I corpi celesti - Zanichelli online per la scuola

I corpi celesti
La maggior parte dei punti luminosi che vediamo nel cielo notturno sono stelle, corpi gassosi ad altissima temperatura che emettono energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche, in conseguenza delle reazioni nucleari che avvengono al loro interno.
Le stelle appaiono di diverso colore e di diversa luminosità: alcune sono molto brillanti e si vedono anche dai centri abitati; altre
si distinguono a malapena anche al buio completo. Tali differenze
sono dovute a diversi fattori, tra cui: le dimensioni delle stelle, la
ponente della luce visibile. Il
passaggio da un colore all’altro è
graduale e perciò si dice che lo
spettro della luce bianca è uno
spettro continuo.
La luce stellare ha in genere
uno spettro nel quale lo sfondo
continuo è interrotto da righe
scure sottili. Esso viene detto
spettro a righe di assorbimento.
Ad esempio, nello spettro di
assorbimento del Sole lo sfondo
continuo è prodotto dall’energia
emessa dal nucleo della stella; le
righe scure sono invece causate
dagli strati di gas più esterni, che
assorbono parte dell’energia. Le
righe scure, cioè, corrispondono
2 Luminosità
delle stelle
Per misurare l’intensità della luce
di una stella è necessario utilizzare uno strumento chiamato fotometro, che raccoglie e quantifica
la luce emessa da una qualsiasi
fonte luminosa. Ma qual è l’unità
di misura della luminosità?
La luminosità di un corpo celeste è descritta dalla magnitudine.
Nella scala della magnitudine, tra
due successivi gradi esiste una differenza di luminosità pari a 2,5
volte. Più una stella è luminosa,
più la sua magnitudine è bassa.
Una stella di magnitudine 1 è
quindi 2,5 volte più splendente di
una stella di magnitudine 2.
Per oggetti molto luminosi sono state introdotte anche magnitudini negative: per esempio, il Sole ha magnitudine –26,8.
Questi dati, però, sono forniti
dall’osservazione dei corpi celesti
compiuta sulla Terra. Si tratta cioè
di una magnitudine apparente,
che descrive la luminosità di una
stella come appare e non per l’effettiva luminosità. Le stelle, infatti,
possono apparire più o meno luminose anche perché si trovano
più o meno vicino a noi.
Per confrontare la luminosità
di stelle che sono a distanze differenti da noi, è necessario misurarne la magnitudine assoluta, cioè
la quantità di energia luminosa effettivamente emessa. Per fare ciò,
una volta misurata la magnitudine
apparente di una stella, si calcola
quale magnitudine essa avrebbe
se si trovasse a una distanza standard dalla Terra (32,6 anni-luce).
Si è scoperto così che Sirio, la
più luminosa tra le stelle (escluso
il Sole), con –1,4 di magnitudine
apparente, deve la sua luminosità
alla vicinanza con la Terra e la sua
magnitudine assoluta è solo 1,4.
Anche il Sole è ridimensionato: la sua magnitudine assoluta è
4,7: se distasse 32,6 anni-luce, apparirebbe simile alle più fioche
1
SCIENZE DELLA TERRA
Spettro continuo di una lampada a incandescenza.
Spettro di assorbimento del Sole.
a lunghezze d’onda mancanti.
Dallo studio degli spettri stellari e
delle lunghezze d’onda mancanti
è possibile quindi risalire a quali
elementi chimici siano presenti
negli strati esterni delle stelle.
QUESITI
1 Che cos’è lo spettro a righe di assorbimento?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Nello spettro del Sole da che cosa sono causate le righe scure?
[Yoji Hirose / Galaxy Picture Library]
1 Di che cosa sono fatte
le stelle?
Gran parte della materia di una
stella è formata da idrogeno ed
elio; insieme, gli altri elementi
sfiorano il 2%. Per conoscere
la composizione chimica delle
stelle si usa lo spettroscopio. Esso analizza la luce separando le
radiazioni che la costituiscono
in base alla lunghezza d’onda (la
distanza tra un punto qualsiasi
di un’onda e il corrispondente
nell’onda seguente). Si ottiene
così lo spettro stellare, formato
da tutti i colori dell’arcobaleno;
ciascun colore corrisponde a
una data lunghezza d’onda com-
loro massa, la loro composizione chimica, la loro temperatura superficiale. Inoltre, la luminosità delle stelle come le vediamo a occhio nudo dipende in gran parte dalla loro distanza dalla Terra.
