Descrizione generica di geografia astronomica

Materie:Appunti
Categoria:Astronomia
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Data:20.12.2005
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Testo

L’UNIVERSO
Il pianeta deve esser posto nel suo ambiente che è l’universo. L’universo possiede alcune caratteristiche:
• Non è infinito.
• Ha delle dimensioni dovute alla presenza di spazio e tempo.
• Si espande creando nuovo spazio e tempo a discapito del nulla (che non è il vuoto).
• Le sue dimensioni sono difficili da calcolare.
(Nulla si crea e nulla si distrugge vale solo per il nostro universo).
Questa teoria non è dimostrata, ma è la cosa più logica che possiamo pensare. Esiste anche una teoria dell’universo infinito con spazio e tempo infiniti.
Queste sono problematiche che ci sono sempre state. Basti pensare alle Piramidi, ai Menhir o alle incisioni rupestri. Le popolazioni della Cina già nel 5000 A.c. avevano conoscenze approfondite:
• L’orbita ellittica del sole
• L’eliocentrismo
Per avere una buona visione di un cielo stellato è necessario:
• non avere ostacoli che blocchino la visuale
• essere lontani dall’inquinamento luminoso
• avere aria pulita, secca, senza la presenza di nubi.
LE STELLE
Noi vediamo tutte le stelle alla medesima distanza e ci sembrano punti fissi. Esistono però pianeti che si muovono e che passando davanti alle stelle ci dicono che sono più vicini.
Si è cercato di dare dei punti di riferimento per lo studio del cielo; si sono trascritte le posizioni delle stelle e unendone alcune si sono create le costellazioni. Le stelle che fanno parte di una medesima costellazione fanno parte di regioni diverse dello spazio e quindi in realtà non interagiscono tra di loro.
La geografia astronomica è una scienza giovane perché si occupa ancora di misurare gli oggetti di studio. Si cercano infatti misure poco equivoche ossia tutti gli studiosi devono avere gli stessi risultati.
Sulla Terra l’unità di misura per le distanze è il metro ed i suoi multipli e sottomultipli.
Ma basta usando queste unità di misura ci perdiamo la percezione delle differenze tra le distanze.
Sole 150.000.000 km
Luna 300.000 km
Vengono prese delle diverse unità di misura:
UA
Unità astronomica
150.000.000 km
(distanza Terra Sole)
Fuori dal sistema solare è troppo piccola.
a.l.
Anno luce
9.463.000.000.000 km
9.500 miliardi di km
C=300.000 Km/s moltiplicato per i secondi di un anno
pc
parsec
3,26 a.l.
La stella più vicina Proxima Centauri è a 4.3 a.l. dalla Terra.
Gli oggetti luminosi più lontani osservati si suppone siano a 18.000.000.000 a.l. da noi. (9.463.000.000.000 * 18.000.000.000 km)

LA LUMINOSITA’
Osservando il cielo notturno ci sono stelle più o meno luminose. Non riuscendo a percepire la distanza non so se sono più o meno luminose perché sono più lontane o più piccole.
Luminosità:
• Apparente: quella che percepisco
• Assoluta: quella reale della stella
Per sapere la luminosità è indispensabile sapere la distanza che ci separa dalla stella.
NOI

