L'origine della vita
Aristotele (384-322 a.c.) [1] generazione spontanea materia non vivente complicato processo materia vivente 1] possibilità della generazione spontanea: Anassimandro (611-547 a.c.) (evoluzione degli uomini dai pesci é considerato un profeta di Kant, Laplace, Lamarck e Darwin); Anassimene, (588-524 a.c.) (ipotesi del brodo primordiale ); Senofane (565-470a.C); Parmenide (fine VI sec. a.c. - prima metà V sec. a.c.) Empedocle (495-435 a.c.); Democrito (V sec a.c.) Anassagora (500-428 a.c.).
Alcune delle opere di Aristotele sull origine della vita "ISTORIES PERI ZWWN" (Historia animalium) 10 volumi "PERI ZWWN MORIWN"(De partibus animalium) 4 volumi "PERI ZWWN GENESEWS" (De generatione animalium) 5 volumi "MIKRA FUSIKA" (Parva naturalia) "PERI ZWWN POREIAS KAI PERI ZWWN KINHSEWS " (De motu animalium) ecc
Il dibattito tra evoluzionismo e creazionismo evoluzionisti: coloro che accettano gli argomenti della teoria di Darwin con i quali la diversità é spiegata sulla base della selezione naturale e dell'evoluzione. Gli evoluzionisti si dividono in: "puntualisti", i quali ritengono che l'evoluzione agisca in modo sporadico e locale in risposta a variazioni ambientali di rilievo; "gradualisti" i quali viceversa credono che l'evoluzione agisca in modo continuo su periodi più lunghi. creazionisti: coloro che rifiutano la teoria dell'evoluzione e credono che, invece, tutte le specie, in modo indipendente una dall'altra, siano state poste sulla Terra da un entità divina. Il creazionismo accetta l'esistenza di una microevoluzione, ma rifiuta la possibilità che una data specie possa evolvere in un'altra specie. Alcune correnti creazioniste invocano prove statistiche a loro favore.
Breve storia della disputa Generazione di insetti da materiale organico non vivente in carne o frutta in decomposizione (GS_SI) Francesco Redi (1626-1698) : recipienti ben chiusi impossibilità di deporvi le uova infondatezza dell'ipotesi della generazione spontanea (GS_NO) CREAZIONISMO? Con il microscopio (Anton van Leeuwenhoek (1632-1723)) si scopre l esistenza dei batteri abate John Tuberville Needham(1713-1781) fisico e naturalista (GS_SI) Recipiente chiuso ermeticamente (dopo aver bollito il liquido di coltura) Lazzaro Spallanzani (1729-1799) microscopio "infusori" provenivano da germi preesistenti (GS_NO) CREAZIONISMO? Bollitura e distruzione della forza vitale (GS_SI) Louis Pasteur (1829-1895) ripete le esperienze di Spallanzani: recipienti aperti (collo a S) polvere, batteri e muffe presenti nell'aria si depositavano sulle pareti del tubo e non raggiungevano il brodo di coltura. (GS_NO) CREAZIONISMO?
