Ringraziamo per la definizione di “esperti”, benché solo da “sotto a sopra” e non viceversa!
In ogni caso la questione della visibilità dallo spazio della Muraglia Cinese, non senza ragione definita dal nostro lettore mitica, è uno dei più dibattuti in rete e non. Anticipiamo subito la risposta: la Muraglia, così come la piramide di Cheope o altre strutture similari non è purtroppo visibile dallo spazio. Tuttavia il tema presenta molti punti di un certo interesse legati alla necessità di definire in maniera più precisa cosa intendiamo esattamente con il termine “vedere”. Proviamo quindi ad affrontare il problema con un approccio un po’ più tecnico.
La grande muraglia nei pressi di Beijing
Prima di tutto il nostro occhio, come per altro qualunque altro sistema ottico, ha dei limiti intrinseci nella capacità di discriminare dettagli, limiti che sono legati alla natura ondulatoria della luce stessa e che non dipendono da quanto avanzato tecnologicamente sia lo strumento che adoperiamo. O, nel nostro caso, da quanto sia efficiente la vista della persona che consideriamo. Questo limite dipende dalla lunghezza d’onda alla quale stiamo osservando e dal diametro dell’apparato ottico in questione. Dati questi due parametri è possibile calcolare la minima distanza angolare che possiamo sperare di separare con il nostro sistema ottico.
Vediamo di comprendere meglio il discorso con alcuni esempi. La relazione in questione è in realtà molto semplice:
angolo = Lunghezza d’onda / diametro
dove la distanza angolare risulta in radianti. Se misuriamo la lunghezza d’onda in nanometri (nm), il diametro in centimetri (cm), e la distanza angolare in secondi d’arco, ovvero 1/3600 di grado, la nostra relazione diventa:
angolo (secondi d’arco) ~ 0,021 lunghezza d’onda (nm) / diametro (cm)
A titolo d’esempio, con un telescopio da 100cm di diametro, osservando nel visibile, ovvero a circa 550nm, otteniamo circa 0,1 secondi d’arco. Se volessimo applicare questa relazione all’occhio umano, assumendo come è naturale di osservare nel visibile, otterremmo circa 20 secondi d’arco con un diametro della pupilla di circa 0.5cm, ovvero una pupilla in condizioni di illuminazione abbastanza scarsa. Naturalmente questi valori sono da considerarsi come dei limiti in caso di ottica perfetta e nessun altro disturbo. Da Terra, per esempio, con il telescopio assunto nel nostro esempio, è in realtà praticamente impossibile ottenere immagini così dettagliate in quanto la nostra atmosfera si comporta anch’essa come un sistema ottico e degrada le immagini fino a qualche secondo d’arco. Circa mezzo secondo d’arco nei siti osservativi migliori, 2-3 più comunemente. Il che per altro ci aiuta immediatamente a capire come mai in astronomia rivesta così grande interesse la possibilità di compiere osservazioni al di fuori dell’atmosfera anche con telescopi ottici.
Il caso dell’occhio umano è però decisamente più complesso. Anche se in letteratura si riportano casi di eccezionale acuità visiva, nella grande maggioranza dei casi, in seguito probabilmente ad imperfezioni di vario genere, si il potere risolutivo è però alquanto peggiore, dell’ordine per esempio del minuto d’arco, ovvero circa 60 secondi d’arco. Anche se non direttamente legato al tema di questa domanda, è bene infatti ricordare che il comprendere appieno le proprietà ottiche e fisiologiche della visione umana è un problema alquanto interessante e a sua volta senz’altro meritorio di approfondimenti.
