Vorrei una spiegazione matematica dei seguenti fatti: 1) Perché gli sciami meteorici sembrano provenire da un unico punto del cielo, detto radiante? (se ben ricordo lessi che il punto corrisponde alla proiezione sulla sfera celeste dell’intersezione dell’orbita terrestre con quella della cometa genitrice). 2) Perché sulla sfera celeste le meteore seguono un’orbita rettilinea e la velocità apparente dipende dalla distanza dal radiante? 3) Che tipo di proiezione cartografica è necessaria affinché la traiettoria di una meteora sia rettilinea?


La domanda posta dal nostro lettore offre un splendida occasione di
ragionamento. È una di quelle domande tipiche che scaturiscono perché i
“modelli mentali” dei fenomeni astronomici che ciascuno di noi si
forma, spesso sono sbagliati non tanto nelle dimensioni quanto nelle proporzioni (tra corpi celesti, tra le velocità, ecc.)
Non occorre nemmeno scomodare troppo la matematica per rispondere.
Basta un disegnino ragionevolmente in scala. Quello allegato mostra un
arco di cerchio di raggio 60 cm e uno di raggio 61 (è una
rappresentazione in scala della Terra, raggio circa 6000 Km, e della
sua atmosfera, alta arbitrariamente 100 Km). In realtà le stelle
cadenti bruciano (circa) tra i 120 e i 60 km di quota, ma la sostanza
del ragionamento non cambia.

Stelle cadenti

Rispondendo con ordine al lettore.

  1. Il
    lettore ricorda correttamente. Il radiante altro non è che la
    proiezione in cielo dell’intersezione orbita Terra – orbita dei detriti
    (di norma quella della cometa genitrice). E come tale è fisso rispetto
    alle stelle (in realtà nelle piogge che durano più giorni il radiante
    si sposta un poco ogni giorno, a causa del moto della Terra attorno al
    Sole).
  2. Le orbite (sia della Terra che degli sciami) hanno dimensioni
    dell’ordine delle centinaia di milioni di km. Quindi le traiettorie che
    possiamo osservare (al massimo qualche centinaia di km per un bolide
    che proprio “sfiora” la nostra atmosfera) ci appaiono assolutamente
    rettilinee perchè sono un tratto irrilevante dell’orbita (peraltro i
    meteoriti vengono deviati dalla nostra atmosfera, non solo
    frenati). È un po’ come volersi accorgere della curvatura della Terra
    stando in piedi in riva al mare. Il nostro orizzonte è troppo limitato.
    Per rispondere alla seconda parte della domanda (perché le stelle
    cadenti più lontane dal radiante sono più veloci) bisogna prenderla un
    po’ alla lontana.
    Tanto per fissare le idee, in un ipotetico modello del sistema Solare
    in cui la Terra ha circa 1 cm di diametro (e quindi orbita a 150 metri
    dal Sole che ha 1 metro di diametro) la velocità orbitale del nostro
    pianeta è di circa 2,5 metri al giorno. Un fascio di detriti cometari
    avrebbe un’orbita non perfettamente definita come quella della Terra,
    ma sarebbe un “tubone” di qualche metro di diametro al massimo (infatti
    la Terra li attraversa in periodi che variano da poche ore a qualche
    giorno). Ma in questo “tubo” i detriti viaggiano tutti paralleli.
    Eccoci allora al momento in cui tre meteore (A, B e C), facenti parte
    dello stesso sciame (e quindi su traiettorie parallele) arrivano nella
    nostra atmosfera mentre l’osservatore O le sta guardando. A è diretta
    perfettamente verso l’osservatore. O vede solo un punto luminoso
    (questo fenomeno, assai raro, ha tuttavia numerose testimonianze, anche
    fotografiche). Ovviamente A identifica, per O, anche la posizione del
    radiante.
    B ha un tratto di combustione, in atmosfera, lungo quanto quello di A,
    ma per motivi prospettici evidenti nel disegno appare sottendere un
    lungo arco in cielo (dalla stella 1 alla 2). C rappresenta un caso
    intermedio, e si proietta tra le stelle 3 e 4. Se A, B e C bruciano
    ciascuna per un secondo, B apparirà come la più “veloce” delle tre, e
    anche la più lontana (angolarmente) dal radiante.
  3. Se ho ben capito la domanda, per tracciare le stelle cadenti si
    utilizzano mappe “zenitali”, ovvero che coprono mezza sfera celeste
    (tutto quanto è sopra l’orizzonte dell’osservatore in un dato momento,
    vedi esempio) e hanno lo zenit al centro. In questa proiezione, le
    traiettorie delle stelle cadenti sono segmenti di retta.

    Proiezione zenitale