Quanto e’ stellata la notte? Monitoraggio della brillanza del cielo notturno a Roma e nel Lazio Prof. Roberto Nesci, Dip. Di Fisica, Universita’ La Sapienza 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 1 Obiettivi dell’esperienza 1. Familiarizzare gli studenti col cielo tramite attivita’ pratiche; 2. Far partecipare gli studenti ad una VERA attivita’ di rilevamento di dati scientifici; 3. Favorire contatti tra studenti di scuole diverse; 4. Sensibilizzare gli studenti agli argomenti della migliore illuminazione e del risparmio energetico. 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 2 1. Familiarizzarsi col cielo Imparare ad orientarsi Riconoscere alcune costellazioni Apprezzare le differenze di luminosita’ delle stelle 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 3 La costellazione di Orione dietro l’antenna della RAI a 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 4 Carta stellare della costellazione di Orione 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 5 2. Raccogliere dati scientifici Identificare la stella piu’ debole visibile a occhio nudo in alcune costellazioni assegnate, rispettando una procedura definita, durante tutto l’inverno Inserire i dati in un archivio collettivo Trasformare i dati raccolti in un rapporto finale Confrontare i loro risultati con dati di letteratura 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 6 3. Favorire contatti Si e’ scelto di utilizzare una pagina web, strumento al quale i ragazzi sono abituati, per realizzare la condivisione in tempo reale delle osservazioni ottenute da punti molto distanti Si e’ attivato un Forum, anche esso strumento familiare ai ragazzi, per favorire lo scambio di informazioni e l’instaurarsi di rapporti, anche personali Ogni scuola poteva utilizzare TUTTI i dati interpretandoli in un rapporto finale. Lo scambio di questo materiale interpretativo poteva costituire una ulteriore occasione di dialogo con le altre scuole 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 7 Pagina iniziale del sito del progetto: quanto e’ stellata la notte? 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 8 4. Sensibilizzazione alle modalita’ di illuminazione e al risparmio energetico Constatare con l’osservazione diretta del cielo il problema della illuminazione notturna Verificare, confrontando luoghi di osservazione diversi, quanto le condizioni di illuminazione influiscano sulla visibilita’ di cio’ che vogliono vedere Trovare il modo di schermarsi dalle luci fastidiose, e quindi acquisire esperienza pratica Verificare l’importanza dell’orientamento delle fonti luminose ai fini della sicurezza e della vita pratica, oltre che della fruizione del cielo Acquisire sensibilita’ su come illuminare nel modo migliore 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 9 Inquinamento luminoso in Italia Cinzano 2001 Mappa secondo Cinzano (2001). Il colore indica la magnitudine delle stelle piu’ deboli visibili a occhio nudo Rosso Arancio scuro Arancio Giallo oro Giallo Celeste Blu Blu scuro Grigio 27/09/2009 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50 5.75 R. Nesci, UAI Padova 10 Mappa globale degli osservatori attivi 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 11 Visibilita’ delle stelle ad occhio nudo nel Lazio (da Cinzano 2001) Colore magnitudine Rosso Marron Arancio Giallo scuro Giallo oro Blu chiaro Blu medio Blu scuro 27/09/2009 4.00-3.75 4.25-4.00 4.50-4.25 4.75-4.50 5.00-4.75 5.25-5.00 5.50-5.25 5.75-5.50 R. Nesci, UAI Padova 12 Come confrontare i nostri dati con la mappa? La mappa di Cinzano e’ calcolata in base ai dati dei satelliti DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) dell’Aeronautica Militare degli Stati Uniti, e su un modello di diffusione della luce nell’atmosfera terrestre. La risoluzione della mappa e’ di circa 5 km, quindi per un confronto bisogna mediare i dati del nostro campionamento su aree di dimensioni confrontabili La visibilita’ delle stelle ad occhio nudo dipende da molti fattori: 1. Esperienza dell’osservatore 2. Adattamento al buio 3. Eta’ dell’osservatore 4. Altezza delle stelle sull’orizzonte 5. Trasparenza dell’atmosfera 6. Luminosita’ del cielo 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 13 Tecnica utilizzata Per ottenere un valore ragionevole delle visibilita’ delle stelle, partendo da un insieme di dati di osservatori non esperti, ho deciso di: 1. prendere per ciascun osservatore il dato migliore 2. calcolare la mediana dei dati in una area