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Nella terra e nello spazio
Viaggio nel Sistema Solare
Intorno alla Terra, l’atmosfera
Sulla Terra, nel tempo, si sono create le condizioni per la vita grazie soprattutto alla
presenza di un elemento indispensabile per i viventi: l’ossigeno. Esso si trova nell’aria
che respiriamo, insieme al vapore acqueo e ad altri gas.
Questo guscio invisibile che ci circonda si estende fino ad un’altezza di circa 1 000 km,
si chiama atmosfera ed è formato da diversi strati.
Lo strato più vicino a noi è il più ricco di ossigeno
e vi avvengono i fenomeni meteorologici: l’aria
calda e l’aria fredda, spostandosi nell’atmosfera in
grandi quantità, provocano i venti, mentre il vapore
acqueo, quando viene raffreddato da correnti di aria
fredda, si trasforma in nuvole e poi in pioggia o
neve.
Lo strato superiore è ricco di ozono, una gas
speciale capace di proteggere la Terra dai raggi
solari nocivi. Negli ultimi anni il gas delle
bombolette spray e quello usato per il sistema di
raffreddamento dei frigoriferi hanno prodotto un
buco nello strato di ozono che può provocare gravi
conseguenze sulla vita terrestre perché i raggi
solari, che non vengono più filtrati, possono
nuocere la nostra salute.
L’atmosfera fa da barriera ai meteoriti, frammenti
Gli strati principali dell’atmosfera.
di corpi celesti vaganti nello spazio che, quando la
attraversano a gran velocità, vengono riscaldati fino
a disintegrarsi.
Gli strati più alti diventano man mano più freddi e le particelle dei gas che li
compongono sono sempre più leggere e più distanti fra di loro.
Oltre i 1 000 km c’è lo spazio cosmico.
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Nella terra e nello spazio
Viaggio nel Sistema Solare
Che cosa c’è nel cielo
Al mattino sovente ti svegli perché i raggi del Sole battono sulla finestra della tua
camera: ma ti sei mai chiesto dove va a finire il Sole di notte?
Questa domanda gli uomini se la sono posta fin dall’antichità e hanno cercato di dare
delle risposte che in qualche modo spiegassero questo fenomeno.
Oggi si sa che è la Terra a girare intorno al Sole e non viceversa come si credeva una
volta. Quindi il movimento del Sole nel cielo è solo apparente perché in realtà è la Terra
a girare. Ma se tu osservi il cielo ogni giorno gli indizi che raccogli paiono essere invece
a favore del movimento del Sole…
Come fare per capire? Devi imparare ad osservare il cielo e costruire dei modelli.
Attività
Se osservi il cielo a ore diverse del giorno e della notte che cosa vedi?
Fai un elenco degli elementi che vedi e poi raggruppali in questo modo:
• quelli che stanno fermi/quelli che si muovono,
• quelli che vedi solo di giorno/quelli che vedi solo di notte/quelli che vedi sia di giorno che
di notte.
Disegna poi su un foglietto ogni elemento che vedi esattamente nella sua posizione. Per farlo,
però, devi avere dei punti di riferimento, ecco come puoi procedere.
Per prima cosa traccia l’orizzonte, cioè la linea che separa il cielo dalla Terra. Per disegnarlo
prendi un foglio sottile del formato che desideri e appoggialo sul vetro di una finestra da dove
si possa vedere una porzione di cielo abbastanza grande. Traccia la linea con la matita,
seguendo il contorno degli oggetti che vedi in lontananza: case, alberi, montagne, tetti…
Ovviamente non potrai tracciare tutto l’orizzonte ma solo il pezzo che vedi dal tuo punto di
osservazione e che riesci a far stare nel foglio. Se vuoi sapere come cambia un pezzo di cielo
devi sempre mettere il foglio di carta nello stesso posto (fai dei segni con un pennarello o con
del nastro adesivo) e fai i disegni a diverse ore del giorno (segna sempre l’ora
dell’osservazione).
Guarda attentamente anche come cambiano i colori e colora bene ogni disegno.
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Viaggio nel Sistema Solare
Il Sole
Il Sole è una stella, cioè una enorme sfera di gas incandescente (infuocata) come tutte le
stelle che compongono il nostro Universo. È così grande che potrebbe contenere un
milione di pianeti delle stesse dimensioni della Terra. Il Sole ci dà luce e calore, se il suo
calore non arrivasse sulla Terra, questa si raffredderebbe fino a -270 °C, la temperatura
dello spazio cosmico. Nell’Universo esistono però altre stelle più grandi e luminose del
Sole.
Per studiare il Sole gli scienziati hanno costruito un telescopio speciale, mediante il
quale l’immagine del Sole viene proiettata su uno schermo. Infatti non lo si può
osservare direttamente perché la nostra retina verrebbe distrutta dalla potenza delle sue
radiazioni. Guardando il Sole si notano delle zone più scure, le macchie solari, causate
dal campo magnetico che in alcuni punti della superficie impedisce al calore di risalire:
queste zone più fredde ci appaiono più scure. Sempre a causa del magnetismo si
formano degli enormi archi di gas luminescente, le protuberanze, che sporgono dalla
superficie solare.
