La sfera terreste e le stelle

Materie:	Appunti
Categoria:	Geografia Astronomica
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Data:	20.02.2006
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LA SFERA TERRESTRE
È una sfera immaginaria che circonda la terra da ogni parte ed è divisa in due parti dall’orizzonte. Si nota maggiormente di sera perché la sua superficie e cosparsa di stelle. Pertanto le stelle viste da due uomini posti antipodi della terra sono differenti.
Più stelle formano una costellazione. Esistono varie costellazioni ed il loro nome dipende semplicemente dalla fantasia dell’astronomo che le ha scoperte: le più note sono comunque quelle dello zodiaco, che vengono utilizzate dagli astrologi. Le costellazioni dello zodiaco occupano una fascia detta eclittica che è l’appartenente cammino del sole durante tutto l’anno. Queste stelle sono state utilizzate dai naviganti per orientarsi. Per poter identificare la posizione di una stella è necessario conoscere le coordinate astronomiche.

Gli elementi che ci permettono di utilizzare le coordinate
Astronomiche
L’asse terrestre è una linea immaginaria intorno alla quale avviene il moto di rotazione. Questo asse attraversa la terra incontrando i due poli.
Se prolunghiamo l’asse terrestre verso l’alto troviamo il polo nord celeste, prolungandolo, invece, verso il basso,troviamo il polo sud celeste.
Questa linea immaginaria è detta asse celeste o asse del mondo. La stella polare si trova al polo nord celeste mentre la croce del sud al polo sud celeste. Lo zenit è il punto della sfera celeste che si ottiene tracciando una perpendicolare dalla testa dell’osservatore, il punto contrario è il nadir.
Zenit e nadir, dunque, sono due punti relativi alla posizione dell’ osservatore.
Se prolunghiamo l’equatore fino ad incontrare la sfera celeste formiamo l’equatore celeste; si possono così ottenere i meridiani ed i paralleli celesti.
Le due coordinate astronomiche sono l’altezza e l’azimut e grazie ad esse è possibile identificare la posizione di una stella. L’altezza è un angolo verticale che indica l’altezza di una stella sul piano dell’orizzonte. L’azimut è un angolo dell’orizzonte tra la direzione del nord e la direzione del punto in cui la perpendicolare calata dalla stella incontra l’orizzonte.
Classificazione delle stelle
Un parametro molto importante astronomi antichi era la lamino. Sita di una stella loro, infatti, mettono in relazione grandezza e luminosità. Naturalmente non riuscivano a vederle tutte ma raggrupparono quelle visibili in sei ordini di luminosità, da quelle più luminose a quelle che appena si vedevano. Questa classificazione fu fatta da Ipparco di Licea nel secolo a.C. era una classificazione soggettiva e pertanto poco scientifica.
Oggi, invece, si parla di magnitudine = effettiva luminosità di una stella calcolata attraverso il fotometro, uno strumento che cattura la luminosità, questa viene poi trasformata in corrente elettrica e successivamente misurata. Si ebbe così una classificazione oggettiva. Fu scoperta che tra una fascia e l’altra della classificazione vi è una differenza di 2,5 V. in seguito, pur mantenendo quella classificazione, furono introdotte nuove classi: es. magnitudine 0 in quanto queste stelle erano più luminose di quelle appartenenti alla prima classe; o le magnitudini negative che sono ancora più luminose. Il sole ha una magnitudine di -26,8; la luna piena di -12,7; le stelle appena visibili ad occhio nudo di 6,5. Questa classificazione non diceva però nulla a proposito dell’effettiva grandezza delle stelle perché non teneva conto della distanza.
Gli scienziati hanno immaginato di porre ogni stella visibile alla distanza di 10 PARSEC. A questo punto è possibile notare come il sole posto a tale distanza sia appena visibile mentre altre stelle molto più lontane di 10 PARSEC, a tale distanza, abbiano una magnitudine maggiore (es stella DENEV che ha una magnitudine apparente di – 1,25 e una assoluta di -7,5; ha quindi una luminosità 80000 volte maggiore di quella del sole).
La magnitudine delle stelle non è costante ma può cambiare, abbiamo in fatti le cosiddette variabili pulsanti, ovvero stelle che a intervalli regolari emettono maggiore o minore luminosità quindi si espandono o si restringono. Ci sono, poi, le stelle doppie o binarie ovvero coppie di stelle che ad occhio nudo sembrano un’unica stella mentre possono essere distinte solo con il telescopio. Una di queste due stelle ruota intorno all’altra così quando le due stelle sono vicine emettono molta luminosità ed abbiamo le binarie visibili, quando, invece, una delle due stelle si eclissa la luminosità è minore e si hanno le variabili ad eclissi. Ci sono anche sistemi formati da più di due stelle. Con questi sistemi di stelle è possibile risalire alla massa e al diametro della stella basandosi sul tempo che una stella impiega per ruotare intorno all’altra.