L. ASSOLUTA d L. APPARENTE
Conoscendo la luminosità assoluta e quella relativa posso ricavare la distanza.
Stelle a luminosità variabile:
• stelle che aumentano o diminuiscono il loro volume e che quindi variano di luminosità
• Esistono delle stelle variabili dette Cefeidi che variano fra i 2 e i 50 giorni.
Grazie al loro studio si può confrontare massa e luminosità e si è capito che esiste una relazione tra
la variazione di luminosità e le dimensioni. Conoscendo la massa quindi conosco la magnitudine.
Data la massa, che ha una certa luminosità assoluta, conoscendo la magnitudine arrivo a sapere la distanza, ma lo posso fare solo perché si tratta di una cefeide.
• Le stelle doppie, triple o multiple.
Ruotano su un baricentro comune. In un sistema doppio quando non si eclissano la luce è doppia, quando si eclissano hanno la metà della luce. Si può quindi calcolare attraverso calcoli gravitazionali la luminosità e quindi la distanza.
La stella polare è una stella doppia
I COLORI DELLE STELLE
Le stelle sono colorate (gialle, rosse, blu, verdi…) ed il loro colore dipende dalla temperatura. I colori vanno dal rosso al violetto e sono i colori dell'iride.
Il ferro in un forno ad alte temperature si scalda, diventa incandescente ed emette luce. Inizialmente sarà rosso poi diventerà giallo. Poi perde la forma solida, ma se rimanesse solido diventerebbe verde, blu, violetto…
Perciò ad ogni colore corrisponde una temperatura, ma non è etto che la temperatura del colore giallo sia sempre la stessa in tutti i metalli. I fotoni infatti si potrebbero muovere dai 3.000 ai 24.000 gradi. Dalle stelle noi otteniamo la luce e così possiamo ricavare la temperatura della superficie della stella senza misurarla direttamente.
La stella è fatta di gas e di plasma, soprattutto nell’interno.
La densità e la pressione nella stella producono il plasma (IV stato della materia).
Il plasma è per esempio il mezzo fisico dove il fulmine si propaga.
Il plasma che troviamo nelle stelle è fatto di nuclei atomici.
La costellazione di Orione

Betelgeuse è una stella rossa, Rigel è una stella blu.
Le stelle potrebbero sembrare più o meno luminose a causa della distanza. Conoscendo la distanza e la luminosità apparente posso calcolare la luminosità assoluta.
In base all luminosità assoluta potrei fare una tabella. Se tutte le stelle fossero a 30 a.l. (10 pc) il sole non si vedrebbe.
Magnetudine: indice dello splendore delle stelle.
LA LUCE
Ciò che ci arriva dalle stelle è la luce dalla quale possiamo ricavare molte informazioni.
La luce cambia colore in base alla sua lunghezza d’onda. I colori visibili vanno dal rosso al violetto. Prima esistono gli infrarossi e dopo gli ultravioletti che noi non vediamo. Le api vedono oltre il violetto, ma non prima dell’arancione.
La luce sembra bianca perché formata da tutti i colori. Posso dividere i colori della luce bianca con un prisma. Il prisma impone alla luce una rifrazione che può essere maggiore o minore in base ai fotoni. La prima rifrazione si somma alla seconda e si ottengono i colori ossia lo SPETTRO.
luce
rifrazione
Lo spettro è una striscia colorata che va dal rosso al violetto. Siccome nel raggio di luce ci sono infiniti fotoni esistono tutte le sfumature di colore.
Ci sono due tipi di spettri:
SPETTRO CONTINUO:
• Solidi
• Liquidi danno uno spettro continuo
• Gas ad alta pressione
Nello spettro continuo ad ogni colore corrisponde una temperatura.
R Vi

SPETTRO A RIGHE o a EMISSIONE:
• Gas a bassa pressione
Si vedono solo alcune righe
R Vi

Ogni gas ha la sua impronta ed il suo spettro. Perciò posso capire la composizione di un miscuglio di gas in base alla spettroscopia della luce e quindi arrivare alla composizione chimica dei gas a bassa pressione e alla loro temperatura.
SPETTRO DI ASSORBIMENTO:

La luce prodotta dalla lampadina (dal filamento incandescente della lampadina) è continua e dovrebbe dare uno spettro continuo.
Il raggio di luce ha uno spettro continuo, ma se la luce è costretta a passare attraverso un recipiente di vetro in cui ci sono gas a bassa pressione o freddi, ottengo un nuovo tipo di spettro.
R Vi

