Astronomia

Cosa è l’astronomia?
Astronomia: osservazione e studio dei fenomeni celesti
Astrologia: influenza dei fenomeni celesti sulla vita degli
uomini
Big Bang
Teoria di George Gamow
Punto di infinita densità
Radiazione diffusa
Galassie
Le galassie, che si formarono circa 600 milioni dopo il
Big Bang, sono formate da stelle, gas e polveri: il nome
deriva dal greco galaxias che significa "di latte" e fa
riferimento alla Via Lattea, la galassia di cui fa parte il
sistema solare. Sono classificate secondo la loro forma
in:
 Ellittiche
 A spirale
 Irregolari
Galassie ellittiche
Hanno un'apparenza sferica più o meno allungata con poca materia
interstellare e sono formate da stelle generalmente piuttosto vecchie ed
evolute, orbitanti attorno ad un centro comune di gravità.
Galassie a spirale
Sono formate da un disco di stelle e materia interstellare che ruota intorno ad
centro di gravità; anche queste sono composte da stelle generalmente di età
avanzata. Un buon numero di galassie a spirale mostrano una struttura stellare
lineare a forma di barra che attraversa il nucleo, da cui si dipartono i bracci della
spirale e vengono chiamate a spirale barrata.
Galassie irregolari
Sono una grande varietà di galassie che non possono
essere classificate né come ellittiche, né a spirale.
Le Stelle
La durata della vita di una stella dipende dalla massa iniziale e
dalla luminosità delle stelle: quelle più grandi consumano il
proprio "combustibile nucleare" piuttosto velocemente ed hanno
una vita decisamente più breve (qualche decina o centinaio di
milioni di anni); quelle più piccole invece bruciano l'idrogeno
del nucleo molto lentamente ed hanno un'esistenza molto più
lunga (decine o centinaia di miliardi di anni). Non appena
l'idrogeno, contenuto nel nucleo della stella, è stato
completamente convertito in elio dalla fusione nucleare, la
successiva evoluzione della stella segue vie diverse a seconda
della massa dell'oggetto celeste.
Le stelle, che si formano all'interno di nubi di gas e polveri, sono corpi celesti
che brillano di luce propria trasformando, attraverso reazioni di fusione
nucleare, l'idrogeno in elio e sviluppando energia sotto forma di calore e di
luce. La formazione di una stella ha inizio quando la nube inizia a collassare
sotto la sua stessa gravità.
Il graduale collasso della nube porta alla formazione di densi
agglomerati di gas e polveri, noti come GLOBULI di BOK, al cui interno
si forma la PROTOSTELLA.
Se la protostella non raggiunge la massa sufficiente per iniziare la
fusione nucleare si trasforma in una nana bruna altrimenti inizia la
fase "adulta" delle stelle (SEQUENZA PRINCIPALE), il periodo in cui
iniziano le reazioni di fusione nucleare e l'idrogeno viene
convertito in elio.
Stelle con la massa inferiore a metà di quelle del Sole (chiamate nane rosse). Dopo aver
convertito tutto l'idrogeno in elio, si contraggono gradualmente, diminuiscono di
luminosità ed evolvono in nane bianche costituite prevalentemente da elio. Queste si
dovrebbero spegnersi trasformandosi in nane nere, tuttavia, poiché la durata della
sequenza principale per una stella di questo tipo è stata stimata sugli 80 miliardi di anni e
l'universo ha un'età di "solo" 13,7 miliardi di anni, nessuna nana rossa ha mai avuto il
tempo di trasformarsi in nana nera.