Composizione chimica delle stelle
Le stelle sono composte per l’80% da idrogeno, per il 19 % da elio e per l’1% da altri elementi.
Gli scienziati sono riusciti a scoprire la composizione chimica delle stelle per mezzo di apparecchi detti spettroscopi , questi assorbono la luce di una stella e poi la trasformano in uno spettro ovvero scompongono la luce in tante bande colorate dette appunto spettri. Infatti i colori della luce dipendono dai vari elementi chimici presenti sulle stelle..
Vi è anche un rapporto tra il colore delle stelle e la loro temperatura:
• Stelle rosse: temperatura superficiale = 3000°K
• Stelle gialle: temperatura superficiale = 6000° K
• Stelle bianche: temperatura superficiale dai 10000°K ai 30000°K
• Stelle azzurre: temperatura superficiale dai 30000°K ai 60000°K
Le stelle si possono allontanare o avvicinare a noi e hanno una velocità che si aggira intorno ai 100Km/s ed è attraverso l’effetto Doppler che gli scienziati si rendono conto del movimento delle stelle. L’effetto Doppler si basa sulla teoria per cui quando una fonte luminosa si allontana si ha un aumento della lunghezza d’onda e quindi lo spettro appare più rosso in quanto il rosso ha una lunghezza d’onda maggiore. Quando invece la stella si allontana abbiamo una lunghezza d’onda minore e gli spettri assumono più colore blu.
Tra le stelle vi è del materiale interstellare formato da polveri finissime e gas. Queste polveri e questi gas sembravano agli antichi astronomi delle nuvole da cui deriva quindi il nome nebulose.
Le nebulose possono essere di tre tipi:
• Oscure: ad occhio nudo non si vedono perché buie e quindi prive di luce e non illuminate dalle stelle vicine
• A riflessione: emanano una debole luce ma riflessa da qualche stella vicina
• Ad emissione: emanano una debole luce per fenomeni di fluorescenza.

EVOLUZIONE DEI CORPI
Nascita e crescita
La stella nasce da una nebulosa composta principalmente da idrogeno e da altri gas freddi. Questi si ammassano formando i globuli di Bok, formatisi grazie a qualcosa che è avvenuto nelle vicinanze (es. un’onda d’urto dovuta all’esplosione di una stella vicina). Si crea, così, un nucleo iniziale che ha una massa maggiore rispetto a ciò che lo circonda ; esso quindi attrae, per la forza di gravità, le particelle che gli sono attorno e il nucleo inizia ad ingrossarsi sempre più. Contemporaneamente le particelle aumentano la loro energia cinetica e questo comporta un aumento delle temperature. Questa fase è dette della PROTOSTELLA.
A questo punto, una volta arrivati a 15.000.000°K la stella si accende, ovvero le particelle di idrogeno iniziano a reagire tra loro in una reazione detta fusione termonucleare, con la quale viene sprigionata una grande quantità di energia. Durante questa reazione 4 atomi di H si uniscono trasformandosi in un atomo di elio + energia. La massa dell’atomo di He è lievemente inferiore rispetto alla massa dei 4 atomi di H e precisamente dello 0,7% ed è proprio questa percentuale di massa perduta che si trasforma in energia. La produzione di energia è pari alla massa perduta per la velocità della luce al quadrato. I gas dunque tendono a fuoriuscire per via della forza sprigionata dall’esplosione ma contemporaneamente le particelle continuano ad addensarsi verso il centro per via della forza di gravità, ad un certo punto si crea un equilibrio tra questi due fenomeni: FASE DI STABILITA’.( il sole si trova in una fase di stabilità, esso è nato circa 5000000000 di anni fa e secondo gli scienziati ha altrettanto tempo da vivere). Se la stella non raggiunge i 15.000.000° K e le particelle continuano ad ammassarsi, la stella non si accende e si forma una NANA Bruna ( si ha dunque solo un collasso gravitazionale). Se, invece, la nebulosa iniziale ha una massa troppo grande, la stella diviene molto calda ed assume un colore bianco.
Se la massa iniziale è più piccola, la stella emetterà meno luce ma sarà più longeva ed avremo le stelle rosse o gialle.

