Come funzionano le eclissi di Luna e perché quella del 27 luglio è particolare

Avrete tutti sentito parlare dell'eclissi lunare che avverrà il 27 luglio 2018, spero! E ne avrete anche lette di tutti i colori, dalla "luna di sangue" alla "terra al buio per 103 minuti", dai soliti giornali che non perdono un'occasione per scrivere titoli accattivanti quanto scorretti scientificamente e moralmente. Questa non è la prima volta che spiego come funziona un'eclissi di luna: mi è sembrato però il caso di fare un ripassino per tutti i nuovi lettori di questo blog e della mia pagina facebook, magari approfondendo un po' l'interessante fisica che si nasconde dietro questo suggestivo fenomeno astronomico.

Un'eclissi di Luna ha un'origine prettamente geometrica: quando dal punto di vista della Luna la Terra copre completamente il Sole, avviene un'eclissi. In poche parole, la Luna si immerge nel cono d'ombra che la Terra proietta nello spazio, bloccando i raggi solari incidenti. Detto così sembra quasi che dovrebbe esserci un'eclissi di sole a ogni luna nuova e un'eclissi di Luna a ogni luna piena! Perché mai non succede? Se il piano orbitale della Luna fosse perfettamente parallelo all'eclittica, ovvero il piano dell'orbita terrestre, vedremmo eclissi tutti i mesi (e forse non sarebbero eventi così suggestivi). In realtà l'orbita lunare è inclinata di circa 5°, quanto basta per impedire le eclissi in periodi che non siano quelli favorevoli, ovvero quando la luna piena o la luna nuova avvengono lungo la linea dei nodi, come nella figura qui sotto:

Da wyomingstargrazing.com

Tornando all'ombra terrestre, questa non è semplicemente un cilindro di buio che si estende nello spazio, perché il Sole non è puntiforme! L'ombra della Terra, infatti, si divide in tre zone principali:

1) La zona in cui il Sole è coperto completamente dalla Terra, detta Ombra

2) La zona in cui il Sole è coperto parzialmente dalla Terra, detta Penombra

3) La zona in cui il sole è coperto parzialmente dalla Terra perché questa è troppo lontana, e si chiama sempre Penombra

Nella figura qui sotto ho passato molto tempo del pomeriggio che dovrei passare a studiare fisica dell'atmosfera per rappresentare ciò che ho appena spiegato: spero renda bene l'idea.

La Luna, quando avviene un'eclissi totale, si immerge completamente nell'ombra. La luce solare, quindi, viene totalmente bloccata... Oppure no? Se la Terra fosse un pianeta senza atmosfera sarebbe così, e noi non esisteremmo. Quindi durante le eclissi lunari non si vedrebbe la Luna, non solo perché non verrebbe colpita dalla luce, ma perché non ci sarebbe nessuno abbastanza vivo per vederla. Per fortuna però il nostro sottile guscio di azoto e ossigeno non solo ci permette di sopravvivere, ma anche di vedere la Luna quando non dovrebbe in teoria ricevere luce!

Il segreto di tutto ciò sta nella rifrazione, lo stesso principio che fa funzionare i nostri cari telescopi rifrattori. Quando la luce passa da un mezzo di propagazione all'altro, ad esempio dal vuoto dello spazio all'atmosfera terrestre, subisce una deviazione. Inoltre, questa deviazione è diversa a seconda della lunghezza d'onda, ovvero il colore, della luce: più o meno quello che succede in  un prisma in vetro. In particolare, le lunghezze d'onda del rosso vengono "piegate" verso l'interno del cono d'ombra, mentre quelle verso il blu vengono sparate fuori da quest'ultimo. Questa bellissima illustrazione presa da wikimedia commons rende bene l'idea di cosa stia succedendo: letteralmente una copertina dei Pink Floyd.

Quando la Luna finisce nell'ombra terrestre, quindi, capita proprio nella zona in cui i raggi solari nel rosso vengono deviati e concentrati, donando al nostro satellite un magnifico colore rosso scuro. In pratica, è come se la luce di tutti i tramonti terrestri venisse spalmata sulla superficie selenica! Appena prima della totalità, invece, si osservano tonalità blu, perché questa luce viene proiettata nella penombra terrestre.

Ma perché quest'eclisse viene definita la più lunga del secolo? E' la fortunata combinazione di due fattori: il primo è che sarà un'eclissi particolarmente "centrale", nel senso che la Luna attraverserà quasi il diametro dell'ombra terrestre, ovvero il percorso più lungo attraverso quest'ultima. Inoltre, dato che la Luna si troverà in apogeo, il punto più lontano dell'orbita, viaggerà un po' più lentamente della media, portando la lunghezza di quest'eclisse a ben 103 minuti!

Su questo sito ho impostato una simulazione di come apparirà l'eclissi da Guarcino, perché do per scontato che vi farete trovare tutti quanti alla serata organizzata dall'osservatorio di Campo Catino!