Diapositiva 1

OSSERVIAMO IL CIELO
Liceo Scientifico B. Russell
Classe 5°
Prof.ssa Anna Onofri
Sfera celeste
La rotazione della volta
stellata, e quindi della
sfera celeste, è soltanto
apparente, essendo
provocata dalla rotazione
effettiva della Terra intorno
al proprio asse, che si
compie in circa 24 ore.
Materia interstellare : lo spazio tra gli astri appare
vuoto, anche se è costituito da un gas di particelle
molto rarefatte o da polveri
Nebulose : zone più opache e dense rispetto allo
spazio circostante in cui si stanno formando nuove
stelle
Costellazioni
• Associazioni fittizie di stelle
Terra, diametro 12.756 km
Venere, diametro 12.104 km
Marte, diametro 6.794 km
Mercurio, diametro 4.880 km
Plutone, diametro 2.274 km
Giove, diametro 142.984 km
Saturno, diametro 120.536 km
Urano, diametro 51.118 km
Nettuno, diametro 49.532 km
•Sole, diametro 1.390.000 km
DIMENSIONI
DELLE STELLE
DIMENSIONI
DELLE STELLE
Sistemi di riferimento
Universali
Per l’osservatore
Il parallelo celeste fondamentale è l’equatore, mentre il meridiano celeste
fondamentale è quello passante per un punto particolare detto PUNTO GAMMA che
rappresenta il punto della sfera celeste in cui si trova il Sole nell’equinozio di
primavera, mentre il punto diametralmente opposto è detto PUNTO OMEGA
Asse del mondo, equatore, meridiani e
paralleli celesti sono elementi di riferimento
indipendenti dalla posizione dell’osservatore
sulla Terra e vengono utilizzati per la
costruzione delle mappe del cielo
Dalla posizione dell’osservatore dipende, invece,
la prospettiva con cui si osserva la sfera celeste;
ad esempio se siamo al Polo Nord vedremo la
Stella Polare sopra di noi sulla verticale, mentre
all’equatore, la Stella Polare si trova sul limite
basso dell’orizzonte
Per questo, per tener conto della posizione dell’osservatore ( punto
P ) si è costruito sulla sfera celeste un sistema di riferimento più
immediato
La retta immaginaria che passa per P parallela al filo a piombo in quel punto, prende il nome di
VERTICALE; questa interseca la sfera celeste in due punti: ZENIT e NADIR.
Sulla superficie della sfera, i circoli massimi passanti per lo zenit ed il nadir sono detti circoli
verticali. Di questi il più importante è quello che passa anche per i poli celesti: il MERIDIANO
LOCALE
Sull’orizzonte è possibile identificare 4 punti cardinali
EST
OVEST
Coincide con il punto
dell’orizzonte in cui
sorge il Sole nei giorni
di equinozio ( 21
marzo, 23 settembre )
NORD e SUD
Sono i due punti in cui il
circolo meridiano locale
interseca l’orizzonte, ognuno
nella direzione del
corrispondente polo
Punto dell’orizzonte in cui
tramonta il Sole nei giorni di
equinozio
zenit (dall'arabo samt, letto per errore 'sanit',
nella locuzione samt al-ra's = la direzione
sulla testa), esattamente sopra la testa
dell'osservatore
nadir (dall'arabo nazîr = opposto),
esattamente sotto i suoi piedi.
• Meridiano locale:
circonferenza massima su
cui si trovano polo nord
polo sud zenit e nadir
• È importante perché nel
corso delle ventiquattro ore
tutti gli astri lo attraversano
nel loro punto di massima
elevazione sull'orizzonte
(culminazione). Inoltre il
passaggio del Sole al
meridiano locale segna
l'istante del mezzogiorno
vero, che in generale non
coincide col mezzogiorno
medio indicato
dall'orologio.
Rappresentano due angoli che servono per
definire la posizione di un corpo celeste sulla
sfera celeste
COORDINATE
ALTAZIMUTALI
Sistema di coordinate che
prende come riferimento
l’orizzonte e la verticale del
luogo
COORDINATE EQUATORIALI
Sistema che prende come
riferimento l’equatore celeste e
l’asse del mondo
COORDINATE ALTAZIMUTALI
COORDINATE EQUATORIALI
Coordinate altazimutali
•
L'altezza = distanza angolare di un astro dal piano
dell'orizzonte astronomico. Se l'astro si trova alla
massima altezza sopra il nostro capo, la sua altezza è di
90 gradi .
Questo punto è detto zenit, il punto opposto allo zenit è il
nadir.
L'azimut è la distanza angolare tra il piano del circolo
verticale passante per l'astro e il piano passante per il
meridiano locale .