La morte
Ad un certo punto, però , il “combustibile”, ovvero l’H, finisce di conseguenze non vi sono più due forze contrapposte e prevale la forza gravitazionale si verifica a questo punto un collasso verso il centro, questo porta ad un aumento della temperatura fino a raggiungere la temperatura di 100.000.000°K, a questo punto l’He inizia a fondere = REAZIONE DI FUSIONE DELL’ELIO, per formare carbonio che una volta terminato l’He , inizia a bruciare (e così via…). La stella espande gli strati esterni = FASE DELLA GIGANTE ROSSA ( stella molto più luminosa ma più fredda esternamente). L’espansione della stella può essere seguita da una fase di contrazione e di espansione fino a raggiungere un nuovo equilibrio. Queste stelle sono dette variabili o pulsanti. Dopo la gigante rossa si ha la morte della stella che dipende dalla massa iniziale:
• Se la stella ha una massa iniziale poco meno grande del sole (fino a 0,8 volte il Sole) collasserà e diventerà una nana bianca = massa di atomi in cui i nuclei sono immersi in una nuvola di elettroni. Le nane bianche sono molto calde ma non luminose perché prive di energia. Sono quindi destinate a raffreddarsi per formare le nane brune.
• Se la stella è più o meno quanto il sole (da 0,8 volte a 8 volte più grande del Sole) collasserà anch’essa ma prima di diventare una nana bianca espellerà gli strati gassosi più esterni grazie al vento stellare che formerà quindi le nebulose planetarie. Questo fenomeno può essere accompagnato da una forte esplosione che comporta un aumento della luminosità (fino a 150.000 volte) che può durare per settimane. Queste stelle vengono dette NOVE e da esse s forma poi una nana bianca.
• Se la stella è molto più grande del Sole (almeno 10 volte) la temperatura aumenta notevolmente formando elementi più pesanti come ferro, silicio ecc… A questo punto la stella può esplodere, aumenta quindi la luminosità (fino a 1.000.000 di volte). Questa stella è detta SUPERNOVA e da essa si formerà una nana bianca con una densità molto grande.
• Se la stella ha una massa grandissima (20-30 volte il Sole) abbiamo dei corpi densissimi con una grandissima forza gravitazionale esse assorbono la luce e diventano buie dando vita al BUCO NERO.
Due scienziati, Hertzsprung e Russel, hanno classificato le stelle in base alla loro fase evolutiva: DIAGRAMMA H-R

LE GALASSIE
Un insieme molto grande di stelle forma un galassia. Tutte le galassie insieme costituiscono l’Universo.
La nostra galassia è la Via Lattea che comprende circa 100 miliardi di stelle. Le galassie sono raggruppate nei cosiddetti AMMASSI GALATTICI. La Via Lattea fa parte di un gruppo locale composto da 30 galassie tra cui vi è anche quella di Andromeda, che è il doppio della Via Lattea ma ne presenta una forma uguale: a spirale.
La Via Lattea presenta uuna parte centrale (Nucleo Galattico) e due BRACCI A SPIRALE.: quello di Orione (sul cui bordo destro vi è il Sole) e quello di Perseo. Le stelle dei bracci ruotano attorno al nucleo della galassia con una velocità che diminuisce con l’aumentare della distanza delle stelle dal nucleo = BRACCI INCURVATI. Il Sole per fare un giro completo intorno al nucleo impiega 225 milioni di anni con una velocità di 273Km/s.
Il diametro del nucleo della via lattea è di 100.000 anni luce. Il nucleo, inoltre, ha la forma di un disco, più spesso al centro (15.000 anni luce) e più sottile in periferia (1.000 anni luce).
Le galassie possono avere forme differenti: ELLITTICA, GLOBULARE e FORME IRREGOLARI.
L’Universo, in sintesi, è costituito da tante galassie raggruppate in ammassi galattici. Tra le galassie sembra ci siano spazi vuoti , l’universo infatti pare avere una forma SPUGNOSA o LACUNARE. Non si sa se l’Universo sia infinito o meno ma nelle sue periferie sono state scoperte sorgenti di onde radio = QUASAR: galassie che emettono una grande quantità di onde radio ad un’elevata concentrazione.
I Quasar possono essere creati da stelle che producono energia in modi a noi sconosciuti o da ammassi di centinaia di miliardi di stelle molto più luminosi dal Sole.
I Quasar si stanno allontanando dalla Terra.