A volte la Luna, nel suo moto di rivoluzione intorno alla
Terra, viene a trovarsi proprio davanti al Sole: avviene
cioè un’eclissi, un oscuramento del disco solare, che dura
alcune ore. Studiando le eclissi, gli scienziati si sono
accorti che il Sole ha un’atmosfera luminosa, chiamata
corona, molto più calda della superficie del Sole, che ha
una temperatura di 5 500 °C. Dalla corona partono i venti
solari: quando il vento solare raggiunge la Terra, le
particelle di aria della nostra atmosfera emettono della
Un’eclissi solare.
luce che assume tutti i colori dell’arcobaleno e provoca il
fenomeno delle aurore polari.
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Attività
La posizione del Sole nel cielo cambia durante la giornata: per seguire questo moto
apparente puoi organizzare un’attività di osservazione con i tuoi compagni di classe.
Materiali: fogli bianchi in formato A4, matite, gomme, 3 pennarelli (rosso, nero, giallo), una
bussola.
Attività: Cercate una postazione, possibilmente nel cortile della scuola o nelle sue vicinanze,
da cui si possa vedere bene di fronte a voi l’orizzonte in direzione Sud, avendo l’Est a sinistra
e l’Ovest a destra. Segnate la postazione mettendo un paletto ben interrato in modo da
ritrovarlo in futuro. Se la vostra aula è esposta a Sud potete fare l’attività attaccando i fogli di
carta alla finestra.
Formate un cerchio intorno al paletto dandovi la mano, poi sedetevi per terra girandovi le
spalle in modo che ognuno di voi veda una fetta diversa di orizzonte.
Utilizzando la bussola posta al centro del cerchio segnate i punti cardinali Est, Ovest, Nord e
Sud sui vostri fogli secondo le posizioni occupate da ognuno di voi in questo momento,
considerate anche le posizioni intermedie (es. Nord-Est). Il bambino che ha l’Est avrà il foglio
con il numero 1, il suo compagno a destra avrà il numero 2 e così via.
Ora ognuno di voi dovrà disegnare la linea di orizzonte che vede davanti a sé (ma non gli
oggetti), mettendosi d’accordo con il compagno di destra e di sinistra su dove cominciare e
dove finire il proprio disegno: dovrete cercare dei punti di riferimento e cercare di mantenere
le proporzioni. Quando tornate in classe, incollate i vostri disegni uno vicino all’altro, in ordine
numerico, formando una lunga striscia. Se non combaciano perfettamente, fate le modifiche
necessarie (senza pretendere la perfezione!).
Ripassate con un pennarello nero la linea dell’orizzonte, cercando di non fare stacchi, poi
attaccate su una parete dell’aula il vostro orizzonte disegnato.
Con il compasso disegnate ora su un altro foglio alcuni cerchi, colorateli con il pennarello
giallo e ritagliateli: saranno le sagome del Sole.
Ora siete pronti per seguire per una giornata intera il percorso del Sole nel cielo sopra questa
linea dell’orizzonte. Andate ogni ora, nell’arco di una giornata scolastica, a vedere dove si
trova il Sole e quando tornate in classe incollate un tondo giallo nella sua esatta posizione
sopra la linea dell’orizzonte, usando come punti di riferimento le sagome degli oggetti che
compaiono sulla linea. Scrivete sempre l’ora esatta in cui avete fatto l’osservazione.
Alla fine della giornata potrete tracciare con un pennarello rosso il percorso del Sole nel cielo
da quando nasce a quando tramonta.
La linea che avete tracciato è retta o curva? Perché?
Come potrebbe continuare il percorso?
Se ripeterete questa esperienza in stagioni diverse vi accorgerete che il percorso cambia
altezza rispetto all’orizzonte e anche lunghezza. Sapete spiegare come mai?
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Viaggio nel Sistema Solare
La Luna
La Luna è il corpo celeste più vicino alla Terra, è anche l’unico finora visitato
dall’uomo. Dista dalla Terra circa 390 000 km. La sua massa è la diciottesima parte di
quella della Terra e quindi la sua attrazione gravitazionale è molto minore: un uomo
sulla Luna pesa un sesto di quanto pesi sulla Terra.
Una metà della Luna non è mai visibile dalla Terra perché il tempo di rotazione della
Luna su se stessa è uguale al tempo che impiega a ruotare intorno alla Terra (vedi
attività a fine paragrafo).
La vicinanza della Luna ha da sempre spinto gli uomini a tentare di raggiungerla. Ma
solo 50 anni fa si sono raggiunte le conoscenze tecnologiche necessarie.
Nel 1959 un veicolo spaziale russo compì il primo volo intorno alla Luna mandando
immagini della faccia nascosta. Ma solo dieci anni dopo, nel 1969, avvenne la prima
esplorazione lunare da parte dell’uomo: quel viaggio e i viaggi successivi che si
susseguirono per alcuni anni, hanno permesso di portare a terra una grande quantità di
polveri, terra, rocce e sassi che gli scienziati hanno studiato per molti anni ricavando
informazioni sulla storia della Luna, sulla sua origine e sulla sua struttura.
