In astronomia, un cielo extraterrestre è una visione dello spazio esterno dalla superficie di un corpo celeste diverso dalla Terra.
L'unico cielo extraterrestre che è stato osservato e fotografato direttamente dagli astronauti è quello della Luna. I cieli di Venere, Marte e Titano sono stati osservati da sonde spaziali progettate per atterrare sulla superficie e trasmettere immagini alla Terra.
Le caratteristiche del cielo extraterrestre sembrano variare sostanzialmente a causa di una serie di fattori. Un'atmosfera extraterrestre, se presente, ha una grande influenza sulle caratteristiche visibili. La densità e la composizione chimica dell'atmosfera possono contribuire alle differenze di colore, opacità (inclusa la foschia) e presenza di nubi. Altri fattori che contribuiscono all'aspetto del cielo includono la presenza o l'assenza di oggetti astronomici come satelliti naturali, anelli, sistemi stellari, nebulose e altri corpi del sistema planetario.
Luminosità e diametro angolare del Sole La variazione della magnitudine apparente del Sole può essere descritta dalla legge dell'inverso del quadrato, ovvero, raddoppiando ad esempio la distanza di osservazione, la luminosità è ridotta a un quarto. La variazione della luminosità può essere prevista con la seguente formula:
dove la "distanza" al denominatore può essere espressa in km, UA o qualsiasi altra unità appropriata (purché uniforme con quella utilizzata al numeratore).
Per esempio, poiché Plutone si trova in media a 40 UA dal Sole, ne consegue che la stella madre ha una luminosità di rispetto a quella che ha dalla Terra.
Sebbene un osservatore terrestre avvertirebbe una sostanziale diminuzione della luce solare disponibile in questi ambienti, il Sole sarebbe comunque abbastanza luminoso da proiettare ombre anche fino all'ipotetico Pianeta Nove, forse situato a 1.200 UA di distanza.
Con riferimento al diagramma raffigurato a lato, è possibile calcolare anche le dimensioni del diametro angolare del Sole che verrebbero misurate da un osservatore alla distanza dall'astro. Il diametro angolare di un cerchio giacente nel piano perpendicolare alla retta congiungente l'osservatore e il centro del cerchio, può essere calcolato utilizzando la formula:
dove è il diametro angolare, e and sono il diametro effettivo e la distanza dall'oggetto. Quando , abbiamo , e il risultato ottenuto è in radianti.
Per un oggetto sferico con diametro effettivo indicando con la distanza dell'osservatore dal centro della sfera, il diametro angolare può essere trovato con la seguente formula:
La necessità di utilizzare questa formula deriva dal fatto che il bordo apparente della sfera è costituito dai punti tangenti (dai punti individuati dal fascio di rette che, con origine nell'osservatore, sono tangenti alla sfera), che sono, seppur di poco, più vicini all'osservatore rispetto al centro della sfera. Per l'uso pratico, la distinzione è significativa solo per oggetti sferici relativamente vicini, poiché l'approssimazione per angoli piccoli vale per : .
Mercurio
Poiché Mercurio ha poca atmosfera, la visione dei cieli del pianeta non sarebbe diversa dalla visione dello spazio dall'orbita. Mercurio ha una stella nel polo sud celeste, , di magnitudine 3,2, più debole della stella polare terrestre. è invece la sua stella polare settentrionale.2004. Starry Night Pro, Version 5.8.4. Imaginova. . www.starrynight.com
Altri pianeti visti da Mercurio
Dopo il Sole, il secondo oggetto più luminoso nel cielo mercuriano è Venere, che da Mercurio è molto più luminoso che per gli osservatori terrestri. La ragione di ciò è che quando Venere è più vicino alla Terra, si trova tra la Terra e il Sole, quindi vediamo solo il suo lato notturno. Infatti, anche quando Venere è più luminosa nel cielo terrestre, in realtà vediamo solo una stretta mezzaluna. Per un osservatore mercuriano, invece, Venere è più vicina quando è in opposizione al Sole e mostra il suo disco intero. La magnitudine apparente di Venere da Mercurio arriva a -7,7.
