Un'eclissi può avere una parente che si verifica a circa 18 anni di distanza. I due eventi possono presentare un allineamento simile, una distanza simile tra Terra e Luna e un percorso simile nella geometria dell'ombra della Terra o della Luna. Questa relazione si chiama ciclo di Saros ed è uno degli esempi più utili in astronomia di uno schema che funziona perché diversi ritmi imperfetti quasi coincidono.
Un Saros dura circa 18 anni, 11 giorni e 8 ore. Non è un appuntamento per un'eclissi identica sopra la stessa città. Le ore in più modificano la geometria rispetto alla Terra, mentre da una ricorrenza all'altra si accumulano piccole differenze. Ogni eclissi appartiene a una famiglia in evoluzione, non a una sequenza infinita di duplicati.
Il catalogo delle eclissi lunari elenca i singoli eventi, con il tipo, gli orari dei contatti, la durata e la visibilità dalla tua posizione. Il Saros spiega il legame più profondo tra alcune di queste voci: perché un certo tipo di allineamento può ripetersi decenni dopo.
Tre orologi lunari devono quasi coincidere
La Luna segue più di un ciclo utile. Il suo ciclo delle fasi, o mese sinodico, dura in media 29,53059 giorni. È l'intervallo tra una Luna nuova e la successiva, oppure tra un plenilunio e il successivo. Le eclissi solari richiedono la Luna nuova; quelle lunari il plenilunio. Tornare alla fase giusta è dunque il primo requisito perché un'eclissi si ripeta.
Il secondo orologio riguarda l'orbita inclinata della Luna. Il suo piano orbitale è inclinato di 5,14 gradi rispetto all'eclittica, il piano dell'orbita terrestre attorno al Sole. I due piani si intersecano lungo una linea e i punti in cui la Luna attraversa questo piano si chiamano nodi. Perché si verifichi un'eclissi, la Luna deve trovarsi vicino a un nodo e nella fase appropriata. L'intervallo tra due passaggi successivi per uno stesso nodo è un mese draconitico, di circa 27,21 giorni.
Il terzo orologio misura il ritorno della Luna al perigeo, il punto più vicino alla Terra. Questo mese anomalistico dura circa 27,55 giorni. La distanza influisce sulle dimensioni apparenti della Luna e sulla sua velocità lungo l'orbita; perciò, la ripetizione di questo ciclo contribuisce a produrre eclissi con caratteristiche simili.
La durata di questi mesi è diversa perché le direzioni dei nodi e del perigeo cambiano lentamente. Un singolo mese non può azzerare tutti e tre gli orologi.
I calcoli alla base dei 18 anni
Il Saros funziona perché 223 mesi sinodici equivalgono quasi a 242 mesi draconitici e 239 mesi anomalistici. Dopo questo intervallo, la Luna torna più o meno alla stessa fase, più o meno nella stessa posizione rispetto a un nodo e più o meno allo stesso punto del suo ciclo di distanza minima e massima.
Usare la durata media del ciclo delle fasi dà un esempio di calcolo utile: 223 × 29,53059 giorni = 6.585,32157 giorni. La parte frazionaria, 0,32157 di giorno, corrisponde a circa 7 ore e 43 minuti. Da qui deriva la descrizione arrotondata che si sente spesso: «18 anni, 11 giorni e 8 ore». Il numero di giorni di calendario che restano varia a seconda degli anni bisestili compresi nell'intervallo; può essere circa 10 anziché 11.
La corrispondenza è approssimativa, non un multiplo comune esatto. L'allineamento con i nodi e la distanza non tornano perfettamente al punto di partenza: per questo un'eclissi cambia con il passare del tempo della sua famiglia. Anche gli intervalli effettivi tra i momenti corrispondenti delle eclissi variano un po', quindi aggiungere la durata media del Saros non sostituisce il calcolo degli orari dei contatti di un evento.
C'è un'altra distinzione utile: il conteggio di 223 mesi collega un'eclissi solare a un'altra eclissi solare, oppure un'eclissi lunare a un'altra eclissi lunare. Non trasforma un'eclissi di Luna nuova in un'eclissi di plenilunio. I due tipi hanno famiglie di Saros distinte.
Perché l'eclissi successiva si sposta verso ovest
La frazione di giorno in più ha una conseguenza geografica importante. La Terra ruota mentre si completa l'intervallo del Saros successivo. Circa 8 ore corrispondono a circa un terzo di rotazione, perciò la regione rivolta verso l'eclissi si sposta di circa 120 gradi di longitudine verso ovest da un membro della famiglia al successivo.
Nel caso di un'eclissi solare, questo aiuta a spiegare perché un membro successivo di una famiglia nota attraversi di solito una parte diversa della Terra. Anche se l'allineamento Sole-Luna è molto simile a quello dell'evento precedente, il luogo da cui osservi ha ruotato e non si trova più nella stessa posizione sotto l'ombra. Anche la traiettoria si sposta verso nord o verso sud man mano che cambia l'allineamento.
