Mappa astronomica, qualsiasi rappresentazione cartografica delle stelle, delle galassie o delle superfici dei pianeti e della Luna. Mappe moderne di questo tipo si basano su un sistema di coordinate analogo alla latitudine e longitudine geografica. Nella maggior parte dei casi, le moderne mappe sono compilate da osservazioni fotografiche fatte con apparecchiature terrestri o con strumenti trasportati a bordo di veicoli spaziali.
Natura e significato
Le stelle più luminose e i raggruppamenti di stelle sono facilmente riconoscibili da un osservatore esperto. I corpi celesti più deboli, molto più numerosi, possono essere localizzati e identificati solo con l'aiuto di mappe astronomiche, cataloghi e in alcuni casi almanacchi.
Le prime carte astronomiche, globi e disegni, spesso decorati con figure fantastiche, raffiguravano costellazioni, raggruppamenti riconoscibili di stelle luminose conosciute da nomi scelti con fantasia che sono stati per molti secoli una delizia per l'uomo e un aiuto affidabile per la navigazione. Diverse tombe egiziane reali del II millennio a.C. includono dipinti di figure di costellazioni, ma queste non possono essere considerate mappe accurate. Gli astronomi greci classici usavano mappe e globi; sfortunatamente, nessun esempio sopravvive. Rimangono numerosi piccoli globi celesti in metallo dai produttori islamici dell'11 ° secolo in poi. I primi planisferi stampati (rappresentazioni della sfera celeste su una superficie piana) furono prodotti nel 1515 e i globi celesti stampati apparvero all'incirca nello stesso momento.
L'astronomia telescopica iniziò nel 1609 e alla fine del 17 ° secolo, il telescopio veniva applicato nella mappatura delle stelle. Nell'ultima parte del diciannovesimo secolo, la fotografia ha dato un forte impulso alla creazione precisa delle carte, culminando negli anni '50 con la pubblicazione del National Geographic Society-Palomar Observatory Sky Survey, una rappresentazione della parte del cielo visibile dall'Osservatorio Palomar in California.
Molte mappe moderne utilizzate dagli osservatori dilettanti e professionali del cielo mostrano stelle, nebulose oscure di polvere oscura e nebulose luminose (masse di materia tenue e luminosa). Mappe specializzate mostrano fonti di radiazione radio, fonti di radiazione infrarossa e oggetti quasi stellari con spostamenti rossi molto grandi (le linee spettrali sono spostate verso lunghezze d'onda più lunghe) e immagini molto piccole. Gli astronomi del 20 ° secolo hanno diviso l'intero cielo in 88 aree o costellazioni; questo sistema internazionale codifica la denominazione di stelle e modelli di stelle che hanno avuto inizio nella preistoria. In origine solo alle stelle più luminose e ai motivi più evidenti venivano dati nomi, probabilmente basati sull'aspetto reale delle configurazioni. Dal 16 ° secolo, navigatori e astronomi hanno progressivamente riempito tutte le aree lasciate non designate dagli antichi.
La sfera celeste
A qualsiasi osservatore, antico o moderno, il cielo notturno appare come un emisfero che poggia sull'orizzonte. Di conseguenza, le descrizioni più semplici degli schemi a stella e dei movimenti dei corpi celesti sono quelle presentate sulla superficie di una sfera.
La rotazione quotidiana verso est della Terra sul suo asse produce un'apparente rotazione diurna verso ovest della sfera stellata. Pertanto, le stelle sembrano ruotare attorno a un polo celeste settentrionale o meridionale, la proiezione nello spazio dei poli della Terra. Equidistante dai due poli è l'equatore celeste; questo grande cerchio è la proiezione nello spazio dell'equatore terrestre.
Qui è illustrata la sfera celeste vista da una certa latitudine medio settentrionale. Parte del cielo adiacente a un polo celeste è sempre visibile (l'area ombreggiata nel diagramma) e un'area uguale attorno al polo opposto è sempre invisibile sotto l'orizzonte; il resto della sfera celeste sembra sorgere e tramontare ogni giorno. Per qualsiasi altra latitudine, la parte particolare del cielo visibile o invisibile sarà diversa e il diagramma deve essere ridisegnato. Un osservatore situato al Polo Nord della Terra poteva osservare solo le stelle dell'emisfero celeste settentrionale. Un osservatore all'equatore, tuttavia, sarebbe in grado di vedere l'intera sfera celeste mentre il movimento quotidiano della Terra lo portava in giro.
Oltre al loro apparente movimento quotidiano intorno alla Terra, il Sole, la Luna e i pianeti del sistema solare hanno i loro movimenti rispetto alla sfera stellata. Poiché lo splendore del Sole oscura la vista delle stelle sullo sfondo, ci sono voluti molti secoli prima che gli osservatori scoprissero il percorso preciso del Sole attraverso le costellazioni che ora sono chiamate segni dello zodiaco. Il grande cerchio dello zodiaco tracciato dal Sole sul suo circuito annuale è l'eclittica (così chiamata perché le eclissi possono verificarsi quando la Luna lo attraversa).
