ACTA APOSTATICAE SEDIS : come, cambiando un po' qua e un po' la, si può cambiare tutto...

lunedì 20 marzo 2017

La fata Gospana


00:18

Guardate con i vostri occhi!Incredibile!

L'alone 22° che non è certo un miracolo.

Lezione 7 - Altre meraviglie della luce
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Scopo della settima lezione è mostrare agli studenti una carrellata di altri fenomeni ottici spettacolari ed affascinanti, alcuni abbastanza comuni, ma nonostante ciò ignorati e non percepiti dalla maggior parte di noi, altri invece più rari e difficili da avvistare.




Aloni

Un alone, chiamato anche arco di ghiaccio o aureola, è un fenomeno ottico, consistente in un anello di luce che appare attorno al Sole o alla Luna, e a volte anche attorno ad altre forti sorgenti luminose, come le luci stradali. E' di colore bianco intenso, con una sfumatura rossastra all'interno e bluastra all'esterno, ed il suo interno è scuro.
Gli aloni non hanno nulla a che fare con le gocce di pioggia, ma sono per la maggior parte causati da cristalli di ghiaccio nelle parte alta della troposfera, ad altitudini di circa 5-10 km. La luce viene riflessa e rifratta dai cristalli di ghiaccio, e potrebbe dividersi nei colori dello spettro per la dispersione ottica, così come avviene per gli arcobaleni.
A causa delle basse temperature in questa zona dell'atmosfera durante tutto l'arco dell'anno, è possibile vederli sia in estate che in inverno.

I due tipi principali sono l'alone di 22° e l'alone di 46°, e si distinguono per la forma particolare e per l'orientamento dei cristalli di ghiaccio che costituiscono la nube.

L'alone di 22° è un fenomeno molto comune. Il motivo per il quale noi non lo vediamo spesso è perché bisogna guardare nella direzione del Sole, molto vicino ad esso (l'angolo è appunto di soli 22°). Risulta pertanto sicuramente più facile vederlo attorno alla Luna, dove l'intensità luminosa è molto minore di quella solare.
 



Sundogs - cani solari

In aggiunta all'alone di 22°, si possono vedere parti più luminose, dalla forma non circolare ma ad arco. Anch'esse sono originate dall'interazione della luce con i cristalli di ghiaccio secondo diverse orientazioni e pertanto sono classificati come aloni:

cani solari (in inglese "sundogs"), conosciuti anche come pareli, appaiono ai lati del Sole, alla stessa altitudine e ad una distanza da esso di circa 22° quando è basso, che aumenta man mano che il Sole si alza.

sopra e sotto l'alone di 22°, tangenti ad esso, appaiono due fenomeni ottici: l'arco tangente superiore e l'arco tangente inferiore. La loro forma dipende dall'altitudine del Sole. Quando questo è basso i due archi sono ben distinti e formano angoli stretti. Quando invece esso si alza, superando all'incirca i 30°, i due archi si legano a formare un il cosiddetto alone circoscritto, di forma ovale, posto attorno all'alone di 22° e tangente ad esso.



Pilastro di luce

pilastri di luce appaiono come colonne verticali di luce che si alzano dal Sole che sta sorgendo o tramontando. Possono apparire anche sotto al Sole, in particolare se l'osservatore è ad un'elevata altitudine. La loro larghezza e visibilità dipendono dall'allineamento dei cristalli. Pilastri di luce possono anche formarsi attorno alla Luna.

l'arco circumzenitale è sicuramente il più spettacolare fra tutti gli aloni. Appare come un arcobaleno etereo fuggito dalle sue origini acquose, rovesciato ed avvolto in maniera improbabile attorno allo zenit: sembra quasi un "sorriso nel cielo". Non si presenta mai come un cerchio completo, da cui il nome di arco.



Arco circumzenitale



Da un aereo

Glorie

Volando su un aeroplano sopra le nuvole, sarà capitato, guardando verso l'ombra dell'aereo proiettata sulle nuvole, di notare anelli colorati attorno ad essa. Si tratta di un fenomeno ottico chiamato gloria. La sua spiegazione scientifica è estremamente complessa. Essa è il risultato della diffrazione dei raggi solari attraverso piccolissime gocce d'acqua, di cui parleremo successivamente. Non si ragiona quindi in termini di rifrazione e riflessione come nel caso dell'arcobaleno.
La sua dimensione angolare è molto minore di quella dell'arcobaleno, circa da 5° a 20°, a seconda delle dimensioni delle goccioline. Essendoci inoltre nel cielo nuvole diverse con gocce d'acqua di dimensioni diverse, si può assistere ad un cambiamento rapido del raggio di questo fenomeno.

