Vorrei capire il fenomeno dell’aberrazione stellare per cui noi non vediamo la stella nella sua posizione reale ma spostata in avanti nello stesso verso del moto di rivoluzione della Terra. Ho chiesto chiarimenti a due fisici secondo i quali sarebbe stato più logico aspettarsi di vedere la stella spostata all’indietro (verso opposto al moto di rivoluzione) piuttosto che in avanti causa proprio del moto della Terra che si lascerebbe alle spalle la stella. Dov’è il dilemma?

L’aberrazione della luce può essere un argomento infido: si ha
l’impressione di averlo capito perfettamente, ma facendo i conti si
giunge a un risultato opposto a quanto accade in realtà. Capitò a un
mio professore universitario durante una lezione, e non fu un bello
spettacolo.

Proviamo a vederci chiaro: l’aberrazione è uno spostamento
apparente della posizione di un oggetto celeste nel corso dell’anno,
dovuta al fatto che alla velocità della luce con cui viaggiano i fotoni
dobbiamo sommare la velocità della Terra lungo la propria orbita. Noi,
essendo solidali con la Terra, vediamo questa velocità “di riflesso”
nei fotoni che ci vengono dalle stelle.

L’esempio tipico che si fa a riguardo è quello della persona che
corre sotto la pioggia, e deve orientare l’ombrello in avanti per
evitare di bagnarsi. Sostituiamo un telescopio all’ombrello e dei
fotoni alle gocce di pioggia, e avremo un’analogia quasi
perfetta: c’è una differenza, e non è di poco conto. I fotoni viaggiano
alla velocità della luce in qualsiasi sistema di riferimento, ma ciò
non vale per le gocce di pioggia!

Spieghiamoci meglio: per calcolare il vettore velocità delle gocce
di pioggia nel sistema di riferimento della persona che corre, dobbiamo
effettuare la somma vettoriale
di due quantità: la velocità delle gocce nel sistema di riferimento a
riposo e l’inverso della velocità della persona (questo, lo ripetiamo,
perché la persona vede il proprio moto “riflesso” in quello delle gocce
di pioggia). La figura mostra l’operazione: se la persona fosse ferma,
vedrebbe una goccia di pioggia provenire dalla direzione A con vettore
velocità c. Invece si mette a correre con velocità v, e per questo vede la goccia provenire dalla direzione B con vettore velocità c₁.

Si può vedere che il vettore velocità della goccia di pioggia è cambiato sia in direzione che in modulo;
per un fotone, invece, assisteremmo soltanto a un cambiamento in
direzione. La trattazione classica che abbiamo fatto, comunque, ci
consente di capire che la posizione apparente delle stelle tende ad avvicinarsi alla direzione del moto dell’osservatore.

Non è pensabile invece che la Terra possa “lasciarsi dietro” una stella
nello stesso modo in cui, per esempio, un’automobile si lascia dietro
un lampione. Il diametro dell’orbita terrestre è di circa trecento
milioni di chilometri, mentre le stelle più vicine non distano meno di quarantamila miliardi di chilometri, grosso modo. Insomma, l’aberrazione non si spiega col cambiamento di posizione della Terra nel corso della propria orbita: ciò sta all’origine di un altro fenomeno, di assai minore entità, la precessione, che è sempre inferiore al secondo d’arco. L’aberrazione invece dipende dalla velocità
della Terra lungo la propria orbita, che si somma con la velocità dei
fotoni. Questo implica che l’aberrazione ha lo stesso valore per tutti
i corpi celesti che vediamo (lo spostamento massimo è di circa 20,5
secondi d’arco), mentre la precessione diminuisce quanto più l’oggetto
è distante (un’auto si lascia velocemente alle spalle un lampione ai
margini della strada, ma la posizione apparente di una montagna lontana
cambia con molta più lentezza).