2. L ambiente celeste

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1 unità 2. L ambint clst L EVOLUZIONE DI UNA STELLA nana Bruna s la massa inizial è poco infrior a qulla dl Sol nana Bianca Nbulosa Protostlla fusion nuclar stlla dlla squnza principal dl diagramma HR gigant rossa s la massa inizial è com qulla dl Sol nbulos plantari o nova nana Bianca s la massa inizial è suprior a qulla dl Sol suprnova stlla di nutoni buco nro LE GALASSIE Ellittich suprammassi di galassi formati da ammassi di galassi formati da galassi A spiral A spiral barrata Irrgolari Univrso struttura spugnosa radiogalassi radiosorgnti quasar Copyright 20 Zanichlli SpA, Bologna [ ] Id pr insgnar l Scinz dlla Trra

2 Sintsi 2. L ambint clst I corpi clsti La maggior part di punti luminosi ch vdiamo nl cilo notturno sono stll, corpi gassosi ad altissima tmpratura ch mttono nrgia sotto forma di radiazioni lttromagntich, in consgunza dll razioni nuclari ch avvngono al loro intrno. Gran part dlla matria di una stlla è formata da idrogno d lio; gli altri lmnti chimici, tutti insim, sfiorano il 2%. Pr conoscr la composizion chimica dll stll si utilizza lo spttroscopio. Esso a na lizza la luc mssa dall stll, sparando l vari radiazioni ch la costituiscono in bas alla lunghzza d onda. Si ottin così lo spttro stllar. Spttro di assorbimnto dl Sol. L stll appaiono di divrso color di divrsa luminosità: alcun sono molto brillanti si vdono anch dai cntri abitati; altr si distinguono a malapna anch al buio complto. Tali diffrnz sono dovut a divrsi fattori, tra cui: l dimnsioni dll stll, la loro massa, la loro composizion chimica, la loro tmpratura. La luminosità di un corpo clst è dscritta da una grandzza dtta magnitudin. La magnitudin apparnt dscriv la luminosità di una stlla com appar non pr l ffttiva luminosità. L stll, infatti, possono apparir più o mno luminos anch prché si trovano più o mno vicino a noi. Pr confrontar la luminosità di stll ch sono a distanz diffrnti da noi, è ncssario misurarn la magnitudin asso lu ta, cioè la quantità di nrgia luminosa ffttivamnt mssa. Il color di una stlla dipnd dalla tmpratura suprficial. L stll blu sono più cald di qull bianch; la tmpratura suprficial dll prim arriva a C, qulla dll scond a 000 C. L stll bianch sono più cald, in suprfici, di qull giall, ch a loro volta sono più cald dll arancioni. L stll ross, con la loro tmpratura suprficial di 3000 C, sono l stll più frdd. La Sfra clst la posizion dll stll Ossrvando il cilo notturno, avrt l imprssion ch la Trra sia al cntro di un norm sfra cristallina la Sfra clst sulla qual si vdono proittat l stll. S ossrvat il cilo pr un tmpo sufficintmnt lungo, vdrt ch l stll si muovono tutt insim avrt l imprssion ch la sfra immaginaria ruoti attorno a voi. Ciò dipnd in raltà dal fatto ch la Trra ruota su s stssa; il moto dgli astri è dtto infatti moto apparnt. Soltanto un punto dtto Polo nord clst rsta frmo; sso si trova vicino a una stlla: la Stlla polar. Nll misfro mridional dlla Trra avrmmo invc l imprssion ch l stll ruotino in snso orario attorno a un punto ch si trova nll vicinanz di un gruppo di stll, la Croc dl Sud. Qusto punto è chiamato Polo sud clst. Copyright 20 Zanichlli SpA, Bologna [ ] Id pr insgnar l Scinz dlla Trra 2

3 Sintsi 2. L ambint clst In raltà, è la Trra ch ruota in snso contrario a qullo apparnt dlla Sfra clst, girando su s stssa attorno a un ass idal, ch passa pr i poli trrstri si prolunga nllo spazio in dirzion di poli nord sud clsti. Fotografia a lunga sposizion (circa or). ch cosa vd L astronomo tutti gli archi hanno la stssa ampizza Stlla polar rotazion apparnt dlla Sfra clst Stlla polar l sci luminos corrispondono all traittori apparnti dgli astri ch cambiano posizion snso di rotazion dlla Trra U2_P_doc0 F U2_P_doc Com l stll, anch i pianti appaiono in rotazion attorno a noi, ma cambiano lntamnt posizion nl cilo da una nott all altra; ci si accorg di qusto ossrvandoli smpr alla stssa ora. Ciò è dovuto al fatto ch i pianti sono rlativamnt vicini alla Trra, ch si muovono sull loro orbit attorno al Sol. Fin dall antichità l stll sono stat associat in gruppi, pr rndr più facil la loro individuazion nl cilo notturno. Qusti raggruppamnti si chiamano costllazioni. Nl corso dll anno, il Sol smbra assumr posizioni divrs risptto alla Sfra clst. Qusto spostamnto è in raltà una consgunza dl moto di rivoluzion dlla Trra attorno al Sol. C E L In apparnza il Sol prcorr un orbita ch A E prnd il nom di Eclittica giac sullo stsso R S E piano dll orbita trrstr la qual attrat vrsa in succssion dodici costllazioni. Qust costllazioni compongono lo V rgin a i Zodiaco. Bilanc L n o i on rp rio Sco Ca itta orbita trrstr Ca ico rno s ttmbr Acq uario Psci l m G r ottob Arit li pr nc r o S S E ag Toro Eclittica Copyright 20 Zanichlli SpA, Bologna [ ] Id pr insgnar l Scinz dlla Trra UA_Pag.5_doc.03 3

