Stella polare: cosa è e come trovarla

Si è detto che il sistema altazimutale ha una origine nel punto nord. Non sempre abbiamo tra le mani una bussola, ma trovare la polare è un gioco abbastanza semplice

Stella "polare" e precessione degli equinozi

Sembra una nozione semplice al limite del banale, ma la stella che chiamiamo "polare" è solo temporanea e nel tempo il suo ruolo cambia di molto

Abbiamo visto, parlando di coordinate altazimutali, che l'azimut si misura a partire dal Nord e abbiamo detto che questo punto si può trovare grazie a una bussola. Da appassionati di astronomia sembra una specie di eresia, poiché uno dei compiti più semplici, nonché basilari, richiesti a un astrofilo presente nell'emisfero boreale consiste proprio nella ricerca del punto cardinale Nord. Il discorso è analogo per un osservatore australe relativamente al punto Sud, anche se il compito risulta un po' meno immediato.

Quello del punto cardinale di riferimento è un concetto che può risultare utile nella vita di tutti i giorni, anche oggi: storicamente, la Polare ha avuto una rilevanza fondamentale per la navigazione e l'orientamento. Le antiche civiltà, dai Fenici ai Vichinghi, fino ai navigatori medievali, la utilizzavano per viaggiare e orientarsi, specialmente in mare aperto dove non vi erano altri riferimenti geografici. Ancora oggi, la Polare continua a essere usata in astronomia per calibrare telescopi e per misurare la latitudine nell’emisfero settentrionale.

Sappiamo che la Terra è un pianeta a forma di "Terra", un geoide, ma anche che possiamo assimilarlo a una sfera. Questa sfera ruota intorno a un asse passante per i poli. Qualche definizione:

• I poli terrestri sono i punti sulla superficie terrestre posti a latitudine +90° (Polo Nord) e -90* (Polo Sud).
• L'asse del mondo è una retta immaginaria che passa per i poli terrestri e definisce l'asse intorno al quale un pianeta ruota.
• I poli celesti sono, invece, i punti in cui la proiezione all'infinito dell'asse del mondo va a "toccare" la sfera celeste e sono il Polo Nord Celeste e il Polo Sud Celeste.

La Stella Polare, o Polaris, è l'astro più vicino al Polo Celeste, quindi approssimativamente allineato con l’asse di rotazione della Terra, e che viene utilizzato per indicare il punto cardinale Nord o Sud.

Quanto detto vale per entrambi gli emisferi e rende la Polare il punto di riferimento principale nel cielo per indicare il nord nell'emisfero settentrionale o il sud in quello meridionale.

Il fatto di trovarsi quasi precisamente in corrispondenza del Polo Celeste rende questa (per ora) generica stella "quasi" perfettamente immobile sulla volta celeste, nonostante la Terra continui a ruotare. Tutte le altre stelle, più o meno e in modo direttamente proporzionale alla distanza angolare dalla Polare, "sembrano" ruotare intorno alla Polare proprio per effetto della rotazione terrestre. La "Polare", invece, appare quasi ferma proprio perché in corrispondenza dell'asse di rotazione.

Stiamo parlando di stella polare "generica" ma chiaramente starai pensando alla stella nell'Orsa Minore (per il nord) o nell'Ottante (per il sud) che chiamiamo "Polare" da sempre, ma questo "da sempre" non è vero per epoche superiori al nostro concetto normale di tempo.

Precessione degli equinozi e cambio di Polare

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, infatti, la Stella Polare non è sempre stata quella che siamo soliti indicare oggi e non lo sarà per sempre. Questo cambiamento è dovuto a un fenomeno chiamato precessione degli equinozi, per il quale l’asse terrestre compie un movimento conico molto lento, simile a quello di una trottola, che cambia gradualmente l'orientamento dell'asse terrestre rispetto alle stelle nel corso di migliaia di anni. 

La precessione degli equinozi è quindi un moto millenario della Terra che si concretizza con un lentissimo spostamento del punto di intersezione tra equatore celeste ed eclittica verso occidente, in modo che il raggiungimento dei punti equinoziali ogni anno vadano a precedere (da qui precessione) rispetto all'anno precedente. Alla base dello spostamento è la variazione dell'orientamento dell'asse terrestre nel cielo, dovuto al ruotare del nostro pianeta come una trottola che descrive un doppio cono in un tempo di 25.800 anni. L'inclinazione dell'asse terrestre resta la stessa ma varia l'orientamento e di conseguenza varia la posizione dei Poli Celesti nel cielo. La variazione altera il punto di intersezione tra eclittica, che resta uguale, e equatore celeste, che si sposta, il che determina una variazione dei punti Gamma e Omega e quindi degli equinozi.

