Dall’Universo
alla Terra
Breve riassunto dei concetti
generali
Presentazione redatta da Prof Moretti Foggia
Immagini e video da Youtube, Wickipedia
Fenomeni astronomici
Alternarsi del giorno e della notte
Alba e tramonto sempre a est e ovest
Alternarsi delle stagioni
Fasi lunari
Eclissi di sole e di luna
Maree
Costellazioni che cambiano durante l’anno
Stelle fisse su un punto (Stella Polare,
Croce del Sud)
…
Magia o centro astronomico?
Il sito megalitico di Stonehenge all’alba
dell’equinozio di primavera
Tombe o costellazioni?
Le tre grandi tombe
egizie sembra siano
state costruite
seguendo le tre stelle
centrali della
costellazione di
Orione
I personaggi
Nicolò Copernico
(1473-1543)
È il primo a
proporre il sistema
eliocentrico: il sole
è al centro e i
pianeti gli orbitano
attorno
I personaggi
Giovanni Keplero
(1571-1630)
Propone le tre leggi
che regolano il
moto dei pianeti
I personaggi
Tycho Brahe (15461601)
Maestro e mentore di
Keplero
Propone un sistema
misto: tutti i pianeti,
tranne la Terra,
orbitano attorno al
sole e tutti ruotano
attorno al sistema
Terra-Luna
I personaggi
Galileo Galilei (1564-1642)
Svolge numerosi esperimenti sul moto degli oggetti,
ricavando le leggi del moto
Perfeziona il telescopio, col quale scopre i satelliti di Giove
Scrive “Sidereus nuncius” e “Dialogo sopra i due massimi
sistemi del mondo” per spiegare il modello copernicano
eliocentrico
Dovrà subire un processo per eresia e sarà costretto ad
abiurare
I personaggi
Isacco Newton
(1643-1727)
Matematico e
fisico, forse il più
grande di tutti i
tempi
Definisce la Legge
di gravitazione
universale
I modelli
MODELLO
ARISTOTELICOTOLEMAICO
La Terra è al centro
dell’universo
Il sole occupa il terzo
cerchio, ultimo
cerchio è quello
delle stelle fisse
I modelli
MODELLO
COPERNICANO
Il Sole è al centro
dell’universo
La Terra occupa il
terzo cerchio,
ultimo cerchio è
quello delle stelle
fisse, con le
costellazioni
I modelli
MODELLO DI TYCHO
BRAHE
La Terra è al centro
dell’Universo
Tutti gli altri pianeti
orbitano attorno al
Sole che orbita
attorno alla Terra
Le Leggi: Keplero
Prima legge
Le orbite dei pianeti sono ellissi, con il
sole che occupa uno dei fuochi.
Afelio: punto più lontano dal sole
Perielio: punto più vicino al sole
Seconda legge
Un pianeta si muove più velocemente al
perielio rispetto all’afelio (il raggio
vettore copre spazi uguali in tempi
uguali)
Terza legge
Più un pianeta è lontano dal sole
maggiore sarà il suo tempo di rivoluzione
(Mercurio, il più vicino, impiega solo 88
giorni, mentre Plutone, il più lontano,
impiega 248 anni a completare un’orbita)
Le Leggi: Newton
m1 m2
F G
2
d
G = costante di gravitazione universale
m1 e m2 = masse dei corpi celesti
d = distanza tra i corpi
LA LEGGE DI NEWTON
L’attrazione gravitazionale aumenta all’aumentare delle masse
dei corpi celesti in gioco
L’attrazione gravitazionale diminuisce rapidamente
all’aumentare della distanza (pensate agli astronauti che
“galleggiano” nello spazio)
Universo: origini ed evoluzione
Botto o non botto?
Una massa di gas concentrata di densità praticamente
infinita comincia ad espandersi
10-37s: espansione rapidissima e diminuzione della
temperatura
Si formano i quark e le particelle elementari
Un ulteriore raffreddamento permette la formazione di
protoni ed elettroni e poi di Plasma (atomi piccoli dotati di
carica elettrica immersi in un “brodo” di elettroni)
L’universo è ancora oscuro
Dalla condensazione degli atomi di idrogeno, a causa della
forza di gravità, si “accendono” le prime stelle (reazione
termonucleare) e l’universo diventa luminoso
Alcune prove
Edwin Hubble (18891953
Scopre che l’universo
è in espansione
Le galassie si
allontanano sempre
più a velocità
crescente
Il modello è un
palloncino che si
gonfia: i puntini (le
galassie) si
allontanano
Alcune prove
Scoprono la radiazione di
fondo che permea tutto lo
spazio
Si tratta di un’onda
elettromagnetica con una
temperatura di 3° sopra lo
zero assoluto
Rappresentazione in
falsi colori della
radiazione di fondo
Woodrow Wilson
Arno Penzias
Che fine farà?