4 Sintsi 2. L ambint clst La vita dll stll L stll nascono nll nbulos, nubi costituit da polvri finissim gas frddi (soprattutto idrogno, pr oltr il 90%) diffus nllo spazio cosmico. Quando all intrno dll nbulos si innscano di moti turbolnti, l particll dlla nub si avvicinano si aggrgano. S la contrazion prosgu, l nrgia cintica dll particll crsc, la tmpratura dlla nub gassosa aumnta d ssa si trasforma in una protostlla. A causa dlla forza di gravità, la contrazion prosgu il nuclo dlla protostlla si riscalda smpr più. Nl cuor dll stll la tmpratura è così alta (fino a 5 milioni di gradi) da avviar l razioni trmonuclari ch trasformano l idrogno in lio avviano l mission di una grand quantità di nrgia sotto forma di calor. Qust missioni di nrgia fanno spandr i gas vrso l strno, fino a compnsar la forza di gravità: l astro raggiung così una fas di stabilità. La vita di una stlla può ssr sguita attravrso un grafico il diagramma H-R ch mtt in rlazion la luminosità dlla stlla con la sua tmpratura suprficial. Nl diagramma H-R l stll non si distribuiscono a caso, ma in grandissima part si raccolgono lungo una fascia, ch attravrsa diagonalmnt il diagramma stsso, chiamata squnza principal. Durant la fas «adulta» una stlla si trova nlla squnza principal: qusta è la fas più stabil dlla sua vita. Il Sol si trova ora nlla squnza principal in posizion intrmdia, com una stlla gialla. 4 suprgiganti 4 luminosità (Sol = ) 2-2 squnza principal Sol giganti luminosità (Sol = ) 2-2 stadio di gigant rossa pulsazion (?) nova contrazion original squnza principal nan bianch stadio di nana bianca tmpratura suprficial (K) tmpratura suprficial (K) Stadi dll voluzion di una stlla La vita dlla stlla dipnd dalla sua massa inizial: s la massa è piccola la stlla riman mno calda viv più a lungo; s la massa è grand, divnta più calda consuma l idrogno più rapidamnt. Quando quasi tutto l idrogno è consumato l lio si è accumulato nl nuclo dlla stlla, l razioni trmonuclari rallntano. La forza di gravità non è più bilanciata dall nrgia mssa dalla stlla il nuclo prtanto si contra su s stsso. La contrazion provoca un aumnto dlla tmpratura, sufficint a innscar nuov razioni trmonuclari, ch trasformano l lio in carbonio. Copyright 20 Zanichlli SpA, Bologna [ ] Id pr insgnar l Scinz dlla Trra 4

5 Sintsi 2. L ambint clst La stlla è ntrata in una nuova fas appar com una gigant rossa. Gigant rossa Sol Sol Nana bianca Dopo la fas di gigant rossa, l voluzion stllar sgu vi divrs, ch dipndono dalla massa di partnza dlla stlla. UA_P.08_doc.03 Stll con massa inizial poco infrior a qulla dl Sol si trasformano, al trmin dlua_p.08_doc.02 la loro vita, in nan bianch; s la massa inizial è com qulla dl Sol o poco suprior, prima di divntar nan bianch possono divntar nbulos plantari o splodr in una nova. Stll con massa inizial una dcina di volt qulla dl Sol splodono in una suprnova lanciano nllo spazio grandi quantità di polvri ch alimntano l nbulos. Dopo l splosion dlla suprnova, la matria subisc un altra trasformazion: gli lttroni i protoni si fondono pr formar di nutroni. In qusto stadio la stlla ha un diamtro di soli km: si è trasformata in una stlla di nutroni. Stll con massa inizial alcun dcin di volt qulla dl Sol dopo la fas di suprnova possono originar corpi strmamnt dnsi frddi, chiamati buchi nri. L galassi L galassi sono aggrgati di una grandissima quantità di stll diffriscono pr la forma pr l dimnsioni. In bas alla forma si distinguono quattro tipi di galassi: galassi a spiral, galassi a spiral barrata, com qulla in cui ci troviamo, galassi llittich, galassi irrgolari. Copyright 20 Zanichlli SpA, Bologna [ ] Id pr insgnar l Scinz dlla Trra 5