Il gas ha assorbito delle lunghezze d’onda. Il gas ha assorbito le stesse lunghezze d’onda che avrebbe emesso se fosse stato incandescente.
Dalle stelle otteniamo spettri di assorbimento:
il centro della stella è a alta pressione e passa attraverso una atmosfera a bassa pressione.
Della stella quindi sappiamo :
• Colore
• Temperatura
• Composizione chimica
Non esiste nell’universo un punto fermo, ogni oggetto si muove.
Le stelle “fisse” si muovono, per noi sono ferme perché la
distanza tra le stelle è talmente grande che non riusciamo a vedere il movimento.
Però anche la luce delle stelle subisce l’effetto Doppler (le onde sono schiacciate dal movimento).
Esempio dell’effetto doppler:
AMBULANZA
FERMA
Stella gialla
AMBULANZA
CHE SI AVVICINA
Tono:
acuto
Stella blu
AMBULANZA CHE
SI ALLONTANA
Tono:
grave
Stella
rossa
Se le stelle si avvicinano ad una velocità apprezzabile una stella gialla se si avvicina avrà una frequenza di una stella blu e una che sia allontana avrà la frequenza di una stella blu. Quindi una stella che io vedo gialla può essere una blu che si allontana.
Con lo spettro di assorbimento lo paragono con un altro.
R Vi
R Vi
I 2 spettri sono uguali ma c’è uno spostamento verso il rosso, quindi c’è un movimento di allontanamento. Maggiore è lo spostamento verso il rosso e maggiore è la velocità.
Quindi conosciamo :
• Temperatura
• Velocità
• Colore
• Gas incandescenti
• Gas non incandescenti
LE NEBULOSE
Le nebulose sono una zona di spazio con particolare addensamento di atomi. La densità degli atomi in queste zone è di un atomo ogni chilometro. Sulla Terra il vuoto più spinto è di 1 atomo per millimetro. Ma nell’universo ci sono delle zone dove si può trovare un atomo ogni 500 km.
Le nebulose sono il luogo fisico dove nascono le stelle.
Diagramma Hertzsprung-Russel

S

Si ottiene così una fascia dove rientrano la maggior parte delle stelle:
SEQUENZA PRINCIPALE.
Ma c’è un gruppo di stelle luminose che hanno una bassa temperatura;
sono molto luminose e molto fredde quindi devono essere molto grosse:
GIGANTI ROSSE.
Vi sono allo stesso modo delle stelle molto calde ma poco luminose perché piccole:
NANA BIANCHE.
Perché non ci sono altre stelle che completino il grafico?
Perché il passaggio da uno stadio all’altro è molto breve.
LA NASCITA DELLE STELLE
Le stelle nascono dalle nebulose. Le nebulose sono un luogo di particolare addensamento degli atomi.
La nebulosa può avere dei moti dovuti allo scoppio di una supernova per esempio. Da questi moti si crea un nucleo di addensamento e si crea un globo centrale che attira molta massa. La massa a causa della forte forza gravitazionale si muove e crea quindi energia e con il movimento si crea anche il plasma (ad alte temperature).
Quando i nuclei si scontrano i nuclei di idrogeno si uniscono per produrre nuclei di elio attraverso reazioni termonucleari.
(l’energia termonucleare è centrifuga mentre quella gravitazionale è centripeta.)
La stella ha un’espansione del volume e cerca un equilibrio tra energia termonucleare e energia gravitazionale.
Trovato l’equilibrio, in base alla massa raggiunge una certa temperatura e trova il suo posto nella sequenza principale.
Le stelle rosse hanno meno idrogeno e le stelle blu di più, ma queste ultime consumano di più perché hanno più reazioni termonucleari.
La stella che era in equilibrio finisce le sue reazioni termonucleari, collassa e l’energia cinetica aumenta e aumenta anche la temperatura.
Si creano nuove reazioni termonucleari che trasformano l’elio in litio, carbonio, boro, berillio o altri metalli pesanti.
L’energia quindi aumenta.
Il nucleo della stella ha una temperatura molto elevata, mentre l’esterno è freddo.
Finite le reazioni termonucleari le trasformazioni dipendono dalla quantità di massa presente:
a. STELLA PIU’ PICCOLA DEL SOLE:
dopo il collasso gravitazionale, la temperatura non è abbastanza elevata per produrre nuove reazioni termonucleari e diventa una nana bianca. (stella calda ma piccola che dura poco).
Successivamente si trasforma in una nana nera e smette di brillare e quindi non è più una stella.
b. STELLA 10 VOLTE PIU’ GRANDE DEL SOLE
La temperatura maggiore scaturisce una nuova serie di reazioni termonucleari. (C Fe)
Ma diventa così impossibile l’equilibrio tra la forza gravitazionale e quella termonucleare. Le parti esterne si liberano verso lo spazio e si ha un’esplosione ed il lancio di materiale crea nuove nebulose.
Queste esplosioni sono dette supernove.
La parte interna della stella implode. (>la massa > la rapidità)
La forza gravitazionale è tale da far fonde insiemi gli elettroni e i protoni in un neutrone. Le cariche si annullano e non esistono più spazi tra gli atomi e nasce la STELLA A NEUTRONI.
Si ha una densità di 100.000.000 t/cm cubi
Il diametro è tra i 10 e i 100 km ma la loro forza gravitazionale è forte perché è compressata in un modo pazzesco.
L’enorme campo gravitazionale più la rotazione su sé stesso provoca degli effetti per cui ne risente la luce. Queste sono dette stelle pulsanti :
PULSAR.

