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Come si forma un Raggio Verde

15-09-2022 17:43

Marco Meniero

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Come si forma un Raggio Verde

Introduzione Il Raggio Verde è una fotometeora e appartiene alla famiglia dei miraggi e sipuò manifestare con due modalità diverse:Nel primo caso, qua

Si ricorda che per contemplare il Sole all’orizzonte si devono indossare buoni occhiali scuri perché la massa d’aria interposta fra l’osservatore ed il Sole filtra mediamente solo 1/10.000 della sua luminosità, a differenza dei filtri solari commerciali che assorbono 10 volte di più, ovvero 1/100.000.

Introduzione

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Il Raggio Verde è una fotometeora e appartiene alla famiglia dei miraggi e sipuò manifestare con due modalità diverse:
Nel primo caso, quando il disco solare è molto schiacciato e ben visibile sopra l’orizzonte, si può formare un arco verde molto sottile per molti secondi che si distacca dal lembo superiore del Sole sfilacciandosi in uno o in più filamenti verdi sovrapposti (green rim). Se questo attraversa uno strato d’inversione termica, allora si accende in un vero e proprio flash verde (green flash). Nella letteratura scientifica quando il Sole subisce l’insieme di queste deformazioni, si dice che si è in presenza di un “mock mirage”.

 

Il secondo caso è quello più famoso: quando il Sole è quasi completamente sotto la linea dell’orizzonte, si può osservare la formazione quasi istantanea del green rim senza la preformazione dell’arco verde. Successivamente le striature verdi si uniscono creando un unico raggio verde (green flash). Durante la sua estinzione si può percepire anche un tenue lampo verde provenire da sotto l’orizzonte (proprio dove è tramontato il Sole) che illumina il cielo per alcuni gradi verso l’alto, come se fosse un faro (green ray). Quest’ultimo è il vero raggio verde di Verne.

La durata dell’evento, dalle latitudini medie italiane, può variare da una frazione di secondo per il green ray, fino a circa 2 secondi per il green flash; ciò dipende principalmente dalla latitudine del sito d’osservazione e dalla velocità del tramonto durante l’anno. Ad esempio l’ammiraglio Byrd nel 1929, al ritorno dal campo artico di Little America (lat. 78°S), narrò di aver osservato un raggio dalla durata straordinaria di 35 minuti. Ed ancora, durante il solstizio di primavera del 2000, il ricercatore R. Marks è riuscito a fotografare uno straordinario raggio blu dal Polo Sud ben 48 ore dopo che il Sole aveva iniziato il tramonto.

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La formazione fisica

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L’astronomo del San Diego State University Andrew T. Young afferma: “I lampi verdi sono tutti derivanti dagli effetti delle variazioni nella rifrazione astronomica vicino all'orizzonte. Sebbene ci siano diversi tipi di flash verde, ognuno di questi è un sottoprodotto di un corrispondente miraggio ed ogni tipo è sempre una parte ingrandita del bordo verde prodotto dalla dispersione atmosferica. Ciò significa che è necessaria una spiegazione separata per ogni tipo di green flash, quindi capire i miraggi è fondamentale per comprendere capire i green flash“.

Vediamo ora le principali condizioni sotto cui si verifica il fenomeno:
La rifrazione atmosferica: i raggi luminosi variano la loro direzione di propagazione quando questi attraversano l’atmosfera terrestre obliquamente; il fenomeno muta col tempo e con il luogo d’osservazione. La rifrazione è proporzionale all’aumento della densità dell’aria, quindi, quando il Sole si avvicina all’orizzonte, la deformazione del suo disco aumenta progressivamente.

La dispersione atmosferica: questa è la causa principale e dipende dalla variazione della velocità di propagazione della luce in funzione della sua frequenza e determina la separazione dello spettro visibile. Come abbiamo già accennato nel capitolo sullo scattering, la rifrazione per via aerea è maggiore nelle lunghezze d’onda più corte. Quindi il ritardo di rifrazione del tramonto è di solito un secondo o due più lungo per il blu rispetto al rosso. In generale, quindi, l’immagine rossa del Soel scompare prima, seguita da giallo, verde, blu e viola. Questo causa un’apparente scissione del disco solare in tre differenti dischi sovrapposti: in basso, uno rosso deformato ed allargato, al centro uno giallo, esteso dal 50% ad oltre il 95% del disco, ed in alto uno verde.

La diffusione di Rayleigh: con l’aumentare della quota d’osservazione aumenta la capacità di penetrazione dello spettro visibile alle corte lunghezze d’onda. Questo significa che per un osservatore è più facile percepire il flash blu stando su una montagna, che in riva la mare, dove si può percepire solo il verde, perché il blu potrebbe essere completamente filtrato.