Teoria dello stato stazionario: la
materia viene sempre prodotta nei quasar
(termine che deriva da quasi-star) e
l’universo si espande indefinitamente
Big Crunch: l’espansione si invertirà sotto
la forza gravitazionale, riducendo tutto alle
dimensioni iniziali. Da esso potrebbe
nascere un nuovo universo (big bounce)
Big Freeze: la materia e l’energia non
sono sufficienti a far contrarre l’universo,
che si raffredda fino allo zero assoluto e al
buio totale
Stelle
Corpi celesti che brillano di luce propria
Al loro interno si genera una reazione termonucleare che
fonde idrogeno generando elio e libera energia luminosa
Maggiori sono le dimensioni, minore è la vita della stella 8si
consuma più rapidamente il carburante stellare)
Classificazione delle stelle
Diagramma H-R per la
classificazione dei titpi di stelle
Colore
Luminosità
Temperatura
Dimensioni *
Il sole è una stella di
media grandezza, una
nana gialla
Schema definito da
Hertzsprung e Russel
Lungo la sequenza
principale si dispongono
tutte le principali stelle, ma
possono evolvere in altri
tipi (come le nane bianche)
* http://viewpure.com/WXc7lO9Nqfw?start=0&end=0
La stella nasce
Da una regione ricca in gas
si forma una nebulosa
stellare
La gravità fa collassare
l’idrogeno verso il centro, si
forma la protostella
Si raggiungono pressioni e
temperature utili ad
innescare la reazione
termonucleare
La stella espelle (vento
solare) gli strati esterni
inutili e comincia a brillare
Che fine fa?
Supernova!
Supernova: esplosione di stelle massive (più
grandi del sole) visibili per un grande aumento
della luminosità
The Black Hole!
Dal collasso
gravitazionale di una
supergigante la stella
implode
La gravità è così forte
che nemmeno la luce
riesce a sfuggire
Il bordo del buco nero
prende il nome di
orizzonte degli eventi
Il buco nero viene
anche chiamato
singolarità
La fine del nostro Sole
Il sole comincia a fondere l’elio
formando elementi più pesanti
(carbonio)
Nuova contrazione del nucleo
ed espansione della parte
esterna
Età: 5 miliardi di anni
Da vivere: altri 5
miliardi di anni
Idrogeno esaurito: il
nucleo si condensa e
la parte esterna si
espande
Il processo prosegue: il
carbonio si fonde in Sodio, poi
si ha ossigeno, quindi silicio
L’ultima fase è la fusione di
silicio in ferro: qui il sole ha
ancora 5 minuti di vita
Esplosione in Nova
Si genera nebulosa planetaria
e stella nana bianca
Sistema solare
Il sistema solare
Pianeti interni: sono rocciosi, piccoli,
dotati di atmosfera, pochi o nessun
satellite
Fascia degli asteroidi: probabili
frammenti di protopianeti creati con la
nascita del sistema solare
Pianeti esterni: grandi, composti
principlamente di gas, hanno molti
satelliti, sono dotati di anelli (il più
appariscente è Saturno)
Nube di Oort: zona al confine con il
sistema solare dove “nascono” le comete
La nostra stella
Il sole emette moltissima
energia sotto varie forme (in
verde i raggi x)
Solo 2 miliardesimi
raggiungono il nostro pianeta
Identikit del Sole
Tipo: Nana gialla
Età: 5 miliardi di anni
Vita: altri 5 miliardi di anni
Anno galattico: 225-250 milioni di anni
Diametro: 1,4 x 106 km (oltre 100 volte
quello terrestre)
Massa: 1,9 x 1030 kg (320 mila volte
quella terrestre)
Velocità di rotazione: 27 g 6 h
all’equatore, 31 g 19 h ai poli
Come funziona
Nel nucleo pressioni enormi e temperature
di 10 milioni di gradi
Reazione termonucleare di fusione di 2
atomi di idrogeno in 1 atomo di elio, con
rilascio di energia
H + H = He + en
L’energia risale per moti convettivi verso
la superficie, che è coperta di granuli
(come l’acqua che bolle)
Sulla corona spettacolari eruzioni solari e
pennacchi
Il sistema Terra-Luna
Eclissi di Sole
Eclissi di Luna
Fasi lunari
Maree
Effetto combinato
di Luna e Sole
Quando Luna e
sole sono allineati
si ha il massimo
dell’effetto
Quando sono
perpendicolari (in
quadratura) le
