Appunti di Astronomia

Materie:	Appunti
Categoria:	Geografia Astronomica
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Data:	16.06.2006
Numero di pagine:	10
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Geografia generale
Astronomia
Unità di misura astronomiche:
1. unità astronomica (UA) = distanza Terra-Sole
2. anno luce = distanza percorsa dalla luce in un anno
3. parsec = parallasse annua in un secondo d’arco

La parallasse si usa per calcolare enormi distanze tra le stelle e la Terra. Viene calcolata la distanza con la Terra con la stella in questione e ripetuto lo stesso calcolo 6 mesi dopo
L’origine e la fine dell’Universo
Il Big Bang
Sull’origine dell’Universo furono spesso fatte molte ipotesi ma quello fin’ora più accreditato è quello del Big Bang. Tutto cominciò nel 1925-30 quando l’americano Hubble notò che, per l’effetto doppler, le galassie tendevano al rosso, cioè si allontanavano da noi.
Nota: in astronomia per effetto doppler si intende uno spostamento delle onde luminose che tendono al rosso se si allontanano da un corpo o al blu se si avvicinano.
Nacque l’idea di un Universo piccolissimo che, col passare dei millenni, è divenuto di dimensioni incalcolabili. Così tacque questa teoria: l’Universo sarebbe da un immane esplosione di energia che avrebbe dato origine a spazio, tempo e materia.
Le prove a favore
del Big Bang
Esistono delle prove che confermano il Big Bang come probabile inizio dell’ Universo e sono sostanzialmente 2:
1. radiazione cosmica di fondo
2. abbondanza di elementi chimici leggeri come idrogeno ed elio.
Radiazione cosmica di fondo
È detto anche “eco del Big Bang” e fu scoperto nel 1965 casualmente da due studiosi che captarono questa interferenza nelle loro apparecchiature. Essa veniva da tutte le direzioni e in modo uniforme ed è ciò che rimane di quella misteriosa esplosione che ha dato origine a tutto.
La fine dell’Universo
La fine dell’Universo dipende dalla quantità di materia presente in esso. Se la materia è sufficiente allora l’Universo inizierà a contrarsi e tutto ricadrà su se stesso e si avrà l’inverso del Big Bang chiamato Big Crunch. Attualmente la materia esistente non è abbastanza da far contrarre l’ Universo anche unendolo con la materia oscura.
Il Sole e le altre stelle
La stella Sole
È una sfera di gas posta a circa 150 milioni di km dalla Terra, costituita da circa l’80% di idrogeno, il 19% di elio e l’1% di altri elementi chimici. La sua temperatura in superficie è di circa 6000 C° mentre nel nucleo di circa 15 milioni di C°. Qui avviene la trasformazione dell’idrogeno in elio che porta a quelle reazioni di irradiamento. L’energia prodotta tende a far espandere il Sole mentre la forza gravitazionale tende a farlo contrarre. Sono due forze perfettamente in equilibrio è perciò il Sole risulta di dimensioni stabili. Ha una bassa densità rispetto alla Terra.
La fotosfera. È la superficie del Sole in cui sono presenti delle macchie in cui la temperatura è minore. La parte centrale si chiama “ombra” e quella limitrofa “penombra” e possono avere dimensioni e posizioni diverse. Il loro spostamento irregolare denota la rotazione del Sole che avviene in circa 25 giorni. Esse possiedono un forte campo magnetico. La fotosfera non è luminosa nello stesso modo in tutto il Sole ma ci sono zone leggermente tondeggianti più luminose: è il fenomeno della “granulazione”, dovuto alle alte temperature. Sulla fotosfera avvengono dei bombardamenti simili alle esplosioni nucleari dovute al rilascio dell’energia magnetica detti “brillamenti”.
Sole calmo e Sole tempestoso. Vi sono momenti in cui il Sole è tempestoso e presenta tantissimi macchie e brillamenti ed altri in cui questi fenomeni sono quasi del tutto assenti. Questo è un ciclo di circa 22 anni ma può presentare delle variazioni a causa dell’attività solare irregolare.
La cromosfera e la corona. Durante le eclissi totali di Sole (cioè quando la Luna copre il Sole, facendo ombra sulla Terra), si possono notare delle parti della stella che normalmente non si possono osservare:
Cromosfera
È un sottile strato di plasma che avvolge la fotosfera di colore rosso
Corona
È una sorta di atmosfera solare rarefatta che appare come un alone intorno al Sole con ampi squarci detti “buchi coronali” da cui esce il vento solare che è un flusso di particelle atomiche.
