moonshine

La Terra vista da Orion nel suo viaggio verso la Luna con la missione Artemis II della NASA Strepitose immagini stanno arrivando dalla capsula Orion, nel contesto della missione Artemis: la Terra appare come una sottile falce luminosa, mentre il resto del disco non è completamente buio, ma visibile. Una Terra “in fase”, come la Luna, una “falce di Terra”. Credit: NASA Una Terra “in fase”, come la Luna, una “falce di Terra”. Ma con un dettaglio in più: quella parte in ombra sembra emergere dall’oscurità, come se fosse illuminata da una sorgente secondaria. È qui che lo stupore lascia spazio alla fisica. Dalla Luna alla Terra: la luce cinerea Quello che osserviamo abitualmente guardando la Luna a falce è un fenomeno ben noto: la luce cinerea, o earthshine. La parte di Luna non illuminata direttamente dal Sole non è completamente buia, perché riceve la luce del Sole riflessa dalla Terra. Il percorso della luce: Sole → Terra → Luna → osservatore terrestre Luce cinerea sulla Luna e sulla Terra? La Terra, illuminata dal Sole, riflette luce verso la Luna, rendendo visibile il lato altrimenti oscuro del nostro satellite. È un esempio classico di planetshine, ovvero illuminazione indiretta tra corpi celesti. Ma ciò che oggi consideriamo un fenomeno noto fu, in realtà, compreso con straordinario anticipo già nel Rinascimento. Fu infatti Leonardo da Vinci il primo a fornire una spiegazione corretta della luce cinerea, intuendo che la debole luminosità della parte oscura della Luna era dovuta alla luce riflessa dalla Terra: una vera e propria “Luna illuminata dalla Terra”. Questa foto scattata il 23 ottobre 2019 mostra gli studi sul bagliore della luna di cenere, dal trattato scientifico di Leonardo Da Vinci Codex Leicester, durante l'apertura della mostra "Leonardo da Vinci", il 22 ottobre 2019 al museo del Louvre a Parigi. (FRANCOIS GUILLOT/AFP via Getty Images) Non a caso, la luce cinerea è anche conosciuta come “Da Vinci glow”, in onore di chi per primo ne comprese la natura. La MOONa Lisa. L'immagine ottenuta con il pixel art, mostra se osservata a distanza un famoso quadro di Leonardo Da Vinci. I pixel sono ottenuti con varii pleniluni colorati dallo scattering atmosferico e da mote lune con luce cinerea o con la Da Vinci Slow. ©M.G.Pace-G. Sarcone Invertire lo sguardo: la Terra illuminata dalla Luna L’immagine di Orion sembra suggerire il fenomeno opposto: una Terra debolmente illuminata dalla Luna piena. Il percorso, in questo caso, sarebbe: Sole → Luna → Terra → osservatore nello spazio Questo effetto, meno noto e mai osservato in modo convincente né tantomeno fotografato, è stato proposto teoricamente con il nome di moonshine. Nel 2016, il fisico Dulli Chandra Agrawal ha formalizzato questo concetto in un articolo su European Journal of Physics, proponendo che durante la Luna piena la luce riflessa dalla Luna possa illuminare il lato notturno della Terra e risultare osservabile dalla superficie lunare. Secondo questo modello, earthshine e moonshine sarebbero formalmente equivalenti in termini di flusso luminoso e magnitudine apparente. LA questione dell’albedo della Terra e della Luna L’albedo, cioè la capacità di una superficie di riflettere la luce. Albedo della Terra ≈ 0,30 (Circa il 30% della luce solare incidente viene riflessa nello spazio) Albedo della Luna ≈ 0,12 (La Luna riflette solo il 12% circa della luce che riceve) La Terra riflette quindi più del doppio della luce rispetto alla Luna. Ma c’è di più. La Terra è molto più grande e ricca di superfici altamente riflettenti, soprattutto le nubi. Il risultato è che la Terra vista dalla Luna è decine di volte più luminosa della Luna vista dalla Terra. Questo spiega perché la luce cinerea lunare è facilmente osservabile e il moonshine terrestre è estremamente debole, al limite della rilevabilità Eppure, nell’immagine dell’astronauta, la Terra appare quasi illuminata a giorno. Questo effetto è molto probabilmente dovuto alla tecnica di acquisizione dell’immagine. Per rendere visibile sia la falce illuminata sia la parte in ombra, è necessario comprimere l’enorme differenza di luminosità tra le due regioni. Immagine grezza con la porzione di terra buia, così come gli astronauti vedevano. Si distinguono le luci artificiali. Sulla