Luna rossa

La cosiddetta luna rossa, in astronomia, è un fenomeno ottico per cui la Luna, anziché apparire nel cielo terrestre con il suo colore naturale, ovvero grigio-chiaro, appare di un colore ramato, che può variare tra il giallo-bruno e il rosso-mattone.

Il fenomeno è causato dalla diffusione di Rayleigh della luce solare da parte dell’atmosfera terrestre e la sua percezione è amplificata dalla rifrazione atmosferica. Si verifica al sorgere o al tramontare della Luna e durante le sue eclissi.

La diffusione atmosferica della luce solare

Quando la luce solare attraversa l’atmosfera, i suoi fotoni possono interagire con le molecole dei gas che la compongono o con altre sostanze in sospensione come l’umidità e gli inquinanti. Il fenomeno prevalente è la diffusione di Rayleigh, che determina la dispersione del fotone in una direzione qualsiasi. La probabilità di una interazione aumenta con la minor quota, con la maggiore presenza di umidità o di inquinanti e con la minor lunghezza d’onda della luce. Quest’ultima dipendenza è molto significativa perché l’intensità della luce diffusa è inversamente proporzionale alla quarta potenza della sua lunghezza d’onda.

Diffusione luminosa della Luna rossa

Quando un oggetto luminoso per esempio le stelle, è sufficientemente al di sopra dell’orizzonte, la sua luce proviene dall’alto e lo spessore di atmosfera attraversata è piccolo. La diffusione, allora, riguarda soprattutto la luce con minore lunghezza d’onda, cioè quella più vicina al violetto. Per questo motivo la luce diretta proveniente dagli oggetti celesti alti sull’orizzonte appare di colore chiaro, fra il bianco e il giallo. I fotoni dispersi, invece, determinano il colore azzurro del cielo terso. Questo colore è dovuto anche alla maggiore sensibilità dell’occhio umano alla frequenza del colore blu e alla totale incapacità di vedere lo spettro ultravioletto.

Quando invece, una sorgente luminosa è bassa sull’orizzonte, non solo la porzione di atmosfera attraversata prima di giungere al nostro occhio è più lunga e più densa, ma anche è più probabile la presenza di pulviscolo e di goccioline di vapore acqueo. In pratica tutte le frequenze più elevate vengono diffuse e il raggio luminoso risulta composto solo da fotoni la cui frequenza è prossima al rosso. Per questo motivo, ad esempio, il Sole appare rosso all’alba e al tramonto.

Apparenza della Luna durante leva e tramonto

Esattamente lo stesso fenomeno si verifica per pochi minuti quando sorge o tramonta la Luna. In questo caso al nostro occhio perviene la parte di luce visibile con lunghezza d’onda maggiore, che corrisponde a gradazioni di colore dello spettro visibile della luce che possono andare dal giallo-bruno, all’arancione, a volte anche al rosso.

La visione della Luna risente anche del fenomeno della rifrazione atmosferica, che impedisce la propagazione rettilinea dei raggi luminosi. A causa della rifrazione l’immagine della Luna che vediamo da Terra non si trova nella corretta posizione del nostro satellite. La levata apparente dell’astro anticipa di qualche minuto quella astronomica e il suo tramonto sembra verificarsi dopo quello astronomico. La rifrazione determina anche una maggiore lunghezza del tragitto compiuto dai raggi luminosi nella parte bassa dell’atmosfera.

Inoltre, sempre per via della rifrazione ottica, la Luna può apparire anche leggermente deformata, ovvero con la forma del suo disco “schiacciata”. La grandezza dell’astro può apparire maggiore rispetto a quando è alta nel cielo, ma ciò sarebbe dovuto soltanto ad un solo fenomeno di illusione ottica-percettiva. Questo fenomeno è anche detto di Ponzo e di Ebbinghaus.

Luna rossa durante un’eclissi lunare

Durante un’eclissi lunare la Luna, che si trova nel cono d’ombra della Terra, riceve comunque una piccola quantità di raggi solari deviati dalla rifrazione atmosferica terrestre. Tali raggi sono composti esclusivamente da fotoni appartenenti alla bassa frequenza dello spettro visibile. Il risultato è un oscuramento incompleto della Luna, il cui disco resta percettibile dall’occhio umano e dagli apparecchi fotografici. La poca intensità della luce e la relativa gradazione del colore rosso viene determinata dalla cosiddetta “scala di Danjon“. La gradazione può passare da un grigio-rosaceo, all’arancione, al rosso-mattone, al rosso scuro. Queste gradiazioni variano proporzionalmente con la quantità di pulviscolo atmosferico presente nella troposfera in quel particolare periodo, ad esempio se è in corso, da qualche parte, un’attività vulcanica particolarmente intensa. Le eclissi lunari sono più spettacolari quando la Luna si trova in prossimità del perigeo, come accaduto il 27 luglio 2018 e il 21 gennaio 2019.

Durante una eclissi un astronauta sulla Luna vedrebbe la Terra come un grande disco scuro circondato da un anello infuocato, costituito dalle luci rossastre di tutti i tramonti e tutte le albe che in quel momento si verificano sulla Terra. La loro luce, rifratta dall’atmosfera terrestre, illumina la Luna con tonalità di colore diverse secondo le caratteristiche fisiche e di inquinamento atmosferico dei territori terrestri in cui l’alba o il tramonto si sta verificando.