Protuberanze
Sono addensamenti di idrogeno che eruttano dal Sole e possono assumere diverse forme (ad arco, ad albero…) plasmate dal campo magnetico solare.
L’energia del Sole e delle altre stelle
L’energia delle stelle dell’Universo è dovuta alla trasformazione dell’idrogeno in elio. Questa trasformazione avviene tramite due cicli:
1. ciclo carbonio-azoto: avviene quando un nucleo di carbonio assorbe protoni ed emette positroni, diventando un nucleo di ossigeno instabile che si scindi in uno di idrogeno e un di elio.
2. ciclo protone-protone: due protoni si scontrano e danno vita al deuterio (isotopo dell’idrogeno) che, combinato ad un altro protone danno origine a un isotopo dell’elio (elio-3. I due nuclei si uniscono e danno vita al nucleo di elio.
L’energia viene emessa sotto forma di raggi gamma che degradano in raggi X e ultravioletti e giungono nella fotosfera come luce e infrarossi. Una piccola parte sotto forma di neutrini che attraversano il globo terrestre come se fosse trasparente poiché non interagiscono con la materia. All’interno del Sole abbiamo quindi 3 regioni:
1. nucleo, dove avvengono le reazioni termonucleari;
2. zona radioattiva, dove i raggi gamma vengono assorbiti e riemessi e in cui non avvengono reazioni nucleari;
3. zona convettiva, dove avviene il trasporto dell’energia.
Nascita, vita e morte delle stelle
Le stelle si formano in nebulose costituite di idrogeno. Quando la zona più interna della nebulosa raggiunge i 10 milioni di gradi, vi è la fusione dell’idrogeno con l’elio e le stelle si accendono. Esse si chiamano globuli di Bok. Tutte le stelle brillano di luce propria ma non sono tutte uguali. Vi sono stelle vecchie, giovani, grandi come la Terra, piccole, brillanti, fioche…
Tipi spettrali. Molto importante per la classificazione delle stelle è il colore che assumono dovuto alla temperatura superficiale. Oggi vi è una classificazione complessa in dieci categorie (O-B-A-F-G-K-M-R-N-S cioè “oh be a fine girl, kiss me right now-smack”) che variano per temperatura.
La varietà delle stelle. Esistono stelle singole come il Sole oppure stelle con sistemi doppi o multipli, relativamente isolate nello spazio, senza una struttura definita, ammassi globulari… Alcune stelle variano di luminosità col tempo e si chiamano “stelle variabili geometricamente”, come le Cefeidi.
L’evoluzione delle stelle. Per l’evoluzione di una stella molto importante è la materia che essa contiene: meno materia contiene, più è lenta la sua evoluzione. Infatti se non raggiunge una certa massa non si accenderà e si pensa che vi siano numerose stelle di questo genere, le cosiddette nane brune. Quando la massa è ben oltre la metà di quella del Sole abbiamo le nane rosse; quando la
massa è nettamente superiore abbiamo le “stelle giganti”. Una stella vive la sua giovinezza come gigante azzurra e poi si espande per diventare gigante rossa. Alla fine del processo si trasformerà in una nana bianca, una stella di neutroni o un buco nero.
Il diagramma H - R. Si tratta di un diagramma che rappresenta le stelle nella loro fase evolutiva. La maggioranza delle stelle conosciute si dispone in una fascia a S, detta “sequenza principale”, che sono al massimo della loro stabilità. Il Sole si trova al centro.
La morte delle stelle. Quando l’energia di una stella termina, essa collassa su se stessa per effetto della sua forza di gravità. Si espande per diventare gigante rossa e poi diventa una nana bianca con una fortissima densità e impiegherà un sacco di tempo per raffreddarsi. La densità sarà data dall’annullamento dei protoni e degli elettroni, schiacciati su se stesse, trasformandoli in neutroni. La stella ruoterà su se stessa generando radiazioni elettromagnetiche e si chiamerà “pulsar”. Se la massa è notevole, si formerà un “buco nero” con una densità elevata da non far passare nemmeno la luce. Le stelle più massicce creano uno splendore enorme, esplodendo negli strati più esterni, e si chiamano “supernovae”.
Il destino del Sole. Il Sole brillerà così per altri 5 miliardi di anni, poi si trasformerà in una gigante rossa e la Terra perderà l’atmosfera e l’acqua. Poi inizierà a contrarsi e poi a espandersi fino a diventare una supergigante e in seguito una nana bianca.
