le coordinate celesti

INAF-Osservatorio
Astrofisico di Torino
Didattica & Divulgazione
Osservatorio Astronomico di torino
LE COORDINATE CELESTI
Alberto Cora(1)(2)
Istituto Nazionale di Astrofisica
Oss. Astrofisico di Torino
(2)
Società Astronomica Italiana
(1)
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Grotte di Lascaux, nella valle del Vézère (Francia) 15-20000 ac
Osservatorio Astrofisico di torino
TORO
Pleiadi
Aldebaran
Iadi
Montignac (France) 4 Agosto 15240 aC
360 al
417 al
65 al
155 al
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LE COSTELLAZIONI
Ottantotto costellazioni ricoprono la volta celeste
•
•
•
I popoli antichi guardavano le
stelle in cielo e immaginavano
figure raggruppandole
Ancora oggi ci riferiamo a molti di
quei raggruppamenti.
Gli
astronomi
li
chiamano
costellazioni (ovvero gruppi di
stelle).
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LE COSTELLAZIONI
•
•
•
•
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Nelle moderne carte astropnomiche, il
cielo è diviso in 88 regioni.
Ciascuna di queste regioni è una
costellazione.
La maggior parte delle stelle in una
costellazione non è per niente vicina a
un’altra.
Esse semplicemente appaiono vicine
perchè sono quasi nella stessa direzione
vista da Terra.
e … un modo più efficicae per
memorizzare le posizioni stellari:
LE COORDINATE CELESTI!
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LE COORDINATE AZIMUTALI
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LE COORDINATE AZIMUTALI
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LE COORDINATE CELESTI
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•
•
•
L’astronomia è la scienza più vecchia
Le coordinate celesti, sono difficili da presentare se non si introducono i moti
della terra …
Per ora assumiamo che qualsiasi oggetto nel cielo (sfera celeste) possa essere
identificato da 2 coordinate: ascensione retta e declinazione … a cui
corrispondono un altezza sull’orizzonte e un azimut …
Declinazione:
si misura in gradi, minuti
primi, minuti secondi
Ascensione retta:
si misura in ore, minuti e
secondi di tempo, a partire
dal punto vernale in senso
antiorario.
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Coordinate azimutali e celesti
LE COORDINATE CELESTI
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La congiungente il centro della Terra e
l’Osservatore definisce lo Zenith. Il
piano
dell’orizzonte
passa
per
l’osservatore ed è tangente alla sfera
terrestre.
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Il cerchio massimo attraverso Z(enith) e P(olo) definisce il Nord geografico. E, S, W sono definiti
di conseguenza. Il piano perpendicolare all’asse del mondo che passa per O(sservatore)
definisce l’equatore celeste (a).
LE COORDINATE CELESTI
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Per collegare le coordinate Azimutali a quelle celesti,
Servono informazioni sullo spazio (ccordinate geografiche) e sul tempo!
Vale anche l’inverso … e quindi osservando il cielo si ha l’informazione sul
Luogo e sul tempo!!!
L’ASTRONOMIA E’ IL PRIMO OROLOGIO/CALENDARIO DELL’UMANITA’
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Blanchard and Lartet bones, more than 30,000
years old
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IL TEMPO
Giorno siderale e giorno solare:
Il tempo tra due transiti del sole(1-3) è
maggiore di 4 minuti del tempo tra due
transiti di una stella, individuati dalle
situazioni (1-2). Nella situazione 1 stella e
Sole sono allineati al meridiano dell’oss.,
nella situazione 2, a causa del moto di
rivoluzione della Terra, l’osservatore vede
il transito in meridiano della stella prima di
quello del Sole.
Il giorno siderale è il periodo impiegato
dalla Terra per eseguire un'intera
rotazione attorno al proprio asse: 23h 56'
4,1”
Il giorno Solare medio è il periodo di
tempo tra due successive culminazioni
del Sole al meridiano: 24h !!!
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IL TEMPO
Il tempo civile o tempo legale o tempo medio del fuso è il tempo
solare medio del meridiano centrale di un fuso. Questo tempo,
deciso per legge, è valido per tutte le località poste entro uno
stesso fuso orari Il planisfero è suddiviso in 24 spicchi di 15°.