Il nome storico di questo fenomeno è "Spettro di Brocken". Esso deriva dal nome della vetta più alta della catena dell'Harz, in Germania. Poiché il monte si trova sopra il livello delle nuvole e la zona è spesso nebbiosa, si può spesso assistere all'apparizione di ombre su uno strato di nuvole, circondate appunto da una gloria.



Da una montagna





Heiligenschein

Durante le mattinate serene, quando Il Sole è ancora basso, le ombre sono lunghe e l'erba è bagnata di rugiada, può capitare che intorno all'ombra della vostra testa sia visibile un alone bianco luminoso. Questo fenomeno è chiamato Heiligenschein (dal tedesco "sacro splendore", ad indicare l'aspetto simile all'aureola di un santo). Si verifica appunto quando una superficie, generalmente erbosa, è coperta di rugiada e le goccioline fungono da lenti in modo da focalizzare un'immagine ingrandita del Sole sui fili dell'erba, che si riflette sulla figura opposta all'erba creando un alone luminoso intorno ad essa.
Muovendo la fotocamera dall'occhio in fuori in direzione delle braccia, la sua Heiligenschein si sposta con essa, come nel fenomeno della gloria, ma a differenza di essa non si vedono anelli colorati attorni alla testa dell'ombra, bensì solo una sorta di aureola luminosa.

Corone 

Una corona è un fenomeno ottico che è visibile quando delle nubi sottili velano parzialmente il Sole o la Luna, ed è prodotto per diffrazione della luce.
Guardando alla Luna quando questa è piena (o quasi) e molto luminosa e il cielo è scuro, oppure rivolgendo lo sguardo al Sole, magari schermandolo e riducendone l'intensità della luce in modo da proteggere la vista, è possibile osservare anelli colorati attorno ad essi
Le corone sono caratterizzate da un'aureola centrale estremamente splendente, pressoché bianca con sfumature sul giallo e rosso, e da anelli colorati attorno ad essa, via via sempre più deboli e tenui. Il primo anello interno è azzurro, per poi passare attraverso il verde e il giallo ad un anello rosso più esterno. I colori sono più delicati rispetto alle tonalità più decise dell'arcobaleno. Possono avere un diametro di circa 15°, pertanto sono molto più piccole degli aloni di 22° che circondano anch'essi il Sole e la Luna.

Considerazioni
Abbiamo visto che fenomeni quali le glorie e le corone sono originati dalla diffrazione della luce attraverso piccole gocce d'acqua, a differenza dell'arcobaleno in cui abbiamo parlato esclusivamente di rifrazione e riflessione.

Le gocce d'acqua che costituiscono le nuvole e la nebbia (schema a sinistra), responsabili dei primi due fenomeni, sono piccole abbastanza da far si che, quando la luce interagisce con esse, la sua natura ondulatoria diventa significativa. Le loro dimensioni si aggirano intorno ai 20 micrometri. La luce non viene più semplicemente rifratta e riflessa, bensì le sue onde vengono diffratte in tutte le direzioni in modo da produrre un pattern oscillante ad anelli nel cielo, di cui noi siamo in grado di vedere solo la parte più luminosa: la corona colorata attorno al Sole e la gloria direttamente opposta ad esso.
Le gocce di pioggia (schema a destra) hanno dimensioni intorno al millimetro (circa 100 volte più grandi) e pertanto i loro effetti di diffrazione sono impercettibili e trascurabili. Ecco perché nello spiegare la formazione degli arcobaleni si prendono in esame solo i fenomeni di rifrazione e riflessione.
 

Mostriamo ora due fenomeni ottici, collegati fra loro, la cui spiegazione si può ottenere grazie alla riflessione interna totale.

Miraggio e Fata Morgana

Durante le calde giornate estive può capitare di assistere ad un fenomeno davvero curioso: l'asfalto di un lunga strada rettilinea appare quasi "bagnato", come se ci fossero delle pozzanghere su di essa. Eppure non c'è e non c'è stata una goccia di pioggia da giorni e giorni. Come si spiega questo fatto?