L’assorbimento selettivo: alcune particelle, come l’ossigeno ed il vapore acqueo, riescono ad assorbire determinati colori come il rosso, favorendo il passaggio delle altre lunghezze d’onda. Le bande di Chappuis di ozono riescono ad assorbire il colore arancione migliorando la visibilità dal verde, tuttavia questa causa sembra che determini solo effetti trascurabili.

Un altra causa è la dispersione.

Altri fattori sono le turbolenze causate dai movimenti casuali dell’atmosfera e dalle correnti a getto, e le forti inversioni termiche e bariche prossime all’orizzonte.
Tutti questi fenomeni diminuiscono la definizione del disco solare e rendono meno affidabile la percezione dei colori. Se a questi fattori aggiungessimo anche un’ottima trasparenza dell’aria potremmo ottenere le condizioni ideali per la formazione del raggio verde.

Secondo O’Connell e Treusch, tutte le ipotesi prese in esame, possono determinare anche la formazione di bordi verdi sulla Luna e sui pianeti più luminosi.

 

Cause non fisiche

Esistono tuttavia dei fattori non fisici che determinano la visione del raggio anche quando non si manifesta fisicamente: i processi cognitivi e la fisiologia dell’occhio umano.

Nel primo caso, l’evento non si verifica, quindi la pupilla non lo vede, ma il cervello lo ricrea soggettivamente ed inganna l’osservatore che lo vede solo perché è suggestionato dal desiderio di osservarlo.

Nel secondo caso, l’inganno è dovuto alla sensibilità nel rosso dei coni nella retina, la quale determina una visione più chiara del disco solare, tale da farlo apparire più verde di come lo sia in realtà. Questo processo fisiologico illude gli osservatori alle prime armi, spieghiamo come: quando si osserva il Sole al tramonto con un telescopio, la forte luminosità abbaglia i coni dell’occhio, i quali riproducono una falsa visione del raggio verde prima che esso si manifesti realmente. Ad esempio può sembrare che il raggio duri 3 secondi, quando in realtà dura solamente 2 secondi. Durante il primo secondo si è visto solo un raggio virtuale. Durante il primo secondo si è visto solo un raggio virtuale. Per verificare quest’esperienza si devono scattare delle foto, in tal modo il fotografo potrà verificare di non aver registrato nulla durante il primo secondo.

Classificazione

Green segment: termine diffuso da O’Connell per indicare genericamente tutti i tipi di green flash. Successivamente è caduto in disuso. Ora viene nuovamente usato per indicare solo la formazione dell’arco verde che precede il green rim.

Green rim: striature verdi che si distaccano dal lembo superiore del Sole, la loro formazione preannuncia il vero raggio verde (visibile solo al binocolo o al telescopio), può durare fino a 15 secondi ed è visibile se l’osservatore è in un lembo di aria con forte inversione termica. Non può mai diventare blu o violetto.

Blue rim: Andrew T. Young afferma che il blu rim non esiste, tuttavia ci sono pareri discordanti nell’ambiente scientifico. Per esperienza personale posso affermare che talvolta il green rim può apparire parzialmente bluastro

Red rim: striature rosse sul bordo inferiore del disco solare, o lunare. Appare in posizione simmetrica al green rim quando l’astro è sopra l’orizzonte.

Green spikes: è una serie di green rim che si formano contemporaneamente sull’ultimo lembo visibile del disco solare. Riconoscibili facilmente con binocolo se il Sole tramonta dietro una cresta frastagliata come quella di un albero o delle nubi.

Green flash (il più conosciuto): E’ un green rim che si forma dall’ultimo lembo visibile del disco solare, oppure quando attraversa uno strato d’inversione termica (visibile ad occhio nudo dai litorali). Si forma in aria nebulosa se ci sono due superfici di aria con temperature diverse.

Green ray: tenue lampo verde che irraggia dal disco solare verticalmente per almeno 10 gradi (rarissimo)

Blue flash: ultimo lembo solare visibile con sfumature blu ed indaco (visibile ad occhio nudo dalle vette montane).

 

La maggior parte (circa 2/3 o 3/4) di tutte le osservazioni deriva da un miraggio inferiore. Il resto da un mock mirage. Questo è un tipo di miraggio inferiore che genera immagini fittizie multiple che cambiano forma e posizione nel tempo. Si differenzia da un semplice miraggio inferiore perché quest’ultimo genera solamente una immagine finta al disotto dei quella vera.

Esistono altri tipi di flash, ma sono rari e costituiscono solo l'1% (di tutti i report). Non vengono nominati tutti i tipi e ce ne sono anche alcuni non considerati in questa trattazione, come ad esempio il flash in cima alla nuvola (che di solito è visto quando il Sole sprofonda nella nebbia costiera, ma a volte anche in cumuli distanti), oppure i lampi di Alistair Fraser, che si vedono nella campagna collinosa, questi sono una variante del flash da mock mirage se sono presenti forti inversioni che salgono su per le colline.