Se si guarda la Luna con un cannocchiale o con un semplice binocolo si vedono molto
bene i suoi grandi crateri e delle enormi macchie più scure, i cosiddetti mari (anche se di
acqua non vi è traccia) formati da lava solidificata. Anche la Luna, come la Terra, ha
avuto alla sua origine un’intensa attività vulcanica. I crateri che vi si trovano però si
sono formati in gran parte in seguito all’impatto sulla superficie lunare di meteoriti, che
hanno potuto raggiungerla facilmente per la mancanza di atmosfera. I crateri hanno
dimensioni molto differenti, da pochi centimetri a centinaia di chilometri di diametro.
La superficie della Luna è coperta di polvere finissima. Non vi sono segni della presenza
di acqua né tracce di vita vegetale o animale.
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Attività
1. Prova a simulare la rotazione di Luna e Terra facendo fare ad un tuo compagno la parte
della Terra e facendo tu quella della Luna: tu dovrai ruotare su te stesso e intanto girare
intorno al tuo compagno che invece dovrà stare fermo al centro e ruotare solo su se stesso,
dovrete ruotare alla stessa velocità. Partite guardandovi in faccia…
Hai capito che cosa succede?
2.Come hai fatto per il Sole puoi anche ricostruire il percorso nel cielo della Luna sapendo
che, a differenza del Sole, la Luna gira veramente intorno alla Terra, quindi il suo è un
movimento reale non apparente.
Per capire osserva il cielo ogni giorno per
un mese (da casa tua di notte o anche a
scuola di giorno) e costruisci un
calendario lunare come quello in figura.
Ogni giorno dopo aver osservato la Luna
nel cielo ritaglia una forma uguale alla
sua nella carta stagnola e incollala sopra
il cerchio nero: la Luna ha sempre la
stessa forma?
Cambia in fretta o lentamente?
Secondo te c’è una spiegazione per
questi cambiamenti?
Descrivi i cambiamenti della Luna
avvenuti nell’arco di tutto il mese: riesci a
Calendario lunare.
prevedere che cosa succederà in
seguito? Dopo quanto tempo l’immagine
della Luna torna ad essere uguale a quella del primo giorno? Come mai?
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Un modello Terra-Luna
Il Sole illumina la Terra e la Luna ma solo per metà, la metà che è rivolta verso di lui. La
parte non illuminata della Terra e della Luna sarà al buio. Secondo te dalla Terra che
parte della Luna vediamo? Quella illuminata dal Sole o quella al buio?
Attività
Infila una matita in una pallina da ping pong colora metà pallina con un pennarello e fai una
crocetta al centro dell’altra metà: sarà la tua Luna. Metti su un tavolo una lampada, accendila
e poi oscura la stanza. Ora mettiti di fronte alla lampadina tenendo la Luna in modo che il lato
colorato sia di fronte a te. Ora ruota lentamente su te stesso tenendo sempre la Luna davanti
a te. Vedrai che man mano cambia la porzione di Luna illuminata. Chiedi ad un tuo
compagno di osservare da vicino la Luna mentre tu giri: che cosa ha visto il tuo compagno
dallo… spazio? La Luna girava veramente?
Sai dire come cambia la parte illuminata della Luna per chi la guarda dalla Terra: c’è un
momento in cui vedi tutta la metà illuminata della Luna? C’è un momento in cui ne vedi solo
una piccolissima fetta? C’è un momento in cui non la vedi affatto perché è illuminata la parte
nascosta? Confronta quel che hai osservato con il calendario lunare che hai realizzato prima:
riesci a capire come si succedono le varie fasi?
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Viaggio nel Sistema Solare
Le stelle
Le stelle sono corpi celesti che brillano di luce propria perché sono delle grandi masse
incandescenti che emanano luce e calore come il nostro Sole. Noi vediamo le stelle solo
di notte perché di giorno la luce solare le rende invisibili ai nostri occhi.
Fin dall’antichità gli uomini hanno imparato a osservare le stelle e a usarle come punti di
riferimento soprattutto quando hanno incominciato a navigare. Per ricordare la loro
posizione hanno dato loro dei nomi e inventato dei modi per riconoscerle, ad esempio
disegnando le costellazioni.
Se infatti, con un tratto di penna, si uniscono i puntini che rappresentano la posizione di
un gruppo di stelle ci si accorge che la forma particolare che assumono può ricordare
oggetti o esseri viventi.
Nell’esempio a fianco vedi
che le stelle unite creano
una forma simile al corpo
umano con due gambe e
due braccia che impugnano
una clava, a destra, e una
belva uccisa, a sinistra, le
tre stelle centrali si
chiamano “cintura” di
Orione perché si trovano
nel punto vita della figura
umana: ovviamente ci
vuole molta fantasia per
Immagine della Costellazione di Orione creata dal programma Starry
immaginare tutto ciò
Night (Sierra Software).
unendo dei puntini!
Le stelle ci appaiono ferme nel cielo ma in realtà se le osservi nel tempo ti puoi
accorgere che anch’esse hanno un moto apparente nel cielo. Solo la Stella Polare per
noi resta fissa: infatti dal nostro punto di osservazione (la Terra) tutta la volta celeste
pare girare intorno ad essa.
Le stelle non sono tutte uguali perché si trasformano nel tempo passando attraverso varie
fasi.