In questo periodo dell'anno, quando l’asfalto raggiunge temperature molto elevate, lo strato d’aria immediatamente sovrastante diventa caldissimo e perciò costituito da aria più rarefatta. Lo strato immediatamente sopra sarà meno caldo, quindi l’aria meno densa, e così via a decrescere. Essendo l'indice di rifrazione strettamente legato alla densità dell'aria (a densità minore corrisponde un indice di rifrazione minore), si può immaginare che esso vari con continuità passando da una zona a maggior a una zona a minor densità.
Se un'onda, come ad esempio la luce solare, si muove attraverso un mezzo di questo tipo, che si può immaginare, per semplicità, costituito da strati di indice di rifrazione decrescente, la sua traiettoria, passando da uno strato all'altro, si incurva allontanandosi dalla normale. Ad un certo punto l'angolo di incidenza del raggio arriva a superare l’angolo limite: si assiste al fenomeno della riflessione totale, ovvero il raggio viene completamente riflesso verso gli strati superiori. Un osservatore colpito dal raggio di sole penserà che esso provenga dal basso, e quindi dall'asfalto, e vedrà un sole “virtuale” sulla strada, che interpreta come una sorta di pozzanghera.
Questo fenomeno di illusione ottica prende il nome di miraggio. Ovviamente le condizioni che lo rendono possibile sono dovute al forte gradiente termico presente tra uno strato e l'altro dell'atmosfera. Ecco perché molto spesso si assiste a tale fenomeno nelle lunghe distese di deserto torrido. La sabbia, arroventata dal Sole, svolge la stessa funzione dell'asfalto e fa credere ai visitatori del deserto di vedere un'oasi rispecchiata nelle limpide acque di un laghetto.



In determinate condizioni ambientali può verificarsi un fenomeno ancora più sorprendente, opposto a quello appena descritto. Quando gli strati più bassi dell'atmosfera subiscono un brusco e anomalo raffreddamento o quando uno strato di aria calda si inserisce in una zona di aria molto più fredda, facendo sì che l'aria risulti costituita da strati di indice di rifrazione crescente, i raggi provenienti da sorgenti poste al suolo sembreranno provenire da sorgenti elevate rispetto al suolo. Si assisterà ad un'immagine illusoria vista in alto, come sospesa in cielo. Questo effetto può prodursi su distese d'acqua fredda o su grandi superfici gelate, come per esempio al Circolo Polare Artico.

Per distinguere i due fenomeni si parla di miraggio inferiore e miraggio superiore.



Il fenomeno della Fata Morgana è una forma complessa e insolita di miraggio, in cui le immagini apparenti sono prodotte all'interno di una stretta fascia sopra l'orizzonte e sono rapidamente mutevoli. Il nome italiano, conosciuto anche all'estero e scelto perché il fenomeno è frequentemente osservato nello Stretto di Messina (e anche gli Stati Uniti nella zona dei Grandi Laghi), fa riferimento all'omonimo personaggio della mitologia celtica, che induceva nei marinai visioni di fantastici castelli in aria o in terra per attirarli e condurli alla morte.
La spiegazione del fenomeno è analoga a quella del miraggio, ma in questo caso, l'indice di rifrazione tra i vari strati dell'aria varia in modo molto più irregolare: fino ad una certa altezza esso assume un valore crescente per poi tornare a diminuire. Per questo motivo viene spesso definito anche miraggio multiplo. Inoltre esso cambia rapidamente nel tempo: a differenza del miraggio, le immagini che l'effetto produce (di oggetti quali isole, coste o barche) sono molto mutevoli, deformate e difficilmente riconoscibili. Esse hanno spesso la sembianze di torri, obelischi dando luogo ad una sorta di città irreale, che si trasforma e svanisce in brevissimo tempo.



Sequenza di immagini che mostrano il fenomeno della Fata Morgana nelle isole Farallon, sulla costa di San Franscisco

 

Ecco come Giuseppe Ungaretti ricorda nei suoi versi i paesaggi fantastici ed irreali dell'Egitto, dove trascorse la sua infanzia, lasciandoci una descrizione suggestiva del fenomeno del miraggio:

"Il miraggio. Nel Sahara, i beduini, l'occhio esorbitato, la lingua di fuori secca, non sapevano come salvarsi dalla loro condizione di rantolanti. Da laggiù, laggiù, allora, dalla scalea di strati di compatta luce contagiati sul suolo percorso da solleone martoriato di rabbia, mentre la sua luce rarefatta rimbalzava attraversata da strati più densi: nel cuore di quegli abbagli sovrapposti brusca eleggeva luce capovolta una sembianza di dimore felici, attorniate da giardini, specchiantesi in un lago con zampilli impazienti e, sotto un ciuffo, alla cima, diramato di palme, secondo l'albero, caschi di datteri gialli, di datteri rossi, provocanti, e i palmizi che calano al suolo sottili di fusto per lo sproposito dell'altezza, inanellati da capo a fondo da rincorse di recisioni e di nodi, seguitisi uno all'anno, memorando età. Fata Morgana l'hanno chiamata a Messina, quella che si addestra in tali stregonerie. Nacque a quel modo il gusto e la passione di slanciarmi, di tuffarmi, di imbozzolarmi in miraggi. Era un puerile scoprimento del proprio esistere interiore..."