Stelle con la massa compresa tra 0,5 ed 8 masse solari: alla fine della fase adulta, il nucleo
subisce un collasso gravitazionale, incrementando la propria temperatura, mentre gli strati
più esterni, si espandono e si raffreddano, assumendo di conseguenza una colorazione
tendente al rosso. A questo punto la stella si trasforma in una fredda ma brillante gigante
rossa con un nucleo inerte di elio e un guscio in cui prosegue la fusione dell'idrogeno e
permane in questa fase per circa un miliardo di anni
Quando il nucleo raggiunge la massa sufficiente, una complessa serie di contrazioni e collassi
gravitazionali provoca un forte innalzamento della temperatura nucleare sino ad oltre 100
milioni di kelvin, l'elio fonde in carbonio e ossigeno e si forma una nebulosa planetaria al cui
centro rimane un nucleo di materia, la nana bianca con una temperatura di 100 -200 milioni di
kelvin che si raffredderà trasformandosi, anche lei, in una nana nera. Come è stato detto
precedentemente, si tratta di un modello teorico, poiché sino ad ora non è stata ancora
osservata alcuna nana nera perché gli astronomi ritengono che il tempo previsto perché una
nana bianca si raffreddi del tutto sia di gran lunga superiore all'attuale età dell'Universo.
Stelle con la massa superiore a 8 masse solari: quando termina il processo di fusione
dell'idrogeno in elio ed inizia la conversione di quest'ultimo in carbonio, le stelle si
espandono raggiungendo lo stadio di supergigante rossa.
Continua il collasso del nucleo fino ad una grande esplosione della stella in una brillantissima
SUPERNOVA che spesso ha una luminosità tale da superare, anche se per breve tempo, la
luminosità complessiva dell'intera galassia che la ospita. Le supernovae esplose in epoca storica
nella Via Lattea furono osservate ad occhio nudo dagli uomini, che le ritenevano erroneamente
delle "nuove stelle" (da cui il termine nova utilizzato inizialmente per designarle) che
comparivano in regioni del cielo dove prima non sembravano essercene come la Nebulosa del
Granchio, il resto della supernova SN 1054 esplosa il 4 luglio 1054 nella costellazione del Toro
Stella di neutroni: è una stella che ruota velocissima su sé stessa
Buco Nero: è una regione di spazio da cui non esce né la luce né la materia
La stella più grande
Sistema Solare
Il Sistema Solare ha 5 miliardi di anni fa quando una nube di polvere ha iniziato a collassare: nella zona
centrale si è formato il Sole mentre le particelle delle zone periferiche si sono unite costituendo i pianeti e
gli altri corpi celesti.
La massa del sistema è concentrata quasi tutta all'interno del Sole (circa il 99%): tutti i pianeti ruotano
intorno al proprio asse (moto di rotazione) in senso antiorario (da ovest ad est tranne Venere che si
muove in senso inverso) e intorno al Sole (moto di rivoluzione) seguendo orbite che giacciono all'incirca
sullo stesso piano.
Possiamo distinguere i pianeti in due gruppi:
interni o terrestri: Mercurio, Venere, Terra e Marte formati da elementi pesanti come il ferro e con pochi
satelliti.
esterni o gassosi: Giove, Saturno, Urano, Nettuno formati da idrogeno, elio e altri gas e con molti satelliti
Tra questi due gruppi ci sono una serie numerosa di corpi rocciosi, la fascia di asteroidi.
Plutone non è più considerato un pianeta perchè, pur essendo tra i pianeti esterni, è roccioso e la sua
orbita non si trova sul piano delle orbite degli altri pianeti.
Tutti i pianeti si muovono intorno al sole seguendo la legge di gravitazione universale di Newton e le leggi
di Keplero. Secondo la legge di gravitazione universale i corpi si attirano con una forza che è direttamente
proporzionale al prodotto delle masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.
Secondo le tre leggi di Keplero, tutti i pianeti hanno orbite ellittiche, sono più veloci quando sono più
vicini al Sole (perielio) e più lenti quando sono lontani (afelio) e il tempo che impiegano a percorrere
l'orbita è direttamente proporzionale alla loro distanza dal Sole.
