Giocare con il sole senza scottarsi

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Premessa

Perché un'altra pagina sul Sole?

Da tempo desideravo espandere le possibilità di osservazione del Cielo alle ore diurne e da casa.
L'oggetto di gran lunga più interessante da osservare di giorno è il Sole, ma con il solo filtro solare a tutta apertura sono visibili solo le macchie solari.

Le macchie solari non sempre sono evidenti e cambiano con cicli di qualche giorno ed infine con il mio telescopio rifrattore non riesco a vedere molti dettagli sulla loro formazione.

Per osservare la granulazione del Sole, vista magnificamente nel 2004 con un telescopio apocromatico da 127mm, ho acquistato un filtro interferenziale di tipo Continuum, venduto in offerta, da montare sull'oculare.

I risultati non sono stati incoraggianti: appariva solo un disco solare verde senza alcun particolare.

La risposta alla mie richieste a persone più esperte è stata che dovevo usare un telescopio di maggiore apertura, ovvero più grande, oppure un prisma di Herschel.Ho scartato per ora tutte e due le soluzioni: la prima per via del costo ed ingombro di uno strumento grande, la seconda per la scarsa reperibilità sul mercato dei prismi di Herschel.

La soluzione alternativa che ho scelto mi ha permesso di fare nuove foto e filmati e quindi di costruire questa pagina che contiene esclusivamente materiale prodotto da me.

Sono riprese dalla pagina del Sole alcune informazioni fisiche della nostra stella, per introdurre a quelle più specifiche che trattano particolari visibili con il mio nuovo strumento.

Il Coronado PST

Non appena commercializzato in Italia, il Coronado PST ha avuto commenti entusiastici dei possessori che ne esaltavano la semplicità d'uso e le interessanti osservazioni, diverse di giorno in giorno, che potevano essere prodotte con questo piccolo strumento.

Dopo aver visto alcune foto realizzate con il PST, non ho potuto resistere al desiderio di poterne avere uno.
Avevo però l'impressione che il prezzo di vendita fosse troppo alto, soprattutto in relazione al costo negli USA: qui 850 Euro e all'origine circa 550 dollari.

Avevo ragione: a distanza di tre anni il prezzo è sceso a 650 Euro e nel mese di Gennaio 2007, convinto che fosse un buon acquisto, ne ho acquistato uno. Parlerò più avanti delle sue caratteristiche e come lo ho utilizzato.

Ma prima di descrivere gli strumenti è però utile prima descrivere meglio la nostra stella, oggetto di queste osservazioni, per apprezzare meglio il materiale prodotto e ed utilizzarlo per approfondimenti e quindi esaminare il materiale prodotto.

Questi sono i risultati delle prime due osservazioni e riprese con il PST a distanza di pochi giorni: dal 30 Gennaio al 2 Febbraio. Per riferimento e confronto alla fine sono mostrate anche alcune immagini di Gennaio 2006, riprese in luce bianca.

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Caratteristiche del Sole

Proprietà

Massa: 2 x 1030 kg = 335.000 masse terrestri

Diametro: 1,4 milioni di km = 109 diametri terrestri

Densità: 1.400 kg/m3 (lacqua = 1.000 kg/m3)

Età (Valore approssimativo): 4.600 milioni di anni

Luminosità (emissione di energia): 4 x 10²³ kW

Temperatura superficiale: Circa 5.500 °C (5.800 K)

Temperatura al centro: Circa 14 milioni di gradi

Composizione (in massa atomica): 74,5% Idrogeno, 23,5% Elio e 2% Elementi pesanti, quali: Ossigeno, Carbonio e Azoto

Composizione (in numero di atomi): 94% Idrogeno, 6% Elio ed Elementi pesanti.

Riferimenti: http://www.pd.astro.it/othersites/venere/ESO/c2.htm#vari

Struttura esterna

Fotosfera

La fotosfera è la "superficie" visibile del Sole. Il suo significato è "sfera di luce".

Da questo strato sottile, profondo soltanto 300 km, viene emessa la maggior parte dell'energia solare sotto forma di radiazione visibile ed infrarossa.

Risulta particolarmente ben visibile in luce bianca o nella luce del Calcio ionizzato (la riga spettrale K).