Previsione

(Personalmente ho portato a termine una serie di osservazioni del fenomeno, con lo scopo di poter prevedere in anticipo il flash e di poter anche calcolare il tempo fotografico d’esposizione. Le osservazioni si sono basate su un campione di oltre 1000 tramonti scelti in modo casuale fra quelli con alta pressione ed orizzonte limpido in circa venti anni di osservazioni.

Le stime statistiche estrapolate dalla ricerca dicono che ogni anno si possono vedere circa 45 – 50 raggi verdi anche per due giorni consecutivi, concentrati maggiormente nei mesi di Maggio, Giugno, Settembre, Ottobre e Novembre (circa il 60%-70% dell’intensità annuale). Se invece considerassimo solo la formazione dei green rim, senza il successivo green flash, credo che le manifestazioni annuali salirebbero fino al oltre 80 – 100. Ovviamente le stime si riferiscono solo all’osservabilità dalla costa occidentale italiana.

E’ importante, tuttavia, non sottovalutare l’incidenza del processo cognitivo sull’osservatore: ciò dipende dall’esperienza e dall’emotività delle singole persone. Considerando che mediamente la sua incidenza possa essere del 20% su un campione opportunamente rappresentativo di osservatori esperti, si potrebbe dedurre che da 45-50 raggi verdi osservabili annualmente, solo 36 – 40 siano fisicamente validi.

Previsione con 30 minuti di anticipo:

Il fenomeno si può prevedere con circa 30 minuti d’anticipo con la probabilità di successo di 2 volte su 3, osservando attentamente i seguenti eventi meteorologici:

-  si deve essere appena insediato un anticiclone, se è presente da più di 3 giorni la visione del raggio è improbabile;

-  ci deve essere vento moderato o teso da N – NE, come la Tramontana;

-  le velature dei cirri lo rendono improbabile, ma non impossibile;

-  il moto ondoso, lontano dalla costa, può amplificare angolarmente il raggio, ma uno eccessivo, o solamente sotto costa, lo può soffocare;

-  alta pressione sull’orizzonte e cielo limpido almeno 10° sopra il Sole; si è verificato anche con piccole formazioni di cirrostrati 2°/4° sopra di esso.

 

Previsione con circa 6 minuti di anticipo:
La possibilità di riuscita nella previsione sale ad oltre il 90% osservando la forma ed il colore del Sole circa 6 minuti prima del tramonto e tenendo conto delle seguenti caratteristiche:

-  quando il Sole è molto deformato e tremolante, ma luminoso e bianco, il fenomeno è accentuato e visibile ad occhio nudo. La formazione del green ray è molto probabile;

-  la presenza del piedistallo sotto il disco solare vuol dire che le condizioni sono ottimali; le formazioni del green rim, del green flash sono certe, mentre quella del green ray è solo probabile. Quando il Sole è deformato ad Omega, ci si deve aspettare un raggio verde circa 2 – 3 minuti dopo la formazione del piedistallo.

-  quando il Sole è molto schiacciato, con luminosità variabile (bianco – giallo nella parte superiore del disco e rosso in quella inferiore) si osserva con il binocolo inizialmente il green rim, successivamente il green flash.

-  se il Sole è molto filtrato e rosso opaco è visibile con il binocolo solo il green rim.

-  se il cielo è terso e si verifica almeno una delle ipotesi sopra citate, ma il disco solare passa dietro un cumulonembo proprio mentre lambisce l’orizzonte, allora si potrebbero formare più di un green rim tra le creste delle nubi (non visibili ad occhio nudo).
Se almeno una delle suddette condizioni si verificasse su un orizzonte terrestre, basso e frastagliato, allora più raggi verdi si potrebbero manifestare contemporaneamente. (stesso meccanismo della formazione dei Grani di Baily durante le eclissi).

Nei casi in cui il tramonto è osservato da una vetta montana, l’accensione del raggio è più veloce, i colori sono più contrastati e, contrariamente a quanto si crede, diviene più facile osservare il blu flash rispetto al green flash. Questa peculiarità è causata dalla diffusione di Rayleigh.

Il ricercatore B. E. Schaefer del Goddard Space Flight Center (NASA) ha ideato un semplice software utile per la previsione del green flash da ogni parte della Terra. Inserendo nell’algoritmo alcuni dati come l’elevazione e la latitudine del sito d’osservazione, l’estinzione atmosferica ed altri dettagli, si può conoscere la durata del flash solare, la sua magnitudine visuale ed il colore approssimato: rosso, arancione, giallo, verde o blu.
Mai osservare il Sole senza le dovute protezioni come filtri solari dedicati ed occhiali da sole.

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Marco Meniero, controllore del traffico aereo, ama anche “controllare”, per hobby, il cielo, fermando con un click i suoi mutamenti e la sua spettacolarità. 

Marco Meniero, controllore del traffico aereo, ama anche “controllare”, per hobby, il cielo, fermando con un click i suoi mutamenti e la sua spettacolarità. 


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