Sfera Celeste e Coordinate
Astronomiche
A. Stabile
Dipartimento di Ingegneria
Università degli Studi del Sannio – Benevento
Atripalda, 9 Maggio 2011
Unità di lunghezza e distanze tipiche
1. Sistema Solare: 1 UA = 149,5 milioni di Km.
2. Sistema galattico: 1 AL = 9460 miliardi di Km.
3. Sistemi intergalattici: 1 Mpc = un milione di parsec (1 pc = (circa) 3.2 AL)
4. A distanze di 100 Mpc l’Universo è continuo (difficile apprezzare zone di
vuoto e zone di materia).
5. Su scala di un Gpc (un miliardo di pc) l’Universo è un sistema fisico
autogravitante che evolve in base a leggi fisiche (non tanto chiare!).
6. L’Universo è una sfera di raggio di 13 - 15 GAL (1 GAL = un miliardo di AL)
7. Stella più vicina è a qualche AL.
8. Distanza extraterrestre coperta dall’Uomo: 382.000 Km (distanza Terra Luna).
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Le dimensioni dell’Uomo e dell’Universo
OGGETTO
DIMENSIONI
MASSA
ETA’
UOMO
1m
10 Kg
108 s (102 anni)
SOLE
109 m
1030 Kg
1016 s (1010 anni)
VIA LATTEA
1021 m
1042 Kg
> 1017 s (1011 anni)
UNIVERSO
1025 m
1052 Kg
> 1017 s (1011 anni)
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Dove siamo?
1. La Via Lattea è la nostra galassia (siamo in periferia a circa 8.5 Kpc dal
centro) .
2. Il Sole viaggia a circa 220 Km/s.
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Ma non è tutto …
1. La massa osservata è pochissima per giustificare l’evoluzione
2. Componenti OSCURE: quanto osservato è solo il 4 % !!!!!
Questo è quanto accade fuori dalla Terra. E quando decidiamo di osservare …
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Fondamenti dell’osservazione
1. Sfera celeste.
2. Orizzonte, meridiano del luogo, zenith, nadir.
3. Punti notevoli sfera celeste.
4. Culminazione di un astro.
5. Coordinate orizzontali.
6. Coordinate equatoriali.
7. Tempo siderale.
8. Moto di un astro.
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La sfera celeste - Orizzonte
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Coordinate orizzontali
La coppia (Az, h) è la più
intuitiva e semplice ed è
connessa alla nostra
sensazione di moto degli
astri.
Tuttavia le coordinate sono
funzioni del tempo!!!
Simulazione CyberSky
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La sfera celeste - Equatore
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Coordinate equatoriali I
La coppia (H, δ) è riferita
all’equatore celeste ed il
moto dell’astro avviene in un
piano parallelo all’equatore.
Tuttavia una coordinata è
ancora funzione del tempo!!!
Simulazione CyberSky
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Coordinate equatoriali II
Ci sono punti fissi sulla sfera celeste?
L’intersezione equatore – eclittica:
DUE PUNTI FISSI.
La coppia (α, δ) è indipendente dal
tempo.
Bisogna introdurre il concetto di
tempo siderale. L’orologio siderale è
rappresentato dal moto di γ. Il tempo
siderale corrisponde con α quando
l’astro culmina. Infatti
α + H = ts
Se H > 0 allora l’astro è passato per il
meridiano del luogo.
Se H < 0 allora bisogna aspettare …
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Tempo siderale
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Passaggio di coordinate Oriz/Equa
I dati degli astri espressi in termini della
coppia (α, δ) ma noi osserviamo il cielo in
“montatura orizzontale”.
Quindi l’astro sarà visibile alla nostra
latitudine (ψ)?
Dalla trigonometria sferica
cos a = cos b cos c + sin b sin c cos A
In base ai nostri dati abbiamo
⎧a = π − h
2
⎪
⎪ π
⎨b = 2 − δ
⎪
⎪⎩c = π 2 −ψ
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⎧ A = H
⎪
⎨ B = π − Az
⎪C = ...
