Come si rifà un cielo.

Dal luogo alle coordinate

Quando scegli un posto, a noi servono tre cose: latitudine, longitudine e fuso orario. Le prendiamo da un elenco di città e paesi costruito sui dati di GeoNames, che il tuo browser scarica e consulta da solo: la ricerca non passa dai nostri server.

Non serve l’indirizzo preciso. Spostarsi di 111 chilometri verso nord sposta il cielo di un grado, cioè due volte la larghezza della Luna piena. Tra un quartiere e l’altro della stessa città la differenza non si vede.

Dall’orologio al tempo universale

Tu scrivi l’ora che segnava l’orologio; gli astronomi ragionano in tempo universale. In mezzo ci sono il fuso orario e l’ora legale, che cambiano da paese a paese e, soprattutto, da anno ad anno.

Per questo usiamo il database dei fusi orari IANA, lo stesso dei sistemi operativi, che contiene la storia delle regole di ogni zona. Un esempio di casa: nel 1965 in Italia l’ora legale non c’era; dal 1966 al 1979 cominciava tra il 22 maggio e il 3 giugno, in una data diversa ogni anno; dal 1980 al 1995 finiva a fine settembre, e solo dal 1996 arriva a fine ottobre, come oggi. Le 23 di una sera di giugno del 1965 e del 1975 corrispondono quindi a due istanti diversi, e a due cieli diversi.

Un limite che conosciamo: prima del 1980, per alcuni paesi (Islanda, Norvegia, Svezia, Danimarca, Paesi Bassi) i browser usano regole semplificate e l’ora può risultare spostata di venti minuti o più. Nell’editor, sotto il campo dell’ora, trovi lo scarto dal tempo universale che abbiamo usato, per esempio UTC+1: se quel giorno era diverso, scrivici e lo sistemiamo.

Dove sono le stelle

Partiamo dallo Yale Bright Star Catalogue, un catalogo pubblico di riferimento: 8.324 stelle, cioè tutte quelle fino alla magnitudine 6,5, il limite di ciò che si vede a occhio nudo sotto un cielo davvero buio. Per ognuna abbiamo posizione, luminosità e colore.

Le posizioni del catalogo valgono per l’anno 2000. Per portarle alla tua data facciamo quattro conti:

• Moto proprio. Le stelle più vicine si spostano un poco nel cielo, anno dopo anno. Lo applichiamo a quelle per cui conta.
• Precessione e nutazione. L’asse della Terra ruota lentamente come quello di una trottola: in un secolo le coordinate delle stelle scivolano di quasi un grado e mezzo. Lo calcoliamo con il modello IAU 2006 di astronomy-engine.
• Tempo siderale. Dice quale parte del cielo è sopra il meridiano del luogo in quell’istante. È il conto che fa girare il cielo di un grado ogni quattro minuti.
• Rifrazione. Vicino all’orizzonte l’aria solleva le stelle di circa mezzo grado: le mettiamo dove le avresti viste, non dove sarebbero senza atmosfera.

Le figure delle 88 costellazioni seguono le carte dell’Unione Astronomica Internazionale nella versione di d3-celestial. Le fonti sono tutte nei crediti.

Luna e pianeti

La Luna è il corpo celeste che si sposta più in fretta: circa mezzo grado ogni ora, la sua larghezza. Ne calcoliamo posizione, fase e il lato illuminato, verso il Sole, tenendo conto che la vedi da un punto della superficie e non dal centro della Terra: per la Luna la differenza arriva quasi a un grado.

Dei pianeti mostriamo i cinque visibili a occhio nudo: Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno. Urano e Nettuno li lasciamo fuori: Urano si intravede a fatica sotto un cielo molto buio, per Nettuno serve almeno un binocolo.

Se la Luna o un pianeta erano sotto l’orizzonte, sul poster non ci sono.

Dal cielo al foglio

Il cielo è una mezza sfera e il foglio è piatto, quindi bisogna scegliere una proiezione. Usiamo quella stereografica centrata sullo zenit, la stessa dei planisferi e degli astrolabi: il punto sopra la tua testa è al centro, l’orizzonte è il bordo del cerchio.

L’abbiamo scelta perché conserva le forme: Orione resta Orione anche quando sta sorgendo. In cambio, le stelle vicino al bordo risultano più distanziate di quelle al centro.

Il nord è in alto e l’est a sinistra. Sembra un errore finché non ti sdrai sulla schiena con la testa verso nord: lì l’est ti resta a sinistra, come sulla carta.

La vista «L’Orizzonte» è un’altra tavola: guardi in una direzione, in piedi. Lì usiamo una proiezione cilindrica conforme, quella di Mercatore girata sull’orizzonte. L’orizzonte è una riga dritta, le verticali restano verticali e le costellazioni tengono la loro forma anche ai bordi del foglio. In cambio, sopra i 50 gradi le figure si ingrandiscono: per questo il foglio si ferma attorno ai 48 gradi d’altezza, e lo zenit resta all’altra vista, «Il disco». Guardando a sud l’est sta a sinistra, come quando sei in piedi davanti al cielo.

Quanto è preciso

Il calcolo astronomico sbaglia molto meno di quanto si possa vedere: anche su un 50×70 l’errore resta sotto il millimetro. Il margine vero sta nei dati che inserisci.

Le date vanno dal 1900 al 2100. Il calcolo funzionerebbe anche oltre, ma per le date più antiche fusi orari e calendari diventano un terreno incerto.

Cosa non mostriamo

• Il meteo. Se quella sera era nuvoloso, il poster mostra comunque le stelle che c’erano sopra le nuvole.
• La luce del giorno. Se l’ora è di giorno, vedi le stelle che il Sole copriva. Erano lì.
• L’inquinamento luminoso. Disegniamo tutte le stelle fino alla magnitudine 6,5, come in montagna in una notte senza Luna. In città se ne vedono molte meno.
• Il paesaggio vero. La vista «Il disco» usa l’orizzonte matematico, piatto in ogni direzione. Nella vista «L’Orizzonte» e nel cielo in 3D il paesaggio (mare, colline, montagne, tetti o pianura) è disegnato: non è il profilo del tuo luogo e può coprire le stelle più basse. Sul poster la Luna e i pianeti più luminosi restano scoperti: lì il paesaggio si abbassa.
• Stelle cadenti, satelliti e comete. Durano troppo poco o non sono in nessun catalogo affidabile per tutte le date.
• Nebulose, galassie e Via Lattea. Disegniamo solo ciò che ha una posizione precisa in un catalogo: stelle, Luna e pianeti.

Il calcolo avviene tutto nel tuo browser. Il cielo che crei non viene salvato sui nostri server.