema Solare possono verificarsi solo durante i mesi di maggio o novembre perché sono questi i periodi in cui Mercurio attraversa i nodi, rispettivamente ascendente e discendente, dell'orbita.

Il precedente transito di Mercurio è stato quello del 6 novembre 1993, non visibile dall'Italia. Nel nostro paese l'ultimo transito parzialmente visibile è stato quello del 13 novembre 1986. In quest'occasione era osservabile solo la fine del fenomeno, con il Sole mattutino molto basso sull'orizzonte. Il prossimo transito, ben visibile dal nostro paese, sarà quello del 7 maggio 2003 che durerà circa 5 ore e 18 minuti, con la fase massima attorno alle 7h 53m TU.
 
 

L'ultimo transito di Mercurio del XX secolo

Il 15 novembre 1999 Mercurio è transitato nuovamente sul disco del Sole. Il transito era visibile da una buona parte del continente americano (specie la costa ovest), dall'Oceano Pacifico, dall'Australia e dall'Antartide. Mercurio ha fatto il suo ingresso sul disco solare muovendosi da sinistra verso destra, lungo una corda che ha tagliato il lembo nord-est del Sole. Per il sud della Nuova Zelanda e per il sud-ovest dell'Australia il piccolo disco del pianeta non ha oltrepassato completamente il lembo solare. In queste regioni il transito è stato radente: il disco del pianeta è entrato solo parzialmente. Secondo Jean Meeus un altro transito del genere si ripeterà solo l'11 maggio del 2391.

Chi scrive ha avuto l'occasione di osservare il fenomeno da San Jose, California. Ecco i risultati delle osservazioni visuali.

Luogo d'osservazione e strumento utilizzato

La città di San Jose (l =121° 52.5¢ W, j =36° 56.9¢ N), è la terza della California; situata qualche decina di km a sud di San Francisco è meglio nota come "capitale della Silicon Valley", per le numerose attività "high tech" di cui è sede. A San Jose, in media, ci sono 300 giorni sereni l'anno e nel mese di novembre le temperature oscillano fra i 15 e i 10 °C nell'arco di una giornata. Per l'osservazione del transito di Mercurio si è scelto un piccolo parco pubblico poco frequentato (per evitare interferenze da possibili curiosi), posto vicino all'Arena di San Jose. Il 15 novembre il cielo era sereno, con qualche nube di tipo cumulo e un vento debole, solo a tratti più intenso. Il vento non ha disturbato in modo rilevante le osservazioni. Il seeing medio era III nella scala d'Antoniadi. Durante gli altri giorni della settimana di soggiorno a San Jose le condizioni meteo erano decisamente peggiori, con strati di nubi compatte e piogge improvvise.

Per le osservazioni si è utilizzato un piccolo rifrattore acromatico, ø=60 mm, F/6.92 dotato di 3 oculari, H20 (21X), Or9 (46X) e Or4 (104X). La qualità ottica dell’obiettivo si è mostrata all'altezza della situazione, permettendo di utilizzare tranquillamente anche i 104X. Il rifrattore, molto leggero, era montato su un treppiede fotografico dotato di movimenti in altezza e azimut. Il filtro solare a tutta apertura è stato autocostruito utilizzando una pellicola di "Astrosolar", residuo di quella utilizzata per l'osservazione dell'eclisse totale di Sole dell'agosto scorso. L'inseguimento del Sole era manuale, tuttavia i movimenti si sono mostrati sufficientemente "dolci" da consentire l'utilizzo dell'ingrandimento massimo.

Per la misura dei tempi di contatto fra il disco solare e quello di Mercurio si è utilizzato un normale orologio digitale da polso, sincronizzato prima della partenza dall'Italia con un orologio radio-controllato. Nella riduzione delle osservazioni si è tenuto conto della piccola deriva temporale che era stata accumulata fino al momento dell'osservazione del transito.

Risultati delle osservazioni

Sino alla prima metà di questo secolo il transito dei pianeti inferiori era uno dei metodi utilizzati dagli astronomi per ricavare con una certa precisione il valore della distanza media Terra-Sole, in altre parole l'Unità Astronomica (UA). A questo scopo erano organizzate spedizioni nei più remoti angoli della Terra, superando difficoltà logistiche e organizzative facilmente immaginabili. Oggi il valore dell'unità astronomica è noto con grande precisione grazie all'impiego di tecniche radar, tuttavia il rilevamento dei tempi di contatto può essere utile per ottenere una misura precisa del diametro del Sole. Ci sono osservazioni che indicano una variazione del raggio solare di 0.4" lungo il ciclo di 11 anni, tuttavia sono necessarie misure accurate su un lungo periodo per poterlo confermare con sicurezza.