• Una stella si forma quando una certa quantità di materia sotto forma di gas comincia
a riunirsi e ad aumentare di temperatura. Ad un certo punto la temperatura è talmente
alta (milioni di gradi) che avviene la fusione dei nuclei degli atomi che la
compongono e la stella comincia a produrre una grande quantità di energia. Man
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•
•
•
•
mano che produce energia, la sua composizione interna cambia, la sua luminosità
diminuisce e la stella consuma il carburante che le permette di produrre luce e calore.
Prima la stella diventa una “gigante rossa”: il suo nucleo interno si restringe e
diventa caldissimo facendo espandere nello spazio gli strati esterni.
Il nucleo diventa poi, poco per volta, una “nana bianca” che continua a disperdere
lentamente nello spazio il suo calore.
Le stelle più grandi e più luminose esplodono formando le “supernove” che restano
nascoste dentro il guscio di polvere cosmica generato dall’esplosione.
Dopo l’esplosione del nucleo la supernova può diventare una “pulsar” o un “buco
nero”; la pulsar è una stella di neutroni, componenti del nucleo dell’atomo, il buco
nero è una stella in cui la forza di gravità della superficie è diventata talmente grande
da impedire perfino alla luce di sfuggire e che risucchia tutto ciò che capita nelle sue
vicinanze.
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Viaggio nel Sistema Solare
I pianeti del Sistema Solare
La Terra non è una stella, ma un pianeta, cioè un corpo che non brilla di luce propria ma
riflette quella che riceve da una stella. Essa fa parte di un gruppo di pianeti, che hanno
avuto probabilmente la stessa origine e ruotano intorno alla stessa stella, il Sole.
Questo gruppo di pianeti, con la loro stella, forma il Sistema Solare. Il percorso dei
pianeti intorno al Sole si chiama orbita e ha la forma di una ellisse.
La Luna invece è un satellite della Terra perché ruota intorno ad essa e insieme ad essa
ruota intorno al Sole. Quasi tutti i pianeti del sistema solare hanno dei satelliti, molti più
di uno.
I pianeti del Sistema Solare sono 9: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno,
Urano, Nettuno, Plutone.
Eccoti alcune informazioni che potrai confrontare tra di loro per cominciare a
conoscerli, di seguito potrai leggere una descrizione più dettagliata di ciascuno di essi.
Pianeta
Distanza
media dal
Sole in km
Mercurio
Venere
Terra
Marte
Giove
Saturno
Urano
Nettuno
Plutone
58 000 000
108 000 000
150 000 000
228 000 000
780 000 000
1 429 000 000
2 870 000 000
4 497 000 000
5 900 000 000
Rivoluzione
intorno al
Sole (durata
dell’anno)
88 giorni*
225 giorni
365 giorni
687 giorni
12 anni
29,5 anni
84 anni
165 anni
248 anni
Rotazione intorno a Forza di
se stesso (durata
gravità
del giorno)
(rispetto alla
Terra = 1)
58,6 giorni
0,38
243 giorni
0,9
24 ore
1
24 ore 37 minuti
0,38
10 ore
2,614
10 ore e 39 minuti
0,9
17 ore e 14 minuti
0,8
16 ore e 7 minuti
1,1
6 giorni 9 ore 17
0,04
minuti
Satelliti
nessuno
nessuno
1 satellite
2 satelliti
16 satelliti
18 satelliti
15 satelliti
8 satelliti
3 satelliti
* giorni terrestri
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Mercurio
Mercurio è il pianeta più vicino al Sole, è poco più grande della Luna e ha crateri simili
a quelli lunari. Di giorno ha una temperatura di 400 °C, di notte probabilmente scende a
-200 °C perché non ha un’atmosfera in grado di
intrappolare il calore. La sua orbita è interna rispetto a
quella della Terra e non si discosta mai molto dal Sole.
Mercurio può essere osservato in cielo a mattina,
basso sull’orizzonte ad Est prima del sorgere del Sole,
o la sera, ad Ovest prima del tramonto, immerso nella
luce del crepuscolo.
Esso compie tre rotazioni ogni due rivoluzioni intorno
al Sole. Il risultato è che un qualsiasi punto della sua
superficie rimane esposto ai raggi solari per ben 176
La superficie di Mercurio fotografata
giorni terrestri.
da una sonda spaziale.
Venere
Venere è il secondo pianeta in ordine di distanza dal Sole
ed è anche il più vicino a noi. Esso è visibile nelle
vicinanze del Sole all'alba e al tramonto. Spesso viene
scambiato per una stella perché è molto luminoso. Ciò
non è dovuto solo alla sua vicinanza al Sole, ma
soprattutto al fatto che il pianeta è ricoperto da una spessa
coltre di nubi, che riflettono la luce del Sole.
Il pianeta ha dimensioni, massa e densità simili a quelle
terrestri, ma la sua atmosfera è composta per lo più di
Un'immagine di Venere
ripresa da una sonda
anidride carbonica e di acido solforico, un gas altamente
spaziale.(NASA-JPL).
tossico per gli esseri viventi. Inoltre l'atmosfera è
composta da elementi "pesanti" per cui un astronauta che si trovasse sul pianeta verrebbe
schiacciato immediatamente.
Su Venere la temperatura raggiunge i 475 °C perché la presenza nell’atmosfera di
anidride carbonica svolge una funzione simile a quella del vetro di una serra e fa
riscaldare tantissimo il suolo (effetto serra).
