“R. Casimiri” – appunti di Scienze – classe 1A IPC – 03.03.2012
LE STELLE
Di notte vediamo il cielo cosparso di
oggetti luminosi, chiamati corpi celesti.
Alcuni di essi sono i pianeti del nostro
sistema solare, altri sono stelle, altri
ancora sono galassie a loro volta formate
da miliardi stelle che ci appaiono come un
singolo puntino luminoso a causa
dell’enorme distanza.
Ma cosa sono le stelle?
Le stelle sono grandi sfere gassose (non
sono solide!), costituite soprattutto da idrogeno ed elio. Le
stelle emettono tutto intorno enormi quantità di energia
sotto forma di luce, calore e altre radiazioni. La stella a noi più
nota (e più vicina!) è il nostro Sole.
Il fatto che una stella nel cielo ci appaia più luminosa di
un’altra può dipendere da due motivi:
1. la stella emette effettivamente più luce;
2. la stella è più vicina a noi e quindi solo
apparentemente ci sembra più luminosa.
Figura 1: una stella
Per questo la luminosità delle stelle si misura con una
grandezza chiamata magnitudine, che può essere apparente (cioè misura la luminosità così come ci appare
dalla Terra) o assoluta (misura la luminosità come se tutte le stelle fossero alla stessa distanza da noi).
A occhio nudo non si nota, ma le stelle hanno colori differenti, dal rosso all’azzurro. Il colore dipende dalla
temperatura della stella. Le stelle più fredde sono rosse, le più calde sono bianche e azzurre. In mezzo ci
stanno le stelle gialle come il nostro Sole.
Sembra il contrario della nostra esperienza perché in
genere pensiamo al fuoco che è rosso e alla neve che è
bianca. In realtà è come quando si riscalda un pezzo di
ferro alla fiamma: prima diventa rosso, poi giallo e infine,
quando è caldissimo, il pezzo di ferro diventa bianco. Se
potessimo raggiungere le più alte temperature
diventerebbe azzurro.
Il grafico che rappresenta la luminosità delle stelle in
funzione della temperatura è detto diagramma H-R: la
maggior parte delle stelle è disposta lungo la cosiddetta
sequenza principale del diagramma.
Prof. Andrea Marri
Figura 2: diagramma H-R
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meno caldo
più caldo
Le stelle nascono, si evolvono e muoiono.
Le stelle nascono in ammassi di polvere e gas chiamati
nebulose.
Figura 3: una nebulosa
LE GALASSIE
Le galassie sono composte da stelle, polveri e gas,
principalmente il gas è idrogeno.
Le forme delle galassie sono:
– spirale;
– barrata (ha una barra centrale dove sta il nucleo);
– ellittica (l’ellisse ha due fuochi);
– irregolare.
La galassia in cui si trova il Sole e la Terra si chiama “Via
Lattea”.
Ha forma di spirale.
C’è un nucleo più denso di stelle all’interno.
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Figura 4: una tipica galassia a spirale
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ORIGINE DELL’UNIVERSO
La teoria più accreditata ritiene che l’Universo si stia espandendo cioè le galassie si vanno allontanando
l’una dall’altra. Questo vuol dire che andando indietro nel tempo, le galassie erano sempre più vicine fra di
loro.
Quindi c’è stato un momento, tanti miliardi di anni fa, in cui
tutta la massa dell’Universo era contenuta in un unico punto.
In questo punto (chiamato “singolarità”) all’inizio la
temperatura era altissima: ci fu un’esplosione (da cui il nome
di teoria del Big Bang, che in inglese significa “grande
esplosione”), in seguito alla quale si formarono le componenti
della materia (le particelle del nucleo, cioè protoni, neutroni
ed elettroni). Poi si formarono gli elementi (prima i più leggeri
come l’idrogeno e l’elio), la temperatura cominciò a diminuire
e l’Universo iniziò a espandersi dal quel singolo punto.
Con il tempo (miliardi di anni) si sono formate le galassie, le
stelle e solo per ultimi i pianeti.
Che ne sarà dell’Universo? Non si sa con certezza.
Due ipotesi:
1. l’Universo si espanderà all’infinito;
2. l’Universo rallenterà la sua espansione e poi comincerà a contrarsi.
IL SOLE
Il Sole, la stella intorno alla quale ruota il nostro pianeta, è composto principalmente da idrogeno (73%) e
elio (25%).
Il Sole è una stella a strati che sono, a partire dal più interno:
1. nucleo;
2. zona radiativa;
3. zona convettiva;
4. fotosfera;
5. cromosfera;
6. corona solare.
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corona solare
Figura 5: strati del sole ed elementi notevoli
SISTEMA SOLARE
Il Sole e i corpi celesti che si muovono intorno ad esso (pianeti, satelliti, asteroidi, comete) prendono il
nome di Sistema Solare.
Figura 6: il Sistema Solare
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I pianeti sono corpi con forma sferica, senza reazioni nucleari al loro interno, che percorrono un’orbita
ellittica intorno al Sole.