c. Se la stella è enorme, dopo la fase di supernova.
Il nucleo è così massiccio che la velocità di fuga è talmente alte che neanche la luce può sfuggire. Lì la luce non viaggia e non può uscire.
Dato che noi calcoliamo la distanza in a.l., non potendo calcolare lo spazio non posso calcolare il tempo
Nel BUCO NERO non c’è spazio e non c’è tempo.
IL BUCO NERO
Non essendoci emissioni di onde elettriche o meccaniche, non lo vediamo perché i fotoni sono bloccati all’interno.
Ma il buco nero genera degli effetti:
• Deformare
• Deviare l’orbita della luce che gli passa accanto
La luce non viaggia in linea retta, ma può essere deviata.

La luce si ripete più volte a causa dell’effetto di lente gravitazionale.
Questo prova la teoria gravitazionale di Einstein che dice che in prossimità di una grande masse lo spazio è curvo e si deformano gli assi cartesiani.
Maggiore è la massa e maggiore è la curvatura, maggiore è il volume più grande è la zona deformata.
Un volume minore e una massa maggiore creano un cono.
Il buco nero crea delle deformazioni che impediscono di vedere oltre al buco nero stesso
A: il fotone riesce ad uscire e si crea l’effetto di lente gravitazionale.
B: il fotone non riesce ad uscire dal buco nero. La massa entra e aumenta la velocità. La massa accelerata emette energia elettromagnetica e la luce può ancora sfuggire mentre la massa cade.
La luce emessa non è sempre presente. Vediamo gli effetti solamente quando vicino al buco nero c’è della materia proveniente per esempio da un’altra stella.
IPOTESI SU CHE COSA ACCADA NEL BUCO NERO:
1. Più massa cade più aumenta la massa e la forza gravitazionale. Quindi il buco nero diventa più piccolo e vi è un’implosione.
2. Nel buco nero non esiste lo spazio ed il tempo. Lo spazio non è misurabile perché non c’è la luce , perciò non c’è il tempo.
Nel buco nero si scambiano gli assi .
Se il tempo per noi è infinito lo spazio per il buco nero è infinito al negativo.
Lo spazio che entra nel buco nero si trasforma in tempo.
Noi immettiamo spazio nel buco nero e otteniamo del tempo.
L’ORGANIZZAZIONE DELL’UNIVERSO
Lo spazio non è occupato in modo omogeneo. Per esempio la nostra galassia, la via lattea è formata da molte stelle vicine,
la GALASSIA è un insieme di stelle che ruotano attorno al nucleo galattico (centro). Una galassia è composta da circa 100 miliardi di stelle.
Le galassia hanno varie forme per esempio la nostra è a spirale a più bracci . noi non ci troviamo nel centro me nella periferia precisamente sul braccio di orione, distanti alcune migliaia di a.l. dal nucleo galattico.
Il sole impiega 250.000.000 di anni per fare il giro completo della galassia.
La galassia ha rapporti gravitazionali con le altre galassie (11-12 di cui la più grande è andromeda).
100 miliardi di stelle creano un galassia
15-16 galassie formano un gruppo
Più gruppi formano un ammasso
15-20 ammassi formano dei super ammassi
Abbiamo contato migliaia di super ammassi
Nonostante la conoscenza di queste componenti non riusciamo a capire l’organizzazione totale.
I corpi si allontanano e tendono verso il rosso. Una volta erano vicini e concentrati in un solo punto con temperatura infinita e densità infinita, più piccolo di un atomo: UOVO COSMICO.
Era pura energia. I fisici sanno tutto da una frazione di secondo dopo l’esplosione.
Probabilmente è successa 12 miliardi di anni fa anche se ci sono dei corpi che sono più vecchi.
Teoria dell’inflazione: nei primi tempi l’espansione non era lineare ma esponenziale. L’universo si espandeva esponenzialmente ma anche il tempo scorreva esponenzialmente.
IL SOLE
