Unità A1 - L ambiente celeste Gli elementi 1.1 Un primo di riferimento sguardo sulla sfera celeste Per osservare il cielo dobbiamo prima orientarci. L asse di rotazione terrestre prolungato all infinito è detto asse del mondo. Le intersezioni dell asse del mondo con la sfera celeste sono i punti polo nord e polo sud celesti. 1 1
Unità A1 - L ambiente celeste Gli elementi 1.2 Circoli di di riferimento sulla sfera celeste Possiamo determinare dei circoli di riferimento. Piani perpendicolari all asse del modo e paralleli all equatore individuano sulla sfera i paralleli celesti. Il parallelo celeste individuato dal piano passante per il centro della sfera è l equatore celeste. 2 2
Unità A1 - L ambiente celeste Gli elementi 1.2 Circoli di di riferimento sulla sfera celeste Ogni semicircolo che ha per estremi i poli celesti si dice meridiano celeste. 3 3
Unità A1 - L ambiente celeste La sfera celeste e la posizione delle stelle (video) Le stelle più luminose sembrano delineare sulla volta celeste figure particolari chiamate costellazioni. La costellazione di Orione 4
Le Unità A1 costellazioni - L ambiente celeste dello zodiaco (video) 2. La Sfera celeste e la posizione delle stelle 2 + OFIUCO: 30 novembre - 17 dicembre 1 In apparenza il Sole percorre un orbita che prende il nome di Eclittica e giace sullo stesso piano dell orbita terrestre la quale attraversa in successione dodici costellazioni. 5
Unità A1 - L ambiente celeste Gli elementi 1.1 Un primo di riferimento sguardo sulla sfera celeste Per orientarci determiniamo il polo nord celeste. Si individua sulla volta celeste il Grande Carro. Si determina il segmento che ha per estremi le stelle puntatrici α e β. 6 6
Unità A1 - L ambiente celeste Gli elementi 1.1 Un primo di riferimento sguardo sulla sfera celeste Per orientarci determiniamo il polo nord celeste. Si prolunga di 4 volte il segmento. La stella più luminosa di quella zona del cielo è la stella Polare, molto prossima al polo nord celeste. 7 7
Unità A1 - L ambiente celeste Gli elementi 1.1 Un primo di riferimento sguardo sulla sfera celeste Il polo sud celeste si trova nella costellazione dell Ottante, vicino alla stella s Oct (Sigma Octantis o σ Oct o σ Octantis) Essendo praticamente invisibile a occhio nudo, non viene usata come riferimento se non indirettamente utilizzando la luminosissima costellazione della Croce del Sud che si trova vicino nella sfera celeste. 8 8
Unità A1 - L ambiente celeste La Sfera celeste e la posizione delle stelle 9
Unità A1 - L ambiente celeste Le unità di misura delle distanze 1. I corpi celesti astronomiche Unità astronomica (UA): distanza media Terra-Sole (149 600 000 km) Anno luce (a.l.): distanza percorsa in un anno nel vuoto dalla luce, che viaggia a circa 300 000 km/s (9463 miliardi di km) 10
Il posto della Terra nell Universo L Universo è la regione di spazio e tempo accessibile alle nostre conoscenze. Ha avuto origine circa 13,8 miliardi di anni fa 11
Teoria del Big Bang (Video) 12
Unità A1 - L ambiente celeste Le galassie Le stelle sono raggruppate in sistemi, chiamati galassie. Le galassie sono formate anche da corpi celesti di vario tipo, polvere e gas interstellare. Galassia a spirale Galassia a spirale barrata 13
Unità A1 - L ambiente celeste Le galassie 1. I corpi celesti Galassia ellittica Galassia irregolare 14
Unità A1 - L ambiente celeste La nostra Galassia 1. I corpi celesti Nucleo galattico La Via Lattea È formata da circa 300 miliardi di stelle. Il Sistema Solare si trova a 30000 a.l. dal centro galattico e compie un giro in circa 200 milioni di anni. 15
Le stelle Le stelle sono corpi celesti di gas caldissimo all interno delle quali viene prodotta un enorme quantità di energia che si propaga nell Universo principalmente sotto forma di luce (radiazione elettromagnetica).
Le stelle Le stelle sono composte soprattutto di idrogeno (circa 70%) ed elio (circa 28%) e sono caratterizzate da pressioni e temperature molto elevate. Hanno una parte centrale chiamata nocciolo, o nucleo, in cui la materia si trova allo stato di plasma. Nel nocciolo viene prodotta molta energia attraverso reazioni di fusione nucleare.
