Astronomia
ASTRONOMIA
by Alfio Francesco Cannone
Meteore luminose o stelle cadenti
Le stelle cadenti sono formate da polvere cosmica (di circa 1 grammo), che entrando
nell'atmosfera terrestre, forma una scia luminosa. Tale scia si forma perché gli atomi dell'atmosfera,
ionizzati dall'attrito della meteora, emettono energia nel riunirsi agli elettroni perduti. La polvere per
attrito con l'aria si riscalda fino a sublimare (cioè la polvere solida, si trasforma in gas).
Tale polvere, che deriva da sciami meteorici :
a) è il prodotto della disgregazione di alcune comete (meteore permanenti);
b) è il residuo dalla polvere cosmica di origine nebulare che si trova fra gli asteroidi (meteore sporadiche).
a) Radiante = punto del cielo da cui sembrano irradiarsi tutte le singole meteore.
b) Punto d’incrocio fra orbita della Terra e sciami meteorici delle comete.
L’intensità luminosa I = m cos β della scia dipende dalla massa meteorica e dall’angolo β fra scia e
verticale con la Terra. (cos 0° = 1 --- max ).
PRINCIPALI SCIAMI METEORICI PERMANENTI (130 tonnellate l’anno. Sono di origine cometaria)
SCIAME
Giorni di attività
Quadrantidi
Lyridi
η - Aquaridi
Arietidi (Diurni)
Draconidi
β - Tauridi
δ - Aquaridi
Perseidi(Diurni)
Orionidi
Tauridi
Leonidi
Andromedeidi
Geminidi
Ursidi
2-4 gennaio
21-22 aprile
4-6 maggio
Attività media
(Numero all’ora)
120
20
100
Velocità ingresso
(Km/sec)
39
50
64
Cometa 1939
Cometa 1861
Cometa di Halley
29
maggio –10giugno
25-26 giugno
26 giugno – 5 luglio
70
50
20
38,4
32
31,5
Cometa 1948
Cometa 1948?
Cometa di Encke
28-29 luglio
30
43
Cometa 1948?
9-14 agosto
20-22 ottobre
3-8 novembre
15-17 novembre
22-23 novembre
12-14 dicembre
22-23 dicembre
40
40
20
1.000-10.000
50
50
20
61
66
27
27
23
35
37,5
Cometa Swaft-Suttle 1862
Cometa di Halley
Cometa di Encke
Cometa di Tempel 1866
Cometa di Biela
?
Cometa 1939
Cometa associata
Alfio Francesco Cannone 38
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METEORE SPORADICHE (distribuite uniformemente nel corso dell’anno. Sono i componenti residui
della nebulosa solare):
MASSA (g)
>
100
100 – 10
10 – 1
1 - 10-1
10-1 – 10-2
10-2 – 10-3
10-3 – 10-4
10-4 – 10-5
10-5 – 10-6
10-6 – 10-14
DENSITA’ (numero per m3)
4* 10-22
3* 10-21
2* 10-20
5* 10-19
1,5*10-18
5* 10-17
2,4*10-16
4,1*10-15
8,1*10-14
10-5
NUMERO PER GIORNO
≅ 300
2,5* 103
2* 104
4* 105
106
3,6*107
1,9*108
3,3*109
6,5*1010
≅ 1029
CARATTERISTICHE
OSSERVABILI OTTICAMENTE
(500 tonnellate l’anno)
OSSERVABILI CON IL RADAR
( anche di giorno)
MICROMETREORE
(pulviscolo)
(milioni di tonnellate l’anno)
Bolidi
Sono pietre cosmiche, che entrando nell'atmosfera diventano incandescenti ed emettono spesso
dei boati, perché hanno una velocità superiore a quella del suono. A differenza delle meteoriti non
arrivano sulla Terra ma si incendiano nell’atmosfera terrestre.
Meteoriti
Sono delle pietre cosmiche con massa superiore a 200 g, che entrando nell'atmosfera terrestre, pur
diventando incandescenti, riescono ad arrivare sulla crosta terrestre e riescono a formare una grossa buca,
il cratere d'impatto. Sulla Terra sono stati individuati circa 50 grossi crateri d'impatto, ma dovrebbero
essere molti di più. La scomparsa di tali crateri e' dovuta all'azione degli agenti modificatori della crosta
terrestre. Sulla Luna invece, essendo che non vi sono agenti modificatori, la testimonianza di impatti
meteorici e' evidente e numerosissima. Le meteoriti si suddividono in:
SIDERITI
= composizione metallica (Fe, Ni)
AEROLITI
= composizione rocciosa (silicati di Fe, Mg)
a) Condriti = roccia con noduli sferici di Fe o di carbonio vetrosi (1 mm di diametro). Età circa
4,6 miliardi di anni, quindi si sono formati dalla nebulosa solare.
b) Acondriti = roccia senza noduli sferici.
SIDEROLITI
= composizione metallico-rocciosa
Alfio Francesco Cannone 39
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Comete
Le comete sono corpi celesti che descrivono orbite ellittiche, molto eccentriche, intorno al Sole.
Quando le comete si muovono lontane dal Sole, sono costituite solo dal nucleo che ha forma irregolare
e dimensioni che vanno da 100 metri fino ad una cinquantina di Km. Il nucleo ha una superficie rugosa
e porosa ed e' formato da roccia, da metalli, da ghiaccio di H2O, CH4, CO, CO2, NH3, HCN e da
polimeri organici. La polvere ed i gas che formano la chioma e la coda, vengono emessi, sotto forma
di getti (get stream), solo dai pori (circa il 10% della superficie) presenti sulla superficie porosa del
nucleo rivolta al Sole. L'albedo (percentuale di luce solare riflessa) del nucleo cometario e' bassa, il 4%.
Cio' indica che le comete sono i piu' scuri fra tutti i corpi noti del sistema solare. Quando pero' le
comete si avvicinano al Sole, la radiazione solare fa sublimare parte del materiale cometario che diventa
visibile per fluorescenza (le comete assorbono luce solare per poi reiradiarla) e i gas e la polvere liberati
dai pori formano la chioma attorno al nucleo.
La chioma, dal diametro da 1000 a vari milioni di km e' formata da polveri e gas (80% H2O, 10%
CO,3% CO2, 2% CH4, 0,5% NH3 ed HCN). Studiando la cometa di Halley e' stato visto che attorno alla
chioma vi e' pure un alone di idrogeno. Quando la cometa si avvicina ulteriormente al Sole, per azione
del vento solare sui gas e sulla polvere della chioma, si forma una coda, lunga parecchi milioni di
chilometri, anche fino a 50 milioni di km, che si dispone in direzione opposta al Sole. Le particelle
della coda si allontanano ad una velocità di 1 Km /sec.
Spesso la coda presenta due componenti:
1) la prima coda, se presente, tende ad incurvarsi. E' costituita solo da polveri (H, C, N,
O, Mg, Si, Fe) che abbandonando la cometa, formano sciami meteorici. La cometa di
Halley ha lasciato lungo l'orbita terrestre degli sciami che la Terra incontra in ottobre
(Orionidi) e in Maggio (Eta -Aquaridi).
2) la seconda coda rimane sempre rettilinea ed opposta al Sole. E' costituita da gas
sublimati. I gas venendo colpiti dai raggi U.V. per fotodissociazione vengono trasformati
in ioni (particelle cariche elettricamente) cioe' si trasformano in plasma che si unisce al
plasma del vento solare.