Nella fotosfera la temperatura diminuisce costantemente da circa 6.400 gradi alla sua base fino a 4.400 gradi nella sua zona superiore dove si fonde con la sovrastante cromosfera.

La fotosfera ha una struttura "granulare" che presenta singole celle del diametro di circa 1.000 km, chiamate granuli che cambiano aspetto a distanza di pochi minuti.

Esse sono generate dal moto ascensionale di celle convettive di gas caldo.

Può essere considerato la superficie del Sole, anche se in realtà il Sole non possiede una superficie fisica ben definita, perché gassoso.

Cromosfera

E uno strato di gas che circonda la fotosfera.

Il nome significa "sfera colorata", ed è uno strato trasparente che si trova proprio sopra la fotosfera.

Si estende a partire da qualche centinaio di chilometri sopra la parte superiore della fotosfera verso l'esterno

fino ad un'altezza di circa 2.000 km dove si fonde con la corona.

Puo essere considerata la parte inferiore dell'atmosfera solare.

Man mano che si va dall'interno verso l'esterno la temperatura della cromosfera aumenta da 4.300 gradi fino a oltre 400.000 gradi.

Si tratta di uno strato più o meno continuo.

Immediatamente prima e dopo un'eclissi totale di Sole la cromosfera è visibile e appare di colore rossastro con la forma di una falce o un anello di diamanti. In assenza di eclissi è visibile nella luce monocromatica emessa dagli atomi di Idrogeno (la riga spettrale H-alfa).

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Cosa vedere con un telescopio solare

Protuberanze

Appaiono come gigantesche lingue di fuoco o nubi complesse. Sono enormi getti di gas H-alfa che si innalzano dalla cromosfera.

Quando le protuberanze non si stagliano sullo sfondo del cielo, ma vengono proiettate verso l'osservatore, all'interno del disco solare, si parla di filamenti.

Con il PST le protuberanze si vedono distintamente sul bordo del disco rosso del Sole, mentre sulle foto e sulle riprese i margini di queste formazioni sono piuttosto evanescenti ed à abbastanza difficile renderli più evidenti se non con tecniche particolari.

Filamenti

Hanno l’aspetto di lunghi fili scuri.oppure zone scure complesse diffuse in luce H-alfa e si vedono di fronte alla superficie solare.

I filamenti sono spesso associati ad aree con intensi flussi magnetici.

Al telescopio solare si presentano come grandi formazioni scure, impressionanti per la dimensione, soprattutto se confrontate con quella del Sole.

Facole

Aree brillanti visibili sul disco solare intorno alle macchie solari. Sono prodotte da gas H-alfa convogliato dall'interno lungo le linee del campo magnetico.

Possono persistere per vari giorni.

Sono irregolari nella forma e variabili in luminosità, segnalano aree di emersione o di riunione di linee di campo magnetico quasi verticali.

Sono visibili al telescopio solare nelle immagini ad alta risoluzione, ma non particolarmente spettacolari.

Flares o brillamenti

Esplosioni di brevissima durata durante le quali dalla cromosfera, nelle vicinanze delle macchie, vengono emesse radiazioni e getti di gas a temperature elevatissime.

Possono durare minuti o anche ore.

La frequenza di questo fenomeno è legata all'attività solare, in particolare a quella magnetica.

Spero di avere al fortuna un giorno di poterle osservare e descriverle.

Macchie solari

Macchie di varia forma e dimensione composte da una regione scura centrale detta umbra ed un alone più chiaro, detto penumbra, composto da numerose sottili e corte fibrille.

Sono fenomeni che compaiono sulla fotosfera, sulla quale sono facilmente visibili sia con i filtri in luce bianca che con quelli h-alfa.

Le macchie risultano più scure rispetto alla fotosfera perché la loro temperatura e più bassa (circa 4500°K). Il loro numero sembra variare secondo un ciclo di 11 anni.

La loro origine sembra dovuta al campo magnetico solare: le macchie sono infatti caratterizzate da intensi campi magnetici.

Sono visibili al telescopio solare in H-Alfa come in quello con il filtro per la luce bianca. Con il primo sono visibili altre strutture come filamenti e facole, mentre nella luce bianca si distingue meglio la zona di penombra (vedi la pagina del Sole).