Il pianeta ruota in senso inverso rispetto a tutti gli altri pianeti del Sistema Solare, quindi
se ci trovassimo su Venere, vedremmo sorgere il Sole ad Ovest e tramontare ad Est, al
contrario che sulla Terra.
Il suolo di Venere è una distesa desertica di roccia di colore giallo-rossastro, in gran
parte pianeggiante, ma sono presenti anche altipiani e catene montuose. Gran parte della
roccia su Venere è di origine vulcanica. Esistono infatti molti vulcani, alcuni dei quali
ancora attivi.
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Marte
Marte è il quarto pianeta del Sistema
Solare, è detto anche "pianeta rosso"
perché il suo suolo è ricco di rocce
di questo colore. Il suo diametro è
circa metà di quello terrestre. Il
pianeta ha un ciclo stagionale come
il nostro, infatti ha le calotte polari
ricoperte di ghiaccio. La temperatura
Il suolo marziano fotografato dal una sonda spaziale nel
media su Marte varia da 14 gradi
sotto zero durante l'estate marziana a 1997 (NASA).
-120°C in inverno. Le condizioni ambientali su Marte sono quelle più simili alle nostre
in tutto il Sistema Solare. Ciò che manca, però, è l'acqua che è presente solo in forma di
ghiaccio.
L'atmosfera marziana è composta quasi del tutto da anidride carbonica, con tracce di
azoto e pochissimo ossigeno: quindi non è respirabile per un essere umano. Il cielo di
Marte non è azzurro come quello della Terra: un astronauta che si trovasse sul pianeta
vedrebbe un cielo rossastro, infatti nell'atmosfera è sospesa una polvere di questo colore.
Sulla superficie marziana si vedono molti canali, che assomigliano al letto asciutto di un
fiume. Questo fa pensare che l'acqua sia davvero esistita in passato sul pianeta.
Su Marte sono frequenti le tempeste di sabbia che possono oscurare la superficie del
pianeta anche per mesi.
Giove
Giove è il quinto pianeta del Sistema Solare ed è il più
grande. Il suo volume è così grande che potrebbe contenere
1 300 pianeti come il nostro. La sua forza di gravità, inoltre,
è tale che un uomo di 70 kg su Giove ne peserebbe 185.
Giove è anche molto luminoso perché è un pianeta gassoso
con un nucleo solido al suo interno. Le nubi si dispongono
in fasce orizzontali alternate di vari colori, che si muovono
in senso opposto l'una all'altra, spinte da venti fortissimi che
raggiungono velocità maggiori di 600 km all'ora e formano
dei vortici. Il più grande tra questi vortici è la Grande
Un’immagine di Giove.
Macchia Rossa visibile anche nell'immagine.
Dal momento che Giove emette molto calore, si pensa che la temperatura nel centro del
pianeta sia altissima, ben 20 000°C.
Le sonde inviate sul pianeta hanno permesso di scoprire, fra le altre cose, che Giove ha
degli anelli simili a quelli di Saturno ma molti più sottili e poco luminosi.
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Saturno
Saturno è il secondo pianeta per grandezza dopo Giove, è
un pianeta gassoso, ed è meno denso dell'acqua: se esistesse
un oceano abbastanza grande da contenerlo, esso
galleggerebbe! È famoso per gli anelli che lo circondano
che furono osservati per la prima volta da Galileo all'inizio
del 1600. Lo scienziato però, con il suo semplice
cannocchiale, non riuscì a capire che cosa fossero. Gli
anelli sono molto grandi e molto colorati ma soprattutto
molto luminosi, sono costituiti da particelle di roccia,
polvere e ghiaccio.
Saturno fotografato da una
sonda spaziale (NASA-JPL).
Saturno ha un'atmosfera composta di sostanze che per noi
sarebbero irrespirabili, è caratterizzato dalla presenza di
venti fortissimi che soffiano con velocità anche di 1 800 km all'ora! Sotto l'atmosfera si
trova un grande strato di gas liquido e un piccolo nucleo solido al centro, quindi Saturno
non possiede una vera e propria superficie solida: scendendo verso il centro, si incontra
gas sempre più denso e caldo, la temperatura nel centro è di 12 000 gradi. A causa dei
materiali da cui è costituito e della velocità con cui ruota su se stesso Saturno è un po'
schiacciato ai poli.
Urano
Urano è gassoso come Giove e Saturno. È stato
scoperto solo nel 1781 dal momento che è troppo
distante dalla Terra per poter essere visto ad occhio
nudo. Ha un aspetto "liscio" e un colore verde-azzurro
che dipende dai gas che lo circondano e formano la sua
atmosfera. Ha una massa 14 volte maggiore di quella
terrestre e potrebbe contenere oltre 60 pianeti come la
Terra. È molto inclinato sul piano della sua orbita
quindi i suoi poli ricevono molta più luce e calore di
quanto non ne riceva l'equatore (per capire immagina la Una bella immagine di Urano
ripresa dal Voyager 2. (C. J.
Terra con l’asse quasi orizzontale invece che quasi
Hamilton).
verticale).
Anche su Urano soffiano dei forti venti, con velocità
fino a 600 km all'ora. Nel 1977 si è scoperto che possiede degli anelli più piccoli e meno
luminosi di quelli di Saturno.