Man mano che le comete si allontanano dal Sole, chioma e coda diventano sempre piu' piccole fino a
scomparire. La coda di polvere si trasformera' in sciami meteorici, la coda di ioni si mescolera' al
plasma solare e si trasformera' in vento solare. Il nucleo, quando la cometa non sara' piu' attiva, si
trasformera' in asteroide o si frammentera' e si trasformera' anch'esso in sciami meteorici. Quando
invece la cometa e' ancora attiva, il nucleo si portera' in afelio (zona degli asteroidi, fascia di Kuiper,
nube di Oort) e poi periodicamente orbitera' attorno al Sole.
Distacco della coda della cometa (ipotesi di Barnard)
L'astronomo Barnard, studiando la cometa P/Kohoutek, vide che il distacco della coda si manifesta
perche' il vento solare ha un campo magnetico a spirale, suddiviso in quattro settori con polarita'
opposta. Tale forma a spirale deriva dalla rotazione del Sole mentre emette il plasma che trasporta il
campo magnetico. Considerando che una rotazione solare avviene in circa 28 giorni, la polarita' cambia
ogni 7 giorni. Quindi ogni 7 giorni, a causa di questa inversione (annichilazione) magnetica le comete
Alfio Francesco Cannone 40
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perdono la coda, perche' attraversano il confine di un settore ed entrano nel settore con polarita'
opposta rispetto a quella nella quale la coda si era sviluppata. Appena il processo di distacco e'
completato, la cometa inizia a sviluppare una nuova coda con polarita' uguale a quella del nuovo settore
magnetico.
Forma a spirale del campo magnetico solare (deriva dalla rotazione del Sole mentre emette plasma).
Settori adiacenti hanno polarità opposta.
La coda della cometa si stacca quando arriva il vento
solare con campo invertito.
Alfio Francesco Cannone 41
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a)
b)
c)
P/Halley con la coda (6 giugno 1910)
P/Halley ha perso la coda (7 giugno 1910)
Orbite inclinate della P/Giacobini-Zinner, della P/Halley e della Terra (15 gennaio
1986)
Origine e provenienza delle comete
Si pensa che le comete siano i residui della materia primordiale (planitesimi) che ha dato origine
al sistema solare. Tale ipotesi e' stata avvalorata dalla scoperta che il rapporto isotopico del C, Mg, Si,
Fe, delle comete e' uguale a quello terrestre ed a quello delle meteoriti che sono cadute sulla Terra. E'
stato pure visto che le comete si sono potute formare solo in ambiente freddo a temperature fra i -100 e i
-260 °C ed e' per tale motivo che conservano i loro componenti volatili (i gas e il vapor acqueo) allo
stato condensato. Da cio' e da altre scoperte, si e' dedotto che le comete siano dei planitesmi piu' o meno
grossi che provengono non solo dalla nube di Oort, ma anche da altre zone fredde del sistema solare:
a) Le comete che hanno un periodo brevissimo (3-20 anni), probabilmente sono degli asteroidi attivi,
cioe' ancora ricchi di gas ghiacciato, che a causa della perturbazione gravitazionale di qualche
pianeta (Giove, Saturno), hanno abbassato la distanza perielica ed hanno reso piu' eccentrica la
propria orbita. Altra ipotesi e' che tali comete-asterodi provengono dalla fascia di Kuiper o dalla
nube di Oort e Giove abbia stabilizzato le proprie orbite o le abbia reso del tutto caotiche. Un
classico esempio ci e' dato dalla cometa di Encke che ha un brevissimo periodo (3 anni e 4 mesi) ed
un'orbita che non oltrepassa quella di Giove. Per molto tempo 2060 Chirone e' stato classificato
come asteroide, ora si e' visto che e' invece una cometa perche' emette un debole bagliore. Potrebbe
aver lasciato la fascia di Kuiper per immettersi nella sua attuale traiettoria, nella zona degli
asteroidi. Altri esempi sono la cometa Peltier e la cometa Giacobini-Zinner. L'ipotesi che la
comete a brevissimo periodo sono degli asteroidi attivi e' confermata dalla recente scoperta (1997)
che alcuni asteroidi contengono ghiaccio incorporato nelle rocce.
b) Le comete che hanno un periodo breve (meno di 200 anni), probabilmente sono i corpi celesti che
orbitano nella fascia di Kuiper (dista circa 40 U.A. dal Sole). Tale fascia, scoperta nel 1992 da Luu
ed Yewitt oltre l'orbita di Plutone, e' costituita da piccoli corpi celesti dal diametro di 100-400 Km.
Periodicamente (come la cometa di Halley in circa 76 anni) tali "Plutini" si possono avvicinare al
Sole se vengono attratti dalla forza gravitazionale di Nettuno. Il compito di Nettuno e' quello di
abbassare il perielio cometario e di contribuire a stabilizzare i Plutini o di scagliarli verso spazi
fuori del sistema solare.
c) Le comete che hanno un periodo lungo (superiore a 200 anni), probabilmente sono i corpi celesti
che orbitano nella nube di Oort (dista circa 30.000 U.A. dal Sole). Siccome la forza gravitazionale
del Sole o dei grandi pianeti a tale distanza e' nulla, per spiegare la perturbazione gravitazionale
sulle orbite di tali comete si ricorre alla stella Nemesis (si pensa che il Sole e Nemesis formino un
sistema di stelle binario che orbitano attorno ad un baricentro comune in circa 26 milioni di anni e
distano fra di loro da 30.000 a 150.000 U.A. ). Tale ipotesi e' suffragata dal fatto che quando
Nemesis e' vicina al Sole, le orbite delle comete di Oort vengono perturbate e tali comete possono
abbassare il loro perielio ed orbitare attorno al Sole oppure, per effetto fionda possono essere
scagliati contro i pianeti (la cometa di Shoemaker-Levy 9 e' caduta nel 1994 su Giove). Forse a
causa di cio', quando Nemesis, ogni 26 milioni di anni, si trova a 30.000 U.A. dal Sole, cioe' in
Alfio Francesco Cannone 42
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vicinanza della nube di Oort sulla Terra si sono verificate cicliche estinzioni di massa, causate
probabilmente dalla caduta di enormi comete sulla Terra. Altri astronomi pensano invece che la
causa della perturbazione delle comete della nube di Oort non sia Nemesis, stella che non si e'
ancora vista, ma sia dovuta alla stella Alfa-Centauri che dista dalla nube di Oort di 150.000 U.A. Il
Weissman, invece ha formulato una ipotesi originale sull’origine delle comete e del sistema solare
(vedi pag. 47 ) .
a) Nube di Oort (30.000 U.A.) e Nemesis (o α Centauri 150.000 U.A.) (ogni 26 milioni di
anni si avvicina?)
b) Fascia di Kuiper (40 U.A)
Altre notizie sulle comete
Nel 1996 e' apparsa la cometa di Hyakutake con un'orbita distante dalla Terra poco piu' di 0,10 U.A.
Il suo periodo orbitale e' stato calcolato in circa 19.400 anni.
Il 1° aprile 1997 la cometa di Hale-Bopp si trovava alla minima distanza della Terra cioe' a 1,31
U.A. Si pensa che il suo periodo orbitale e' di circa 2.300 anni.
Nel 2003 la missione Rosetta lancera' una sonda che raggiungera' la cometa Wirtanen nel 2011. Tale
missione ha lo scopo di studiare le molecole organiche che trasporta la cometa e per vedere se le
condizioni di pressione e di temperatura del nucleo cometario sono compatibili con la vita. Si vuol
vedere se le comete siano state capaci di trasportare la vita da un pianeta all'altro.
Gli astronomi per sapere la provenienza delle comete, studiano il piano dell'orbita cometaria.