La casa del Sole: la via Lattea
La via Lattea è la nostra galassia e il Sole si trova a metà strada tra il centro e la periferia di essa. Poiché ruota su se stessa, il Sole ruota con essa e impiega a compiere un giro 250 milioni di anni. Ha la forma di una girandola con quattro braccia a spirale che si staccano dal nucleo centrale.
Il nucleo della via Lattea. Nel nucleo vi sono numerose stelle addensate molto vecchie e non vi è la loro nascita,che avviene solo nei bracci, ricchi di giganti azzurre. Anche intorno al nucleo vi sono stelle vecchie.
La materia oscura. È una materia invisibile che attrae stelle e ammassi globulari di cui non si conosce ne la natura e non emette luce.
Tipi di galassie
Le galassie hanno tante forme (sferiche, a spirale, ellittiche, irregolari…)
1. Galassie ellittiche e lenticolari. La loro origine è vicina a quella dell’Universo e vi sono stelle molto vecchie, con poca materia prima e sono di dimensioni piccole.
2. Galassie a spirale e a spirale barrata. Sui loro bracci si formano tante nuove stelle e ne muoiono altre ma la popolazione totale rimane sempre costante
3. Galassia irregolari. Hanno forme molto varie con grandi quantità di polveri e gas. La loro struttura può dipendere dal fatto che non sono ancora strutturate.
Il sistema solare
Un villaggio di 9 pianeti
Il sistema solare è costituto da 9 pianeti, dai loro satelliti, comete, asteroidi. Studi fatti dicono che esso sia nato circa 4.6 miliardi di anni fa da una nube interstellare. I pianeti si formarono dall’accumulazione dei granuli interstellari, crescendo sempre di più poiché attraevano costantemente materia. La loro forza gravitazionale catturava corpi di massa minore che iniziarono a ruotare intorno ad essi.
Gli asteroidi
Sono dei corpi rocciosi che ruotano tra Marte e Giove. Il primo asteroide scoperto fu Cerere, il più grande di tutti, e poi Vesta, Pallade e Igea. Unendo la massa di tutti gli asteroidi non si raggiunge neanche la massa della Luna. Gli studiosi pensano che essi fossero i resti di un pianeta che non è riuscito a formarsi, dovuto alla forma irregolare. Alcuni di essi, per la forza gravitazionale di Marte e Giove, di distaccano dalla fascia e entrano nella parte interna del Sistema solare. Si pensa che fosse la caduta di un asteroide sulla Terra a provocare la scomparsa dei dinosauri.
Le comete
Sono corpi possedenti una debole cosa luminosa. Il nucleo è costituito da ghiaccio e carbonio, la massa è paragonabile a quella di una montagna. Quando la cometa arriva vicina al Sole, il ghiaccio sublima e dà origine alla chioma e la dispersione di ghiacci e polveri. Essa e sempre rivolta nella direzione opposta al Sole. A volte la cometa di frantuma completamente. Il ghiaccio di una cometa, secondo gli studiosi, appartiene alla nebulosa primordiale che ha generato il Sole. Le comete sarebbero nate dalla Nube di Oort.
Meteore e meteoriti
La Terra cattura sempre minuscoli corpi che, per l’attrito con l’atmosfera, si riscaldano e vaporizzano generando meteore. Le meteore sono più frequenti in alcuni periodi dell’anno come il 10 agosto e sono chiamate Perseidi o “stelle cadenti”. Quando i corpi non si disintegrano e cadono sulla Terra, si chiamano meteoriti.
I pianeti
Caratteristiche
Moti
Paesaggio
Immagine
Satelliti
Mercurio
È una sfera rocciosa priva di atmosfera e ricca di crateri, leggermente più grande della natura. La sua orbita è ellittica.
Compie il giro intorno al Sole in 88 giorni e su se stessa in 59.
Assomiglia molto alla Luna per i crateri. Ha immense scarpate.

Venere
È la stella più brillante che vediamo nel cielo. Come forma e dimensioni è molto simile alla Terra ma possiede un atmosfera densissima fatta di anidride carbonica e acido solforico.
Ruota su se stesso in 243 giorni in senso retrogrado, cioè all’inverso della Terra, e intorno al Sole in 225 giorni.
Vi è un vastissimo bassopiano interrotto da formazioni vulcaniche e due altipiani chiamati Ishtar e Aphrodite.

Marte
Presenta un colore rossastro dovuto alla presenza di minerali di ferro. Ha una leggera atmosfera di anidride carbonica
Gira intorno a se stesso in 24.6 ore e intorno al Sole in 687 giorni
Sono presenti dei crateri giganteschi e il più grande è il Monte Olimpo. Vi sono inoltre un canyon enorme detto Valles Marineris e alvei torrentizi. L’acqua disponibile è pochissima e si pensa che essa sia nel suolo sotto forma di permafrost. Ci sono dei venti molto forti.