Luminosità delle stelle Luminosità apparente: misurata dalla Terra; dipende dalle dimensioni, dall energia e dalla distanza della stella. È descritta dalla magnitudine apparente (maggiore magnitudine >>> minore luminosità). Il Sole ha un valore di - 26,8. Luminosità assoluta: quantità di energia emessa nell unità di tempo; dipende solo dalle dimensioni e dalla temperatura della stella. È descritta dalla magnitudine assoluta (luminosità che avrebbe la stella se fosse alla distanza convenzionale di 32,6 a.l.). Il Sole ha un valore di 4,7.
Il colore delle stelle Il colore è variabile e dipende dalla temperatura superficiale. Le stelle sono suddivise in 7 classi spettrali. T = t + 273,15 K = C + 273,15
L evoluzione delle stelle Nascita: una stella si forma quando una nebulosa inizia a contrarsi per effetto della forza di gravità. La nube va incontro ad un collasso gravitazionale. La temperatura interna sale e inizia ad essere emesso calore. La futura stella diventa visibile e viene detta protostella.
L evoluzione delle stelle Fase stabile: quando il nucleo interno di una protostella raggiunge temperature intorno ai dieci milioni di K, hanno inizio le reazioni di fusione nucleare che trasformano l idrogeno gassoso in elio, producendo grandi quantità di energia. Ha inizio la fase più lunga e stabile della stella.
Le reazioni di fusione nucleare (termonucleari) Sono trasformazioni in cui due o più nuclei atomici si uniscono per formare un nucleo più complesso. Avvengono in condizioni di pressione e temperatura elevate (t > 10 milioni di gradi) Trasformano gli elementi reagenti in elementi diversi Trasformano una piccola quantità di massa in grandi quantità di energia
L evoluzione delle stelle Fase instabile: quando la maggior parte dell idrogeno presente nel nucleo della stella si è trasformato in elio, il processo di fusione termonucleare termina, la pressione di espansione non controbilancia più la forza di attrazione gravitazionale e il nucleo della stella ricomincia a contrarsi.
L evoluzione delle stelle Fase instabile: la contrazione del nucleo provoca un aumento della temperatura interna, che porta a nuove reazioni di fusione nucleare che consumano l elio e lo trasformano in carbonio. Questo causa l espansione degli strati esterni della stella, che diventa una gigante o supergigante rossa (a seconda della massa).
L evoluzione delle stelle Fase instabile: se la massa della stella è simile a quella del Sole, una volta terminato l elio si spegne. Nel nucleo di una stella con massa maggiore di quella del Sole, l alternarsi di contrazioni ed espansioni continua producendo elementi chimici via via più pesanti.
La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi Se la massa della stella è inferiore a 8 volte quella del Sole, il suo nucleo continua a contrarsi e collassa fino a diventare un corpo con dimensioni simili a quelle della Terra e densità elevatissima, diventa una nana bianca. Poiché all interno della nana bianca non viene più prodotta energia, essa si spegne lentamente e si trasforma in un oggetto stellare chiamato nana nera. Raffronto tra le dimensioni della nana bianca Sirio B e della Terra
La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi Se la massa iniziale della stella è di almeno 8 masse solari, nel nucleo si formano elementi chimici sempre più pesanti fino ad arrivare al ferro. Quando la massa del nucleo di ferro raggiunge un limite critico, subisce un decadimento e implode, mentre gli strati esterni della stella vengono lanciati nello spazio. Questa esplosione stellare viene chiamata supernova
La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi (video) Il destino finale di una supernova dipende dalla sua massa: se la sua massa residua è compresa tra 1,4 e 3,8 masse solari, si trasforma in una stella di neutroni; se è superiore a 3,8 volte la massa solare, ciò che rimane della stella può diventare un buco nero.
Unità A1 - L ambiente celeste Il Sole Densità media = 1,4 g/cm 3 (1/4 di quella terrestre) È una stella gialla Componenti principali sono idrogeno (73,4%) ed elio (24,8%) Raggio medio = 700000 km Temperatura superficiale di circa 6000 K Si è formato circa 4,6 miliardi di anni fa Gravità 28 volte quella terrestre 29
Il Sole è una sfera di gas incandescente. È formato da una serie di involucri concentrici:
Unità A1 - L ambiente celeste La fotosfera è la superficie visibile del Sole La superficie della fotosfera presenta una struttura a granuli Tra i granuli della fotosfera si possono vedere le macchie solari 31
L atmosfera solare è costituita dalla cromosfera e dalla corona solare La cromosfera, uno strato di spessore ridotto, è chiamata così perché appare come un anello colorato di rosa quando il disco solare è eclissato dal ciclo lunare durante l eclissi di Sole. La corona solare si estende per circa un milione di kilometri dal Sole e ha una luminosità che decresce progressivamente.