Asteroide
Composizione chimica simile a un pianeta, è piccolo, non sferico e
diametro non più grande di qualche decina chilometri.
Residui del disco protoplanetario che non sono stati incorporati nei
pianeti, durante la formazione del sistema. Residuo di vecchie
comete che hanno perso il ghiaccio
Orbite ad elevata eccentricità.
La maggior parte degli asteroidi orbitano tra Marte e Giove, in una
regione conosciuta come fascia principale.
Non possono riunirsi a causa della gravità di Giove.
Al contatto con l'atmosfera terrestre si disintegra completamente e si
forma una striscia di luce (meteora o stella cadente); se una piccola
parte arriva fino a terra prende il nome di meteorite.
Comete
Simile a asteroide ma composto prevalentemente di ghiaccio.
Le comete che entrano nel sistema interno, e si rendono quindi visibili ad
occhi umani, hanno spesso orbite ellittiche e sono composte, per la maggior
parte, di sostanze volatili come anidride carbonica, metano e acqua
ghiacciati, con mescolati aggregati di polvere e vari minerali.
La sublimazione (il passaggio di stato da solido a gas) delle sostanze che
formano la testa della cometa, in prossimità del Sole, causa la formazione
della chioma e della coda.
La coda è doppia, una di colore azzurro formata da gas e una, di colore rosso,
formata dalle polveri.
I ripetuti passaggi vicino al Sole le spogliano progressivamente degli
elementi più leggeri fino a quando la coda non si può più formare e rimane
solo il materiale roccioso che può svanire in una nuvola di polveri oppure, se
è più consistente, formare un asteroide, che non subirà più cambiamenti.
Il Sole
Il Sole, la stella più vicina a noi, è suddivisa in involucri concentrici:
 il nucleo che comprende il 10 % del volume totale della stella, ma costituisce oltre il 40 % della
sua massa totale, ha una temperatura di circa 15 milioni di gradi K.
 la zona radiativa che assorbe l'energia prodotta dal nucleo e la trasmette per irraggiamento
(come un calorifero) agli strati superiori. In questa zona non ci sono moti convettivi quindi non
c'è trasferimento di materia.
 la zona convettiva che si trova nella porzione più esterna del Sole: l'area è caratterizzata da
temperature inferiori rispetto alla zona radiativa per cui l'energia ed il calore non possono
essere trasferiti attraverso l'irraggiamento, ma tramite moti convettivi. La materia più calda e
meno densa viene portata in superficie, dove cede parte della propria energia termica; una volta
raffreddata, la materia sprofonda di nuovo alla base della zona convettiva, dove riceve
nuovamente il calore proveniente dalla zona radiativa. A differenza dello strato sottostante,
dunque, nella zona convettiva la materia è in costante movimento.
 la fotosfera, è lo strato superficiale del Sole, al di sotto del quale la stella diviene opaca alla luce
visibile. Ha uno spessore di qualche centinaio di chilometri e una temperatura di circa 6000
gradi Kelvin. Nella fotosfera sono visibili le macchie solari che sono regioni della fotosfera ad
una temperatura più bassa (4000 gradi K).
 Cromosfera (parola greca che significa colore) sottile fascia di 2000 km chiamata così a causa
dei suoi brillamenti colorati visibili subito prima e subito dopo le eclissi totali di Sole. È un
sottile involucro costituito da gas rarefatto che appare di colore rossastro
 La corona solare che non ha una forma e una altezza ben definita ed è formata da gas rarefatti a
temperatura elevata.
 Il vento solare è formato da particelle e radiazioni che arriva fino al limite dell'atmosfera
terrestre. Il ciclo solare (detto anche ciclo dell'attività magnetica solare) è il tempo, della durata
media di undici anni, che intercorre tra un periodo di minimo dell'attività solare e il successivo
minimo; la lunghezza del periodo non è strettamente regolare ma può variare tra i dieci e i
dodici anni.