Infatti le comete di provenienza dagli asteroidi o dai plutini, hanno un'orbita poco inclinata sul piano
dell'eclittica, perche' derivano dai planitesini che orbitavano sullo stesso piano dell'eclittica, invece le
comete di origine della nube di Oort, hanno orbite molto inclinate sul piano dell'eclittica, perche'
derivano dalla nube che orbita su una sfera e non su un piano. Tale studio serve pure per vedere se le
varie comete sono endemiche della zona dove attualmente orbitano.
Spesso le comete incrociano le proprie orbite con quella dei pianeti o dei satelliti, cio' avviene perche'
hanno delle orbite dinamicamente instabili. Da cio' deriva che possono collidere con un pianeta o
possono, per effetto fionda accelerare la propria velocita', oppure possono essere trasferiti su un'altra
orbita. o possono trasformare l'orbita da periodica regolare in periodica caotica.
Classificazione delle comete
Le comete vengono classificate in base al tempo impiegato per descrivere le loro orbite
eccentriche intorno al Sole:
1) APERIODICHE = orbitano attorno al Sole per una sola volta per poi scomparire per sempre.
Descrivono orbite paraboliche o iperboliche.
2) PERIODICHE REGOLARI= periodicamente orbitano attorno al Sole con orbite ellittiche:
a) a brevissimo periodo = descrivono orbite ellittiche in un tempo di 3-20 anni (asteroidi attivi).
b) a breve periodo = descrivono orbite ellittiche in un tempo inferiore a 200 anni (plutini).
c) a lungo periodo = impiegano fino a centinaia di migliaia di anni per chiudere le loro orbite
notevolmente eccentriche (nube di Oort).
Alfio Francesco Cannone 43
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3) PERIODICHE IRREGOLARI O CON ORBITE CAOTICHE = Sono le comete le cui orbite hanno
una spiccata variabilita' tale che una stessa cometa si trova a viaggiare, a distanza di pochi anni, su
orbite che non si assomigliano neppure lontanamente. E' il
caso della cometa P/Oterma (nel 1937 e nel 1963 entro'
nel campo gravitazionale di Giove in maniera speculare
per poi uscirne, per effetto fionda su nuove orbite), della
cometa P/Smirnova-Chernykh (nel 1960 entro' nel campo
gravitazionale di Giove e dopo un effetto fionda, una
successiva attrazione, ed un'altro effetto fionda, venne
immessa su una nuova orbita) e della cometa P/Gehrels 3
(fra il 1963 e il 1976, dopo essere stata attratta nel campo
gravitazionale di Giove, rimase per 7 anni come suo
satellite, per poi essere lanciata, per effetto fionda, su
un'altra orbita).
P/Oterma nei due incontri speculari del 1937 (sopra) e del 1963
(sotto)
P/Smirnova-Chernykh fra il 1953 e il 1965
P/Gehrels 3 dopo essere rimasta per sette anni, dal 1963 al 1976, come
satellite di Giove, nel 1973, viene lanciata, per effetto fionda, negli
spazi siderali
Nel 1850 una cometa che entro' nel limite di Roche di Giove venne frantumata in due frammenti (P/Van
Biesbroeck e P/Neuymin 3) i quali deviarono leggermente le loro orbite in modo da non essere attratti
da Giove ma da subire l'effetto fionda ed uscire dal campo gravitazionale su orbite diverse. La cometa
Shoemaker-Levy 9, che entro' nel limite di Roche, venne frantumata in 6
frammenti, i quali rimanendo invece sulla stessa orbita d'ingresso sono
stati attratti, nel 1994, dalla forza gravitazionale di Giove e sono caduti
sul pianeta.
P/Van Biesbroeck -P/Neujmin 3 fra il 1849 e il 1850
Le orbite, dopo l’uscita dalla sfera di gravitazione di Giove,
si sono invertite
Alfio Francesco Cannone 44
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P/Keatns-Kwee tra il 1960 e il 1963
APPUNTI PRESI DURANTE LE LEZIONI DEL PROF. A. F. CANNONE
1998/99
Genesi del sistema solare
Le diverse ipotesi sull'origine del sistema solare si possono raggruppare in due teorie:
1) TEORIA DUALISTICA O MAREALE= ha come base l'intervento di una forza estranea, che ha
permesso l'estrazione o la proiezione verso l'esterno di materia solare e la formazione dei pianeti e
degli altri corpi del sistema solare. Esistono diverse ipotesi che si basano su questa teoria:
a) Buffon (1745) ipotizzo' che da un Sole gia' esistente, una cometa, passandogli vicino, avrebbe
strappato grossi frammenti che poi sarebbero diventati pianeti e satelliti.
b) Jeans (1901) ipotizzo' che una stella, passata vicino al Sole primitivo, avrebbe provocato in esso
una enorme onda di marea. La materia risucchiata si sarebbe condensata e poi frammentata nei
pianeti e nei satelliti. L'obiezione principale a questa teoria e' che e' piu' logico pensare che l'onda di
marea doveva rimanere non attorno al Sole, ma attorno alla stella che doveva avere una forza
gravitazionale maggiore di quella del Sole.
2) TEORIA MONISTICA O NEBULARE= fa derivare tutto da un solo ammasso nebulare, il quale
per evoluzione ha generato il Sole, i pianeti e gli altri componenti del sistema solare. Tale teoria, e'
accettata perche' e' avvalorata da numerosi dati sperimentali, che possono essere cosi' schematizzati:
a) Esiste una singolare coincidenza delle età delle rocce più antiche trovate sulla Luna e
nei meteoriti (circa quattro miliardi e mezzo di anni), determinate con il metodo del
tempo di dimezzamento di elementi radioattivi.
b) Le orbite dei pianeti (tranne Plutone) sono pressoché circolari e complanari; inoltre il
senso di rivoluzione è sempre diretto; anche i moti di rotazione dei pianeti attorno al
proprio asse e di rivoluzione dei satelliti attorno ai pianeti si svolgono, salvo alcune
eccezioni in senso diretto.
c) La composizione chimica dei pianeti varia con la distanza dal Sole: i pianeti interni
sono composti da metalli e rocce, mentre quelli esterni sono ricchi di sostanze leggere e
volati, come l’idrogeno e l’elio.
d) I pianeti esterni, con esclusione di Plutone, hanno massa molto maggiore dei pianeti
interni.
e) La superficie dei pianeti interni e di quasi tutti i satelliti naturali presenta numerosi
crateri di tutte le dimensioni.
Esistono diverse ipotesi che si basano su questa teoria:
a) Cartesio (1644) faceva derivare tutto da un ammasso nebulare.
b) Kant (1755) e Laplace (1796) ipotizzarono che la nebulosa primitiva, inizialmente in lenta
rotazione, si sarebbe contratta per effetto gravitazionale. Per il principio della conservazione del
momento della quantita' di moto, la diminuzione delle dimensioni provoco' un aumento della
velocita' di rotazione. La maggior forza centrifuga derivata da questa accelerazione determino' il
distacco di alcune parti della nebulosa, che si sarebbero poi condensate in pianeti, mentre la parte
Alfio Francesco Cannone 45
Astronomia
c)
d)
e)
f)
centrale avrebbe formato il Sole (teoria della condensazione). La maggiore obiezione a questa
ipotesi e' data dall'attuale distribuzione del momento della quantita' di moto del Sistema solare. Esso
risulta per oltre il 98% dovuto ai pianeti e per meno del 2% dovuto al Sole. La causa di tale
ripartizione sta nell'attuale velocita' di rotazione del Sole, che e' relativamente lenta. La velocita'
dovrebbe essere di gran lunga maggiore se si fosse originato dalla concentrazione della parte
centrale della nebulosa originaria e le orbite dei pianeti dovrebbero essere piu' piccole di quelle
attuali.
