Come funziona la previsione di un'eclissi: ecco come gli astronomi calcolano il giorno, l'ora e dove passerà l'ombra

Le eclissi non si verificano per caso. Il loro arrivo dipende da una combinazione precisa di movimenti celesti che gli astronomi possono studiare attraverso modelli matematici. La Luna orbita attorno alla Terra in 27,3 giorni, ma la sua orbita presenta un'inclinazione di circa 5 gradi rispetto al piano dell'eclittica. Per questo motivo, una Luna nuova o una Luna piena non producono automaticamente un'eclissi. Solo quando la Luna attraversa determinati punti della sua traiettoria può verificarsi l'allineamento necessario.

Questa spiegazione permette anche di capire perché gli scienziati siano in grado di prevedere sia il momento del fenomeno sia la zona della Terra dalla quale sarà visibile. Per farlo tengono conto delle orbite, delle distanze tra i corpi celesti, delle dimensioni apparenti del Sole e della Luna e del movimento dell'ombra lunare. Nel caso delle eclissi totali, inoltre, è possibile calcolare la fascia precisa del pianeta dalla quale il Sole sarà completamente oscurato.

Prevedere le eclissi: l'inclinazione della Luna determina quando possono verificarsi

Un'eclissi solare si verifica quando la Luna si trova tra il nostro pianeta e il Sole e blocca una parte o tutta la luce proveniente dalla nostra stella. Nella zona che si trova all'interno dell'ombra si può osservare un'eclissi totale, mentre chi si trova nella penombra vede soltanto una parte del disco solare. La posizione esatta di ogni osservatore rispetto a quell'ombra determina il tipo di eclissi che potrà vedere.

Nel caso di un'eclissi lunare, la configurazione cambia: la Terra si trova tra il Sole e la Luna e proietta la propria ombra sul satellite. La Luna non scompare completamente, ma può assumere una tonalità rossastra. L'atmosfera terrestre devia e filtra una parte della radiazione solare, disperdendo soprattutto la luce blu e lasciando arrivare sulla superficie lunare una maggiore quantità di luce rossa.

L'inclinazione di circa 5 gradi dell'orbita lunare rispetto all'eclittica spiega perché questi fenomeni non si verificano ogni mese. Due volte all'anno si verificano le condizioni affinché la traiettoria della Luna attraversi il piano dell'orbita terrestre nei cosiddetti nodi lunari. È intorno a questi punti che si apre una finestra di circa 35 giorni durante la quale può verificarsi una o persino più eclissi.

Prevedere le eclissi: 173,3 giorni separano i nodi lunari

Questo periodo prende il nome di "stagione delle eclissi" e ha una durata sufficiente perché, normalmente, coincidano un'eclissi solare e una lunare. Poiché i 35 giorni superano leggermente i 27,3 necessari alla Luna per completare un'orbita attorno alla Terra, in alcune occasioni può verificarsi una terza eclissi all'interno della stessa stagione.

Anche il momento del fenomeno segue uno schema legato all'orbita lunare. L'intervallo di tempo tra due nodi è di circa 173,3 giorni, mentre il cosiddetto "anno delle eclissi" dura 346,6 giorni. Questo valore è inferiore ai 365,25 giorni di un anno solare. Inoltre, l'orbita della Luna presenta una lenta rotazione, nota come precessione, che fa sì che le stagioni delle eclissi si anticipino di circa due o tre settimane ogni anno.

Questi dati permettono persino di effettuare una semplice stima senza disporre di tutti i calcoli astronomici. Un riferimento approssimativo consiste nel contare 173 giorni a partire da un'eclissi per individuare il successivo periodo legato ai nodi. Tuttavia, sapere quando si verificherà il fenomeno non garantisce che possa essere osservato da un determinato luogo: la visibilità dipende anche dalla posizione geografica e dalle condizioni meteorologiche.

Come calcolano gli astronomi la traiettoria e l'ora esatta

La meccanica celeste costituisce la base per effettuare questi calcoli. Gli astronomi lavorano con modelli che descrivono il movimento della Terra attorno al Sole e quello della Luna attorno alla Terra, tenendo conto sia dell'inclinazione dell'orbita lunare sia della forma ellittica di entrambe le traiettorie. Con questi dati possono determinare quando si verificherà l'allineamento necessario affinché si formi l'ombra.

Un altro strumento utilizzato per mettere in relazione eclissi separate nel tempo è il ciclo di Saros, che dura circa 18 anni, 11 giorni e 8 ore. Dopo questo intervallo, il Sole, la Terra e la Luna tornano ad assumere posizioni relative molto simili. Gli astronomi babilonesi utilizzavano già questo schema migliaia di anni fa per prevedere le eclissi.

I calcoli moderni permettono di spingersi molto più lontano. Per determinare la fascia di totalità di un'eclissi solare è necessario considerare la rotazione terrestre, la distanza tra la Luna e la Terra e la velocità con cui l'ombra si sposta sulla superficie.

I dati provenienti da satelliti, osservatori spaziali, programmi informatici e modelli matematici permettono di stabilire l'orario dell'eclissi con una precisione di pochi secondi e di determinare le aree della Terra che si troveranno all'interno dell'ombra totale.