Regioni attive

Una porzione dell’atmosfera solare nella quale possono essere osservati: Facole, Macchie solari e Brillamenti.

Le Regioni attive sono il risultato di campi magnetici rinforzati ed appaiono più scure delle zone circostanti.

Hanno una forma pressappoco circolare.

Facilmente identificabili con telescopio solare.

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Per praticità di consultazione le dimensioni delle foto sono stare ridotte. Dopo aver letta la descrizione, usare le frecce del browser indietro ed avanti per alternare la visualizzazione dell'immagine a quella del testo.

1 - Il disco solare

Protuberanze, macchie, filamenti e granulazione solare

Si nota una disomogeneità nella luminosità ed un alone nella zona destra del disco dovuti al filtro interferenziale.
Il filtro ha prodotto la colorazione rossastra.
Questa immagine, come le altre, ha il sud in basso e l'est a destra.

2 - Il disco solare

Filamenti, granulazione e facole

Un grande filamento a forma di punto interrogativo rovesciato ed una protuberanza nella zona inferiore del disco.

Si iniziano a percepire, intorno alle macchie, le facole chiare che delimitano la zona attiva.

3 - Viste da vicino

Lo spettacolo inizia: le protuberanze

Un protuberanza fiammeggiante sembra una freccia conficcata nella nostra stella. Sulla sinistra un'altra più piccola sporge appena dal bordo del disco.
Nel dettaglio si percepisce sul bordo del disco una serie di piccole disomogeneità.

4 - Viste da vicino

Le protuberanze ancora più vicine

La protuberanza con il massimo dettaglio raggiunto nella giornata, sono ancora più evidenti i dettagli della struttura.

5 - Falsi, ma non per imbrogliare

Ancora protuberanze con falsi colori

Immagine elaborata con la tecnica della solarizzazione e dei falsi colori per mettere meglio in evidenza le protuberanze rispetto al disco solare.

6 - Falsi, ma non per imbrogliare

Il sole blu

Immagine elaborata la tecnica della precedente, ma con alcune varianti per evidenziare anche alcune macchie. Ovviamente i colori valgono solo per l'estetica.
Si notano alcune righe orizzontali dovute al sensore di ripresa, messo in crisi dalle estreme differenze di luminosità dell'immagine originale.

7 - Impressionante

Un filamento solare

Il filamento già ripreso nelle due prime immagini ed ora mostrato nel massimo dettaglio: la struttura a forma di punto interrogativo è una grande protuberanza orientata verso la Terra.
Da notare le differenze della stessa struttura in funzione della tecnica di ripresa ed elaborazione.
Vista in piccola scala l'immagine dà l'impressione di una curvatura per via dei chiaroscuri dovuti solo al filtro interferenziale.

8 - Ora di fa sul serio

Il massimo dettaglio per le strutture della superficie

Questo è il migliore risultato ottenuto per mettere in evidenza allo stesso tempo filamenti, facole, macchie e granulazione.
Si percepisce sullo sfondo scuro la protuberanza dell'immagine 6.
Il colore grigio è quello che offre i migliori risultati per la leggibilità dei vari dettagli, mentre l'orientamento è stato scelto per motivi estetici.

9 - Elaborazioni

Una protuberanza con il massimo contrasto

Immagine ricavata da un filmato elaborato con il programma Iris e poi con Paint Shop. I risultati sono simili a quelli ottenuti con le immagini 5 e 6, ma con una protuberanza di tipo diverso.

10 - Elaborazioni

Una protuberanza con il massimo contrasto

Tecnica simile a quella dell'immagine precedente, ma con ingrandimenti e protuberanza diversi.

11 - Elaborazioni

Una protuberanza con il massimo contrasto

Tecnica simile a quella dell'immagine precedente, ma con ingrandimenti e protuberanza diversi.

12 - Elaborazioni

Protuberanza e macchie

E' inquadrata la zona delle immagini 5, 6 e 8. Si percepiscono appena intorno alla macchia più a destra alcune strutture e le sovrapposizioni delle immagini nella media dei fotogrammi sviluppata da Iris.

