"Luce, astronomia, clima e pianeti". Vediamoci chiaro!

25 marzo 2009 Modena
Un Pozzo di Scienza ® Fondazione “Marino Golinelli”
“Luce, atmosfera, clima e pianeti. Vediamoci chiaro”
Bedogni Roberto
INAF Osservatorio Astronomico di Bologna
http://naomi.bo.astro.it/bedogni
email: [email protected]
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Il 28 marzo, dalle 20,30 alle 21,30
Ora della Terra – Earth Hour.
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Il 28 marzo, dalle 20,30 alle 21,30
Ora della Terra – Earth Hour.
Partita da Sydney nel 2007, Earth Hour - l’ Ora della Terra ha
contagiato 370 città e 50 milioni di persone nel 2008 con spegnimenti
che hanno coinvolto il mondo a ogni latitudine dalle isole Fiji a San
Francisco, passando per Manila, Bangkok, Roma, Copenaghen,
Toronto, Chicago, New York.
Per il 2009 l’ambizione è grandissima e si mira a coinvolgere un
miliardo di persone e più di 1000 città. Si spegneranno icone
mondiali come la Tour Eiffel, il Colosseo, le Cascate del Niagara,
le piccole isole Chatham nel Pacifico e il più alto grattacielo del
mondo il Taipei 101 in Cina.
http://www.wwf.it/oradellaterra/registrati.aspx
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Luce
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Cielo notturno a Mt. Graham (3.300 m), Arizona,
USA, nel parco del Coronado National Forest.
- La
via lattea attraversa il
centro.
- Vicino all’orizzonte, i
contributi di luce artificiale
delle città di Tucson e di
Phoenix lontane oltre 100 e
150 km rispettivamente.
I fasci di luce si estendono
in cielo per pochi gradi
Fotografia effettuata con
obiettivo fish-eye a 180
gradi nel 1985 (D. Officer e
P. Welch, University of
Arizona).
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Atmosfera-F. Patat, ESO,
http://www.eso.org/~fpatat/science/skybright/skybright.ppt
[OI]6300,6364 (300km)
N 5200 (258km)
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Aurore e luce aurorale viste dallo spazio
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Confronto tra lo spettro del cielo di Asiago e
quello di Cerro Paranal, Cile
Asiago
Nel cielo di Asiago si
notano in particolare
le righe del sodio e
del mercurio.
Fernando Patat,
European Southern
Observatory, 2003
http://www.eso.org/
~fpatat/science/sky
bright/index.html
Paranal
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Los Angeles in 1908,
as seen from Mt. Wilson Observatory
Los Angeles in 1988, as seen from Mt. Wilson.
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Luce zodiacale a Cerro Paranal, Cile: Yuri Beletski,
European Southern Observatory, 2007
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Cielo con aurore boreali e via lattea (P.M. Heden, 2008)
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I colori dell’Aurora
Gli elettroni provenienti dal Sole vengono imprigionati dal campo
magnetico terrestre ed entrano così nell’atmosfera. Le loro collisioni
con gli atomi e molecole dell’atmosfera producono la luce delle
Aurore.
Gli atomi di ossigeno
emet-tono luce rossa
(> 200 km) o verde.
Gli atomi di azoto emettono
luce blu.
Le molecole di azoto
emet-tono luce
violetta (< 100 Km).
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Un’immagine della Terra di notte
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L’inquinamento luminoso in USA
L’inquinamento luminoso è maggiore nei paesi a tecnologia avanzata
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L’inquinamento luminoso in Africa
L’inquinamento luminoso è minore nei paesi in via di sviluppo
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L’inquinamento luminoso in Oceania
L’inquinamento luminoso è minore anche in paesi sviluppati ma a
scarsa densità di popolazione
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Un’immagine dell’Europa di notte
Questa immagine dell’Europa vista da satellite ci dà un’indicazione di
quanto esteso sia l’inquinamento luminoso nel nostro continente
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Mappa della luminosità ad occhio nudo persa in Europa
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Un’immagine dell’Italia di notte
L’inquinamento luminoso sulla nostra
penisola
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Inquinamento luminoso in Italia
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International Dark Sky Association
L’IDA (International Dark Sky Association) si preoccupa di monitorare
l’inquinamento luminoso nei diversi paesi
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Le cause dell’inquinamento notturno
Luci al Mercurio
Luci al Sodio
Luci di illuminazione stradale diffusa
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Gli effetti dell’inquinamento luminoso
L’analisi spettrale
della luce di alcune
lampade di
illuminazione
pubblica
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I Telescopi
Per evitare problemi di “luci diffuse” i nuovi telescopi vengono
costruiti in luoghi isolati. Nell’immagine il telescopio Galileo posto
nelle Canarie
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Telescopi rifrattori
Usano lenti
convergenti
Il telescopio di Yerkes, il piu grande rifrattore del mondo
con una lente da 100 cm. Nascono problemi nella
costruzione di montature che sostengano rifrattori di
grandi dimensioni
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Telescopi riflettori
Sono I telescopi più
Diffusi nel mondo.
Usano specchi convergenti
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Perché costruire telescopi di grandi dimensioni?
(1) Con l’aumentare del diametro degli specchi aumenta la quantità di
radiazione raccolta
(2) La risoluzione angolare è inversamente proporzionale
al diametro dello specchio
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Esempi di montature per riflettori
Asiago 122cm
Asiago 182cm
ESO-NTT 358cm
Equatoriale
Equatoriale
Altazimutale
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Il telescopio di Loiano
I telescopi posti in prossimità di città risentono in modo determinante
dell’inquinamento luminoso. Nell’immagine il Telescopio di Loiano che
risente delle luci della tangenziale di Bologna.