Wezsacker (1944) enuncio' l'ipotesi dei vortici, dicendo
che il Sole, gia' formatosi in precedenza, sarebbe stato
circondato da una nebulosa ruotante, con velocita' maggiore
all'interno. La differenza di velocita' tra le varie parti della
nebulosa avrebbe generato vortici, dai quali si sarebbero
formati per condensazione i pianeti (teoria della
condensazione).
Kuiper (1951) perfeziono' l'ipotesi di Weizsacker. Egli
presuppose che la nebulosa gassosa doveva essere
composta da idrogeno, elio ed altre particelle subatomiche. L'attrazione reciproca delle varie
particelle avrebbe determinato una contrazione della massa iniziale che sarebbe diventata piu' densa
al centro e meno in periferia. Ad un certo punto per cause ignote, la nebulosa incominciando a
ruotare su se stessa, assunse una forma globulare. La forza centrifuga e quella gravitazionale si
sarebbero controbilanciate e la nebulosa avrebbe assunto un diametro uguale a quello dell'attuale
orbita di Plutone, ma in base alla III legge di Keplero, la differenza di velocita' fra le varie parti,
avrebbe determinato dei moti turbolenti, cioe' dei vortici in vari punti, in modo da creare dei campi
gravitazionali. A questo punto si sarebbero formate per condensazione (teoria della condensazione)
varie masse planetarie, mentre la parte centrale della nebulosa avrebbe formato il Sole. Attorno alle
masse maggiori (pianeti) si sarebbero formate delle masse minori (satelliti). In vicinanza al Sole
sarebbero rimasti i pianeti piu' pesanti (Terra, Venere, Marte, Mercurio) e piu' lontano quelli piu'
leggeri. Kuiper ipotizzo' pure l'esistenza di una fascia di asteroidi, intorno a 40 U.A., che riunisse
tutti i corpi piccoli, con un diametro da pochi metri a qualche centinaio di Km.
Ipotesi dai planitesimi = E stata formulata di recente, osservando che la stella T Tauri, di nuova
formazione, tende a perdere massa per la presenza di un forte vento stellare. Quando la nebulosa
solare, circa 5 miliardi di anni fa, incomincio' a collassare, ruotando si surriscaldo' e formo' un
protosole con attorno dei granuli solidi piu' grandi che evaporarono, mentre i piu' piccoli rimasero
solidi. Il Sole in questo periodo perse piu' del 50% della sua massa. Fra questi piccoli granuli solidi
che si trovavano attorno al protosole seguirono contrazioni, collisioni, attrazioni (causate da piccole
attrazioni elettriche di tipo forze di Van der Waals), fino a formarsi i primi asteroidi. Le forze
gravitazionali degli asteroidi piu' grandi attrassero (teoria dell'aggregazione) altri corpi piu' piccoli
che si aggregarono, si fusero ed aumentarono la loro velocita', dando luogo a grandi masse sferiche
(planitesimi) avvolti da involucri gassosi. Le masse vicino al Sole, perdettero per evaporazione i
loro gas e si formarono i pianeti rocciosi, i corpi piu' lontani rimasero gassosi e formarono i pianeti
gassosi. I molti meteoriti che rimasero all'interno del sistema solare furono spazzati via da un forte
vento solare che libero' i pianeti vicino al Sole dalla residua atmosfera che le era rimasta (lo stesso
fenomeno che sta avvenendo su T Tauri). L’ipotesi della formazione del Sistema solare da una
nebulosa prevede tre fasi distinte:
a) Condensazione della nube, che inizia a ruotare su se stessa producendo un nucleo
centrale circondato da un disco:
b) Dal nucleo si forma il protosole, mente il disco si suddivide in anelli da cui si
condensano dei planitesimi, che successivamente si uniscono formando i
protopianeti;
c) Il materiale disperso si dilegua cadendo sui pianeti maggiori oppure sospinto da
un vento solare molto più intenso dell’attuale. Il Sistema solare assume così
l’aspetto odierno.
Ipotesi dalla supernova = Tale recente ipotesi ammette che la formazione del sistema solare sia
stata innescata da una supernova. Questa, esplodendo avrebbe determinato il collasso gravitazionale
Alfio Francesco Cannone 46
Astronomia
di una nebulosa gia' dotata di moto vorticoso e costituita da polvere e gas. Tale ipotesi e' stata
formulata perche' sono state individuate anomalie isotopiche nelle meteorite. Tale anomalie possono
essere spiegate ammettendo che si sia avuta un'iniezione di materia da parte di una supernova
durante le prime fasi di formazione del sistema solare.
g) Ipotesi di Weissman (1998) = Dal collasso di una nebulosa si sarebbero originati uno o più
globuli di Bok. Ogni globulo acquistando velocità avrebbe iniziato il primo collasso gravitazionale
fino a diventare protostella (T ≅ 2.500° K). Quando tutto l’H2 si sarebbe dissociato sarebbe iniziato
il secondo collasso e la protostella si sarebbe trasformata in stella (T ≅ 10 milioni° K) cioè si
sarebbe innescata la reazione termonucleare. Il passaggio da protostella a stella sarebbe avvenuto
all’interno dell’oggetto di Becklin-Neugebauer (corpo celeste di forma ellissoidale con una
temperatura esterna di circa 2.500°K, in cui, con lo spettroscopio, si vedono zone che si spostano
verso il rosso ed anche zone che si postano verso il violetto). All’interno di tale oggetto sferoidale e
non sul solo disco, contemporaneamente, si sarebbero formati protopianeti più densi e più grossi (A
e B) in vicinanza della protostella, e protopianeti meno densi e via via sempre più piccoli, in
lontananza.
N. B. = Se i protopianeti meno densi, tipo Giove, nel sistema solare avessero avuto una massa
sufficientemente grande, si sarebbe innescata la reazione termonucleare e si sarebbe formata una
stella binaria).
OGGETTO DI BECKLIN-NEUGEBAUER
A e B = pianeti più densi e rocciosi;
A
Proto
sole
B
G
s
Giove, Saturno, Urano = pianeti meno densi e ghiacciati
G
Proto
Sole
B
A
I protopianeti avevano orbite fortemente eccentriche. I pianeti impiegarono tempi diversi per
arrotondare le proprie orbite (time of rounding). A causa di ciò si scontrarono i pianeti B, A e Giove.
B
Sole
G
A
Alfio Francesco Cannone 47
Astronomia
Gli attuali pianeti e le comete si sarebbero formate in seguito allo scontro dei pianeti B, A e Giove.
Le comete a causa della gravitazione dei pianeti, sarebbero state catapultate su ampie orbite (fuori di 50
U.A.).
Le comete che orbitano nella nube di Oort furono, sono e saranno soggette alle forze gravitazionali
delle stelle e delle nebulose che passano nei pressi delle comete, oltre che alle forze di marea del disco e
del nucleo della Via Lattea. Tali forze avrebbero inclinato e ne inclinano la traiettoria, allungano l’orbita
fino a circa 100.000 U.A. e fanno disporre le comete della nube di Oort, non su un piano ma su una sfera.
Le forze di marea si manifestano perché la gravità si indebolisce all’aumentare della
distanza dal Sole. A queste distanze è il disco centrale della Via Lattea che fa risentire la
propria attrazione sul lato più vicino della nube di Oort, mentre sul altre zone della nube,
esercita una tale forza, il piano galattico.