•
Si misura sull’orizzonte astronomico dell’osservatore,
partendo dal punto cardinale sud e procedendo in senso
orario .
Il valore dell'azimut può variare da 0 gradi fino a 360 per
un astro a nord, un astro ad est ha un azimut pari a 90
gradi, a sud il valore è di 180 gradi ad ed infine ovest è di
270 gradi.
•
Le coordinate altazimutali hanno il difetto di variare
continuamente col moto apparente della volta celeste.
Per ovviare a questo, si usano le coordinate equatoriali
che sono indipendenti da questo difetto.
Coordinate equatoriali
• Indipendente dalla posizione
dell’osservatore
• DECLINAZIONE: distanza angolare tra un
punto della sfera celeste e l'equatore,
misurata lungo il cerchio orario che passa
per tale punto. Si misura in gradi e frazioni di
grado con segno positivo verso il polo nord
celeste e negativo verso il polo sud. La
declinazione del punto T corrisponde
all'angolo TCB.
• ASCENSIONE RETTA : distanza angolare
dell’astro dal meridiano celeste che passa
per punto 
La rotazione della volta stellata, e quindi della sfera celeste, è
soltanto apparente, essendo provocata dalla rotazione effettiva
della Terra intorno al proprio asse, che si compie in circa 24
ore. Causa questo moto, le stelle descrivono sulla sfera celeste
delle traiettorie circolari (paralleli celesti) parallele al piano
dell'equatore celeste e con il centro apparentemente nel polo
celeste nord o nel polo celeste sud a secondo dell'emisfero in
cui si trova l'osservatore; ogni stella percorre il suo parallelo
celeste tornando ad occupare la medesima posizione dopo 23 h
56 min 4 s
IL MOTO DIURNO DELLA SFERA CELESTE E’ UN MOTO APPARENTE
E' facile rendersi conto di tale realtà
effettuando una foto con l'obiettivo di una
macchina fotografica rivolta verso il polo
celeste e lasciandolo aperto qualche decina di
minuti. Ogni stella lascia sulla pellicola una
traccia luminosa coincidente con un arco di
circonferenza, il cui centro si trova nel polo e
la cui lunghezza dipende sia dal tempo di
esposizione sia dalla distanza sferica dell'astro
dal polo
Nel loro moto apparente alcuni astri, come S1, sorgono verso Est, giungono alla loro
culminazione quando passano in meridiano e tramontano infine verso Ovest.
Tali astri sono detti sorgenti e tramontanti o non circumpolari.
Alcuni astri, come S2, descrivono una traiettoria interamente al di sopra del piano orizzontale
cosicché, se non ci fosse il Sole ad impedirne la visione durante il giorno, essi sarebbero
sempre visibili. Tali astri, tutti situati in una ben determinata zona attorno al polo celeste
elevato (il punto Pcn nell'esempio di Fig. 5) sono detti circumpolari visibili. Al contrario, astri
come S3 sono sempre invisibili e quindi vengono definiti circumpolari invisibili
Orientamento notturno
•
•
Trovare il Nord: localizzare l’Orsa
Maggiore, quindi trovare l’Orsa Minore
e la Polare
tracciare la verticale sull’orizzonte sino
ad intersecarlo in un punto che indicherà
il polo Nord terrestre, alla cui destra a 90°
troveremo l’Est e a sinistra, sempre a 90°,
l’Ovest. Alle nostre spalle, a 180°,
avremo il Sud.
•
la stella polare (appartenente alla costellazione
del Piccolo carro nota anche come Orsa
minore) indica, con buona approssimazione, la
direzione del Polo Nord geografico (dista da
questo circa 1°)
•
Data la scarsa luminosità delle stelle che
costituiscono il Piccolo Carro, la stella polare
è assai poco identificabile. Si preferisce quindi
cercare e riconoscere l’Orsa Maggiore
(Grande Carro).
•
Riconosciuto il Grande Carro, per trovare la
Polare basterà prolungare la linea
congiungente le due ultime stelle Merak e
Dubhe per una distanza pari a 5 volte quella
che le separa.
•
Se proviamo a ripetere l’osservazione in
giorni e orari differenti, troveremo la
polare nello stesso identico punto.
Questo perchè il prolungamento
dell’asse di rotazione terrestre si trova,
casualmente, quasi in corrispondenza
della stella. Di conseguenza, mentre tutto
il firmamento è soggetto ad un
movimento apparente dovuto alla
rotazione terrestre, la polare rimane fissa.