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Un acuto osservatore (in italia) si accorge che il mezzogiorno, segnato da una
Meridiana anticipa, nel periodo invernale, di 30’ il mezzogiorno civile. Sapete
determinare la sua longitudine?
Culminare del
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IL MOTO APPARENTE DEL SOLE
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• Si muove ad una velocità simile alle stelle fisse
restando “indietro” – cioè più a E – di circa un grado
al giorno
• L’intervallo tra due culminazioni (transito attraverso il
meridiano) del Sole definisce il “giorno solare”, più
lungo di quello siderale di ~4 minuti
• La distanza angolare del sole dall’equatore varia nel
corso dell’anno da -23.5° (21 Dicembre) a +23.5° (21
Giugno) (solstizio: il sole “sta” = inverte il suo moto
rispetto all’equatore)
• Il sole attraversa l’equatore celeste il 21 Marzo
(punto γ o punto d’Ariete) e il 23 Settembre: equinozi
(= la notte e il giorno sono di uguale durata)
• La traiettoria del sole rispetto alle stelle fisse ha nome
“eclittica”
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IL MOTO APPARENTE DEL SOLE
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Il punto vernale, è il punto di origine
Dell’ascensione retta… ma cambia in
Continuazione a causa della precessione!!!
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IL MOTO PROPRIO DELLE STELLE
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La stella di
Barnard
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2006
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IL MOTO PROPRIO DELLE STELLE
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RIEPILOGO
Cosa abbiamo imparato:
1.Le costellazioni sono un sistema per memorizzare la posizione
delle stelle
2. Le Coordinate celesti costituiscono un metodo più efficace per memorizzare
le posiszioni stellari
3. Le coordinate Azimutali e le coordinate Celesti sono collegate da
informazioni sulla località e I ltempo
4. A causa della precessione (e in minima parte dal moto proprio delle stelle)
le coordinate coordinate celesti si modificano in continuazione e in continuazione
devono essere aggiornate (moto proprio)
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ESERCIZI
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ESERCIZI
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LA SFERA CELESTE
E’ conveniente immaginare che le stelle siano posizionate su
una sfera, la sfera celeste
•
•
•
La sfera celeste è un oggetto
immaginario che non ha basi
nella realtà fisica.
Tuttavia, è ancora un modello
che rimane uno strumento utile
per l’astronomia di posizione.
I punti di riferimento sulla sfera
celeste sono proiezioni di quelli
sulla Terra.
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LA SFERA CELESTE
Poli celesti (δ=±90°) sono dove
l’asse di rotazione della Terra
intersecherebbe la sfera celeste.
La Stella Polare si trova a meno di
1° dal polo celeste nord, da cui il
nome.
Equatore celeste: divide il cielo in un
emisfero nord (90°> δ>0°) e in un emisfero
sud (0°> δ>-90°)
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Il punto nel cielo direttamente sopra
la testa di un osservatore in un
punto qualsiasi sulla Terra è
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chiamato Zenith.
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LA SFERA CELESTE
Stelle Circumpolari
L’altezza del polo nord
all’orizzonte è pari alla latitudine!
La zona circomboreale in
declinazione è collegata alla
latitudine, così la zona del cielo
dove le stelle sorgono è
tramontano è identificabile con
una fascia δ = ±(90°-Lat)
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ESERCIZI
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ESERCIZI
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Ardeche (France) Cave La-Tete-du-Lion 20.000
Il punto Υ dell’ariete segna l’inizio della primavera ed è determinato
dall’intersecarsi del piano dell’eclittica con l’equatore celeste…
PROBLEMA: sapendo che il giorno terrestre si sta allungando di circa 1.7
millisecondo all’anno , secondo voi l’anno solare diviene più lungo?