Le comete rimangono stabili nella nube fino a che le forze gravitazionali delle stelle e delle
nebulose vicine e la forza di marea del disco e del nucleo galattico sono uguali, ma quando prevale l’una
o l’altra forza, le comete vengono catapultate negli spazi siderali, oppure vengono catapultati all’interno
del sistema solare.
Quando la cometa rientra nel sistema solare interno, la forza gravitazionale dei pianeti la può
collocare in una nuova orbita (fascia degli asteroidi, fascia di Kuiper, alcune possono diventare satelliti ,
altre ritornano nella nube di Oort) che spesso la porta a ripresentarsi ad intervalli regolari.
APPUNTI PRESI DURANTE LE LEZIONI DEL PROF. A.F. CANNONE
1998-99
Alfio Francesco Cannone 48
Astronomia
TERRA
(by Alfio Francesco Cannone)
Per i Greci la Terra era piatta e poco estesa. Per Eratostene era sferica o curva. Per Pitagora (V sec.
A.C.) era sferica. Nel Medioevo veniva considerata piatta. Per gli Umanisti (1400) era sferica.
Prove della sfericità terrestre
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
L’orizzonte circolare (linea che sembra unire la volta celeste con il suolo o il mare) aumenta di
ampiezza con il crescere dell’altitudine del punto d’osservazione.
Spostandoci lungo un meridiano terrestre, l’altezza delle stelle sull’orizzonte varia (la stella polare
si innalza andando verso Nord e si abbassa andando verso Sud). In una Terra piatta l’altezza della
stella polare sarebbe sempre la stessa in ogni parte della Terra.
Diverso modo di comparire o scomparire di una nave all’orizzonte.
Il peso di un corpo non varia di molto in qualsiasi punto della Terra (ciò dimostra che i punti della
superficie terrestre si trovano circa alla stessa distanza dal centro di gravità).
L’ombra circolare che la Terra proietta sulla Luna durante l’eclisse di Luna.
Viaggi di circumnavigazione.
Analogia con gli altri corpi del sistema solare.
Fotografie scattate dagli astronauti e dai satelliti.
Forma della Terra
- La Terra non è perfettamente sferica perché la forza centrifuga, quando la Terra era ancora
incandescente, l’ha schiacciata ai poli e l’ha rigonfiata lungo l’equatore.
- Ha la forma di un ellissoide di rotazione a tre assi (lo sferoide è un solido che si ottiene facendo
ruotare un’ellisse attorno all’asse minore). I tre assi sono: l’asse tra i due poli e i due assi
equatoriali, perché l’equatore è schiacciato di qualche centinaio di metri.
- La forma della Terra si studia con misure gravimetriche perché la gravità, in base alla legge di
Newton, dipende dalla distanza dal centro terrestre.
- Il geoide (simile alla Terra) è quel solido costituito dall’insieme dei punti in cui il filo a piombo è
perpendicolare alla superficie, ma non passa per il centro della Terra. Il geoide può essere
considerato come la figura che la Terra assumerebbe se il livello medio del mare si estenderebbe
anche sulle terre emerse colmando depressioni e spazzando i rilievi.
- Se la Terra fosse omogenea, ellissoide e geoide coinciderebbero, in realtà sono sfasati di circa 120
metri (il geoide rispetto all’ellissoide è più rigonfio sui continenti e più depresso sugli oceani).
- Con le foto spaziali, si è visto che la Terra ha una forma piriforme, perché è più schiacciata a livello
del tropico del Cancro.
Misura del meridiano terrestre (esperienza di Eratostene)
-
-
Eratostene sosteneva che Siene (odierna Assuan) ed Alessandria
si trovassero sullo stesso meridiano (in realtà Siene è spostata di
3° verso est, rispetto ad Alessandria).
Siene ed Alessandria distavano fra di loro 5.000 stadi (1 stadio =
157,7 metri).
Il 21 giugno i raggi del Sole cadevano perpendicolarmente a Siene
ed invece ad Alessandria formavano un angolo α’ di 1/50 (7° 12’)
dell’angolo giro (circonferenza terrestre). Da ciò dedusse che la
Terra doveva essere sferica.
Dedusse pure che poiché la distanza Sole-Terra è molto grande, i
raggi solari che giungono a Siene ed Alessandria possono essere
Alfio Francesco Cannone 49
Astronomia
considerati paralleli.
Inoltre l’angolo α = α’ perché angoli corrispondenti cioè angoli formati da due paralleli (raggi solari)
tagliati da una trasversale (verticale ad Alessandria).
Quindi conoscendo il valore di α’ (1/50) e la lunghezza dell’arco fra Siene ed Alessandria (5.000
stadi), si ottiene la proporzione:
lunghezza arco : circonferenza = 1/50 : 1
da cui:
5.000 : x = 1/50 : 1
;
x = 250.000 stadi
250.000 * 157,5 = 39.375.000 m
-
N.B.= Il valore effettivo del meridiano terrestre è di 40.009.512 m cioè soli 626 Km in più .
Schiacciamento polare (esperienza di Richer)
L’astronomo francese Richer constatò che un pendolo regolato a Parigi sul secondo, alla Caienna
(Guaiana francese), presentava oscillazioni più lente. Richter ipotizzò che il fenomeno doveva essere
attribuito alla diminuzione della forza di gravità nella zona equatoriale terrestre. Infatti dalla fisica si sa
che il periodo di oscillazione di un pendolo è inversamente proporzionale all’accelerazione di gravità:
T=
2π
l
g
Quindi a parità di lunghezza del pendolo, l’incremento di T è da attribuire ad una diminuzione di
g alla Caienna.. Infatti ai poli la forza di gravità è massima perché è nulla la distanza dall’asse di
rotazione, ed è minima la distanza dal centro della Terra, mentre all’equatore la forza di gravità
assume valore minimo perché è massima la distanza dall’asse di rotazione e la distanza dal centro della
Terra (viceversa per la forza centrifuga). Quindi si deduce che essendo la forza di gravità maggiore ai
poli, la Terra deve essere schiacciata.
Calcolo della massa, della densità e del volume della
Terra
Consideriamo un corpo di massa m posto sulla superficie
terrestre. La forza di gravità che si stabilisce fra m del
corpo e M della Terra è:
F=G
;
G
g
M *m
R2
;
la forza peso è :
P = m*g
essendo F = P si ha:
M *m
R2
= m*g
da cui :
semplificando si ha:
M=
g*R
G
G
2
M
R2
=
Sostituendo si ha:
= 5,98*10
24
4 3
V = πR ;
3
C3
V =
;
6π 2
dm
3
Kg ;
9,8 * (6,38 * 106 ) 2
6,67 * 10−11
M =
ρ=
M
V
= 5,52 g/cm
3
R=
V =
=
3
3
4 C
C
; V= π
;
3 2π
2π
40.009.5123
24
;V = 1,083*10
6 * 9.85496
C= misura meridiano terrestre
Moto di rotazione terrestre
Moto della Terra attorno al proprio asse alla velocità angolare di 1/2 Km/sec, in direzione
antioraria (OvestÆEst), con un periodo di (T) 23h56 m 4 s (giorno sidereo). Per attrito delle maree il T
diminuisce di 2 millesimi di sec. per secolo. La velocità angolare (ω) è ugualea tutte le latitudini ma è
nulla ai poli. La velocità angolare è l’angolo (α) al centro corrispondente al tratto di circonferenza
percorso nell’unità di tempo ω = α
t
= cos tan te La velocità lineare (V) è tanto maggiore, tanto più
è grande è la distanza dall’asse di rotazione, è 463 m/sec all’equatore e 375 m/sec ai poli. La velocità
lineare è data dal rapporto tra l’arco di circonferenza percorso e il tempo impiegato.
