La black drop

   Nelle fasi iniziali o finali dei transiti di Mercurio e Venere sul disco del Sole, in prossimità del secondo e terzo contatto, un fenomeno improvviso e quasi sempre inatteso, ha spesso frustrato gli sforzi degli astronomi impegnati nel fissare l'esatto momento di tangenza dei bordi dei due astri: l'apparizione della misteriosa "black drop" o goccia nera (fig. 6).

   Osservata durante i contatti interni, la "black drop" era apparsa, agli occhi attoniti dei primi osservatori seicenteschi, come un legamento oscuro che univa i lembi del pianeta e del Sole. Altre volte si manifestava sotto forma di una protuberanza o un'escrescenza o, ancora, come un'appendice del pianeta.

   Dai numerosi resoconti dei transiti dei due pianeti, che gli astronomi hanno seguito fin dai tempi dell'invenzione del cannocchiale (il primo, osservato da Gassendi, fu quello di Mercurio del 1631), emerge chiaramente la notevole complessità del fenomeno che va sotto il nome di "black drop", che non è semplicemente limitato ad una alterazione apparente della forma del pianeta e all'apparizione del legamento che congiunge i lembi dei due astri. Si sono riconosciute, infatti, prima e anche dopo la formazione della goccia, alcune fasi che descriviamo nel seguito.

   Aureole ed anelli completi o parziali: in molti transiti si sono osservati anelli, più o meno completi, oppure aureole luminose intorno al disco di Venere, sia quando esso era solo parzialmente immerso nel disco solare, sia nella fase di totale immersione. L'aureola fu descritta da Messier durante il transito di Venere del 1769.

   Fase del lembo staccato: questa fase fu descritta per la prima volta dal canonico Pingré che la vide nel corso del transito di Venere del 1761, ma non in quello del 1769. Nel 1882, Stuyvaert, della spedizione belga in Texas e Lagrange, in quella del Cile, videro il lembo di Venere interamente circondato dalla luce solare.

   Formazione della "black drop", del "cappello cinese" e della forma a "D": nel passato, in modo troppo generico, si è indicato con il termine "legamento" ogni forma od ombra che si mostri tra i dischi di Mercurio o Venere ed il bordo Sole. Questa semplificazione non è però corretta perché essa dovrebbe riferirsi unicamente ai segmenti rettilinei che congiungono i lembi dei due astri. Tale segmento spesso si ingrossa e si fonde con il lembo di Mercurio o Venere formando la classica goccia.

   Accenniamo poi alla fase del lembo staccato, attraversato da parte a parte dal segmento rettilineo, osservata quasi esclusivamente da astronomi inglesi durante il transito di Venere del 1874. A questa particolare apparenza fu posto il nome di "cappello cinese".

   La forma a "D" del pianeta in prossimità dei contatti interni, fu notata e descritta durante i transiti di Mercurio del 1868, 1878 e 1881, e in quello di Venere del 1874.


   Nel corso degli ultimi tre secoli sono state fornite diverse spiegazioni dell'insorgere della "black drop" e dei fenomeni ad essa correlati, quasi tutte insoddisfacenti. Tra queste ricordiamo l'irradiazione della luce solare, formulata per la prima volta da Lalande nel 1768 e riproposta, nel secolo successivo, da Delambre. L'ipotesi di Lalande, recentemente, è stata ritenuta plausibile.

   Le ipotesi attualmente più interessanti sono due. La prima, recentemente proposta da Schaefer dell'Università del Texas, che chiama in causa l'effetto di "smearing", al quale contribuirebbe il "seeing" atmosferico e la diffrazione negli strumenti astronomici e, la seconda, risalente agli anni Venti del Novecento di Horn d'Arturo, a quel tempo direttore dell'osservatorio di Bologna.

   Adottando l'ipotesi di Schaefer, non sarà casuale il fatto che la lunghezza media del legamento raggiunge i 3" (anche se, di frequente, esso è stato visto assai più cospicuo, specialmente in condizioni di forte turbolenza atmosferica) e che tale valore è molto vicino al "seeing" medio diurno, di solito compreso tra i 3" e i 5".

   Il termine seeing è correntemente utilizzato in astronomia per descrivere l'insieme dei disturbi atmosferici che deteriora la qualità delle immagini dei corpi celesti. La qualità dell'osservazione degli astri è notevolmente compromessa da condizioni di "seeing" sfavorevoli, qualunque sia la tecnica impiegata.

   Poco conosciuta, ma certamente degna d'attenzione, l'idea che all'origine delle summenzionate, e non spiegate, osservazioni sia un comunissimo difetto della vista, l'astigmatismo.

   Ricordiamo che l'astigmatismo, in una trattazione semplificata, può dirsi prodotto da una deformazione della cornea, la quale presenta due raggi di curvatura, uno massimo e l'altro minimo, perpendicolari tra loro. Ne consegue che, all'interno dell'occhio astigmatico si hanno due fuochi a distanze diverse: se la retina è nella posizione di uno di essi, l'immagine è normale in una direzione, ma è allungata o accorciata nel senso perpendicolare alla prima. Di un punto luminoso infinitamente lontano, l'occhio astigmatico fornisce l'immagine di un segmento rettilineo, orientato verticalmente se la retina è nel fuoco del raggio di minima curvatura, orizzontalmente nell'altro caso.

   A proporre l'astigmatismo quale probabile causa della "black drop", nel lontano 1922, fu l'astronomo italiano Horn d'Arturo, direttore dell'Osservatorio Astronomico di Bologna. L'astronomo italiano partiva dal presupposto che l'immagine di un corpo celeste di forma circolare, deformata dall'astigmatismo, appare allungata ai poli se la retina si trova nel fuoco del raggio di curvatura massima, oppure schiacciata ai poli se essa è nel fuoco del raggio di curvatura minima.

   Durante i transiti di Mercurio e Venere, quando il disco del pianeta è nero sullo sfondo luminosissimo del Sole, il grado di deformazione provocato dall'astigmatismo dipende dal rapporto tra le intensità luminose dei due corpi: a causa del suo enorme splendore, all'occhio astigmatico il Sole apparirà dilatato, mentre il disco oscuro del pianeta in transito sembrerà contratto.

   Rimangono però dei dubbi e dei problemi irrisolti. Come si spiega, ad esempio, il fatto che la "black drop" appaia anche in moltissime fotografie? É possibile che l'astigmatismo residuo dei telescopi, anche di moderna concezione, sia di una tale grandezza da produrre i fenomeni registrati da film e sensori digitali?

   L'esame delle due teorie esposte, suggerisce che, vista la complessità e la varietà dei fenomeni da spiegare, diverse siano le concause che contribuiscono alla loro formazione. Probabilmente, tutti e tre i fattori considerati, "seeing", diffrazione strumentale ed astigmatismo dell'occhio dell'osservatore, intervengono, in diversa misura e secondo il tipo di rivelatore impiegato ed alle condizioni meteorologiche d'osservazione, alla formazione del legamento oscuro, del lembo staccato, della forma a "D" e delle aureole.

   Nell'osservazione visuale dei transiti, supponendo il telescopio otticamente perfetto, possiamo affermare che le apparenze osservate sono in gran parte da attribuire all'astigmatismo dell'astronomo.

   Si attendono i prossimi transiti di Mercurio e Venere perché, grazie all'impiego di rivelatori CCD sarà forse possibile raccogliere elementi utili per confermare o confutare le teorie correnti sulla "black drop".