La precessione si distingue in una parte lunisolare ed in una parte planetaria dal momento che è dovuta a diversi fattori quali l'influenza gravitazionale di Luna e Sole da una parte e dei pianeti dall'altra, fattori che agiscono sul rigonfiamento equatoriale terrestre. I due moti producono un effetto totale di 50,256'', corrispondenti a 20 minuti e 23 secondi tali da comportare uno spostamento di 1° ogni 72 anni. 

Gli effetti sono essenzialmente due: 

1. spostamento dell'asse del mondo sulla sfera celeste e quindi spostamento dei Poli celesti; 
2. cambiamento delle coordinate del punto gamma e quindi di tutte le stelle, e proprio per questo (e per moto proprio delle stelle) ogni 50 anni vengono aggiornate le effemeridi. L'ultima revisione è del 2000 e per questo di fianco alla posizione dei corpi celesti fissi si trova la dicitura J2000. E' il motivo per il quale anche sul nostro SkyTour trovi le effemeridi "solo" dal 2000 al 2050.

In virtù di questo spostamento circolare dell'asse di rotazione, la stella Polare di circa 3.000 anni fa era la stella Thuban nella costellazione del Drago. Tra circa 14.000 anni, invece, sarà la brillante stella Vega nella costellazione della Lira. Continueremo a chiamarla Vega o la chiameremo Polare? Attualmente la Stella Polare si trova a circa 434 anni luce dalla Terra ed è la stella più luminosa della costellazione dell’Orsa Minore ma "polare" è solo un aggettivo visto che la stella nell'Orsa Minore ha un suo nome proprio e si chiama Mismar o Yilduz. La attuale Polare tornerà a segnare il Polo Nord Celeste tra 26.000 anni, sfruttando il fatto che la precessione degli equinozi è un movimento circolare e i cerchi si chiudono sempre dando vita a fenomeni ciclici.

Alternanza delle stelle "polari"

Stella	Costellazione	Periodo
Thuban	Drago	2700 a.C. - 1500 a.C.
Kochab e Pherkad	Orsa Minore	1500 a.C. - 500 d.C.
Mismar	Orsa Minore	500 d.C. - 3000 d.C.
Alrai	Cefeo	3000 d.c. - 7500 d.C.
Alderamin	Cefeo	7500 d.C. - 14000 d.C.
Vega	Lira	14000 d.C. - 23600 d.C.
Thuban	Drago	23600 d.C.

Nell'emisfero australe non c'è una stella brillante come Mismar a indicare il Polo Sud Celeste: c'è una stella appena visibile a occhio nudo chiamata sigma Octantis (Polaris Australis) e indica il Sud in maniera anche abbastanza approssimata.

Come trovare la Stella Polare boreale

Nella nostra epoca, il compito per gli osservatori boreali è molto semplice. Pronti a trovare la Polaris Borealis?

La Stella Polare, o Polaris Borealis, nella nostra epoca si trova quindi nella costellazione dell'Orsa Minore ed è davvero vicina al Polo Nord Celeste. Per individuarla ci sono diversi metodi, anche se tra tutti è il primo quello decisamente più famoso e utilizzato. 

Ogni volta che si deve trovare una stella o un oggetto celeste in generale si utilizza il metodo detto "Star Hopping": si parte da un qualcosa di riconoscibile e facilmente individuabile (un particolare asterismo, una costellazione, un pianeta, la Luna o altro) e da lì si procede saltando di stella in stella fino all'obiettivo. Ne riparleremo poi. Per semplificare il tutto, devi sapere che la Polare si trova nella sfera locale a una altezza pari alla latitudine del luogo di osservazione, come vedremo in seguito. Per adesso, basta sapere questo per aiutarti nella ricerca. Riportiamo nell'immagine in basso la mappa per trovare la Polare, Yulduz. 

Partire dai "Puntatori della Polare" nell'Orsa Maggiore

Come detto, è il metodo maggiormente utilizzato e sicuramente il più famoso a livello globale. 

1. Si individua il "Grande Carro", una forma di sette stelle presente tutta la notte nell'emisfero boreale e decisamente facile da riconoscere poiché a forma di mestolo gigante (le stelle fanno parte della costellazione dell'Orsa Maggiore); 
2. Si prendono a riferimento le due stelle rappresentanti la parte anteriore del mestolo (o, se si preferisce chiamarlo "Carro", la parte posteriore di questa figura);
3. Si uniscono idealmente queste due stelle con un segmento immaginario (linea gialla nell'immagine in alto) il cui prolungamento per circa cinque volte porta dritto alla prima stella brillante osservabile: la Polare, appunto.

Proprio per questa funzione di "indicazione", le due stelle del Grande Carro (o del Mestolo) vengono chiamate Puntatori della Polare, mentre per la precisione si parla delle stelle Merak e Dubhe.