V>V’>V”
Diminuendo la V. lineare diminuisce la f. centrifuga ed aumenta la f. di gravità La forza centrifuga
varia a seconda della latitudine a causa della variazione della velocità lineare
Alfio Francesco Cannone 50
Astronomia
Prove e conseguenze
1) Moto apparente diurno del Sole e notturno della sfera celeste (Est Æ Ovest).
2) Alternarsi del dì e della notte. (La rifrazione - deviazione dei raggi solari per la densità
progressivamente maggiore degli strati di aria in vicinanza del suolo - fa vedere il Sole un po’ prima
della sua levata e un po’ dopo il suo tramonto. La diffusione – a causa dell’atmosfera - fa avvenire il
passaggio fra dì e notte o fra notte e dì con gradualità – alba e tramonto-). Circolo di illuminazione
(circolo massimo che divide l’emisfero illuminato da quello al buio. A causa della diffusione non è
mai netto. In presenza di umidità la diffusione produce l’arrossamento tipico delle giornate umide).
3) Rigonfiamento equatoriale e schiacciamento polare (Richer).
4) Variazione del peso specifico dei corpi e dell’accelerazione di gravità
Forza centrifuga
F = m ω2r
+equatore 0
- poli
0,034
m/sec2
m/sec2
Forza di gravità
+ poli
9,86 m/sec2
- equatore 9,79 m/sec2
5) Legge di Ferrel = Le traiettorie dei corpi lungo un meridiano deviano a DX (emisfero Nord) o a SX
(emisfero Sud) . La forza deviante è detta di Coriolis:
F c = 2 m V ω ρ sen ϕ
ω = velocità angolare
ϕ = latitudine
m = massa del corpo
V = velocità lineare del corpo
ρ = densità dell’aria
6) Analogia con gli altri pianeti
7) Spostamento verso ovest dei satelliti artificiali geostazionari in orbita polare.
Il satellite percorre un’orbita polare con periodo di 2 ore: in A,B, e C si vede il satellite
dopo tre
rivoluzioni successive. L’orbita è immobile ed è la Terra che ruota sotto di essa,
per cui ci
sembra che il satellite “scivoli” verso occidente.
8) Esperienza di Guglielmini (1791) Spostamento verso Est di un corpo che cade dall’alto di una torre.
Un corpo gettato dall’alto della torre degli Asinelli di Bologna, non cade al suolo sulla verticale (A),
ma risulta spostato verso Est (B). Il corpo
che si trova sulla torre partecipa al moto di
rotazione terrestre, assumendo la stessa
velocità lineare di partenza e mantenendola
costante per inerzia, anche durante la
caduta. La velocità lineare V2 di un punto
che si trova in cima a una torre è maggiore
della velocità lineare V1 di un punto che si
trova al suolo, perché il tratto s2 è maggiore
del tratto s1 (infatti la velocità lineare cresce
con l’altitudine perché a punti più distanti
dall’asse
di
rotazione
terrestre
corrispondono velocità lineari di rotazione
maggiori). La sua traiettoria è data dalla
combinazione del vettore velocità di
rotazione e dal vettore velocità di caduta.
Alfio Francesco Cannone 51
Astronomia
2π
6,28
* 6.357 Km =
* 635,7 m = 4.620.597 m / sec
h
24
86.400 sec
6,28
v2 = ω ( R + h ) =
* 6.357.100m = 4.620.669m / sec v2 - v1= 0,0072 m/sec
86.400
2h
200m
T=
=
= 4,51sec
g
9,8m / sec
ω=
2π
24h
, v1=ωR =
;
distanza dalla torre al piede = (v2 - v1) * t = 0,0072 * 4,51 = 0,032 m
spostamento di 32 mm (senza attrito),
di 17 mm (con attrito)
9)
Esperienza di Foucoult (1851) Spostamento del piano d’oscillazione del pendolo Il piano
d’oscillazione del pendolo è fisso nello spazio. Se si segnano su un pavimento le posizioni dei punti
tra cui il pendolo oscilla in tempi successivi, il piano di oscillazione sembra spostarsi, come se
ruotasse in senso orario (EstÆ Ovest), in realtà è il pavimento che segue la rotazione terrestre. In
24 ore a Parigi, si ha una rotazione di 272° rispetto al piano dell’orizzonte. Ai poli si ha una
rotazione di 360°, in senso antiorario al polo Nord e in senso orario al polo Sud. In effetti sui poli il
piano del pendolo rimane costante, ma per un osservatore sembra girare, perché la Terra ruota sotto
di esso. La rotazione apparente si nota a tutte le latitudini ad eccezione dell’equatore in cui il piano
d’oscillazione del pendolo non ruota. L’angolo di rotazione (α) varia da 0° a 360° α= 360° sen ϕ
.
Moto di rivoluzione terrestre
Moto della Terra attorno al Sole in senso antiorario (Ovest Æ Est), con un periodo di un anno
sidereo (365g 6h 9m 10s) (tempo necessario perché il Sole ritorni nella medesima posizione rispetto alle
stelle fisse) .L’anno solare o tropico è invece di 365g 5h 48m 46s (tempo che intercorre fra due successivi
equinozi). L’anno solare e quello sidereo sono diversi a causa della precessione degli equinozi e del
moto di rivoluzione.
Perielio (vicino) 3 gennaio 147,1 milioni Km; Afelio (lontano) 3 luglio 152,1 milioni Km (1a Keplero).
Distanza media dal Sole = 149.6000.000 Km. Eccentricità = rapporto tra distanza del Sole dal centro dell’ellisse e
la lunghezza del semiasse maggiore dell’ellisse 0,017.
Linea degli absidi = linea che congiunge perielio ed afelio
Eclittica = orbita percorsa dalla Terra è di 940 milioni Km
Velocità media = 29,8 Km/sec ; perielio = 30,3 Km/sec ; afelio = 29,3 Km/sec (2a Kepl.)
Asse terrestre inclinato rispetto al piano dell’eclittica di 66°33’
Asse terrestre inclinato rispetto alla verticale all’eclittica di 23° 27’
Alfio Francesco Cannone 52
Astronomia
Asse terrestre
66° 33’
piano dell’eclittica
Verticale all’eclittica
Prove e conseguenze
1) Aberrazione delle stelle = Apparente spostamento delle stelle attorno ad una piccola ellisse. L’asse
maggiore ha sempre l’ampiezza di 4,5 sec. d’arco e l’asse minore varia con la declinazione (distanza
angolare fra l’astro ed il piano dell’equatore celeste) dell’astro. Per osservare una stella con il
telescopio, non dobbiamo puntarlo dove vediamo la stella, ma dobbiamo inclinato di un certo angolo
α (angolo di aberrazione) in avanti, nel senso del moto di rivoluzione della Terra (Est).
α=
V
sen β
c
≅
20”,5
β =
Stella
Posizione apparente
α
altezza della stella rispetto al piano
dell’eclittica
V = Velocità di rivoluzione della Terra
c = Velocità della luce
β
2) Periodicità annua delle stelle cadenti (12 Agosto (Perseidi),16,22 Novembre (Leonidi)
3) Analogia con gli altri pianeti.