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Nettuno
Nettuno è il penultimo pianeta del Sistema Solare, è il
pianeta "gemello" di Urano, al quale assomiglia molto nella
struttura e nell'aspetto. Anche Nettuno, infatti, ha lo stesso
colore azzurro dovuto all'abbondanza di metano nella sua
atmosfera. L'atmosfera è molto densa e ricca di nubi,
percorsa dai venti più forti di tutto il Sistema Solare: essi
soffiano a ben 2 000 km l'ora!
Nettuno è un po' più piccolo di Urano: la sua massa è solo 4
volte quella della Terra. Possiede un nucleo roccioso,
ricoperto da materiale ghiacciato: la temperatura su Nettuno
Immagine di Nettuno in colori
infatti raggiunge i 220 gradi sotto zero. Nell'atmosfera di
veri, ripresa dal Telescopio
Spaziale Hubble.
Nettuno si possono notare dei vortici simili alla Grande
Macchia Rossa di Giove. Anche Nettuno ha un sistema di anelli: sono molto sottili e non
si seppe della loro esistenza fino a quando il pianeta non venne esplorato dalla sonda
spaziale Voyager.
Plutone
Plutone è stato scoperto solo nel 1930, è
l'ultimo pianeta del Sistema Solare ed è
più piccolo della Luna. Esso si muove
attorno al Sole lungo un'orbita molto
ellittica. Ogni 248 anni Plutone penetra
nell’orbita di Nettuno e vi rimane per
circa 20 anni. Attualmente siamo in
questa fase, quindi Nettuno è più
distante di Plutone perché gira su
Plutone e il suo satellite Caronte ripresi dal Telescopio
Spaziale Hubble nel 1994 (STScI).
un’orbita più esterna rispetto al Sole.
Si tratta di un pianeta freddo e oscuro,
perché a quella distanza raccoglie solo una piccolissima parte della luce solare. Plutone è
piccolo e roccioso, è composto infatti per l'80% di roccia e per il resto di acqua e metano
ghiacciati. Quando si avvicina al Sole, una parte di questo ghiaccio evapora e intorno al
pianeta si forma una tenue atmosfera. La sua gravità è così debole che un uomo di 70 kg
su Plutone ne peserebbe solo 4 e mezzo, meno di quanto peserebbe sulla Luna. Plutone
possiede un unico satellite, Caronte, con un diametro che è circa la metà di quello di
Plutone. Di solito i satelliti sono molto più piccoli dei pianeti attorno ai quali orbitano,
quindi Plutone e Caronte vengono considerati un sistema di due pianeti. Recentemente
sono stati scoperti altri due satelliti che ruotano intorno a Plutone ed è stata lanciata una
sonda che lo raggiungerà nel 2015.
DECLASSATO
A NANOPIANETA
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Attività
Segui queste istruzioni se vuoi costruire un modello in scala del Sistema Solare.
Materiali: cartoncino colorato di 9 colori diversi (uno per pianeta), righello, compasso, matita,
forbici, puntine da disegno, un’asta lunga, spago
Attività: Disegna due cerchi dello stesso diametro e dello stesso colore per ogni pianeta:
guarda le misure nella tabella:
Mercurio
Venere
Terra
Marte
Giove
1,5 cm
4 cm
4 cm
2 cm
45 cm
Saturno
Urano
Nettuno
Plutone
38 cm
16 cm
15 cm
0,8 cm
Taglia ogni cerchio lungo un raggio e poi incastra i due cerchi ad angolo retto
in modo da ottenere una specie di modellino di sfera come vedi in figura.
Con una puntina da disegno fai un foro in corrispondenza del Polo di ogni
pianeta e infila un capo dello spago. Attacca ora i pianeti all’asta nell’esatta
successione rispetto al Sole. Naturalmente mettendoli sull’asta non potrai
rispettare le proporzioni delle distanze dal Sole!
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Nella terra e nello spazio
Viaggio nel Sistema Solare
Il Big Bang e gli altri corpi celesti
Il Big Bang
La storia della Terra è cominciata 4,5 miliardi di anni fa, ma quella dell’Universo è
iniziata molto tempo prima, 13,7 miliardi di anni fa, con una grande esplosione: il Big
Bang.
Come si è giunti a formulare questa teoria? Nel 1929 lo scienziato americano Edwin
Hubble scoprì che tutte le galassie, cioè gli ammassi di corpi celesti che costituiscono
l'Universo conosciuto, sembrano allontanarsi da noi. Per capire meglio cosa succede,
osserviamo dei punti disegnati su un palloncino che viene gonfiato: a mano a mano che
il palloncino si gonfia i punti si allontanano l'uno dall'altro e ogni punto può essere
considerato come il centro dell'espansione. Allo stesso modo, ogni osservatore, posto in
un punto qualsiasi di una galassia, vedrebbe esattamente le stesse cose che vediamo noi.
