Collisioni cosmiche

Collisioni cosmiche
Civico Planetario di Milano “Ulrico Hoepli”
12 febbraio 2013
Sommario
• 
L’incontro ravvicinato con 2012 DA14
• 
Gli asteroidi: che cosa sono, dove sono
• 
Orbite e determinazione orbitale
• 
Incontri ravvicinati e probabilità di collisione
• 
L’evento di Tunguska
1
L’incontro ravvicinato con 2012 DA14
I dati del passaggio
Data: 15 febbraio 2013, ore 20:24 (ora italiana)
Distanza: 34.000 km (altezza: 27.700 km)
Velocità relativa: 7,8 km/s
Diametro: circa 50 m
Massa: circa 150.000 tonnellate (= 2 portaerei)
Energia cinetica: circa 2,5 Megaton
Scale di distanze
Diametro della Terra: 12.700 km
Distanza Terra-Sole: 149.600.000 km
Modello in scala 1/1.000.000.000
Diametro della Terra: 1,3 cm
Distanza Terra-Sole: 150 m
Diametro del Sole: 140 cm
lo spazio è vuoto!
Scale di distanze
Distanza
km
Raggi terrestri
Terra-Sole
149.600.000
23.500
Terra-Luna
384.000
60
Sat. geosincrono (*)
35.800
5,6
2012 DA14 (*)
27.700
4,3
(*) altezza sulla superficie terrestre
Tramonto: 17:51
Buio completo: 19:30
Fonte: Osservatorio Astronomico di Sormano
Osservatorio di Sormano
2
Impatti: eventi normali nel Sistema Solare
Crateri sulla
Luna
Crateri su
Marte
Callisto
(satellite di Giove)
Di che pianeta si tratta?
Asteroide Ida (Ø 56 km)
ripreso dalla sonda spaziale Galileo (agosto 1993)
Impatto dei frammenti della cometa Shoemaker-Levy 9 con il pianeta Giove
… e la Terra?
182 strutture da impatto confermate (10 m – 300 km)
+ altre 400/500 dubbie/da confermare
Barringer Meteor Crater (Arizona, USA)
diametro: 1200 m; età: 49.000 anni
Wolfe Creek crater (Australia)
diametro: 900 m; età: 300.000 anni
Lago di Manicouagan (Quebec, Canada)
diametro: 100 km; età: 210 milioni di anni
(immagine ripresa dallo Space Shuttle)
Immagine dallo Space Shuttle del Mistastin Lake (Labrador, Canada)
(diametro: 28 km; età: 38 milioni di anni)
Immagine radar del cratere di Aorounga (Ciad, Africa)
diametro: 900 m; età: 200 milioni di anni
Cratere di Chicxulub (Yucatan, Messico)
diametro: 170 km; età: 65 milioni di anni
(mappa delle anomalie gravimetriche)
3
Gli asteroidi: che cosa sono, dove sono
I pianeti del Sistema Solare
Orbite dei pianeti da Mercurio a Giove + fascia principale degli asteroidi
Confronto di dimensioni tra Terra, Luna e i due asteroidi più grandi
Luna (3474 km)
Cerere (975 km)
Vesta (530 km)
Terra (12742 km)
Confronto di dimensioni tra Vesta, il secondo asteroide in grandezza, e asteroidi più piccoli
Cerere (ø 975 km) ripreso dal
Telescopio Spaziale Hubble
(23/1/2004)
Struttura interna di Cerere
Vesta (ø 530 km) ripreso dalla
sonda Dawn (12/10/2011)
Ida (54×24×15 km) ripreso dalla sonda Galileo (agosto 1993)
Aspetto dell'asteroide Ida in varie fasi della rotazione
Mathilde (ø 53 km) ripreso dalla sonda NEAR (27/6/1997)
Eros (34×11 km) ripreso dalla sonda NEAR (12/2/2001)
Itokawa (330 m) ripreso dalla sonda Hayabusa (ottobre 2005)
Quanti sono gli asteroidi?