Anche la Terra e la Luna sono molto brillanti, le loro magnitudini apparenti sono rispettivamente circa −5 e −1,2. La massima distanza apparente tra la Terra e la Luna è di circa 15′. Tutti gli altri pianeti sono visibili proprio come lo sono sulla Terra, ma un po' meno luminosi in opposizione e la differenza è più considerevole per Marte.
La luce zodiacale è probabilmente più prominente di quella visibile dalla Terra.
Venere L'atmosfera di Venere è così densa che il Sole non è distinguibile nel cielo diurno e le stelle non sono visibili durante la notte. Essendo più vicino al Sole, Venere riceve circa 1,9 volte più radiazione solare della Terra, ma a causa della spessa atmosfera, solo circa il 20% della luce raggiunge la superficie. Le immagini a colori riprese dalle sonde sovietiche Venera suggeriscono che il cielo su Venere sia arancione. Se il Sole potesse essere visto dalla superficie di Venere, il tempo che intercorre tra un'alba e l'alba successiva (un giorno solare) sarebbe di 116,75 giorni terrestri, e a causa della rotazione retrograda di Venere, il Sole sembrerebbe sorgere a ovest e tramontare a est.
Un osservatore posto sopra le nubi di Venere, d'altra parte, circumnavigherebbe il pianeta in circa quattro giorni terrestri e vedrebbe un cielo in cui la Terra e la Luna brillano intensamente (rispettivamente di magnitudini -6,6 e -2,7) in opposizione. Anche Mercurio sarebbe facile da individuare, perché è più vicino e più luminoso, e arriverebbe alla magnitudine -2,7, e perché la sua elongazione massima dal Sole è considerevolmente maggiore (40,5°) rispetto a quando osservato dalla Terra (28,3°).
42 Draconis è la stella più vicina al polo nord di Venere. Eta1 Doradus è la più vicina al suo polo sud. (Nota: la IAU utilizza la regola della mano destra per definire un polo positivo allo scopo di determinare l'orientamento. Utilizzando questa convenzione, Venere è inclinata di 177° ("capovolta")
Luna
Il Sole si muove attraverso il cielo lunare in quattordici giorni, la parte diurna di un giorno lunare che dura 28 giorni. La Terra è visibile solo sul lato vicino della Luna e non sul lato nascosto, e si muove attorno a un punto centrale nel cielo dell'emisfero visibile della Luna. Al confine con il lato oscuro, la librazione fa sì che la Terra sorga e tramonti. Dalla Luna il Sole sarebbe più bianco e luminoso, poiché privo del filtro atmosferico presente sulla Terra, che ne modifica il colore. Le fasi con cui si mostra la Terra sono simili a quelle lunari, ma all'inverso: quando dalla Terra la Luna è nuova, dalla Luna la Terra è piena, completamente illuminata dal Sole.
L'atmosfera della Luna è pressoché assente, quindi il suo cielo appare nero, come nel caso di Mercurio. Al crepuscolo lunare gli astronauti hanno però osservato alcuni raggi crepuscolari e il bagliore dell'orizzonte lunare dell'atmosfera illuminata, oltre a fenomeni luminosi interplanetari come la luce zodiacale. Inoltre, il Sole è così luminoso che è ancora impossibile vedere le stelle durante il giorno lunare, a meno che l'osservatore non sia ben schermato dalla luce solare (diretta o riflessa dal suolo).
Eclissi La Terra e il Sole a volte si incontrano nel cielo lunare, provocando un'eclissi. Sulla Terra si vedrebbe un'eclissi lunare, quando la Luna passa attraverso l'ombra della Terra; mentre sulla Luna si vedrebbe un'eclissi solare, quando il Sole passa dietro la Terra. Poiché il diametro apparente della Terra è quattro volte più grande di quello del Sole, la stella rimarrebbe nascosta dietro la Terra per ore. L'atmosfera terrestre sarebbe visibile come un anello rossastro. Durante la missione Apollo 15, fu fatto un tentativo di utilizzare la telecamera del Lunar Roving Vehicle per osservare un'eclissi del genere, ma la telecamera si guastò dopo che gli astronauti ripartirono per la Terra. In sintesi, ogni volta che si verifica un’eclissi di qualche tipo sulla Terra, sulla Luna si verifica un’eclissi di un altro tipo. Le eclissi si verificano per gli osservatori sia sulla Terra che sulla Luna ogni volta che i due corpi e il Sole si allineano in linea retta, o sizigia.