Ma se ora le galassie si stanno allontanando l'una dall'altra, andando indietro nel tempo
si può immaginare che qualche miliardo di anni di anni fa fossero tutte unite, anzi che
tutta la materia che compone l'Universo formasse un unico agglomerato densissimo e
molto caldo concentrato in uno spazio piccolissimo. Questa considerazione ha condotto
alla teoria del "Big Bang", cioè di un'enorme esplosione iniziale che diede origine
all'Universo e che ne causò l'espansione che ancora oggi osserviamo. A mano a mano
che si espandeva, l'Universo diventava sempre meno caldo e meno denso, fino ad
assumere gradatamente l'aspetto con il quale oggi lo conosciamo.
I corpi celesti
Anche l’origine degli asteroidi, corpi celesti solidi di tipo roccioso che si trovano tra le
orbite di Giove e Marte, viene fatta risalire al “Big Bang”. Il più grande si chiama Cerere
e ha un diametro di 1 025 km. Solo poche decine di asteroidi hanno un diametro
maggiore di 200 km, la maggior parte ha dimensioni anche solo di pochi metri di
diametro. A causa delle loro ridotte dimensioni la loro orbita può essere facilmente
modificata da qualche perturbazione causata per esempio dal passaggio di un pianeta di
dimensioni maggiori. Se gli asteroidi escono dalle loro orbite, possono andare a
schiantarsi su qualche pianeta, diventano cioè delle meteore.
Le comete sono un altro tipo di oggetto che percorre il Sistema Solare, ma la loro
composizione e la loro orbita sono molto diverse da quelle degli asteroidi. Le comete
sono delle specie di ammassi di ghiaccio e polveri, quando si avvicinano al Sole
cominciano ad emettere gas e vapori che trascinano con sé anche le polveri: tutto questo
materiale che si disperde nello spazio forma la loro caratteristica coda. A ogni passaggio
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vicino al Sole, perdono un po’ della materia di cui sono fatte. Può così succedere che nel
loro viaggio si sgretolino e vadano a cadere su qualche pianeta, come è successo
recentemente alla cometa Shoemaker-Levy che si è schiantata su Giove. La loro orbita è
molto allungata e in alcuni casi è periodica, cioè passano vicino al Sole a scadenze
precise. Esistono comete di lungo periodo, che cioè passano vicino al Sole a distanza di
millenni, come la Hale-Bopp e la Hyakutake, e altre di corto periodo che percorrono la
loro orbita in decine o centinaia di anni, tra queste la più famosa è Halley.
Attività
Le orbite dei pianeti e delle comete sono
ellittiche. Per disegnare un’ellisse prendi una
cordicella lunga circa 20 cm, due puntine da
cordicella
disegno, una matita e un foglio di carta. Sotto
al foglio di carta metti un pezzo di legno per
potervi piantare le puntine da disegno. Traccia
una linea retta e segna due punti sulla linea
ad una distanza di circa 10 cm. Fissa gli
estremi della cordicella sui due punti che hai
segnato sulla linea. Inserisci la matita dentro la cordicella come vedi nel disegno e ora
facendo scorrere la matita dall’interno della cordicella tenuta ben tesa traccia la curva prima
sopra e poi sotto la linea retta. Otterrai una ellisse.
I due punti che hai segnato si chiamano fuochi dell’ellisse. Nel Sistema Solare il Sole occupa
uno dei due fuochi mentre i pianeti viaggiano su ellissi più o meno ampie che non si
incrociano mai.
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Nella terra e nello spazio
Viaggio nel Sistema Solare
I satelliti artificiali e la conquista dello spazio
Appena fuori dall’atmosfera terrestre, negli ultimi 50 anni, lo spazio cosmico si è andato
popolando di centinaia di oggetti costruiti dall’uomo, i satelliti artificiali.
I satelliti possono essere naturali, cioè corpi celesti che ruotano intorno ad un altro corpo
di maggiori dimensioni come la Luna che ruota intorno alla Terra, o artificiali, cioè
macchine costruite dall’uomo e messe in orbita intorno alla Terra.
Uno dei più importanti satelliti artificiali è il Meteosat. Grazie a questo satellite i
meteorologi cioè gli scienziati che si occupano dei fenomeni meteorologici possono fare
le previsioni del tempo in modo molto accurato perché vedono istante per istante come
si spostano le perturbazioni nelle varie zone della Terra.
I satelliti per le telecomunicazioni ci permettono di ricevere le televisioni di tutto il
mondo da casa nostra con le antenne paraboliche e di telefonare da qualsiasi luogo con il
telefono satellitare.
Forse sai che per osservare oggetti celesti molto lontani si usa il telescopio. Ma se il
cielo è nuvoloso, con il telescopio non si può fare nessuna osservazione. Per questo è
stato messo in orbita intorno alla Terra il Telescopio Spaziale Hubble (HST) che
permette agli astronomi di osservare il cielo senza preoccuparsi delle condizioni
meteorologiche. Questo telescopio è manovrato dalla Terra e manda continuamente
immagini degli oggetti celesti che “vede” dal suo punto di osservazione privilegiato.
Fino a pochi anni fa si trovava in orbita MIR, la prima Stazione Spaziale lanciata
dall’Unione Sovietica (ora Federazione Russa). La Mir era composta da sette moduli,
che furono inviati nello spazio durante dieci anni di tempo. I moduli erano progettati in
modo da poter essere montati sulla Stazione in vari modi per adattarsi alle esigenze delle
diverse missioni.