problema dell'origine della vita nelle condizioni ambientali odierne la vita non si produce spontaneamente (Pasteur) testimonianze di una lenta progressiva evoluzione (Darwin) Soluzioni 1. la vita é, in qualche modo, giunta sulla Terra dall'esterno 2. generazione spontanea in condizioni ambientali profondamente diverse dalle attuali
1. Svante Arrhenius (1859-1927) (quasi abbandonata) organismo vivente dall'esterno del sistema solare parecchie decine di migliaia di anni (Proxima Centauri: 4.22 anni luce dalla Terra) distrutte dalla radiazione cosmica meteoriti provengono tutti dal sistema solare 1 anno luce = c x 365,25 x 86400 = 9,46 x 10 15 m 63240 unità astronomiche (distanza Terra - Sole) 15 x 10 9 anni (età stimata dell'universo) 15 x 10 9 anni luce (raggio dell'universo) 2. Sulla Terra in un epoca in cui le condizioni ambientali consentivano la generazione spontanea quando e come? modificazioni delle condizioni ambientali sulla superficie della Terra dalla formazione del pianeta ad oggi storia dell'origine della Terra
Formazione ed evoluzione della Terra La formazione del sistema solare Immanuel Kant (1724-1804) Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) ipotesi della nebulosa fredda e immobile calda e in rotazione
Il modello della nebulosa di Laplace pianeti esterni di più antica formazione rispetto agli interni nascita del sistema planetario da: contrazione gravitazionale di una nube primordiale di gas in rotazione nebulosa originaria alta temperatura evita l immediato collasso gravitazionale lento raffreddamento contrazione accelerazione del moto di rotazione conservazione del momento angolare anelli di gas condensati nei pianeti corpo centrale sole
Ipotesi planetesimale di Chamberlin e Moulton passaggio di un corpo celeste di grande massa estrazione di una grande quantità di materiale dal sole condensazione dei pianeti Ineguale ripartizione della quantità di moto angolare Il Sole possiede il 99,9 % della massa dell'intero sistema e contribuisce soltanto per il 2% circa al momento angolare totale
Quantità di moto p = mv, sistema di punti materiali: P = Mv CM M : massa totale del sistema v CM : velocità del centro di massa l = r p r p q Sistema di corpi in rotazione momento della quantità di moto (o momento angolare) r : vettore posizione della particella di massa m e quantità di moto p (sistema di riferimento inerziale: piano xy = vettori r e p) momento angolare del corpo (rispetto all'origine) l = r p
Sistema di punti: momento angolare totale rispetto al C.M. del sistema. Sistema solare il C.M. coincide, con buona approssimazione con il centro del Sole. n N n n N n n N Tot v m r l l l l L 1 1 2 1 Il momento angolare totale di un sistema costituito da N punti é dato da
(Dal modello della nebulosa di Laplace) Teoria dell'accumulazione M.C.Urey -1952 e T.Gold 1955 disco di materiale gassoso ruotante attorno al nucleo in modo solidale con il nucleo stesso il nucleo comincia a condensare la velocità angolare del nucleo aumenta disco (separato dal nucleo ) satellite quasi-stazionario (troppo lento) gas residuo tra disco e nucleo disco acquista energia (trascinato dal moto del nucleo) spiralizzazione verso l'esterno aumento momento angolare momento angolare totale (sistema isolato) costante il nucleo cede progressivamente momento angolare al disco il disco si distacca per forza centrifuga: sistema planetario distribuzione ineguale del momento angolare
ES: Satellite artificiale di massa m in orbita stabile intorno alla Terra, M F G GmM R 2 F C mv R 2 (1) E P GmM R (2) EK 1 mv 2 2 (3) combinando la (1) e la (3) 1 2 2 mv 1 2 GmM R 1 2 E P (4) infine E T E P E K 1 2 GmM R E K (5)
Satellite artificiale di massa m in orbita stazionaria intorno alla Terra, M, in presenza di gas residuo che si muove solidarmente con il pianeta La velocità del satellite > di quella corrispondente all orbita geostazionaria v satellite v gas _ residuo Il gas residuo tende a frenare il satellite R orbita R orbita _ stazionari a L energia totale diminuisce E T E K EK L energia cinetica aumenta Il satellite spiralizza verso l interno e cede metà della sua energia potenziale al gas residuo, mentre l altra metà aumenta la sua energia cinetica e viceversa