L attività solare (video) Le macchie solari sono zone più scure visibili sulla superficie del Sole. Vicino alle macchie solari si distinguono getti luminosi detti protuberanze. Nella vicinanza di grandi gruppi di macchie solari si notano anche i brillamenti (violente emissioni di energia)
Il Sistema Solare: composizione e caratteristiche Il Sistema solare comprende il Sole e tutti i corpi soggetti alla sua attrazione gravitazionale e che si muovono intorno a esso: pianeti e satelliti, asteroidi, meteoroidi, pianeti nani e comete. Si può considerare come una sfera irregolare con un diametro di circa 100000 UA.
Unità A1 - L ambiente celeste La forza di gravità unisce i corpi del Sistema Solare La forza di gravità ha tre caratteristiche importanti: 1. comporta un attrazione reciproca 2. è tanto più intensa quanto più grandi sono le masse dei corpi coinvolti 3. diminuisce al crescere della distanza al quadrato 35
Il Sistema Solare: composizione e caratteristiche
Il Sistema solare si è originato da una nebulosa primordiale Il Sole e i pianeti hanno avuto un origine comune a partire da un immensa nube di gas e polvere in uno dei bracci della Galassia. Una nebulosa primordiale ha cominciato a collassare su se stessa e si è condensata in un disco appiattito.
Il Sistema solare si è originato da una nebulosa primordiale Il centro della nube si sarebbe riscaldato formando un protosole, dando origine all aggregazione di oggetti di dimensioni sempre maggiori: i planetesimi (poi protopianeti e quindi pianeti). I planetesimi più vicini al Sole primordiale si accrebbero per aggregazione di rocce e metalli dando origine ai pianeti rocciosi: Mercurio, Venere, Terra e Marte. Quelli più lontani si ricoprirono di ghiaccio e trattennero enormi quantità di gas, formando i pianeti giganti: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.
Unità A1 - L ambiente celeste Formazione del Sistema Solare (video) 39
Unità A1 - L ambiente celeste Il Sistema Solare: composizione e caratteristiche Il pianeti hanno alcune caratteristiche comuni: sono sferici e di massa abbastanza grande esercitano una forza di gravità significativa possono presentare uno o più satelliti hanno un moto di rotazione attorno ad un asse immaginario presentano un moto di rivoluzione intorno al Sole 40
Unità A1 - L ambiente celeste In base alle caratteristiche fisicochimiche i pianeti si possono dividere in due gruppi: 41
I pianeti di tipo terrestre Oltre alla Terra, i pianeti di tipo terrestre sono Mercurio, Venere e Marte. Sono rocciosi e di piccole dimensioni, ma hanno una densità elevata perché sono formati prevalentemente da metalli ed elementi pesanti come il silicio e il ferro.
I pianeti di tipo terrestre: Mercurio
I pianeti di tipo terrestre: Venere
I pianeti di tipo terrestre: Marte
I pianeti di tipo gioviano I pianeti di tipo gioviano sono Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Sono molto grandi, non hanno una crosta solida formata da rocce e presentano un atmosfera molto spessa formata da gas leggeri.
I pianeti di tipo gioviano: Giove
I pianeti di tipo gioviano: Saturno
I pianeti di tipo gioviano: Urano
I pianeti di tipo gioviano: Nettuno
Comete e asteroidi Le comete sono ammassi di ghiaccio e polvere che occasionalmente si avvicinano al Sole e gradualmente si riscaldano. Gli asteroidi sono corpi rocciosi di forma irregolare che si trovano per lo più tra Marte e Giove o alla periferia del Sistema Solare. I meteoroidi sono piccoli corpi solidi che attraversano l atmosfera terrestre, si riscaldano e bruciano generando scie luminose (meteore o stelle cadenti). Se il corpo raggiunge la superficie terrestre si parla di meteorite.
Plutone è stato declassato a pianeta nano Plutone fu scoperto nel 1930. Si trova ai limiti del Sistema solare, a una distanza di circa 5,9 miliardi di kilometri dal Sole. Era il più piccolo pianeta del Sistema solare (2300 km di diametro). Ha un satellite: Caronte. La questione del «declassamento» di Plutone venne sollevata soprattutto per via della scoperta di Eris, un oggetto transnettuniano con un diametro di 2400 km, quindi maggiore di quello di Plutone. Così si decise di classificare Plutone e gli asteroidi Cerere ed Eris come pianeti nani.