2, Deimos e Phobos
Giove
È il pianeta più grande del Sistema solare. Ha un nucleo di solido di ferro e silicati, ricoperti da idrogeno.
Gira intorno a se stesso in 10 ore e intorno al Sole in 12 anni
È ricco di cicloni. Il più grande è la “Grande macchia rossa”. I forti campi magnetici generano aurore polari
16, i più importanti sono Io, Europa, Ganimede e Callisto
Saturno
È formato da idrogeno e elio. È fortemente schiacciato ai poli e ha una densità bassissima e galleggerebbe nell’acqua benissimo.
Gira intorno a se stesso in 17 ore e intorno al Sole in 30 anni
È ricco di anelli formati da frammenti di ghiaccio e polveri. Si pensa che siano i resti di un satellite che si era avvicinato troppo al pianeta
20, il più importante è Titano, ricco di metano
Urano
È un pianeta gassoso di grandi dimensioni. È circondato da anelli.
Ruota su se stesso in 17 ore in senso retrogrado, cioè all’inverso della Terra, e intorno al Sole in 84 anni.
È coperta di nebbie di metano.
15
Nettuno
È un pianeta gassoso di grandi dimensioni. La sua atmosfera è ricca di metano e dà al pianeta un colore azzurro. È circondato da anelli.
Gira intorno a se stesso in 17.9 ore e intorno al Sole in 165 anni
È ricco di cicloni neri e di nubi bianche. Il ciclone più vistoso è la “Grande macchia scura”.
8, i più importanti sono Tritone e Nereide
Plutone
È il pianeta più freddo. Possiede un’orbita più inclinata e ellittica rispetto agli altri pianeti. Per circa 20 anni la sua orbita entra in quella di Nettuno
Gira intorno a se stesso in 6.4 giorni e intorno al Sole in 248 anni
Presenta ghiacci di azoto
1, Caronte
Il sistema Terra – Luna
Tra la Terra e il suo unico satellite, la Luna, vi sono molte differenze ma anche tante cose in comune che rendono molto difficile stabilire come la Luna si sia formata e perché gira intorno alla Terra. La Luna ha il diametro di circa 3500 km. Per essere un satellite, eccetto per quelli di Giove e Saturno, è molto grande, per cui si è parlato di pianeta doppio. Massa e densità sono molto minori rispetto alla Terra. La gravità è 1/6 di quello terrestre e il tempo scorrerebbe più lentamente.
Le fasi lunari. A causa delle posizioni rispetto al Sole della Terra e della Luna, spesso vediamo quest’ultima illuminata diversamente col passare dei giorni ma sempre volgendo la stessa faccia. Questi cambiamenti si chiamano “fasi” e sono 4: novilunio, primo quarto, plenilunio, ultimo quarto. La durata di questo ciclo è di circa 29 giorni e ed il suo tramonto viene ritardato di circa 50 minuti al giorno.
Il calendario. Dal moto del Sole derivano i giorni gli anni, da quello della Luna le settimane e i mesi. Si cercò di conciliare i moti di entrambi per arrivare ad un unico calendario ma questo non accadde poiché vi erano troppe differenze e contraddizioni.
1. Il calendario giuliano. Un anno era fatto di 365 giorni e 366 ogni 4 anni ma vi era un ritardo di circa 12 minuti l’anno per cui alcune feste particolari slittavano.
2. Il calendario gregoriano. I dieci giorni di ritardo del calendario giuliano furono aboliti e riformato il calendario: sarebbero bisestili solo gli anni di fine secolo divisibili per 400 (quindi 1600, 2000, 2400…) e non gli altri. Anche qui ci sono errori ma non così rilevanti.
Eclissi di Luna e di Sole
Avviene quando la Terra fa ombra sulla Luna e questa, a causa dell’atmosfera terrestre, assumerà un colore rossastro.
Avviene quando la Luna si interpone tra Sole e Terra e la stella viene coperta per circa 7-8 minuti.
L’esplorazione della Luna
La Luna è ricca di crateri illuminati dette terre e da luoghi scuri detti mari. I crateri sui mari sono di formazione recente rispetto agli altri. Si distinguono in due tipi, uno avente picchi centrali, l’altro avente platee liscia detti “circhi”. Anche sulla Luna vi sono gli Appennini lunari. Tutti i crateri furono generati dall’impatto con le meteoriti.