Il Polo Nord celeste è assimilabile
alla punta del manico di un
ombrello che gira tra le tue mani
Poli (lat. massima 90°) - le stelle visibili non sorgono e non tramontano mai
Latitudini Intermedie - solo alcune stelle sorgono e tramontano
Equatore (latitudine 0) - tutte le stelle sorgono e tramontano
A latitudini intermedie, alcune stelle sorgeranno
e tramonteranno mentre altre, quelle più
prossime al PNC, descriveranno dei cerchi
attorno ad esso rimanendo sempre al di sopra
dell’orizzonte. A tali stelle, e alle costellazioni di
cui fanno parte, viene dato il nome di
circumpolari.
Orientamento diurno: il movimento del sole
•
•
•
•
•
•
•
Arco apparente descritto dal Sole.
A mezzogiorno circa del tempo civile
transita per il meridiano locale –
massima altezza sull’orizzonte
Piccolo ritardo rispetto alle altre stelle
No costellazione definita, ogni mese
esce da una costellazione ed entra in
un’altra : ZODIACO
Modifica la sua dclinazione
– Max 21/6
– Min 22/12
Tutte le stelle si spostano verso ovest di
un grado
Ogni notte sorgono nuove stelle e ne
tramontano altre
Spostandoci verso l'Equatore, le stesse stelle sarebbero "non
circumpolari"; infatti, che una stella sia circumpolare o no, visibile o
invisibile, dipende dalla latitudine del luogo d'osservazione. Un caso
particolare è la stella a noi più vicina, e cioè il Sole. Alle nostre
latitudini esso è un astro che sorge e tramonta; al di là del circolo
polare artico o antartico esso può diventare circumpolare visibile o
invisibile secondo le varie stagioni dell'anno.
E' facile constatare che all'Equatore tutti gli astri sono sorgenti e
tramontanti, mentre ai poli sono o circumpolari visibili o
circumpolari invisibili.
Quindi, come le stelle, anche i corpi del Sistema
Solare, cioè il Sole, la Luna e i Pianeti presentano
un moto diurno apparente che si svolge da EST
verso OVEST, ma cambiano nel corso dell’anno
la loro declinazione e la posizione relativa allo
sfondo stellato
L’Astronomia moderna
• l'occhio umano non è un rivelatore molto sensibile,
e comunque la sua sensibilità è limitata ad una
parte molto ristretta dello spettro elettromagnetico;
inoltre, non può eseguire misure quantitative,
essenziali per interpretare i fenomeni osservati
• L'astronomia moderna si avvale di strumenti di
osservazione molto sofisticati, spesso pilotati
tramite computer, ed in alcuni casi operanti nello
spazio al di sopra dell'atmosfera, che hanno esteso
la banda di lunghezze d'onda osservabili
praticamente a tutto lo spettro elettromagnetico
(onde radio, infrarosso, visibile, ultravioletto, raggi
X e gamma)
• importanza di studiare anche lo spettro della luce
proveniente da un corpo celeste, in quanto questo
fornisce importanti informazioni sulla natura
dell'oggetto stesso.
• Lo spettro è semplicemente la distribuzione della
radiazione (luce visibile, o ad altre lunghezze
d'onda) alle varie energie, o lunghezze d'onda.
La fonte più importante di informazioni sui corpi celesti, e l’unica che
possiamo rilevare e studiare direttamente dalla terra, è rappresentata
dalle radiazioni elettromagnetiche ( raggi gamma, raggi x, luce visibile,
IR, onde radio) che essi irradiano, assorbono o riflettono.
La lunghezza d'onda λ è definita come:
dove v, al numeratore, è la velocità di
propagazione e ν, al denominatore, la
frequenza dell'onda.
• Le stelle ci appaiono tutte bianche, in genere, ma guardando meglio
ci si accorge che i colori variano: Betelgeuse e Antares sono
indubbiamente rosse, Rigel è azzurrina come Vega.
• Non sono le uniche differenze che arrivano dalla loro radiazione.
L'occhio umano è più sensibile ai colori giallo-verde
• I corpi celesti emettono su tutta la banda elettromagnetica quindi
l'occhio umano è limitato in ricezione.
• Se potessimo osservare il cielo
con occhi sensibili, ad
esempio, ai raggi X vedremmo
tutto un altro cielo. A
microonde un altro cielo
ancora, completamente invaso
da una radiazione cosmica che
è il residuo del Big Bang.
• L'atmosfera terrestre blocca i
raggi ultravioletti e non solo.
Per comprendere le emissioni
nel loro totale, quindi, c'è stata
l'esigenza di spostare l'occhio
umano al di sopra
dell'atmosfera stessa. Proprio
per questo sono nati i telescopi
spaziali come Hubble e
Spitzer.
• Lo spettro elettromagnetico è la mappa di luce proveniente
da una stella e consiste in tutta la sua luce emessa in modo
tale che possa essere misurato l'ammontare di radiazione a
qualsiasi lunghezza d'onda, visibile e non.