13 - Luce bianca

Macchie e zone di penombra

Nella ripresa in luce bianca si notano distintamente le aree di penombra non visibili in H-Alfa, ma le altre strutture sono invisibili.

14 - Luce bianca

Macchie e zone di penombra con il massimo dettaglio

Questo è quanto di meglio sono riuscito ad ottenere con l'osservazione in luce bianca per analizzare la struttura delle macchie solari.

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1 - Disco e protuberanze

Macchie e protuberanze

Ripresa di protuberanze e macchie.

2 - Particolari

Protuberanze

Particolari di una protuberanza.

3 - Due protuberanze

Protuberanze sul bordo inferiore

Ripresa di protuberanze e macchie.

4 - Particolari

Protuberanze

Particolari di due protuberanza.

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Tutte le foto ed i filmati, sono stati realizzati con un telescopio solare Coronado PST su montatura altazimutale, eccetto quelli in luce bianca, prodotti con un telescopio apocromatico da 70mm su montatura equatoriale.
Foto n° 1	Fotocamera digitale Nikon Coolpix, oculare da 20mm, adattatore per proiezione. Esposizione manuale. Elaborazione con Paintshop per migliorare il contrasto e luminosità.
Foto n° 2	Come sopra con zoom regolato per il massimo ingrandimento per contenere tutto il disco. Si notano notevoli differenze sulla densità e sul tipo di dettagli rispetto all'immagine precedente.
Foto n° 3	Come sopra con zoom per le protuberanze in basso.
Foto n° 4	Zoom regolato per il miglior dettaglio sulla protuberanza.
Foto n° 5	Immagine elaborata con Paintshop per mettere in risalto le protuberanze rispetto al disco con la tecnica dei falsi colori e della solarizzazione.
Foto n° 6	Come sopra con regolazioni diverse.
Foto n° 7	Zoom regolato per inquadrare il grande filamento
Foto n° 8	Elaborazione con Iris con media di immagini e filtro unsharp. Si notano in basso e a destra le sovrapposizioni delle immagini e nell'area in basso al centro la mancanza di dettagli per la saturazione del sensore.
Foto n° 9	Elaborazione di un filmato realizzato con telecamera CCD a colori da 1/4 " e adattatore per il fuoco diretto. L'otturatore automatico della telecamera, non è adatto a questo tipo di riprese. Le grandi differenze di luminosità del campo inquadrato e la variazione continua della luminosità media dell'immagine causata dallo spostamento del disco solare, hanno resa difficoltosa la acquisizione di più di una struttura solare per volta. L'immagine è stata colorata con Paintshop.
Foto n° 10	Come sopra, ma con lente di Barlow apocromatica da 2x. Pur con le limitazioni esposte per la foto n° 9, la possibilità di integrare più immagini del filmato con Iris, ha permesso di mettere in evidenza vari dettagli della protuberanza. Si nota anche l'assenza di colori, dovuta probabilmente al tempo di otturazione non troppo lento.
Foto n° 11	Stessa tecnica della foto n° 9, senza falsi colori. La maggiore porzione del disco solare inquadrata ha in questo caso permesso una minore "erosione" del bordo del disco solare, conseguenza della esposizione più corretta.
Foto n° 12	Elaborazione con Iris con media di immagini selezionate dal film e filtro unsharp per far risaltare sia le protuberanze che le macchie.
Foto n° 13	Immagine del 2006. Filtro solare a tutta apertura in Mylar, fotocamera digitale Nikon Coolpix con oculare da 20mm.
Foto n° 14	Come sopra con oculare da 9mm.
Film n° 1	Tutti i filmati sono stati realizzati con la stessa attrezzatura descritta per la foto n°9. Filmato originale della foto n°12.
Film n° 2	Filmato originale della foto n° 10.
Film n° 3	Filmato originale della foto n° 11.
Film n° 4	Filmato originale della foto n° 9.
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Dentro il Sole

Premessa

Perché un'altra pagina sul Sole?

Caratteristiche del Sole

Proprietà

Struttura esterna

Fotosfera

Cromosfera

Cosa vedere con un telescopio solare

Protuberanze

Filamenti

Facole

Flares o brillamenti

Macchie solari

Regioni attive

Le foto

I filmati

Le tecniche