In un transito sono quattro i tempi da misurare: due all'inizio del fenomeno quando i dischi del pianeta e del Sole sono tangenti esterni ed interni (I e II contatto), e due alla fine quando i dischi ritornano ad essere tangenti interni ed esterni (III e IV contatto). Di solito il primo contatto è il più incerto perché non si riesce ad osservare il pianeta che si avvicina al bordo solare. I tempi più accurati sono quelli del II e del III contatto.
 

Fig.1 - I diversi tipi di contatto che un disco planetario ha con il bordo solare durante un transito.

Durante il transito, Mercurio si presentava come un disco nerissimo del diametro di 9.9". Secondo calcoli eseguiti per il luogo d'osservazione (utilizzando i tempi osservati), il primo contatto è avvenuto a PA=32.4° (angolo di posizione, contato da nord verso est), mentre il quarto si è verificato a PA=13.6°. Notare che l'angolo di posizione del punto nord dell'asse di rotazione solare al momento dell'osservazione era di 21.32°, valore intermedio ai due PA riportati. L'altezza di Mercurio sull'orizzonte era, rispettivamente, di 31.1° e 26.2°. L'aspetto della fotosfera solare e la traiettoria osservata sono rappresentati in Fig.2. Il gruppo di tipo F, in prossimità del centro del disco solare, era ben visibile ad occhio nudo.

Fig.2 - Aspetto generale della fotosfera solare il 15 novembre 1999 alle 21:10 TU. Non sono riportate le facole. I punti cardinali segnati sono quelli terrestri. Le dimensioni del pianeta non sono in scala con quelle del disco solare.

I tempi osservati dei contatti I, II, III e IV sono riportati nella tabella che segue, l'ingrandimento utilizzato per il rilevamento è 46X. La durata complessiva del transito è stata di 53m 56s.

Durante l'ingresso e l'uscita dal disco solare non è stato osservato il fenomeno della "goccia nera", riportato talvolta dagli osservatori. Questo effetto è ritenuto un'illusione ottica. Lo stesso fenomeno si presenta durante i transiti di Venere, ma probabilmente è dovuto alla rifrazione della radiazione solare nella densa atmosfera del pianeta. Il disco di Mercurio era molto più scuro dei nuclei d'ombra delle numerose macchie solari presenti quel giorno sulla fotosfera. Questo fenomeno non è sorprendente se si pensa che le macchie solari sono comunque regioni della fotosfera che si trovano ad una temperatura di 4000 K, mentre l'emisfero in ombra di Mercurio ha una temperatura di soli 100 K. Utilizzando le leggi del corpo nero si trova che l'unità di superficie di una macchia solare emette circa 2 600 000 volte più radiazione di un'identica porzione di superficie in ombra di Mercurio.

A 104X il disco del pianeta era circondato da un'aureola più chiara rispetto alla fotosfera e dello spessore di circa 4". L'aureola era più difficile da percepire a 46X. Esclusa la possibilità che possa trattarsi di un effetto di rifrazione della tenue atmosfera del pianeta, il fenomeno è da imputare ad un effetto ottico analogo alle Bande di Mach. Che sia così è suggerito anche dal fatto che fissando un disco nero disegnato su uno sfondo chiaro (in modo da massimizzare il contrasto), dopo qualche secondo l'occhio percepisce un'aureola biancastra attorno al bordo del disco.

Fig.3 - Rappresentazione schematica dell'aureola ottica osservata a 104X durante il transito di Mercurio. Per maggior chiarezza il disco del pianeta è rappresentato più grande e più distante dal lembo solare di quanto non fosse nella realtà.

Non sono stati osservati altri effetti ottici come macchie luminose sul disco del pianeta od altro, come riportavano talvolta gli osservatori del secolo scorso.

Bibliografia

Price F.W., "The Planet Observer's Handbook", Cap.5, Cambridge University Press, 1994.

Strom R.G., "Mercury: The Forgotten Planet", Sky & Telescope, September 1990, p.256-260.

Westfall J.E., "Your Guide to November's Transit of Mercury", Sky & Telescope, November 1999, p.108-112.