Terra questo si ottiene spesso con la doppia esposizione, ma nel caso di Orion , in movimento rispetto al soggetto, questa tecnica sarebbe difficile da applicare senza introdurre mosso. È quindi più plausibile che l’immagine sia stata ottenuta con sensori ad alta sensibilità (ISO elevati) e con una gestione avanzata della gamma dinamica, capace di rendere visibile anche la parte più debole del disco terrestre. Dati di scatto Cosa riflette di più? Terra, mare o nuvole La luce cinerea non è solo un fenomeno suggestivo: è anche uno strumento scientifico. Studiare la sua intensità permette di stimare l’albedo terrestre e capire quali superfici riflettono di più: Nubi → altissima riflettività (fino a 0,8–0,9) Continenti → variabile (0,2–0,4) Oceani → molto bassa (≈ 0,06–0,1) Le nuvole dominano il bilancio luminoso: sono il principale contributo alla luminosità della Terra. Perché studiare la luce cinerea Studiare la luce cinerea è fondamentale non solo per comprendere la dinamica del sistema Terra–Luna, ma anche per indagare in modo concreto il comportamento climatico del nostro pianeta. In fondo, si tratta sempre di luce solare riflessa: analizzandone le variazioni, è possibile ottenere informazioni indirette sull’energia che la Terra riceve dal Solee su come questa viene riflessa o assorbita. La luce di Terra, responsabile della luce cinerea, è infatti direttamente legata all’albedo terrestre. Una sua diminuzione indica che il pianeta sta riflettendo meno luce e assorbendo più energia, contribuendo al riscaldamento globale. Monitorare nel tempo queste variazioni significa osservare l’evoluzione delle condizioni ambientali e migliorare i modelli climatici, rendendo la luce cinerea uno strumento prezioso per la ricerca sul clima. In questo senso, essa rappresenta una vera e propria finestra sul bilancio energetico della Terra. Uno dei lavori più significativi in questo ambito è quello guidato da Philip R. Goode presso il Big Bear Solar Observatory. Il metodo utilizzato è tanto semplice quanto efficace: si misura l’intensità della luce cinerea sulla superficie lunare e la si confronta con quella della parte direttamente illuminata dal Sole. Da questo confronto è possibile risalire all’albedo globale della Terra, cioè alla sua capacità di riflettere la luce solare. Le osservazioni, raccolte in modo sistematico per oltre vent’anni (1998–2017), hanno portato a una stima dell’albedo terrestre pari a circa 0,30, fornendo uno dei riferimenti più solidi per lo studio del bilancio energetico del nostro pianeta. L’immagine di Orion: Torniamo alla fotografia già carica di tanti dettagli come l'Aurora, la Luce Zodiacale ma riguardo la visibilità della parte non direttamente illuminata dal Sole, una lettura potrebbe essere: la falce brillante è illuminata direttamente dal Sole il resto del disco è visibile grazie a diffusione atmosferica, scattering della luce, tecnica di elaborazione dello scatto. Non abbiamo ancora evidenza che si tratti di un vero moonshine osservabile. Eppure l’immagine richiama visivamente proprio quel fenomeno teorico, rendendolo per la prima volta “intuibile”. Atra Riflessione E poi c’è un’altra RIFLESSIONE, più silenziosa, che questa immagine ci costringe ad affrontare. Mentre siamo capaci di lasciare la Terra, di costruire macchine che attraversano il vuoto e di guardarci da lontano, interi, fragili, sospesi nel buio, restiamo ancora incapaci, troppo spesso, di riconoscerci per quello che siamo: una sola cosa. L'Uomo sulla Luna ©M.G.Pace Da lassù non si vedono confini, né divisioni, né ragioni per cui valga la pena distruggere ciò che ci tiene in vita. Eppure continuiamo a farlo. Forse è proprio questo il paradosso più grande della nostra specie: arrivare così lontano nello spazio, e restare ancora così lontani tra noi. Se qualcuno, altrove, osservasse tutto questo, forse sceglierebbe la distanza non per paura, ma per prudenza. E guardando quella sottile falce di Terra, così luminosa e così vulnerabile, viene da pensare che imparare a restare, insieme, sia una conquista ancora più difficile che andare sulla Luna.

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Quando la Terra si illumina di Luna: tra luce cinerea e “moonshine”

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