Calendario
•
•
•
•
•
•
•
•
L’anno è definito come l’intervallo tra due transiti del sole al punto
d’Ariete (anno siderale) o tra due solstizi (anno tropico)
… differiscono? …di poco:
- anno siderale: 365.2636 d
- anno tropico : 365.2422
Un calendario basato su un anno di 365 vede lentamente spostarsi
la data degli equinozi e dei solstizi (circa un giorno in quattro anni)
E’ necessaria una correzione per tener conto della frazione di
giorno: motivi civili e religiosi (evitare che le stagioni “scorrano”)
L’adozione dell’anno bisestile (calendario Giuliano, Sosigene, 46
aC) approssima 0.2422 con 0.25 --> un giorno in più ogni quattro
anni. Il calendario resta comunque “indietro” di 8 giorni ogni 1000
anni
Nel 1582 papa Gregorio XIII riforma il calendario, cancellando il
giorno bisestile nell’anno del secolo, esclusi il 1600, il 2000, il
2400 e elidendo i giorni 5-14 ottobre 1582 ( 4 ottobre =
S.Petronio! Fu salvato dai “bolognesi”?(Ignazio Danti)?
La riforma del calendario fu introdotta due secoli dopo nei paesi
protestanti; in Russia (chiesa Ortodossa) dopo la Rivoluzione
d’Ottobre (7 Novembre (si noti!) 1917)
Ora siamo “a posto” fino all’anno 4000.
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Posizioni del sole rispetto
all’equatore celeste ai solstizi
(SI,SE) e equinozi (EQ)
analemma
Nell’emisfero N d’estate il sole (SE) sorge presto,
tramonta tardi e culmina alto nel cielo. D’inverno S I
sorge tardi, tramonta presto e resta basso rispetto
all’orizzonte.
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Il sole a diverse latitudini
il 21 di Giugno
Tropico del Cancro
Il sole passa allo Zenith
Circolo Polare N
Il sole non tramonta
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Sorgere e tramontare
Per un osservatore ad una latitudine simile a quella dell’Italia (da 39° a 48°),
le stelle più vicine al Polo Nord celeste (linea tratteggiata azzurra) non
tramontano mai. Per noi l’Orsa Maggiore è tra queste.
Gli astri più vicini al Polo Sud
celeste non sorgono mai (p.e.
αCentauri)
Gli astri in posizioni intermedie
sorgono e tramontano: tra questi
ovviamente Sole, Luna e Pianeti.
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Le stagioni
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Sept
21
June
21
Dec
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March
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Eclissi Solare 2008 (Cina)
1)Sapreste indicare l’eclittica
2)Quali oggetti che mostrano
moto apparente lungo l’eclittica
non sono stati citati, ma si vedono
nell’immagine???
Elongazione
MASSIMA!
dei pianeti
interni
Moto retrogrado dei
pianeti esterni
Pianeti = Vaganti
Alcune (5) delle stelle più brillanti del cielo non sono
fisse, si muovono in modo evidente, percorrendo
l’eclittica in tempi più o meno lunghi.
Due esempi del moto di Marte
rispetto alle stelle fisse
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Pianeti
noti dall’antichità, cioé visibili ad occhio nudo
• Due, Mercurio e Venere, precedono il Sole all’alba o lo
seguono al tramonto; non oltrepassano mai una
“elongazione” massima rispetto al sole
• Marte, Giove e Saturno si muovono verso E rispetto alle
stelle “ritardando” similmente al sole
• Quando sono in opposizione al sole hanno una fase di moto
“retrogrado” (verso W), molto ampia nel caso di Marte
(immagine precedente)
• Tutti si trovano in una fascia di ~5° attorno all’eclittica (le
orbite sono “circa” sullo stesso piano)
Nota
•Nuovi corpi solidi orbitanti attorno al sole sono stati scoperti tramite il telescopio.
•Di questi, Urano (1781), Nettuno (1846 ), Plutone(1930 ) sono stati classificati come pianeti
•Altri, per lo più orbitanti tra Marte e Giove, sono di piccole dimensioni e sono stati definiti
“pianetini” (p.e. Cerere, 1800)
•La scoperta recente di corpi in orbite transuraniche, di massa maggiore di Plutone, ha portato
nel 2005 ad una più precisa definizione del termine “pianeta”, col “declassamento” di Plutone
a “pianeta nano”, insieme a Cerere e altri .
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Il punto Υ dell’ariete segna l’inizio della primavera ed è determinato
dall’intersecarsi del piano dell’eclittica con l’equatore celeste…
PROBLEMA: sapendo che il giorno terrestre si sta allungando di circa 1.7
millisecondo all’anno , secondo voi l’anno solare diviene più lungo?