Marte
Marte ha solo una sottile atmosfera, tuttavia essa è estremamente polverosa, la luce diffusa in cielo è parecchia e il cielo risulta quindi molto luminoso durante il giorno, rendendo invisibili le stelle. La stella polare settentrionale marziana è Deneb,; vedere review: sebbene il polo reale sia leggermente spostato in direzione di Alfa Cephei; è più esatto affermare che le due stelle superiori della Croce del Nord, Sadr e Deneb, puntano al polo nord celeste di Marte.
Colore del cielo
Generare immagini accurate a colori reali dalla superficie di Marte è sorprendentemente complicato. Intanto c'è da considerare l'effetto Purkinje: la risposta dell'occhio umano al colore dipende dal livello di luce ambientale; gli oggetti rossi sembrano scurirsi più velocemente degli oggetti bluastri quando il livello di illuminazione diminuisce. C'è molta variazione nel colore del cielo marziano riprodotto nelle immagini pubblicate, poiché molte di esse hanno utilizzato filtri per massimizzare il loro valore scientifico senza cercare di mostrare il colore reale. Per molti anni si è pensato che il cielo su Marte fosse più rosato di quanto si creda oggi.
È ormai noto che durante il giorno marziano il cielo è di color caramello. Intorno al tramonto e all'alba il cielo è di colore rosa, ma in prossimità del tramonto è blu. Questo è l'opposto della situazione che avviene sulla Terra. Il crepuscolo è molto più lungo su Marte, sia prima dell'alba che dopo il tramonto, a causa della polvere sospesa nell'atmosfera marziana.
Su Marte, lo scattering di Rayleigh è un effetto molto debole; il colore rosso del cielo è causato dalla presenza di ossido ferrico nelle particelle di polvere sospese nell'aria. Queste particelle sono di dimensioni maggiori rispetto alle molecole di gas, quindi la maggior parte della luce viene diffusa dallo scattering di Mie. La polvere assorbe la luce blu e disperde le lunghezze d'onda più lunghe (rosso, arancione, giallo).
Il Sole da Marte Il Sole visto da Marte ha un diametro angolare che è di quello visto da Terra, e l'illuminazione è il 40% di quella terrestre, paragonabile alla luminosità del cielo terrestre in un pomeriggio leggermente nuvoloso. Il 3 giugno 2014, il rover Curiosity su Marte ha osservato il pianeta Mercurio transitare davanti al Sole: è stata la prima volta che un transito planetario è stato osservato da un corpo celeste che non sia la Terra.
Terra e Luna da Marte
La Terra è visibile da Marte come una stella doppia; la Luna sarebbe visibile accanto ad essa come una compagna più debole. La differenza di luminosità tra i due oggetti sarebbe maggiore attorno alla congiunzione inferiore, durante la quale entrambi i corpi presentano i loro lati oscuri a Marte, tuttavia l'atmosfera terrestre compensa questo fenomeno rifrangendo la luce solare in modo molto simile a quanto fa l'atmosfera di Venere. D'altra parte, la Luna senz'atmosfera si comporterebbe come Mercurio, diventando completamente oscura quando si trova a pochi gradi dal Sole. Anche alla congiunzione inferiore (per l'osservatore terrestre, questa è l'opposizione di Marte e Sole), la massima distanza visibile tra la Terra e la Luna sarebbe di circa 25′, che è vicina alla dimensione apparente della Luna nel cielo terrestre. Vicino all'elongazione massima (47,4°), la Terra e la Luna brillerebbero rispettivamente con magnitudini apparenti -2,5 e +0,9. (JPL Horizons shows: 0.9304AU from Earth; Phase 43%; Sun Elongation 43°)
Venere e lune marziane
Venere come la Terra sarebbe una stella del mattino o della sera visto da Marte; la sua magnitudine sarebbe -3,2, più luminoso della Terra per via della sua albedo maggiore, dovuta all'alta riflettanza delle sue nubi.