Vista dallo spazio, la Terra ruota lentamente attorno al Sole in un piano fisso, il piano eclittico. Una linea perpendicolare a questo piano definisce il polo eclittico e non fa alcuna differenza se questa linea viene proiettata nello spazio dalla Terra o dal Sole. Tutto ciò che è importante è la direzione, perché il cielo è così lontano che il polo eclittico deve cadere su un punto unico sulla sfera celeste.
I principali pianeti del sistema solare ruotano attorno al Sole quasi nello stesso piano dell'orbita terrestre, e quindi i loro movimenti saranno proiettati sulla sfera celeste quasi, ma raramente esattamente, sull'eclittica. L'orbita della Luna è inclinata di circa cinque gradi da questo piano, e quindi la sua posizione nel cielo si discosta dall'eclittica più di quella degli altri pianeti.
Poiché la luce solare accecante blocca alcune stelle dalla vista, le particolari costellazioni che possono essere viste dipendono dalla posizione della Terra nella sua orbita, cioè dal luogo apparente del Sole. Le stelle visibili a mezzanotte si sposteranno verso ovest di circa un grado ogni mezzanotte successiva man mano che il Sole avanza nel suo apparente movimento verso est. Le stelle visibili a mezzanotte di settembre saranno nascoste dal sole abbagliante di mezzogiorno 180 giorni dopo a marzo.
Perché l'equatore eclittico e celeste si incontrano con un angolo di 23,44 ° è un mistero inspiegabile che ha origine nella storia passata della Terra. L'angolo varia gradualmente di piccole quantità a causa delle perturbazioni gravitazionali causate dalla Luna e dal pianeta sulla Terra. Il piano eclittico è relativamente stabile, ma il piano equatoriale si sposta continuamente mentre l'asse di rotazione terrestre cambia direzione nello spazio. Le successive posizioni dei poli celesti tracciano grandi cerchi nel cielo per un periodo di circa 26.000 anni. Questo fenomeno, noto come precessione degli equinozi, fa sì che una serie di stelle diverse diventino a loro volta stelle polari. Polaris, l'attuale stella polare, arriverà più vicino al polo celeste nord intorno all'anno 2100 d.C. Al tempo in cui furono costruite le piramidi, Thuban nella costellazione di Draco fungeva da stella polare, e tra circa 12.000 anni la stella di prima magnitudine Vega sarà vicino al polo celeste nord. La precessione rende anche i sistemi di coordinate su mappe stellari precise applicabili solo per un'epoca specifica.
Sistemi di coordinate celesti
Il sistema dell'orizzonte
Il semplice sistema altazimutale, che dipende da un determinato luogo, specifica le posizioni in base all'altitudine (l'elevazione angolare dal piano dell'orizzonte) e all'azimut (l'angolo in senso orario attorno all'orizzonte, di solito a partire da nord). Le linee di uguale altezza intorno al cielo sono chiamate almucantars. Il sistema dell'orizzonte è fondamentale nella navigazione, così come nella rilevazione terrestre. Per mappare le stelle, tuttavia, le coordinate fissate rispetto alla sfera celeste stessa (come i sistemi eclittico o equatoriale) sono molto più adatte.
Il sistema eclittico
La longitudine e la latitudine celesti sono definite rispetto ai poli eclittici ed eclittici. La longitudine celeste viene misurata verso est dall'intersezione ascendente dell'eclittica con l'equatore, una posizione conosciuta come il "primo punto dell'Ariete" e il luogo del Sole al tempo dell'equinozio di primavera intorno al 21 marzo. Il primo punto dell'Ariete è simboleggiato dalle corna del montone (♈).
A differenza dell'equatore celeste, l'eclittica è fissata tra le stelle; tuttavia, la longitudine eclittica di una data stella aumenta di 1,397 ° per secolo a causa del movimento precessionale dell'equatore - simile al movimento precessionale della cima di un bambino - che sposta il primo punto dell'Ariete. I primi 30 ° lungo l'eclittica sono nominalmente designati come il segno Ariete, sebbene questa parte dell'eclittica si sia ora spostata in avanti nella costellazione dei Pesci. Le coordinate eclittiche hanno prevalso nell'astronomia occidentale fino al Rinascimento. (Al contrario, gli astronomi cinesi hanno sempre usato un sistema equatoriale.) Con l'avvento degli almanacchi nautici nazionali, il sistema equatoriale, che è più adatto all'osservazione e alla navigazione, ha guadagnato l'ascesa.
Il sistema equatoriale
Basato sull'equatore e sui poli celesti, le coordinate equatoriali, l'ascensione retta e la declinazione, sono direttamente analoghe alla longitudine e alla latitudine terrestri. L'ascensione retta, misurata verso est dal primo punto dell'Ariete (vedi direttamente sopra), è abitualmente suddivisa in 24 ore anziché in 360 °, sottolineando così il comportamento dell'orologio della sfera. Posizioni equatoriali precise devono essere specificate per un anno particolare, poiché il movimento precessionale cambia continuamente le coordinate misurate.