Il sistema solare è costituito da:
• Sole
• Pianeti
• Asteroidi
• Meteoriti
• Satelliti
• Corpi minori
Il sole è importante per il calore e la luce che ci fornisce, quindi per la sua energia. (energia solare + CO = GLUCOSIO)
Il sole ruota su se stesso su un asse di rotazione (senso antiorario).
La velocità all’equatore è maggiore di quella ai poli perché non è solidi ma è un SISTEMA GASSOSO.
La densità del sole è di 1,41 g/cm. L’acqua ha una densità pari a uno perciò non è molto diversa.
La forza di gravità solare è 70 volte quella terrestre ed è molto importante perché permette al sole di esistere.
Il sole è formato da involucri concentrici:
• NUCLEO
• ZONA RADIOATTIVA
• ZONA CONVETTIVA
• FOTOSFERA
Nel nucleo ci sono reazioni termonucleari:
H He
4H He + energia
pressione e temperatura devono essere altissime. Il nucleo è più caldo dell’esterno. I gas del nucleo non si disperdono grazie alla forza di gravità che permette loro di rimanere nel nucleo.
Nella zona radiottiva la temperatura è minore e c’è la diffusione di energia sotto forma radiale.
Nella zona convettiva l’energia è trasferita attraverso i moti convettivi.
La fotosfera è il disco solare che vediamo noi. È una superficie dinamica infatti c’è la presenza di granulazioni. Il sole ci appare giallo perché la temperatura della fotosfera è di 5.600 °K.
Ci possono essere delle ombre sulla superficie solare dette macchie solari dove la temperatura è minore dovuta ai moti convettivi che arrivano in superficie. Le macchie solari hanno un ciclo di sviluppo di 11 anni.
L’ATMOSFERA del sole è composta da:
• La cromosfera : gas incandescenti di colore rossastro
• Corona : alone bianco che si vede solo con l’eclissi totale.
Nella corona la forza attrattiva del nucleo è minore e i gas sono più rarefatti e quindi hanno un volume maggiore. Questi gas si disperdono nell’universo sotto forma di energia luminosa e particelle alfa che formano il vento solare. Il vento solare aumenta se ci sono le macchie solari.
La Terra è dotata di un campo elettromagnetico. Il vento solare subisce delle interferenze a causa del campo magnetico.
Aurore polari:
quando sorge il sole si alzano delle polveri colorate.
Succede solo ai poli perché non c’è la forte difesa dei campi magnetici.
Nell’attività del sole ci possono essere delle anomalie:
• Protuberanze: addensamenti di idrogeno che si sviluppano dalla cromosfera nella corona
• Brillamenti (flares): esplosioni di gas incandescenti.
In entrambi i casi il vento solare acquista energia.
Sole :
99% gas (H, He)
1% materiali pesanti come carbonio, metalli
questo perché quando una stella muore viene a mancare l’idrogeno, collassa su se stessa ed innesca nuove reazioni termodinamiche. Si creano tutti gli elementi della tavola periodica con numero atomico paria a quello del ferro.
Quando esplodono le supernove ci sono anche altri elementi della supernova.
Se c’è l’1% di carbonio significa che il sole è nato dalla distruzione di una stella precedente.
LE METEORITI
sono dei corpi rocciosi con orbite casuali che quando vengono a contatto con l’atmosfera per attrito si incendiano. Esistono anche degli sciami di meteoriti come nella notte di San Lorenzo.(10/8)
se precipitano sulla Terra si possono formare dei crateri di 20Km con lo spostamento di 300.000 tonnellate di materia.
I campioni di meteoriti che abbiamo ritrovato ci permettono di fare un confronto tra la loro struttura e quella della Terra e siamo arrivati alla conclusione che probabilmente il nostro pianeta è composto internamente da nichel e ferro.

Esempio



  



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