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La visibilità a Loiano ed Asiago
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I Radiotelescopi
Anche i radiotelescopi posti in prossimità di città risentono di
inquinamento nella banda radio. Nell’immagine il radiotelescopio di
Medicina.
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Esploriamo l’Universo
Esplorare l’universo significa studiare la distribuzione, nello spazio e nel
tempo, dei corpi celesti che lo compongono
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Luce ed informazione
L’informazione astronomica proviene dalla luce emessa dai corpi celesti (stelle e
galassie) che raggiunge, ad esempio, lo specchio dei telescopi e viene da essi
elaborata.
Due sono i campi di indagine prevalenti per l’astronomia nella banda del visibile:
•dallo studio dell’intensità luminosa della luce L (fotometria) in funzione della
distanza d
•dallo studio delle componenti alle varie lunghezze d’onda λ (spettroscopia)
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Luce – Astronomia -Informazione
Tutto ciò che osserviamo nel cielo notturno è la “luce” emessa o
riflessa dai corpi celesti che ci raggiunge
L’astronomia è una disciplina “osservativa” non è, come la fisica,
“sperimentale”
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La velocità della luce è costante ?
Il valore di c è circa 30 centimetri per nanosecondo, precisamente
c = 299 792 458 metri per secondo
Dal 1983, si è scelto questo valore come esatto per tarare altre
costanti, tra cui il metro.
Tutti gli osservatori misurano la velocità della luce come uguale !
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La velocità della luce
Ma non solo la sua velocità e costante ma è anche la
massima raggiungibile per un qualsiasi fenomeno fisico ed
astronomico.
Non esistono corpi sia fisici che celesti la cui velocità
supera quella della luce!
La luce è un “termometro temporale”
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La luce
Tutto ciò che osserviamo nel cielo notturno è la “luce”
emessa o riflessa dai corpi celesti che ci raggiunge
Possiamo quindi misurare :
1. L’intensità luminosa della sorgente (fotometria)
2. Le singole componenti luminose (alle diverse lunghezze
di onda-spettroscopia)
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L’intensità luminosa
Attenuazione della luce al variare della distanza
• La luminosità di un sorgente luminosa (ad esempio una lampadina ma
anche una stella) diminuisce all’aumentare della distanza I~1/d2
• raddoppiando la distanza
diminuisce di 4 volte
• decuplicando la distanza
diminuisce di 100 volte
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Lo spettro elettromagnetico
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Lo spettro visibile ...
... una piccola parte dello spettro elettromagnetico
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Lo spettro elettromagnetico
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Lo spettro visibile
Lo spettro visibile è quella parte dello spettro elettromagnetico che
cade tra il rosso e il violetto includendo tutti i colori percepibili
dall'occhio umano.
La lunghezza d'onda della luce visibile λ va indicativamente da
400nm a 700nm (nm=1 nanometro=10 -9 m).
La massima sensibilità dell'occhio la si ha attorno ai 555 nm, dove si
trova il colore verde.
Velocità della luce c [L/T], lunghezza di onda λ [L] e frequenza ν [1/T]
c=λν
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Spettro elettromagnetico ed assorbimento
dell’atmosfera terrestre
Velocità della luce c [L/T], lunghezza di onda λ [L] e frequenza ν [1/T]
c=λν
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Le molte facce
di M81
Visibile
Ultravioletto
Raggi
X
Lontano
Radio
infrarosso
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La luminosità apparente delle stelle
(magnitudine visuale mv)
• Già nell’antichità Ipparco
definì le più brillanti di 1ª
grandezza e quelle
appena percepibili ad
occhio nudo di 6ª
grandezza.
• Una stella di 1ª grandezza
è 2,5 volte più brillante di
una di 2ª grandezza
• Una stella di 1ª grandezza
è 6,3 volte più brillante di
una di 3ª grandezza
• …………………..
• Una stella di 1ª grandezza
è 100 volte più brillante di
una di 6ª grandezza
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Scala delle magnitudini apparenti
Mag. app.
Oggetto celeste
-26,8
Sole
-12,6
Luna piena
-4,4
Luminosità di Venere al suo massimo
-2,8
Luminosità di Marte al suo massimo
-1,5
Sirio, la stella più luminosa
-0,7
Canopo, la seconda stella più luminosa
+6,0
Le stelle più deboli osservabili ad occhio
nudo
+12,6
Il quasar più luminoso
+30 Gli oggetti più deboli osservabili col Telescopio Spaziale Hubble
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Atmosfera
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La Terra, il pianeta vivente
Perché la Terra è “sistema vivente”
1) Si trova nella fascia abitabile del Sistema solare
2) Ha una atmosfera di tipo secondario cioè “evoluta”
3) E’ geologicamente attiva
4) C’è la Luna
5) Lo dicono i biologi
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Il Sistema doppio Terra-Luna
La Terra e la Luna orbitano attorno ad un centro di massa comune, che si
trova ad una distanza di circa 4700 chilometri dal centro della Terra.
Poiché questo centro si trova dentro alla massa terrestre, il moto della
Terra è meglio descritto come un'oscillazione.
Rispetto agli altri satelliti del Sistema solare, la Luna è eccezionalmente
grande rispetto al pianeta attorno a cui orbita, tanto che il sistema TerraLuna può essere quasi considerato un pianeta doppio ("quasi" perché il
centro di gravità del sistema Terra-Luna è comunque di poco all'interno
della Terra).
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