Collisioni cosmiche. Civico Planetario di Milano Ulrico Hoepli 12 febbraio 2013

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1 Collisioni cosmiche Civico Planetario di Milano Ulrico Hoepli 12 febbraio 2013

2 Sommario L incontro ravvicinato con 2012 DA14 Gli asteroidi: che cosa sono, dove sono Orbite e determinazione orbitale Incontri ravvicinati e probabilità di collisione L evento di Tunguska

3 1 L incontro ravvicinato con 2012 DA14

4 I dati del passaggio Data: 15 febbraio 2013, ore 20:24 (ora italiana) Distanza: km (altezza: km) Velocità relativa: 7,8 km/s Diametro: circa 50 m Massa: circa tonnellate (= 2 portaerei) Energia cinetica: circa 2,5 Megaton

5 Scale di distanze Diametro della Terra: km Distanza Terra-Sole: km Modello in scala 1/ Diametro della Terra: 1,3 cm Distanza Terra-Sole: 150 m Diametro del Sole: 140 cm lo spazio è vuoto!

6 Scale di distanze Distanza km Raggi terrestri Terra-Sole Terra-Luna Sat. geosincrono (*) , DA14 (*) ,3 (*) altezza sulla superficie terrestre

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9 Fonte: Osservatorio Astronomico di Sormano Tramonto: 17:51 Buio completo: 19:30

10 Osservatorio di Sormano

11 2 Impatti: eventi normali nel Sistema Solare

12 Crateri sulla Luna

13 Crateri su Marte

14 Callisto (satellite di Giove)

15 Di che pianeta si tratta? Asteroide Ida (Ø 56 km) ripreso dalla sonda spaziale Galileo (agosto 1993)

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17 Impatto dei frammenti della cometa Shoemaker-Levy 9 con il pianeta Giove

18 e la Terra?

19 182 strutture da impatto confermate (10 m 300 km) + altre 400/500 dubbie/da confermare

20 Barringer Meteor Crater (Arizona, USA) diametro: 1200 m; età: anni

21 Wolfe Creek crater (Australia) diametro: 900 m; età: anni

22 Lago di Manicouagan (Quebec, Canada) diametro: 100 km; età: 210 milioni di anni (immagine ripresa dallo Space Shuttle)

23 Immagine dallo Space Shuttle del Mistastin Lake (Labrador, Canada) (diametro: 28 km; età: 38 milioni di anni)

24 Immagine radar del cratere di Aorounga (Ciad, Africa) diametro: 900 m; età: 200 milioni di anni

25 Cratere di Chicxulub (Yucatan, Messico) diametro: 170 km; età: 65 milioni di anni (mappa delle anomalie gravimetriche)

26 3 Gli asteroidi: che cosa sono, dove sono

27 I pianeti del Sistema Solare

28 Orbite dei pianeti da Mercurio a Giove + fascia principale degli asteroidi

29 Confronto di dimensioni tra Terra, Luna e i due asteroidi più grandi Luna (3474 km) Cerere (975 km) Vesta (530 km) Terra (12742 km)

30 Confronto di dimensioni tra Vesta, il secondo asteroide in grandezza, e asteroidi più piccoli

31 Cerere (ø 975 km) ripreso dal Telescopio Spaziale Hubble (23/1/2004)

32 Struttura interna di Cerere

33 Vesta (ø 530 km) ripreso dalla sonda Dawn (12/10/2011)

34 Ida ( km) ripreso dalla sonda Galileo (agosto 1993)

35 Aspetto dell'asteroide Ida in varie fasi della rotazione

36 Mathilde (ø 53 km) ripreso dalla sonda NEAR (27/6/1997)

37 Eros (34 11 km) ripreso dalla sonda NEAR (12/2/2001)

38 Itokawa (330 m) ripreso dalla sonda Hayabusa (ottobre 2005)

39 Quanti sono gli asteroidi? Dipende dalle dimensioni: 1 : diametro = 930 km (Cerere) 4 : diametro > 400 km 30 : diametro > 200 km 250 : diametro > 100 km 1,000,000? : diametro > 1 km Numero di asteroidi conosciuti : (gennaio 2013)