Dipende dalle dimensioni:
1 : diametro = 930 km (Cerere)
4:
diametro > 400 km
30 :
diametro > 200 km
250 :
diametro > 100 km
1,000,000 ? :
diametro > 1 km
Numero di asteroidi “conosciuti”: 604.000 (gennaio 2013)
4
Dinamica orbitale
degli incontri ravvicinati
Prima legge di Keplero
L’orbita di un pianeta
è un’ellisse, di cui il
sole occupa uno dei
due fuochi
Eccentricità di un’ellisse
Seconda legge di Keplero
Il raggio vettore del
pianeta descrive aree
uguali in tempi uguali
Terza legge di Keplero
I quadrati dei periodi di
rivoluzione sono
direttamente proporzionali
ai cubi dei semiassi
maggiori delle loro orbite
Terza legge di Keplero
I quadrati dei periodi di
rivoluzione sono
direttamente proporzionali
ai cubi dei semiassi
maggiori delle loro orbite
Le orbite dei pianeti principali sono quasi concentriche e non si incrociano
Orbita di un asteroide che incrocia le orbite di alcuni pianeti
Incrocio di orbite
Incrocio senza intersezione (contatto)
Distanza lungo la linea nodale ≈ distanza minima
Precessione orbitale dovuta alle perturbazioni planetarie
Intersezione di orbite senza collisione
Intersezione di orbite con collisione
L’orbita di 2012 DA14 attualmente interseca l’orbita terrestre
Periodo orbitale = 317 giorni
Futuri incontri ravvicinati di 2012 DA14 con la Terra per cui non è ancora
possibile escludere una collisione
ma le probabilità di collisione sono piccolissime
(cioè non conosciamo ancora abbastanza bene l’orbita)
Frequenza media di collisione
per un singolo asteroide ≈ 50 milioni di anni
diam = 10 km
1 km
100 m
30 m
50 milioni di anni
500,000 anni
5,000 anni
100-200 anni
5
Determinazione orbitale
Osservazioni di asteroidi
(la scoperta di 2012 DA14)
Le immagini stellari non sono puntiformi
Effetti della turbolenza atmosferica
Problema della determinazione orbitale
Quantità necessarie: posizione e velocità iniziali
Quantità osservate:
§  solo posizione
§  solo direzione (non la distanza)
Determinazione orbitale:
essenziale il “fattore tempo”
•  per la stima della velocità
•  per avere informazioni sulla distanza
(effetto di parallasse ed evoluzione orbitale)
Determinazione orbitale come
eliminazione di “asteroidi virtuali”
Deflessione della traiettoria dell’asteroide
prodotta da un incontro ravvicinato
6
Stima della probabilità di collisione
Anche se a una certa epoca la regione di incertezza di un’orbita ha una forma compatta …
… facendo evolvere l’orbita nel futuro la regione si allunga il longitudine (3a legge di Keplero) …
… fino ad assumere l’aspetto di un “sigaro” molto allungato.
Il punto di massimo avvicinamento di un asteroide con la Terra è il
punto in cui il vettore Terra-asteroide è ortogonale alla traiettoria
L’intersezione del “sigaro” di incertezza (nuvola degli asteroidi virtuali) con il target plane
costituisce l’insieme delle possibili geometrie dell’incontro ravvicinato
7
Il caso Tunguska
Sito dell’impatto di Tunguska (30 giugno 1908)
Leonid Alekseevič Kulik
(1883-1942)
Il primo esploratore del sito
dell’impatto
L'area di Tunguska nel 1928 (Kulik)
Tunguska oggi
Tunguska oggi
Tunguska oggi
Tunguska oggi: un “palo del telegrafo”
Tunguska oggi
Prima prospezione aerofotogrammetrica (1938)
Stima dell’“epicentro” in
base agli azimuth degli
alberi abbattuti
Traiettoria stimata del bolide
Il lago Cheko
Il catamarano “Kulik” sul lago Cheko (1999)
Esplorazione del fondale del lago Cheko (1999)
Profilo batimetrico del lago Cheko
Profilo batimetrico del lago Cheko
The end