6 Sintsi 2. L ambint clst Ngli spazi apparntmnt vuoti tra una stlla l altra è diffusa la matria intrstllar (polvri finissim gas) spsso concntrata in nbulos. La nostra Galassia ha la forma di un disco con un nuclo allungato, da cui partono lunghi bracci a spiral. Il suo diamtro misura a.l. circa comprnd oltr 0 miliardi di stll. La Galassia vista nl piano (idal) su cui ruota La Galassia vista «di taglio» posizion dl Sistma solar bracci a spiral bracci a spiral a.l. ammassi stllari Anch la Trra (con il Sistma solar) fa part di una galassia, ch comprnd tutt l stll l nbulos visibili dal nostro pianta a occhio nudo, in più, la Via Latta: una fascia biancastra ch solca la Sfra clst. L galassi tndono a riunirsi in ammassi. Nl raggio di 3 milioni di anni luc da noi si trovano una vntina di galassi, ch formano il Gruppo Local. Ma si conoscono moltissimi ammassi di galassi, ciascuno formato da cntinaia o addirittura migliaia di galassi. Gli ammassi di galassi sono, a loro volta, riuniti in gruppi: i suprammassi. L origin dll Univrso Una dll più grandi scoprt di qusto scolo è stata fatta nl 929 da E.P. Hubbl: l galassi si stanno allontanando alla vlocità di migliaia di km/s; l galassi si stanno allontanando con vlocità tanto più alta quanto più sono lontan (lgg di Hubbl). Ciò può ssr spigato s si ammtt ch l Univrso sia in spansion nlla sua globalità, pr cui ogni oggtto ch n faccia part si allontana da ogni altro pr il progrssivo dilatarsi dllo spazio. Nl XX scolo sono stat formulat ipotsi sull origin dll Univrso, basat sull scoprt dll astronomo E.P. Hubbl. La più accrditata di qust ipotsi è nota col nom di Toria dl big bang. Scondo qusta toria nll istant zro (fors 3 miliardi ), tutto ciò ch oggi forma l Univrso ra concntrato in un volum più piccolo di un atomo, con dnsità prssoché infinita tmpratura di miliardi miliardi di gradi. Qul nuclo di nrgia pura è sploso (big bang) ha cominciato a dilatarsi, crando lo spazio in cui si spandva. Il volum dll Univrso crbb mntr la tmpratura scs a pochi gradi. L Univrso rimas a lungo un impntrabil nbbia luminosa di radiazioni di gas Copyright 20 Zanichlli SpA, Bologna [ ] Id pr insgnar l Scinz dlla Trra 6

7 Sintsi 2. L ambint clst (lttroni, protoni, nucli di lio), finché la tmpratur scs. Elttroni nucli si unirono, formando un gas di idrogno, in part minor, lio. La matria si è sparata nttamnt dalla nub di radiazioni pr dar inizio alla succssiva voluzion, vrso corpi com l stll. La Trra si è formata circa 4,5 miliardi Era dll galassi mno addnsat L galassi si sarbbro format circa 4 miliardi big bang 5 miliardi Si ritin ch i primi atomi si siano formati anni dopo l splosion miliardi 5 miliardi Oggi Nl , du fisici amricani, A. Pnzias R. Wilson, hanno scoprto l «ultimo baglior dlla crazion», noto tra gli studiosi com radiazion cosmica di fondo. La radiazion primordial, ch rimpi oggi tutto l Univrso ch si è raffrddata fino a circa 3 klvin è l immagin dll Univrso quando avva «solo» anni. Copyright 20 Zanichlli SpA, Bologna [ ] Id pr insgnar l Scinz dlla Trra 7

8 2. L ambint clst Sintsi omplta la figura insrndo i trmini mancanti. C 4 4 Il Sol si trova ora nlla s- stadio di gigant rossa 2 2 giganti sq za...u...n... pri... nc...ip...a..l... Sol -2 luminosità (Sol = ) luminosità (Sol = ) suprgiganti... qunza principal in posi- pulsazion (?) zion intrmdia, com una... nova 000 pri nc contrazion original ipa l stadio di nana bianca za -2 nan bianch... s qu n tmpratura suprficial (K) tmpratura suprficial (K) 2 Scrivi sotto a ciascuna foto il tipo di galassia a cui corrispond indica a qual tipologia corrispond la nostra Galassia Copyright 20 Zanichlli SpA, Bologna [ ] Id pr insgnar l Scinz dlla Trra 8