Attualmente sono stati classificati come pianeti i seguenti
otto corpi celesti (a partire dal più vicino al Sole):
1. Mercurio
2. Venere
3. Terra
4. Marte
5. Giove
6. Saturno
7. Urano
8. Nettuno.
Plutone era considerato il nono pianeta fino al 2006, ma
ora è stato “declassato” a pianeta nano (corpi che
condividono la loro orbita intorno al Sole con altri corpi).
Figura 7: Keplero
Il moto dei pianeti intorno al Sole (detto movimento di rivoluzione) è stato studiato da Keplero (nato nel
1571 e morto nel 1630), un astronomo tedesco il quale elaborò tre leggi che descrivono il moto di tutti i
corpi celesti intorno al Sole, chiamate appunto Leggi di Keplero.
MOTI DELLA TERRA
La Terra ruota intorno al Sole (moto di rivoluzione) e su se stessa, intorno all’asse terrestre Polo Nord - Polo
Sud (moto di rotazione).
Una conseguenza del moto di rotazione della Terra intorno al proprio asse è il movimento apparente del
Sole attraverso il cielo e quindi l’alternanza del dì (giorno) con la notte.
Per compiere un giro completo su se stessa la Terra impiega 24 ore.
Figura 8: posizione della Terra al solstizio d'estate
circolo di illuminazione
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La fascia di confine che divide la parte illuminata della Terra da quella oscura si chiama circolo di
illuminazione.
Un’altra conseguenza del moto di rotazione della Terra intorno al proprio asse è la Forza di Coriolis, una
forza apparente che influisce sulla formazione dei venti, delle tempeste e delle correnti oceaniche.
Il moto ellittico della Terra intorno al Sole è detto di
rivoluzione. La Terra impiega 365 giorni per
compiere un giro completo.
Il punto dell’orbita più vicino al Sole è chiamato
perielio, il più lontano afelio.
Il piano immaginario sul quale la Terra compie la sua
orbita intorno al Sole è chiamato eclittica. L’asse
terrestre è inclinato di 23 gradi circa rispetto alla
perpendicolare all’eclittica.
perielio
146 mila km
afelio
151 mila km
Tanto più vicino è il Sole alla perpendicolare rispetto alla
superficie terrestre, tanto più è caldo.
Ci sono quattro punti notevoli nell’orbita terrestre. Quando
la Terra si trova:
- nel punto più lontano dal Sole (afelio) abbiamo il
solstizio d’estate (21 giugno). Attenzione! Il fatto
che sia estate sul nostro emisfero, non significa che
la Terra sia più vicina al Sole, ma che i raggi cadono
più vicini alla perpendicolare (vedi Figura 8)! In
questa data c’è il dì più lungo e la notte più corta.
- nel punto più vicino al Sole (perielio) abbiamo il
solstizio d’inverno (22 dicembre). Attenzione! Il
fatto che sia inverno sul nostro emisfero, non
significa che la Terra sia più lontana dal Sole, ma che
i raggi cadono meno vicini alla perpendicolare! In
questa data c’è il dì più corto e la notte più lunga.
- il 23 settembre il dì e la notte hanno la
stessa durata in tutti i punti della Terra:
quel giorno si chiama Equinozio
d’autunno. Il Sole è perfettamente
perpendicolare all’Equatore (vedi Figura
11).
- il 22 marzo il dì e la notte hanno la stessa
durata in tutti i punti della Terra: quel
giorno si chiama Equinozio di primavera.
Il Sole è perfettamente perpendicolare
all’Equatore.
Figura 9: inclinazione dell'asse terrestre rispetto
all'eclittica
Figura 10: solstizi ed equinozi
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In conclusione possiamo dire che la
combinazione del moto di
rivoluzione della Terra intorno al
Sole e dell’inclinazione dell’asse
terrestre ha come conseguenza
l’alternanza delle stagioni e il
susseguirsi di solstizi ed equinozi.
Figura 11: posizione della Terra all'equinozio
LUNA
La Luna è il nostro satellite naturale (cioè un corpo che
ruota intorno alla Terra). È una sfera di roccia che non
emette luce, grande più o meno come un quarto del
nostro pianeta. Ci appare luminosa perché riflette la luce
del Sole. Ci appare più grande del Sole solo perché è molto
più vicina.
È l’unico corpo celeste su cui l’uomo ha mai messo piede
(la prima volta nel 1969).
La Luna compie un moto di rotazione intorno al proprio
asse e un moto di rivoluzione orbitando intorno alla Terra.
Poiché questi due moti hanno uguale durata la Luna ci
Figura 12: astronauta sulla Luna
mostra sempre la stessa faccia.
I diversi aspetti con cui la Luna appare a un osservatore terrestre si chiamano fasi (plenilunio, luna nuova,
luna crescente e luna calante). Le fasi dipendono dalla posizione che la Luna assume rispetto alla Terra e al
Sole che la illumina.
Figura 13: fasi lunari
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