4) Moto apparente del Sole nell’eclittica e suo
spostamento da una costellazione all’altra
dello zodiaco: Se in un determinato giorno
dell’anno osserviamo una stella in una certa
posizione (A), dopo 30 giorni la stella si trova
spostata di 30° circa a ovest (B). Lo sfondo
della volta celeste cambia da un giorno
all’altro nel corso dell’anno. Lo stesso
fenomeno avviene per le costellazioni dello zodiaco. Le costellazioni dello zodiaco si trovano su
una fascia ampia 18° dell’eclittica.
9-4
14-5
21-6
Pesci Ariete Toro
21-7
11-8
17-9
31-10
23-11
Gemelli Cancro Leone Vergine
30-11 18-12
Bilancia Scorpione
20-1
Ofiuro
15-2
Sagittario
12-3
Capricor
Acquario
Ariete Toro Gemelli Cancro Leone Vergine Bilan Scorpion Sagittario
20-4 21-5 21-6
23-7
23-8
23-9 22-10 22-11
Capricorno Acquario Pesci
21-12
21-1
19-2
20-3
Alfio Francesco Cannone 53
Astronomia
Il moto apparente del Sole fra le costellazione dello zodiaco (13 costellazioni con Ofiuro) e gli
immutabili segni zodiacali (12) dell’astrologia, evidenziano che i segni zodiacali non corrispondono
alle costellazioni reali. Esempio: i nati tra il 21 marzo e il 20 aprile, consultando l’oroscopo, credono
di possedere il carattere modellato dal presunto influsso dell’Ariete, mentre in realtà dovrebbero
essere sotto la presupposta influenza dei Pesci.
5) Diversa durata del dì e della notte (perché il circolo d’illuminazione taglia i paralleli
non in modo uguale. Solo negli equinozi gli taglia a metà.
6) Avvicinamento ed allontanamento delle stelle prossime al piano dell’eclittica. Tale fenomeno si
osserva studiando le righe spettrali (effetto Doppler). Quando la stella si avvicina si ha lo
spostamento verso il violetto, quando la stella si allontana si ha lo spostamento verso il rosso. In
effetti è la Terra che muovendosi lungo la sua orbita alternativamente (ogni 6 mesi) si avvicina e si
allontana dalla stella
rosso
Sole
Solessss
Terra
violetto
7) Alternarsi delle stagioni
21 Giugno
Solstizio d’Estate
66° 33’ N
23° 27’ N
23° 27’ S
23 Settembre
21 Marzo
Equinozio di Autunno
Equinozio di Primavera
66° 33’ S
22 Dicembre Solstizio d’Inverno
Alfio Francesco Cannone 54
Astronomia
8) Diversa inclinazione dei raggi del Sole a mezzogiorno nei diversi giorni dell’anno
Equinozi Æ Sole allo Zenit Æ Equatore
Solstizi Æ Sole allo Zenit Æ Tropici
9) Diversa distribuzione del calore (Zone astronomiche)
1 - Torrida
Tropico del Cancro
23° 27’ N
Tropico del Capricorno 23° 27’ S
2 - Temperate Da tropico Cancro a circolo polare Artico (23° 27’ N Æ 66° 33’ N)
Da tropico Capricorno a circolo polare Antartico (23° 27’ S Æ 66° 33’ S)
2 - Polari
Tra circoli polari e poli (66° 33’ N Æ 0°N)
(66° 33’ S Æ 0° S)
10) Diversa durata del giorno solare e del giorno sidereo
Giorno solare (24h00’30” Æ 23h59’38” )
Giorno sidereo (23h56’4”)
Giorno solare medio (24h)
La differenza, di circa 4’, fra giorno sidereo e giorno solare è dovuto al fatto che la Terra, mentre
compie una rotazione, descrive anche un tratto (angolo di 4’) della sua orbita attorno al Sole. Rispetto
alla luce proveniente dalle stelle deve quindi impiegare altri 4 minuti attorno al Sole per far in modo che
il Sole culmini sullo stesso meridiano.
Movimenti terrestri millenari
Precessione luni-solare (moto doppio conico in 26.000 anni da Est Æ Ovest)
L’asse terrestre, per attrazione luni-solare sul rigonfiamento equatoriale, descrive due coni con il vertice
in comune nel centro della Terra. Ciò avviene perché l’asse
terrestre è inclinato e quindi, il piano equatoriale e eclittica
non coincidono. L’attrazione luni-solare tende a raddrizzare
l’asse rispetto al piano dell’eclittica e a far coincidere i due
piani. L’ampiezza angolare del cono è di 46° 54’.
Conseguenze:
1) Ogni 13.000 anni cambia la stella che ci indica il Nord.
Oggi è la stella polare, fra 13.000 anni sarà la stella Vega.
2) Ruotando il moto conico in senso orario, cambia
l’intersezione dell’equatore celeste con l’eclittica (moto
della Terra antiorario). Cioè ogni anno la Terra incontra il
punto γ (punto equinoziale di primavera) con un anticipo
di 20’24” (per convenzione si dice che vi è un anticipo
dell’equinozio di primavera – precessione degli equinozi).
A causa di tale anticipo, le stagioni anticipano di 20’24”
ogni anno, determinando ogni 13.000 anni, l’inversione
delle stagioni).
3) L’anno solare (365g5h48’46”) è più corto di 20’24” rispetto al sidereo (365g6h9’10”).
Alfio Francesco Cannone 55
Astronomia
4) Si sfasano le costellazioni zodiacali. Attualmente abbiamo un anticipo di circa 35° rispetto a 2.000
anni fa (ai tempi di Ipparco), quindi i segni zodiacali non coincidono, anche in questo caso, con la
costellazioni in cui il Sole sembra transitare ogni mese.
Nutazioni (oscillazioni)
L’attrazione luni-solare non costante (le orbite sono ellittiche e non circolari), determina delle
oscillazioni periodiche sull’asse terrestre. Tali oscillazioni hanno un periodo di 18 anni e 6 mesi. Tale
periodo è detto pure ciclo di Metone e corrisponde alle 235 lunazioni dopo le quali le fasi lunari tornano
a ripetersi alle stesse date dell’anno.
Spostamento della linea degli absidi (linea che congiunge l’afelio con il perielio, coincide con
l’asse maggiore dell’ellisse)
Tale linea si sposta di circa 11” d’arco ogni anno (antiorario). Tale spostamento determina un giro
completo in 117.000 anni. Essendo che tale linea si sposta in modo antiorario e la precessione è in modo
orario, per conseguenza si ha che la precessione degli equinozi si accorcia da 26.000 anni a circa 21.000
anni.
Variazione dell’inclinazione dell’asse terrestre (rispetto alla verticale al piano dell’eclittica)
Varia da 21°58’ Æ 24°36’ in circa 40.000 anni. Oggi è inclinata di 23°27’.
Tale inclinazione influenza il clima, perché l’incidenza dei raggi solari sulla superficie terrestre dipende
dall'inclinazione dell'asse terrestre.
Variazione dell’eccentricità dell’orbita terrestre (rapporto tra la distanza del Sole dall’asse minore
dell’orbita e la lunghezza del semiasse maggiore)
Varia da 0,0033 a 0.0671 in 92.000 anni. Oggi è di 0,01672. (oggi la distanza del Sole dal semiasse
minore è di 2,5 milioni Km, e il semiasse maggiore è 149.600.000 Km). La conseguenza di tale
variazione è la diversa quantità di radiazione solare che giunge sulla Terra perché cambiano le distanze
dal Sole quando la Terra è in afelio o in perielio (glaciazioni).
Moto di traslazione del sistema solare (verso la costellazione di Ercole)
Moto di rivoluzione del sistema solare (attorno al centro della Via Lattea con velocità di 240 Km/sec in
circa 200 milioni di anni).