Luna
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Fasi, collegate alla posizione terra-sole: opposizione = luna piena;
congiunzione = luna nuova; quadratura (angolo retto) = quarti
Mostra la stessa faccia alla terra, salvo un movimento di
oscillazione (tipo pendolo) di ampiezza 7°.
Mese lunare: intervallo tra due lune piene (o nuove) : 29.5 d
Nella tradizione, l’inizio del mese lunare è indicato dall’apparizione
della “falce” o “crescente lunare” dopo la luna nuova. Due
esempi: permane nell’islamismo (inizio del Ramadan); si trova
nella tradizione druidica, richiamata nella “Norma” di Bellini.
Mese lunare “siderale”: 27.3 d
La settimana deriva dalle quattro fasi lunari (28/4=7)
La definizione del mese civile parte dal mese lunare, adattato per
esser reso “commensurabile” alla durata dell’anno.
Schema numerico di origine astronomica:
1 -- 30 – 360 ;
360/30 = 12
Le 12 costellazioni (le “case” astrologiche!) occupate dal sole
corrispondono ciascuna allo spazio percorso dal sole in un mese
lunare… ricondotto poi a un mese “standard” ---- Zodiaco
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Pianeti = Vaganti
Alcune (5) delle stelle più brillanti del cielo non sono
fisse, si muovono in modo evidente, percorrendo
l’eclittica in tempi più o meno lunghi.
Due esempi del moto di Marte
rispetto alle stelle fisse
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Pianeti
noti dall’antichità, cioé visibili ad occhio nudo
• Due, Mercurio e Venere, precedono il Sole all’alba o lo
seguono al tramonto; non oltrepassano mai una
“elongazione” massima rispetto al sole
• Marte, Giove e Saturno si muovono verso E rispetto alle
stelle “ritardando” similmente al sole
• Quando sono in opposizione al sole hanno una fase di moto
“retrogrado” (verso W), molto ampia nel caso di Marte
(immagine precedente)
• Tutti si trovano in una fascia di ~5° attorno all’eclittica (le
orbite sono “circa” sullo stesso piano)
Nota
•Nuovi corpi solidi orbitanti attorno al sole sono stati scoperti tramite il telescopio.
•Di questi, Urano (1781), Nettuno (1846 ), Plutone(1930 ) sono stati classificati come pianeti
•Altri, per lo più orbitanti tra Marte e Giove, sono di piccole dimensioni e sono stati definiti
“pianetini” (p.e. Cerere, 1800)
•La scoperta recente di corpi in orbite transuraniche, di massa maggiore di Plutone, ha portato
nel 2005 ad una più precisa definizione del termine “pianeta”, col “declassamento” di Plutone
a “pianeta nano”, insieme a Cerere e altri .
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LE COORDINATE CELESTI
•
•
•
L’astronomia è la scienza più vecchia
Le coordinate celesti, sono difficili da presentare se non si introducono i moti della
terra …
Per ora assumiamo che qualsiasi oggetto nel cielo (sfera celeste) possa essere
identificato da 2 coordinate: ascensione retta e declinazione … a cui corrispondono
un altezza sull’orizzonte e un azimut …
Declinazione:
si misura in gradi, minuti
primi, minuti secondi
Ascensione retta:
si misura in ore, minuti e
secondi di tempo, a partire
dal punto vernale in senso
antiorario.
Coordinate azimutali e celesti
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La precessione
degli equinozi
La
precessione
provoca
un
graduale
cambiamento della
stella che segna il
Polo Celeste Nord
Essa avviene in 25.920
mila
anni (anno
platonico)
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Domande guida
• Qual’è stato il ruolo dell’atronomia nelle antiche civiltà?
• Le stelle che costituiscono le costellazioni sono realmente
vicine le une alle altre?
• Le stesse stelle sono visibili ogni notte dell’anno? Perchè la
Stella Polare è così particolare?
• Le stesse stelle sono visibili da ogni posto sulla Terra?
• Qual’è la causa delle stagioni? Perchè sono opposte nei
due emisferi boreale e australe?
• La stella che segna il Nord è sempre stata la Stella Polare?
• Possiamo utilizzare il sorgere e il tramontare del Sole
come base per la nostra misura del tempo?
• Perchè ci sono gli anni bisestili?
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