La luna
La luna, che è l'unico satellite della terra, si trova ad una distanza di circa 300.000 km, ha un
raggio che misura circa un quarto di quello terrestre (1700 km), ruota intorno al proprio asse
e intorno al nostro pianeta in circa 28 giorni (questo è il motivo per cui vediamo sempre e
solo la stessa faccia), è formata da pianure (mari) e da crateri molto profondi (fino a 7 km),
ha una gravità pari a un sesto di quella terrestre e una composizione del terreno molto simile
a quella del nostro pianeta.
Secondo l'ipotesi più accreditata, alcuni materiali, già in orbita intorno alla terra, si sono
aggregati e hanno costituito il nostro satellite.
Fasi lunari
Durante la sua orbita la luna non è sempre visibile allo stesso modo: ognuna delle 4 fasi
dura, circa, una settimana e ha un nome diverso:
luna nuova o novilunio in cui la Luna si trova tra la Terra e il Sole. In questo periodo sorge
alle 6 e tramonta alle 18.
primo quarto quando la luna si trova a 90° rispetto al Sole (quadratura). Sorge alle 12 e
tramonta alle 24.
luna piena o plenilunio in cui la Terra si trova tra il Sole e la Luna. Sorge alle 18 e tramonta
alle 6.
ultimo quarto quando la luna si trova nuovamente a 90° rispetto al Sole (quadratura). Sorge
alle 24 e tramonta alle 12.
Fasi lunari
Eclissi
Tutti i corpi che non brillano di luce propria ma sono visibili
perchè illuminati dalle stelle possono subire o creare delle
eclissi. Ogni volta che Terra, Luna e Sole sono allineate,
l'ombra della Terra copre parzialmente o completamente la
Luna oppure la Luna copre parzialmente o completamente il
Sole: nel primo caso si parla di eclissi lunare, nel secondo di
eclissi solare. Questo fenomeno dovrebbe accadere ad ogni
plenilunio o novilunio, in realtà, questo non succede perchè i
piani delle orbite della Luna e della Terra sono inclinati l'uno
rispetto all'altro di circa 5°: quindi abbiamo le eclissi solo in
novilunio o plenilunio e se i tre corpi celesti sono allineati
(linea dei nodi). L'eclissi lunare può essere totale o parziale
mentre quella solare può essere, totale, parziale o anulari
Rivoluzione e rotazione
Rivoluzione
Il moto di rivoluzione è il movimento che la terra compie da ovest verso est descrivendo
un'orbita lunga 930 milioni di chilometri: tale movimento si compie in 365 giorni e l'asse
risulta sempre inclinato di circa 66° rispetto al piano dell'eclittica (ossia il piano dell'orbita).
Le conseguenze di questo movimento sono l'alternarsi delle stagioni e la diversa durata del
dì e della notte. Non essendo perpendicolare al piano dell'orbita, il circolo di illuminazione è
diverso a seconda del periodo dell'anno: il 21 marzo e il 23 settembre (equinozio di primavera
e d'autunno) passa per i Poli terrestri e la notte è uguale al dì, il 21 giugno (solstizio d'estate)
si ha la massima durata del giorno (nell'emisfero boreale o nord) e il 21 dicembre (solstizio
d'inverno) la minima durata del giorno (sempre nel nostro emisfero).
Rotazione
La terra, il cui raggio è circa di 6000 km (maggiore all'equatore e minore ai poli) e ha la
forma di un ellissoide leggermente schiacciato ai poli, ruota da ovest verso est intorno ad un
asse immaginario (che incontra la superficie al polo Nord e al polo Sud) in 24 ore (giorno
solare) se il nostro punto di riferimento è il Sole oppure in 23 ore, 56 minuti e 4 secondi se il
nostro riferimento è una stella (giorno sidereo). La conseguenza più importante di questo
movimento è l'alternarsi del dì e della notte.
Eclissi