•
La spettroscopia si occupa dell'esame e dell'interpretazione degli spettri e delle
molecole allorché la materia viene opportunamente eccitata. Uno spettro rappresenta
un insieme di radiazioni, emesse o assorbite dagli atomi o dalle molecole, distribuite
ed espresse in funzione delle lunghezze d'onda o delle frequenze
•
Lo studio spettroscopico dell'emissione e dell'assorbimento della luce da parte degli
elementi è stato uno dei campi di ricerca fondamentali per lo sviluppo delle
conoscenze sulla struttura atomica della materia.
Storicamente questa disciplina ebbe la sua origine allorché Newton mise
sperimentalmente in evidenza la scomposizione della luce bianca nelle componenti
monocromatiche per mezzo di un prisma trasparente.
•
Dopo il 1850 : Bunsen e Kirchhoff notarono che la frequenza delle righe spettrali
poteva caratterizzare la natura chimica degli elementi.
•
Mediante l'analisi spettroscopica i due ricercatori tedeschi non solo scoprirono nuovi
elementi ma indicarono la metodologia per studiare la composizione chimica della
materia extraterrestre attraverso le radiazioni inviate dalle stelle.
Il primo importante risultato, dedotto dallo studio della luce omessa dai corpi celesti, è
rappresentato dalla scoperta, fatta da Lockyer nella radiazione solare, di alcune righe
spettrali prodotte da un elemento ancora sconosciuto sulla Terra. Questo elemento,
contenuto inizialmente presente solo nel Sole e pertanto chiamato elio (Hélios = Sole),
In particolare si sono rivelati
preziosi lo studio degli
SPETTRI di emissione e di
assorbimento
Lo spettro è la figura che si ottiene raccogliendo, su
uno schermo nero o su una lastra fotografica, le
radiazioni elettromagnetiche provenienti da una
sorgente, dopo che hanno subito una rifrazione
Gli spettri, di solito vengono classificati in:
- spettri di emissione,
- spettri di assorbimento.
A loro volta, sia quelli dell'uno sia quelli dell'altro tipo
si dividono in:
- spettri continui,
- spettri di righe,
- spettri di bande.
Lo spettro di emissione si ha quando le radiazioni
ottiche emesse da una sorgente opportunamente eccitata
vengono direttamente disperse nelle componenti
monocromatiche mediante lo spettroscopio, chiamato
anche spettrometro se munito di una scala graduata da
utilizzare per la misura della lunghezza d'onda della
radiazione.
A seconda della materia eccitata si può ottenere:
 uno spettro continuo, se è formato da un insieme,
più o meno esteso, di lunghezze d'onda. Nel campo del
visibile si presenta con una successione continua di
colori che dal rosso si estendono fino al violetto. Viene
emesso soprattutto dalla materia in fase solida o in fase
liquida quando si riscalda fortemente;
 uno spettro di righe, se è formato da una
sequenza discontinua, più o meno numerosa, di righe
brillanti e ben separate sopra un fondo scuro.
Indipendentemente dalla tecnologia di eccitazione, ogni
atomo di un elemento portato allo stato aeriforme
presenta uno spettro di righe che caratterizza la natura
della materia emittente
 uno spettro di bande, se è formato da una
successione assai fitta di righe che si addensano in
corrispondenza di certe lunghezze d'onda. È originato
soprattutto dai gas e dai vapori caratterizzati da
molecole poliatomiche i cui atomi sono chimicamente
legati.
Spettro di assorbimento
Questo tipo di spettro si ottiene
interponendo sul cammino della
radiazione in grado di originare uno
spettro continuo una sostanza, in
genere un gas o un vapore, che assorbe,
in corrispondenza di certe lunghezze
d'onda più o meno estese, alcune
componenti che l'attraversano. Si
origina così una specie di arcobaleno,
sovrapposto al quale le variopinte righe
che caratterizzano in emissione la
sostanza in fase aeriforme si
trasformano, in assorbimento, in una
sequenza di righe scure localizzate
nella stessa posizione (frequenza) delle
prime.
• la luce ricevuta dalle
stelle, una volta
scomposta, evidenzia la
presenza di un fondo
colorato continuo
(chiamato spettro
continuo) sul quale si
distaccano delle
discontinuità a
determinate lunghezze
d'onda, che si
manifestano come
assenza di luce (righe di
assorbimento).
• http://www.worldwidetelescope.org/Home.
aspx
• http://www.mbernardi.it/www.mbernardi.it/
Home.html
• http://www.astronomia.com/2011/09/01/ilcielo-nel-mese-di-settembre-2011/
• http://www.skylive.it/Astrofisica/Astrofisica
_Spettro_Elettromagnetico_Analisi_Spettr
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