Tornando comunque al nostro esempio, data una minima distanza angolare risolvibile, a seconda della distanza a cui siamo dall’oggetto che stiamo osservando, possiamo anche calcolare la dimensione minima dei più piccoli particolari percebili come distinti. La relazione è puramente trigonometrica, e se ancora una volta esprimiamo l’angolo in radianti si ha:
dimensione = angolo · distanza
dove la dimensione e la distanza devono essere espresse con le stesse unità di misura. Se, per comodità, esprimiamo gli angoli in secondi d’arco, le distanze in chilometri (km) e le dimensioni in metri (m), la relazione diventa:
dimensione (m) ~ 4,8 10-3 angolo (secondi d’arco) · distanza (km)
Con il nostro telescopio, quindi, se stessimo osservando al di fuori dell’atmosfera la Luna, a poco meno di 400.000 km, avremmo che la dimensione minima dei dettagli risolvibili è poco più di 200 m. Se però fossimo più confortevolmente sul suolo terrestre con un’atmosfera degradante la qualità delle immagini fino ad un secondo d’arco, la dimensione minima diventerebbe di circa un paio di chilometri. E osservando ad occhio nudo? Qui l’atmosfera non ha praticamente alcuna influenza ed otteniamo valori dell’ordine del centinaio di chilometri.
È ora però opportuno introdurre un’altra considerazione. La dimensione angolare non è l’unico parametro importante per definire l’osservabilità, o meno, di un oggetto posto ad una determinata distanza. È anche necessario che ci sia un certo contrasto di colore e/o luminosità con lo sfondo circostante affinché, anche se di dimensioni angolari adeguate, l’oggetto sia realmente visibile. Il trattare compiutamente problematiche legate ai meccanismi fisiologici della visione è al di fuori dello scopo, e delle possibilità, di questa risposta. È comunque esperienza comune degli osservatori della Luna, con anche piccoli telescopi, l’essere per esempio in grado di “vedere” crepacci, o comunque strutture lineari scure molto lunghe ma molto sottili, grazie al potente contrasto con lo sfondo brillante della superficie lunare. Questo è un punto importante che ci tornerà utile fra breve.
Arrivando finalmente al tema originale della domanda, la visibilità della muraglia cinese dallo spazio, abbiamo ora solo bisogno di decidere da che distanza stiamo cercando di osservare la Terra. Come esempio potremmo prendere distanze fra i 350 ed i 500km. La Stazione Spaziale Internazionale infatti orbita intorno a queste quote, e la quasi totalità delle missioni spaziale umane si sono svolte a quote non dissimili. Osservando il suolo terrestre da questa quota, anche assumendo una vista di buona qualità, otteniamo che la minima dimensione dei particolari rilevabili sarebbe intorno al centinaio di metri o peggio.
Questo ci dice che una città può anche essere distinguibile, come infatti a volte è, mentre una struttura come la Grande Muraglia, con uno spessore di alcuni metri, non lo può sicuramente essere. La visibilità della Muraglia risulta di fatto essere una specie di leggenda metropolitana, probabilmente alimentata dal fatto che si tratta comunque di una struttura imponente come anche le piramidi egizie ed altri grossi complessi architettonici ai quali spesso viene anche attribuita la visibilità dallo spazio. Si badi bene al fatto che il valore di 100 m prima riportato non debba trarre in inganno. Vale comunque sempre la necessità di osservare l’oggetto con qualche contrasto rispetto allo sfondo circostante. Ed in effetti, per la Grande Muraglia, qualche speranza potrebbe tuttavia venire dall’osservare che se è vero che la struttura ha una spessore eccessivamente ridotto, è però lunga migliaia chilometri. Questo significa che l’ipotetico osservatore dallo spazio non ha probabilmente modo di percepire la Muraglia in quanto tale, ma potrebbe percepire una linea molto lunga, un po’ come un crepaccio o una faglia sulla Luna, se la stessa offrisse un contrasto di colore e luminosità adeguato rispetto allo sfondo circostante. Di fatto questo non accade, per la Grande Muraglia come anche per le piramidi egizie, ma se per amore di discussione ipotizzassimo che fosse possibile illuminare la Grande Muraglia con delle potenti lampade per tutta la sua lunghezza, di notte dallo spazio si dovrebbe poter godere, con relativa facilità, dell’indubbio spettacolo di una lunga linea luminosa delineante i confini della Cina.