40 4 Dinamica orbitale degli incontri ravvicinati

41 Prima legge di Keplero L orbita di un pianeta è un ellisse, di cui il sole occupa uno dei due fuochi

42 Eccentricità di un ellisse

43 Seconda legge di Keplero Il raggio vettore del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali

44 Terza legge di Keplero I quadrati dei periodi di rivoluzione sono direttamente proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite

45 Terza legge di Keplero I quadrati dei periodi di rivoluzione sono direttamente proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite

46 Le orbite dei pianeti principali sono quasi concentriche e non si incrociano

47 Orbita di un asteroide che incrocia le orbite di alcuni pianeti

48 Incrocio di orbite

49 Incrocio senza intersezione (contatto)

50 Distanza lungo la linea nodale distanza minima

51 Precessione orbitale dovuta alle perturbazioni planetarie

52 Intersezione di orbite senza collisione

53 Intersezione di orbite con collisione

54 L orbita di 2012 DA14 attualmente interseca l orbita terrestre Periodo orbitale = 317 giorni

55 Futuri incontri ravvicinati di 2012 DA14 con la Terra per cui non è ancora possibile escludere una collisione ma le probabilità di collisione sono piccolissime (cioè non conosciamo ancora abbastanza bene l orbita)

56 Frequenza media di collisione per un singolo asteroide 50 milioni di anni diam = 10 km 50 milioni di anni 1 km 500,000 anni 100 m 5,000 anni 30 m anni

57 5 Determinazione orbitale

58 Osservazioni di asteroidi (la scoperta di 2012 DA14)

59 Le immagini stellari non sono puntiformi

60 Effetti della turbolenza atmosferica

61 Problema della determinazione orbitale Quantità necessarie: posizione e velocità iniziali Quantità osservate: solo posizione solo direzione (non la distanza)

62 Determinazione orbitale: essenziale il fattore tempo per la stima della velocità per avere informazioni sulla distanza (effetto di parallasse ed evoluzione orbitale)

63 Determinazione orbitale come eliminazione di asteroidi virtuali

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65 Deflessione della traiettoria dell asteroide prodotta da un incontro ravvicinato

66 6 Stima della probabilità di collisione

67 Anche se a una certa epoca la regione di incertezza di un orbita ha una forma compatta

68 facendo evolvere l orbita nel futuro la regione si allunga il longitudine (3 a legge di Keplero)

69 fino ad assumere l aspetto di un sigaro molto allungato.

70 Il punto di massimo avvicinamento di un asteroide con la Terra è il punto in cui il vettore Terra-asteroide è ortogonale alla traiettoria

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72 L intersezione del sigaro di incertezza (nuvola degli asteroidi virtuali) con il target plane costituisce l insieme delle possibili geometrie dell incontro ravvicinato

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83 7 Il caso Tunguska

84 Sito dell impatto di Tunguska (30 giugno 1908)

85 Leonid Alekseevič Kulik ( ) Il primo esploratore del sito dell impatto

86 L'area di Tunguska nel 1928 (Kulik)

87 Tunguska oggi

88 Tunguska oggi

89 Tunguska oggi

90 Tunguska oggi: un palo del telegrafo

91 Tunguska oggi

92 Prima prospezione aerofotogrammetrica (1938)

93 Stima dell epicentro in base agli azimuth degli alberi abbattuti

94 Traiettoria stimata del bolide

95 Il lago Cheko

96 Il catamarano Kulik sul lago Cheko (1999)

97 Esplorazione del fondale del lago Cheko (1999)

98 Profilo batimetrico del lago Cheko

99 Profilo batimetrico del lago Cheko

100 The end

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