Partire da Cassiopea

A volte il Grande Carro potrebbe essere basso all'orizzonte o nascosto dietro un ostacolo visivo come un palazzo o una montagna. In questo caso si può partire dalla costellazione di Cassiopea, visto che quando il Grande Carro è basso Cassiopea è alta nel cielo. E' riconoscibile grazie all'inconfondibile forma a "doppiavvù" o "emme", in base a come si trova nel cielo. Se della "doppiavvù" prendiamo la prima "v" e la immaginiamo come il vertice di un rombo, possiamo partire dalla stella centrale, la più alta, e scendere verso il basso di una lunghezza pari a circa mezzo cielo prima di trovare la stella brillante che chiude il rombo: la Polare (linea celeste nell'immagine in alto). 

Individuare direttamente il Piccolo Carro

La costellazione che accoglie la Polare è l'Orsa Minore e ha una forma molto simile a quella del Grande Carro, ma in formato molto ridotto. Una volta trovata questa costellazione, la Polare è la stella finale del "manico" (o della "coda").

Come trovare la Stella Polare Australe

Il compito per gli osservatori australi è più arduo poiché non c'è attualmente una stella brillante abbastanza vicina al Polo Sud Celeste

A differenza dell'emisfero boreale, non esiste una stella particolarmente luminosa che si trovi vicino al Polo Sud Celeste. Tuttavia, ci sono metodi per orientarsi e individuare la posizione del Polo Sud Celeste in cielo nell'emisfero australe. Ecco alcuni modi utili con una mappa per orientarsi.

Usare la Croce del Sud

1. Per trovare il Polo Sud Celeste, trovare la Croce del Sud è un fattore molto importante. Si tratta di una costellazione molto piccola ma brillante, le cui quattro stelle principali formano una croce;
2. Tracciare una linea immaginaria che prolunga il lato lungo della Croce del Sud (Acrux e Gacrux) per 4.5 volte: in questo modo si arriva al Polo Sud Celeste

Usare le "due stelle indicatrici"

1. I puntatori della Polare Australe sono Alfa e Beta Centauri, nella costellazione del Centauro, nei pressi della Croce del Sud; 
2. Tracciare la linea guida della Croce del Sud utilizzando le stelle puntatrici per confermare la direzione generale del Polo Sud Celeste.

Punto medio tra Cane Maggiore e Centauro

Se la Croce del Sud non si rende ben visibile per altezza: 

1. Trova la stella Sirio (la stella più luminosa del Cane Maggiore e di tutto il cielo) e Canopo (la seconda stella più luminosa del cielo australe);
2. Unire con una linea immaginaria Sirio e Canopo e trovare il punto medio tra le due;
3. Da questo punto medio, guardare verso sud per arrivare alla direzione generale del Polo Sud Celeste.

Cerchio circumpolare

Nell’emisfero australe, le costellazioni circumpolari sono quelle che ruotano intorno al Polo Sud Celeste senza mai tramontare, come Ottante e Tucano.

1. La costellazione di Ottante è molto vicina al Polo Sud Celeste, anche se le sue stelle sono piuttosto deboli e difficili da vedere a occhio nudo.
2. Se hai un cielo limpido e sei in una zona con basso inquinamento luminoso, puoi provare a individuare Ottante come riferimento per localizzare il Polo Sud Celeste.

La stella che meglio approssima il Polo Sud Celeste è sigma Octantis, ma si tratta di una stella molto debole e anche abbastanza distante dal preciso punto del Polo Sud Celeste. In effetti, sigma Octantis è una stella di magnitudine 5.5, il che significa che è molto fioca e difficile da vedere a occhio nudo, anche in condizioni di cielo limpido e senza inquinamento luminoso. In più, sebbene sia vicina al Polo Sud Celeste, la sua vicinanza non è paragonabile a quella di Polaris rispetto al Polo Nord Celeste. È quindi solo un’approssimazione e non offre un punto di riferimento perfetto. Questo vale anche per la Polaris boreale, a dire il vero: la Polaris boreale si trova a circa 0,7 gradi dal Polo Nord Celeste mentre sigma Octantis dista poco meno di un grado dal Polo Sud Celeste. Non è molta la differenza ma a pesare notevolmente è proprio la luminosità delle due stelle. Tra l'altro, a causa del movimento di precessione della Terra, Polaris si sta gradualmente avvicinando al Polo Nord Celeste e raggiungerà la distanza minima di circa 0,5 gradi attorno all'anno 2100, dopo di che inizierà ad allontanarsi.

L'immagine mostra l'errore che si commette approssimando i Poli Celesti con la Polare boreale (destra) e con quella australe (sinistra).