geografica omogenea 3. calcolare la deviazione standard dei dati come indice della dispersione dei dati nell’area 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 14 Zona di Bracciano: Mediana = 5.27; disp=0.84 Zona di Anguillara: mediana = 4.80; disp=0.60 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 15 Zone di Roma Zona mag disp Nord = 3.68; 0.74 Est = 3.68; 1.01 Centro = 4.42; 0.62 Ovest = 3.96; 1.25 Sud = 4.00; 0.58 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 16 Zona Ostia-Pomezia-Torvaianica-Aprilia Mediana = 5.38, disp=0.24 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 17 Anagni: mediana = 3.65; disp=0.85 Roccagorga: mediana = 5.43; disp=0.50 Anzio_Nettuno: mediana = 3.51; disp=0.89 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 18 Tabella riassuntiva magnitudini limite 27/09/2009 Zona mag Disp Cinzano 2001 Osservatori Bracciano 5.27 0.84 5.00-5.25 13 Roma Nord 3.68 0.74 4.25-4.50 7 Roma Est 3.68 1.01 4.25-4.50 12 Roma Cent 3.77; 4.42 1.64; 0.62 3.75-4.25 13; 9 Roma Ovest 3.96 1.25 4.25-4.50 7 Roma Sud 4.00 0.58 4.25-4.50 4 Pomezia-Aprilia 5.38 0.24 4.75-5.00 9 Anzio-Nettuno 3.51 0.35 4.50-4.75 7 Anagni 3.65 0.85 4.75-5.00 18 Roccagorga 5.43 0.50 5.25-5.50 3 R. Nesci, UAI Padova 19 Istogramma delle osservazioni compiute dagli studenti 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 20 Magnitudine limite in funzione della distanza dal centro di Roma 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 21 Confronto tra la mappa di Cinzano e i dati di questa ricerca usando tutti gli studenti che hanno compiuto almeno due osservazioni. Notare che la pendenza della retta di fit e’ sensibilmente minore di 1: la visibilita’ in citta’ e’ peggiore della stima dalla mappa di Cinzano. 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 22 Confronto tra la mappa di Cinzano e i dati di questa ricerca usando solo lo studente che ha compiuto piu’ osservazioni nella sua zona. Notare che la pendenza e’ ancora circa 0.5 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 23 Conclusioni Risultati principali: 1. Forte dispersioni dei dati tra diversi osservatori anche a breve distanza geografica. 2. Accordo della mappa del progetto con la mappa di Cinzano per quanto riguarda l’andamento generale. 3. Pendenza sensibilmente minore di 1 della retta di fit tra dati rivelati e valori aspettati dalla mappa di Cinzano. 4. Bassa visibilita’ delle stelle anche dentro le citta’ piccole (Anzio, Anagni), analoga a quella all’interno di Roma. 5. Visibilita’ un po’ migliore del previsto nelle localita’ di campagna. 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 24 Sviluppi possibili (1) A) Allargare il rilevamento ad altre Regioni coinvolgendo un maggior numero scuole. Questo richiede una scelta mirata e soprattutto identificare i docenti di riferimento. B) Allargare il rilevamento a tutti gli Osservatori fissi dell’UAI, in modo da poter avere un monitoraggio svolto da persone esperte e prolungato nel tempo, per scoprire se e quanto l’inquinamento luminoso varia nel tempo. Questo e’ importante per valutare l’effetto della graduale sostituzione dei sistemi di illuminazione pubblica con modelli di tipo cutoff o semi-cutoff. 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 25 Sviluppi possibili (2) In entrambi i casi il Dipartimento di Fisica della Sapienza potrebbe ospitare la pagina web e il relativo database. Identificare le modalita’ di raccordo con le ARPA per poter segnalare le eventuali variazioni riscontrate nel tempo e/o a seguito di installazioni di nuovi impianti di illuminazione. I soci dell’UAI hanno certamente sia le competenze che l’entusiasmo per portare avanti un progetto di monitoraggio dell’inquinamento luminoso a livello nazionale e protratto nel tempo. Vogliamo provarci? 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 26 Sviluppi possibili (2) 3. Utilizzare fotometri (tipo SQM) invece della osservazione ad occhio nudo delle stelle. Anche il questo caso il Dipartimento di Fisica potrebbe ospitare il database e l’interfaccia web. 4. Identificare le modalita’ di raccordo con le ARPA per segnalare le eventuali variazioni riscontrate nel tempo e/o a seguito di installazioni di nuovi impianti di illuminazione. I soci dell’UAI hanno certamente sia le competenze che l’entusiasmo per portare avanti un progetto di monitoraggio dell’inquinamento luminoso a livello nazionale e protratto nel tempo. Vogliamo provarci? 27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 27