Istituto Nazionale di Astrofisica

Osservatorio astronomico di Brera

Universo in fiore

26 ottobre 2011

Geografia astronomica

Mario Carpino

Mario.Carpino@brera.inaf.it

INAF-Osservatorio Astronomico di Brera

Sommario

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

1. Coordinate celesti2. Scale di distanza cosmica3. Movimenti della Terra: rivoluzione4. Movimenti della Terra: rotazione

1Coordinate celesti

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Coordinate polari: concetto generale

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Coordinate polari: concetto generale

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio 1: latitudine e longitudine

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio 1: latitudine e longitudine

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio 1: latitudine e longitudine

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio 2: altezza e azimut

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio 2: altezza e azimut

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Moto diurno degli astri

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

orizzonte

Zenit

Polo celeste

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Moto diurno degli astri

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Moto diurno degli astri (al polo)

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Moto diurno degli astri (all’equatore)

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio 3: ascensione retta e declinazione

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio 3: ascensione retta e declinazione

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio 3: ascensione retta e declinazione

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Moto diurno degli astri

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

2Scale di distanza

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Le dimensioni del cosmo

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Raggio della Terra: 6378 km (circa 6 ore di volo a 1000 km/h)circonferenza della Terra: 40.000 km (40 ore di volo)

Distanza Terra-Luna: 384.000 km (16 giorni di volo)

Distanza Terra-Sole: 149.600.000 km (17 anni di volo)

Le dimensioni del Sistema Solare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Unità Astronomica (AU): 149.600.000 kmDistanza Sole-Terra: 1 AUDistanza Sole-Giove: 5,2 AUDistanza Sole-Nettuno: 30,1 AUDistanza Sole-TNO: 30-70 AUDistanza Proxima Centauri: 270.000 AU

L’anno-luce

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

1 anno-luce (ly) = 63.240 AU = 9,461,000,000,000 kmDistanza Terra-Luna: 1,3 secondi-luceDistanza Terra-Sole: 8,3 minuti-luceDistanza Proxima Centauri: 4,24 lyDiametro Via Lattea: 100.000 lyDistanza galassie vicine: 1 MlyDimensioni Universo: 13,5 Gly

Misure di distanza: radar?

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

La parallasse stellare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

La parallasse stellare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

La parallasse stellare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

La parallasse stellare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

1 secondo d’arco: dimensioni apparenti di un oggetto posto a una distanza pari a 206.000 volte il suo diametro(moneta da 1 euro a 4,7 km)

1 parsec (parallasse-secondo) = 206.000 AU = 3.26 ly

3L’orbita della Terra

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Le tre leggi di Keplero

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Keplero (1571-1630)

Prima legge di Keplero

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

L’orbita di un pianeta è un’ellisse, di cui il sole occupa uno dei due fuochi.

a = semiasse maggioree = eccentricità

Eccentricità di un’ellisse

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Seconda legge di Keplero

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Il raggio vettore del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali

Terza legge di Keplero

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Terza legge di Keplero

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

I quadrati dei periodi di rivoluzione sono direttamente proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite

Perché i pianeti si muovono così?

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Galileo Galilei (1564-1642) Isaac Newton (1642-1727)

Galileo: fondamenti della dinamica

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

La forza applicata a un corpo è proporzionale alla sua accelerazione ( = variazione di velocità nell’unità di tempo)

→ Legge di inerzia: un corpo non soggetto a forze mantiene il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme (la velocità è costante)

Newton: gravitazione universale

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Tutti i corpi si attirano con una forza proporzionale alla loro massa e inversamente proporzionale al quadrato della distanza reciproca

Validità delle leggi di Keplero

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Condizioni di validità delle leggi di Keplero:• i pianeti sono soggetti solo all’attrazione del Sole• i pianeti hanno massa trascurabile

Altrimenti le orbite kepleriane sono perturbate

Esempio: precessione degli apsidi

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio: precessione degli apsidi

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio: eccentricità orbitale di Nettuno

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Esempio: inclinazione orbitale di Nettuno

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

4La rotazione terrestre

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Momento angolare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Momento angolare = momento d’inerzia × velocità angolare

L = I × ω

Dinamica di un corpo in rotazione

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Per produrre una variazione di momento angolare è necessaria una forza che eserciti un momento torcente (coppia)

Esempio: precessione di una trottola

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Rigonfiamento equatoriale terrestre

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Rigonfiamento equatoriale terrestre

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Precessione lunisolare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Precessione lunisolare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Precessione lunisolare

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Forza mareale

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Deformazione mareale

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Moto del polo

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Variazione della lunghezza del giorno

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Variazione della lunghezza del giorno

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Attrito mareale

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

Conseguenze dell’attrito mareale

Mario Carpino, 26 ottobre 2011Geografia astronomica

1. Allungamento della durata del giorno (2,3 ms/secolo)

2. Aumento della distanza Terra-Luna (3,8 cm/anno)