⎩
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Gli astri sorgono e tramontano se …
Dopo qualche passaggio matematico otteniamo
sin h = sin δ sinψ + cos δ cosψ cos H
Se l’astro SORGE ed (ovv.) TRAMONTA bisogna avere h = 0. Quindi
cos H = − tan δ tanψ
L’angolo orario H varia da 0 (quando culmina sul nostro orizzonte) a π (a quando
culmina sotto il nostro orizzonte … “la mezzanotte dell’astro”).
tan δ tanψ ≤ 1
Ponendoci nel nostro emisfero boreale (la tangente è positiva)
(
tan δ ≤ tan π −ψ
2
Quindi la condizione affinché un astro sorga e tramonta alla latitudine ψ è
δ ≤ π 2 −ψ ⇒ − π 2 + ψ ≤ δ ≤ π 2 −ψ
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)
Al polo Nord e all’Equatore
Al polo Nord (ψ = π/2) solo gli astri con δ = 0 sorgono e tramontano. Altrimenti
tutti gli altri astri sono visibili sempre oppure no.
All’equatore (ψ = 0) e tutti gli astri sorgono e tramontano.
Per quale valore dell’angolo orario
H, l’altezza h raggiunge il max ed
min valore sull’orizzonte?
⎧ H = 0
d
sinh = − cos δ cosψ sin H = 0 ⇒ ⎨
dH
⎩ H = π
d2
sinh
= cos δ cosψ
H =0
dH 2
H =π
L’altezza massima raggiunta
dall’astro quindi è
h = arcsin(sin δ sinψ + cosδ cosψ )
Che dipende da dove siamo e
dall’astro!!!
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Moto apparente sfera celeste
Fotografia del cielo notturno con
un lungo tempo di esposizione.
Le scie luminose rappresentano il
moto stellare. La traccia di raggio
minore rappresenta il moto della
stella polare, così chiamata
perché la più vicina, tra le stelle
visibili a occhio nudo, al punto
della volta celeste individuato
dalla direzione dell'asse terrestre.
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Il Sole si muove solo da Est ad Ovest?
Il Sole si rispecchia nei pozzi?
Il Sole sale in cielo soltanto lungo le ore diurne?
Perché è sempre visibile (oppure no) in alcune zone?
Circolo polare artico (ψ = 66° 33’ 39’’). Il Circolo Polare Artico segna il confine
meridionale del giorno al solstizio di giugno e la notte polare al solstizio di
dicembre. Al di là del circolo polare artico, il sole rimane d‘estate sopra
l’orizzonte per almeno 24 ore consecutive (Sole di mezzanotte). Viceversa
durante l‘inverno il Sole rimane sotto l‘orizzonte per almeno 24 ore consecutive
(notte polare).
Tropico del Cancro (ψ = 23° 26’ 16’’ = inclinazione asse rotazione Terra).
Il Tropico del Cancro corrisponde al parallelo più settentrionale in cui il Sole
culmina allo Zenith almeno un giorno all'anno (nel Solstizio d’estate). Più a nord,
quindi, i raggi del Sole non cadono mai perpendicolari alla superficie della Terra.
Equinozio. Il Sole sorge esattamente ad Est e tramonta esattamente ad Ovest.
Durante l’inverno Il Sole sorge sempre più a SE e tramonta sempre più a SW ed
è basso sull’orizzonte. Durante l’estate sorge più a NE e tramonta più a NW ed
è più alto sull’orizzonte.
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Quando osserviamo, cosa osserviamo?
Galassia NGC 300
continuo radio
radio alla lunghezza d'onda di 21 cm
lontano infrarosso
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riga Halpha
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Quando osserviamo, cosa osserviamo?
Galassia NGC 300
banda ottica
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banda X
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Come orientarsi nel cielo
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