Alfio Francesco Cannone 56
Astronomia
LUNA
(by Alfio Francesco Cannone)
TERRA
6371,2
5,976*1024
1083*109
9,81
365g6h9’10”
365,26 (intorno al Sole)
24 ore circa
23°27’
23°27’
5,52
11,2
----------------0,01672
29,8
Km/sec
------
Raggio medio
(Km)
Massa
(Kg)
Volume
( Km/3)
Gravità superficiale (m/sec2)
Rivoluzione siderea
Rivoluzione sinodica (*)
Anno lunare
Rotazione
Inclinazione sull’orbita (**)
Inclinazione sull’eclittica
Densità media
(g/cm3)
Velocità di fuga
(Km/sec)
Distanza dalla Terra (Km)
Apogeo
(Km)
Perigeo
(Km)
Dimensioni apparenti
Eccentricità dell’orbita
Velocità orbitale media
Temperatura
Durata del dì
Albedo
(Luce
riflessa/L.
ricevuta)
LUNA
1738
1/4
7,35*1022
1/81
9
22*10
1/49
1,62
1/6
27g7h43’11” (intorno alla Terra)
29g12h44’3” (intorno alla Terra)
354g9h48’
27,3 (giorni)
(OvestÆEst)
6°41’
5°9’
3,34
2,44
384.000
407.506
363.299
31’ d’arco (circa come il Sole)
0,0549
1
Km/sec
- 170°C Æ + 125°C
Circa 15 giorni
0,07
(*) Il mese sinodico o lunazione, è il moto di rivoluzione della Luna rispetto al Sole. E’ più lungo di 2
giorni circa rispetto al sidereo, perché la Luna per compiere un giro completo attorno alla Terra,
rispetto al Sole, deve compiere un angolo di 27° in più rispetto alle stelle che emanano raggi sempre
paralleli, essendo molto distanti.
(**) Essendo l’asse di rotazione della Luna quasi perpendicolare al piano di rivoluzione lunare, la luna
praticamente non presenta cambiamenti stagionali.
Manca l’atmosfera = la causa è da attribuire alla scarsa attrazione di gravità.
Manca l’acqua = la causa è da attribuire alle elevate temperature.
Mancano i crepuscoli = perché non c’è atmosfera.
Mari = Zone oscure e piatte che si sono formati da magmi liquidi e per successiva solidificazione.
Crateri, circhi, catene (chiari) = si sono formati o per caduta di meteoriti o per azione vulcanica.
Alfio Francesco Cannone 57
Astronomia
Mascons = zone con elevata attrazione gravitazionale. La causa può essere o la presenza di meteoriti
(densi e ferrosi), cadute sulla superficie lunare; oppure può la presenza di materiale basaltico denso,
risalito in superficie.
Regolite = polvere lunare molto regolare. Si è formata a causa della notevole escursione termica fra
dì e notte lunare.
KREEP = sono le rocce basaltiche chiare costituite da potassio, terre rare, fosforo. I basalti scuri
contengono ferro. N.B. = i basalti sono rocce magmatiche.
Perigeo = minima distanza della Luna dalla Terra.
Apogeo = massima distanza della Luna dalla Terra.
Librazioni = leggere oscillazioni dell’asse della Luna. Queste ci permettono di vedere circa il 59%
della superficie lunare (7°30’ in longitudine e 6°40’ in latitudine).
Moto di traslazione = è il moto che la Luna e la Terra fanno attorno al Sole. Ha forma di epicicloide
con la concavità rivolta verso il Sole. L’epicicloide si chiude in 12 lunazioni.. Quindi l’epicicloide
taglia l’orbita terrestre 24, 25 volte all’anno.
Nodi = sono i due punti d’intersezione dell’orbita lunare con il piano dell’eclittica. Si formano
perché i due piani sono sfasati di 5°9’. La linea che unisce i due nodi ogni 18,61 anni si sposta in
senso antiorario (regressione della linea dei nodi), ciò determina il ciclo di Saros o delle eclissi (ogni
223 lunazioni si ripetono le eclissi con la stessa cadenza).N.B. = se i nodi rimanessero sempre nella
stessa posizione ad ogni lunazione avremmo o sempre eclissi o le eclissi non si verificherebbero mai.
Ciclo di Metone o ciclo aureo = Ogni 235 (18 anni e 6 mesi) lunazioni si ripetono con la stessa
cadenza. Tale ciclo è la conseguenza delle nutazioni.
Epatta = Sono i giorni che mancano dall’ultimo novilunio alla fine dell’anno solare (l’anno solare è
più lungo di circa 11 giorni, rispetto all’anno lunare).
La Luna presenta sempre la stesa faccia perché il moto di rivoluzione coincide con il moto di
rotazione.
Fasi lunari = Ogni mese sinodico, le condizioni di illuminazione della Luna variano a seconda della
posizione della Luna rispetto alla Terra ed al Sole. Ciò determina le fasi lunari.
Quadratura - Ultimo quarto
(sizigie)
Congiunzione
(sizigie)
Opposizione
Terra
Novilunio
Plenilunio
Quadratura - Primo quarto
Eclissi = Oscuramento temporaneo di un corpo celeste da parte di un altro. Si verifica quando la
Luna si trova su uno dei due nodi (i tre astri si trovano sullo stesso nodo).
Eclisse totale di Sole = La Luna (in congiunzione-novilunio e in perigeo) si interpone tra Terra e
Sole proiettando l’ombra sul Sole. Il Sole si eclissa del tutto.
Eclisse anulare di Sole = La Luna (in congiunzione- novilunio e in apogeo) si
interpone fra Terra e Sole. Si vede solo la corona solare.
Eclisse totale di Luna = La Terra si interpone fra Sole e Luna (in opposizione-plenilunio) e proietta
la sua ombra sulla Luna.
Eclissi parziali = si hanno quando la Luna si trova in vicinanza dei nodi.
Ere geologiche della Luna
1) ERA NETTARIANA = cadono enormi quantità di macrometeoriti e, sulla crosta della Luna ancora
calda, formano enormi crateri.
Alfio Francesco Cannone 58
Astronomia
2) ERA EMBRIANA = cadono meteoriti di normale grossezza, che determinano la fuoriuscita di
magma basaltico che forma i mari.
3) ERA ERATOSTANIANA = cadono meteoriti di piccola dimensione. Si forma la regolite.
4) ERA COPERNICANA = cadono pochissimi micrometeoriti perché il vento solare e i raggi cosmici
hanno già ripulito lo spazio interno del sistema solare.
Struttura interna della Luna
crosta
LITOSFERA
anortositi (rocce molto antiche
costituite da calcio pesante)
60 Km
mantello
1000 Km
basalti simici
aumentano le onde sismiche
(9 Km/sec) longitudinali P
.
nucleo plastico
diminuiscono le onde sismiche
trasversali S
Ni
ASTENOSFERA
aumentano le onde sismiche
longitudinali P
Fe
op. H
1738 Km
Genesi della Luna (4,6 – 4,1 miliardi di anni)
- Fissione = a causa del veloce moto di rotazione della Terra (molto più veloce di adesso) si sarebbe
staccata la Luna.
- Cattura = la Luna è un corpo proveniente da qualche altra parte del sistema solare.
- Accrescimento = aggregazioni di planitesimi orbitanti attorno alla Terra.
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Rapporto isotopico è uguale a quello terrestre.
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O
O +18O
Appunti presi durante le lezioni del Prof. A. F. Cannone 1998/99
Alfio Francesco Cannone 59