Il satellite spiralizza verso l esterno prendendo metà della sua energia potenziale al gas residuo e l altra metà alla sua energia cinetica v GM R cos t R La velocità sull orbita diminuisce al crescere del raggio G mvr mr GM R mcos t R Il momento della quantità di moto aumenta al crescere del raggio
spiegazione soddisfacente delle regolarità caratteristiche del sistema planetario funzione della distanza dal sole estremità esterna del disco: ridotto irraggiamento condensazione di acqua, metano, ammoniaca e altre molecole di elementi leggeri interno del disco: alte temperature allo stato solido solo materiali a più elevato punto di fusione (es: ferro, silicio, etc)
aspetti rilevanti del modello : 1) la formazione di un sistema planetario appare un fatto del tutto normale nel corso della formazione e della evoluzione di una stella 2) i pianeti si sono formati per accumulazione di materiale condensato a bassa temperatura 3) sono previste le differenze in dimensione e composizione tra i pianeti D=0.4+0.3x2 n
Planetary Orbital Data Orbital Data Distance from Sun Millions of Miles Average Average Distance from Earth Distance from Earth Period of Revolution Period of Revolution Orbital Speed Planet Diameter in Miles Maximum Minimum AU Millions of KM Maximum Minimum Sidereal Synodic Miles/Sec Mercury 2,900 43.3 28.6 0.387 57.9 136 50 88 days 116 days 29.7 Venus 7,600 67.6 66.7 0.723 108.2 161 25 225 days 584 days 21.7 Earth 7,913 94.4 91.3 1.0 149.6 - - 365 days - 18.5 Mars 4,200 154.7 128.3 1.524 227.9 248 35 1.9 years 780 days 15 Jupiter 86,800 506.7 459.9 5.203 778.3 600 367 11.9 years 399 days 8.1 Saturn 71,500 936 837 9.555 1429.4 1028 744 29.5 years 378 days 6.0 Saturn's Rings 170,000 - - - - - - - - - Uranus 29,400 1867 1699 19.218 2875 1960 1606 84 years 370 days 4.2 Neptune 28,000 2817 2770 30.11 4504.4 2910 2677 165 years 367 days 3.4 Pluto 3,600 4600 2760 39.545 5915.8 4700 2670 248 years 367 days 3.0 SIDERIAL Period: The time for a planet to make one revolution around the sun. It is the planet's "year" in terms of earth days. SYNODIC Period: The time between successive similar aspects of a planet in the sky. This is equal to one "lap" of the earth as both planets revolve around the sun. 1 miglio = 1.609344 Km
Physical Elements of Solar System Bodies Physical Data Planet Equatorial Diameter In Kilometers Mass Gravity Rotation Period Inclination Oblateness Earth=1 Density Earth=1 Earth Days to Orbit Albedo Sun 1,392,000 0 332,946.00 1.41 27.9 25 to 35 - - Mercury 4,879 0 0.055274 5.43 0.38 58.646 0 0.11 Venus 12,104 0 0.815005 5.24 0.9 243.019 177.4 0.65 Earth 12,756 1/298 1 5.52 1 0.9973 23.4 0.37 Moon 3,475 0 0.0123 3.34 0.17 27.3217 6.7 0.12 Mars 6,794 1/154 0.107447 3.04 0.38 1.026 25.2 0.15 Jupiter 142,980 1/15.4 317.833 1.33 2.53 0.4101 3.1 0.52 Saturn 1,120,540 1/10.2 95.159 0.7 1.06 0.444 25.3 0.47 Uranus 51,120 1/43.6 14.5 1.3 0.9 0.7183 97.9 0.51 Neptune 49,530 1/58.5 17.204 1.76 1.14 0.6712 28.3 0.041 Pluto 2,300 0 0.0025 1.1 0.08 6.3872 123 0.3 Oblateness : The level of flatteness at the poles Albedo: The fraction of incident electromagnetic radiation reflected by the surface
Bright Satellites of the Solar System Planet Satellite Diameter in miles Period Angular Diameter Magnitude Earth Moon 2160 27 days 8 hours 31' -12 Planet Satellite Diameter in miles Period Angular Separation from Planet Magnitude Jupiter Io 2100 1 day 18 hours 2.3 5.5 Europa 1850 3 days 13 hours 3.7 6.1 Ganymede 3200 7 days 4 hours 5.9 5.1 Callisto 3100 16 days 18 hours 10.3 6.2 Saturn Tethys 800 1 day 21 hours 0.7 10.6 Dione 700 2 days 18 hours 1 10.7 Rhea 1150 4 days 12 hours 1.3 10 Titan 3000 16 days 3.1 8.3 Iapetus 1000 80 days 9 10.8
L'evoluzione della Terra Terra: uno dei pianeti intermedi distanza dal Sole temperatura composizione sviluppo dei sistemi viventi come oggi li osserviamo
1) nucleo: R nucleo R terra /2 (V nucleo V terra /8 il volume Fe e Ni (alta pressione e T 40007000) r 10 gr/cm 3 2) mantello : fino 50-100 Km dalla superficie silicati pesanti (contenenti ferro e magnesio) r 4.5 gr/cm 3. 3) crosta: spessore di 50-100Km (fondo degli oceani soli 10 Km) varietà leggera di rocce silicee r 2.8 gr/cm 3 (strati superficiali), r 3.3 gr/cm 3 (strati profondi)