maree sono più
deboli
Maree
Mont Saint Michel – Normandia
Cina: arriva la marea…
Mercurio
Pianeta più interno
(88 milioni di km
dal sole)
Privo di atmosfera
Privo di satelliti
Alte escursioni
termiche
Superficie coperta
da crateri da
impatto
N.B. da qui in avanti se clicki
sul nome del pianeta, vai
direttamente alla pagina di
Wikipedia
Venere
Pianeta fratello della
Terra per dimensioni
Atmosfera densa di
gas, con venti
potentissimi, alta
pressione, piogge
acide
Rotazione retrograda,
rivoluzione
praticamente uguale
alla rotazione
Presenta fenomeno
delle fasi
Marte
Pianeta rosso: presenza di
ossido di ferro
Atmosfera rarefatta di CO2
che ghiaccia durante
l’inverno marziano
Sistemi vulcanici enormi
(Monte Olympus alto 22
km con diametro di 600
km)
Indizi di presenza di H2O
2 satelliti: Deimos e
Phobos
Giove
Pianeta più grande
Stella mancata
Gigante gassoso
64 satelliti
Atmosfera densa
Gravità enorme
(2,4 volte quella
terrestre)
Satelliti galileiani o medicei
Scoperti da Galileo
e dedicati ai signori
di Firenze
Presenza di acqua
Saturno
Urano
Asse inclinato di
97°
Rotazione
retrograda
Dotato di debole
sistema di anelli
Nettuno
L’asse è inclinato di
28°, quindi
sperimenta
“stagioni”
Atmosfera di
idrogeno ed elio
Plutone
Nono pianeta…o
forse no
Le utimissime
notizie svelate da
missioni recenti
Piccolissimo, ha
un’orbita più simile
agli asteroidi
Gli altri oggetti del sistema solare
1
1. Tra Marte e Giove è
presente la fascia degli
asteroidi
2
2. Oltre l’orbita di Plutone
la fascia di Kuiper è
formata da oggetti di
ammoniaca, metano e
acqua ghiacciati
4
3
3. Sedna è un pianetino
con un’orbita
eccentrica molto
grande
4. La nube di Oort dista
2400 volte la distanza
Sole-Plutone e sarebbe
la fonte delle comete
Asteroidi
Oggetti di composizione simile ai pianeti rocciosi,
privi di forma sferica
Da pochi centimetri a centinaia di chilometri
Residui della formazione del sistema solare
Si dividono in
• Carbonacei
• Silicei
• Metallici
(fondamentali per la comparsa della vita sulla terra)
Nel 2001 la sonda “Near Shoemaker” si è posata
sull’asteroide Eros, misurandone con precisione
molti parametri
Satellite d’asteroide
243 Ida è un
asteroide dotato di
satellite (indicato
dalla freccia) e
chiamato Dattilo
I crateri visibili
sono da impatto di
altri corpi celesti
Oggetti di Kuiper
Oltre l’orbita di
Plutone
Ammoniaca,
acqua, metano
ghiacciati
Comete
La nube di Oort si troverebbe ai confini del nostro
sistema solare
Composte da nucleo roccioso e massa ghiacciata
La coda può essere lunga milioni di chilometri
La più famosa è la cometa di Halley
Comete famose
Cometa di Halley: ultimo passaggio
1987 e ritornerà tra 86 anni (proviene
dalla fascia di Kuiper)
Cometa Hale-Bopp: ultimo passaggio
1997. Doppia coda, rimase visibile per 18
mesi
Cometa Shoemaker-Levi: la
prima ad orbitare attorno a Giove;
divisa in 21 frammenti si schiantò
sul pianeta nel luglio 1994
(macchie nere nella foto di destra)
Meteoriti
Sono asteroidi che cadono sulla Terra
Si “incendiano” al contatto con l’atmosfera e
possono consumersi del tutto
Ogni anno ad Agosto la terra intercetta una nube
di polvere spaziale, mini asteroidi che si
consumano completamente: sono le “stelle
cadenti”
Se arrivano a terra ci danno informazioni
sull’origine del sistema solare
Condriti: meteoriti rocciose con sferule di
carbonio
Sideriti: meteoriti metalliche
Sideroliti: meteoriti miste
Impatto!
Meteor Crater (Arizona – USA) cratere da impatto di un meteorite caduto 50000 anni
fa. Profondo 300 m, ha un diametro di 1600 m e fu causato da un corpo di pochi metri
di diametro
2013, Russia…
http://viewpure.com/dpmXyJrs7iU?st
art=0&end=0
Strumenti di ricerca
Telescopi ottici
• Terrestri (Monte Palomar, colma di
Sormano)
• In orbita (Hubble space telescope)
Radiotelescopi
• Semoventi e piccoli
• Fissi e giganteschi (Arecibo, Fest)
Gli strumenti