Ma le stelle non sono i soli corpi celesti che vediamo a occhio
nudo: vi sono per esempio la Luna e alcuni pianeti che, come la
Terra, ruotano attorno alla stella più vicina: il Sole. A differenza
delle stelle, i pianeti e la Luna non emettono luce propria, ma riflettono la luce del Sole.
stelle che si distinguono a occhio
nudo (sono visibili a occhio nudo
le stelle con magnitudine apparente inferiore a 6). Dalla fotografia vediamo che le stelle hanno diversa luminosità e diverso colore.
Il colore di una stella dipende
dalla temperatura superficiale:
stelle di colore diverso hanno
temperature superficiali diverse.
Le stelle blu sono più calde di
quelle bianche; la temperatura superficiale delle prime arriva a
30000 °C, quella delle seconde a
10000. Le stelle bianche sono più
calde di quelle gialle, che a loro
volta sono più calde delle arancioni. Le stelle rosse, con la loro temperatura superficiale di 3000 °C,
sono le stelle più fredde.
QUESITI
1 È più luminosa una stella di magnitudine apparente 3 oppure una
di magnitudine apparente 3,5?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Le stelle più luminose hanno una
magnitudine assoluta maggiore?
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
Osservando invece con un telescopio lo spazio celeste, esso
mostra grandi vuoti e numerose macchie biancastre di varie dimensioni. Se il telescopio è abbastanza potente, si può scoprire
che le macchie sono aggregati di una grandissima quantità di
stelle: le galassie. Negli spazi apparentemente vuoti tra una
stella e l’altra è diffusa la materia interstellare (polveri finissime e gas) spesso concentrata in nebulose.
Anche la Terra (con il Sistema solare) fa parte di una galassia, che comprende tutte le stelle e le nebulose visibili dal nostro pianeta a occhio nudo e, in più, la Via Lattea: una fascia
biancastra che solca la Sfera celeste.
씰 VEDI ANCHE…
ATTIVITÀ
Unità 0 • PARAGRAFO 4:
Alcune grandezze che ci serviranno
Fai un’ipotesi sulla
forma della Galassia
Approfondimento
La ricerca di vita extraterrestre
Dal modo in cui ci appare la Via Lattea dalla Terra (cioè una fascia luminescente biancastra che solca il
cielo) si deduce che la nostra Galassia è un disco e non una sfera omogenea.
씰 Come apparirebbe, infatti, in
quel caso, la Galassia dal nostro
punto di osservazione?
[D. Malin / Anglo-Australian Observatory]
3 Le galassie
e la loro forma
Le galassie differiscono per la
forma e per le dimensioni. In
base alla forma si distinguono
quattro tipi di galassie:
– galassie a spirale,
– galassie a spirale barrata, come quella in cui ci troviamo,
– galassie ellittiche,
– galassie irregolari.
Andromeda è una tipica galassia a spirale.
1 Quali e quanti tipi di galassie si distinguono in base alla forma?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quale forma presenta la galassia
in cui si trova il Sistema solare?
La Galassia vista nel piano
(ideale) su cui ruota
da cui partono lunghi bracci a
spirale. Il suo diametro misura
100 000 a.l. circa e comprende ol-
[Lick Observatory]
QUESITI
4 La Galassia
La nostra Galassia ha la forma di
un disco con un nucleo allungato,
Le galassie irregolari
non hanno alcuna forma
di simmetria.
[D. Malin / Anglo-Australian Observatory]
Le galassie a spirale barrata – come
quella in cui si trova il Sistema solare –
hanno un nucleo attraversato da una
«barra» di stelle, dalle cui estremità
partono i bracci.
Nelle galassie ellittiche le
stelle sono addensate in una
specie di disco.
tre 100 miliardi di stelle. Il nucleo
appare circolare ai normali telescopi, ma il telescopio orbitante
La Galassia vista «di taglio»
posizione del
Sistema solare
Spitzer (sensibile agli infrarossi) ha
mostrato che le stelle formano una
specie di «barra».
Tutte le stelle dei bracci ruotano intorno al centro della Galassia. Anche il Sole (con tutto il Sistema solare) compie questo movimento e impiega 225 milioni di
anni a fare un giro completo.
QUESITI
1 Quanto misura il diametro della
Galassia?
LEGGI L’IMMAGINE
bracci a spirale
bracci a spirale
100 000 a.l.
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
ammassi
stellari
2 Quanto misura approssimativamente in lunghezza il nucleo della
Galassia?
U N I T À T1 • La Terra come pianeta
2