Per un'eclissi lunare non c'è una stretta fascia di totalità che attraversa la superficie terrestre. La questione è quali località abbiano la Luna sopra l'orizzonte durante ciascuna fase. Lo spostamento in longitudine cambia le parti del mondo da cui l'evento è visibile, anche se le aree di visibilità possono sovrapporsi in gran parte.
Tre intervalli di Saros formano un exeligmos, che dura circa 54 anni e un mese. Le ore in più si sommano fino a raggiungere quasi un giorno intero, riportando l'ora del giorno più vicino a quella iniziale. Questo rende la somiglianza geografica più marcata, ma non riproduce comunque un'eclissi esattamente.
La storia di una famiglia di eclissi
Una serie di Saros è la famiglia che si ottiene seguendo le eclissi correlate, a un Saros di distanza l'una dall'altra. Il ciclo è l'intervallo che si ripete; la serie è la catena di eventi che ne è collegata. Molte serie sono attive contemporaneamente e i loro membri si alternano nel calendario delle eclissi. Due eclissi consecutive, quindi, non appartengono necessariamente alla stessa famiglia.
Ogni serie dura molti secoli, perché la piccola differenza nell'allineamento con i nodi si accumula lentamente. Una serie lunare inizia con la Luna che entra appena nella penombra terrestre, la parte più esterna dell'ombra. I membri successivi possono attraversare l'ombra più in profondità, diventando eclissi parziali e, in alcune serie, totali. Alla fine, i passaggi diventano di nuovo meno profondi e la serie si conclude. Non tutte le famiglie arrivano alla totalità.
Le differenze tra eclissi lunari penombrali, parziali e totali offrono un riferimento visivo per comprendere questa progressione. Il Saros aggiunge una prospettiva più ampia: queste categorie possono rappresentare fasi diverse dell'evoluzione di una famiglia, anziché tipi di eventi senza alcuna relazione.
Anche le serie solari iniziano e terminano con eclissi parziali, con la possibilità che tra queste fasi si verifichino eclissi centrali. La geometria mutevole può produrre membri totali, anulari o ibridi. La somiglianza all'interno di una famiglia è reale, ma non garantisce mai che il tipo di eclissi resti invariato.
Che cosa potevano prevedere gli osservatori antichi
Gli astronomi babilonesi riconobbero schemi ricorrenti nelle eclissi lunari molto prima che esistesse una spiegazione fisica moderna del moto orbitale. Le registrazioni raccolte nel corso di generazioni permisero di collegare eventi separati da molti anni. Il risultato fondamentale fu capire che una lunga sequenza aveva una struttura, anziché considerare ogni eclissi un presagio o una sorpresa isolata.
Le eclissi lunari offrivano un vantaggio pratico per scoprire questi schemi. Sono visibili da gran parte del lato notturno della Terra, quindi un osservatore in un dato luogo ha più occasioni di vederle rispetto a un'eclissi solare totale, che segue una fascia stretta. Ciononostante, il maltempo, la luce del giorno e la Luna sotto l'orizzonte potevano creare lacune nelle registrazioni locali.
Un intervallo ricorrente poteva indicare la possibilità di un'eclissi senza fornire tutte le informazioni che si aspetta un osservatore moderno. Per prevedere la traiettoria locale di un'eclissi solare o l'inizio esatto della totalità lunare occorre una geometria più dettagliata. La forza storica del Saros, dunque, non stava nella precisione assoluta: era una relazione affidabile che si poteva dedurre dalle osservazioni senza disporre di una teoria completa della gravità.
Usare il ciclo senza fare promesse eccessive
Per fare un confronto pratico, scegli un'eclissi lunare in un catalogo e cerca un evento che si sia verificato circa 18 anni prima o dopo. Se il catalogo riporta i numeri di Saros, usali per confermare la relazione invece di basarti solo sulla distanza tra le date di calendario. Confronta il tipo e la durata dell'eclissi: una stretta somiglianza è una prova della geometria ricorrente, mentre le differenze rivelano la graduale evoluzione della famiglia.
Non limitarti a segnare la stessa data di calendario 18 anni dopo. Contano i giorni in più, così come le ore. Usa il calendario delle fasi lunari per conoscere gli orari esatti del plenilunio, poi consulta il catalogo delle eclissi per gli orari dei contatti con l'ombra. Il plenilunio indica la fase necessaria, ma non garantisce che la Luna entri nell'ombra terrestre.
Infine, distingui il verificarsi di un'eclissi dalla possibilità di osservarla. Le dashboard lunari delle città forniscono gli orari di levata e tramonto della Luna, la sua altezza e l'azimut, utili per controllare le condizioni dell'orizzonte locale. Dal punto di vista geometrico un'eclissi può essere ben visibile, ma verificarsi mentre la Luna è sotto il tuo orizzonte o iniziare quando è ancora bassa e nascosta dagli edifici. Il Saros spiega perché ritorna un evento correlato; l'orario locale e l'orizzonte determinano se puoi vederlo.