Il primo modulo, il nucleo della Mir, fu lanciato nel 1986. Conteneva le zone abitabili, i
sistemi di supporto vitale, il rifornimento di energia e le aree di ricerca. Durante i 15
anni in cui è rimasta in orbita, la Stazione Spaziale russa ha ospitato oltre cento
cosmonauti di almeno dodici Paesi diversi. La Mir era fornita di sistemi di aggancio con
le navicelle usate per trasportare equipaggiamenti e cosmonauti da e per la stazione. A
bordo della Mir sono stati condotti migliaia di esperimenti scientifici e tecnologici.
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Nel gennaio 2001 la Mir, agganciata da un veicolo speciale, è stata spinta negli strati più
esterni dell'atmosfera terrestre, dove in parte si è disintegrata, i pezzi rimanenti sono stati
diretti verso il Pacifico dove sono stati recuperati.
Dal 1998, intorno alla Terra, ruota una nuova Stazione Spaziale Internazionale (IIS)
alla cui realizzazione concorrono le agenzie spaziali di molti paesi (USA, Europa,
Giappone, Canada e Russia). Una volta terminata avrà le dimensioni di un campo di
calcio e conterrà sei laboratori per la sperimentazione scientifica. Vi potranno alloggiare
sette astronauti per volta che vi permarranno per alcuni mesi. Servirà agli scienziati per
capire come reagisce il corpo umano all'assenza di gravità e ad una prolungata
permanenza nello spazio e potrà diventare la base per missioni interplanetarie.
All’impresa partecipa anche l’Italia.
Per conoscere meglio lo spazio e i corpi celesti che lo popolano, sono state lanciate delle
sonde, piccole astronavi guidate dalla Terra, che sono già atterrate su quasi tutti i pianeti
del Sistema Solare.
Esse ci hanno mandato molte immagini e informazioni sulla composizione del terreno e
dell’atmosfera di quei pianeti, utili per capire meglio come è fatto l’universo, come si è
formato il Sistema Solare e come si può sviluppare la vita su un pianeta.
Marte è stato visitato dalle sonde Viking fin dal 1975, le sonde Voyager sono state
inviate verso lo spazio interstellare nel 1980 e durante il loro viaggio hanno compiuto
delle missioni su Giove e Saturno, Urano e Nettuno. Giove è stato oggetto di una
missione specifica, realizzata con la sonda Galileo dal 1995, che ha fornito dati
importanti anche sui suoi satelliti: Io, Europa, Ganimede e Callisto.
Deep Impact è una sonda spaziale della NASA, l’agenzia spaziale americana (USA)
progettata per studiare la composizione dell'interno di una cometa. Nel luglio 2005 una
parte della sonda ha raggiunto il nucleo di un cometa, portando alla luce i detriti
provenienti dall’interno del suo nucleo. Le precedenti missioni spaziali dirette verso
comete le avevano semplicemente sorvolate e fotografate.
L’uomo ha sempre sognato di esplorare lo spazio in prima persona e alla fine degli anni
50 è cominciata l’“avventura spaziale” che ha coinvolto gli astronauti russi e americani,
finché il 20 luglio 1969 tre americani hanno raggiunto la Luna e uno di essi, Neil
Armstrong, è stato il primo uomo a mettere piede sul suolo lunare. La navicella spaziale
Apollo 11 ha raggiunto la Luna per mezzo di un razzo, un mezzo di trasporto che
procede grazie alla spinta generata dalla fuoriuscita di gas a grandissima velocità. Il
razzo che ha condotto gli uomini sulla Luna era molto potente, capace di vincere la forza
di gravità e oltrepassare l’atmosfera terrestre e si chiamava Saturno V. Quando gli
astronauti sono scesi sulla Luna indossavano speciali tute che li proteggevano e
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fornivano loro l’ossigeno necessario per respirare dal momento che sul nostro satellite
non c’è atmosfera.
Ora i viaggi spaziali si compiono a bordo di veicoli come lo Shuttle: sono simili a un
aereo e sono in grado di ritornare sulla superficie terrestre atterrando normalmente a
differenza delle prime navicelle che invece venivano fatte cadere nel mare e poi
recuperate. Lo Shuttle, di proprietà degli Stati Uniti d’America, è l’unico veicolo
spaziale adibito al trasporto di passeggeri nello spazio e ha fatto il suo primo volo nel
1981.
Attività
Ecco le istruzioni per costruire un razzo.
Materiali: righello, forbici, cannuccia, palloncino lungo e sottile, pompa per palloncini,
fermaglio a molla, rocchetto di filo, nastro adesivo, un vaso con dei sassi.
Attività: taglia due pezzi di cannuccia lunghi 5 cm, attaccali con il nastro adesivo a un lato del
palloncino dopo averlo gonfiato e chiuso con il fermaglio a molla; fai passare il filo dentro i
due pezzi di cannuccia e attaccane una estremità al vaso con i sassi e l’altra al telaio di una
porta, in alto, in modo che il filo sia ben teso come vedi in figura; posiziona il palloncino in
basso, vicino al vaso, e poi libera il fermaglio: il palloncino partirà a … razzo verso l’alto,
lungo il filo che gli hai preparato. Sai spiegare come mai? Chi gli dà la spinta?
qui si deve tenere ben
chiuso con il fermaglio a
molla
pezzi di
cannuccia
nastro adesivo
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