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Bedogni Roberto INAF Osservatorio Astronomico di Bologna

http://naomi.bo.astro.it/bedogniemail: roberto.bedogni@oabo.inaf.it

25 marzo 2009 Modena Un Pozzo di Scienza ® Fondazione “Marino Golinelli”

“Luce, atmosfera, clima e pianeti. Vediamoci chiaro”

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Il 28 marzo, dalle 20,30 alle 21,30 Ora della Terra – Earth Hour.

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Il 28 marzo, dalle 20,30 alle 21,30 Ora della Terra – Earth Hour.

Partita da Sydney nel 2007, Earth Hour - l’ Ora della Terra ha contagiato 370 città e 50 milioni di persone nel 2008 con spegnimenti

che hanno coinvolto il mondo a ogni latitudine dalle isole Fiji a San Francisco, passando per Manila, Bangkok, Roma, Copenaghen,

Toronto, Chicago, New York.

Per il 2009 l’ambizione è grandissima e si mira a coinvolgere un miliardo di persone e più di 1000 città. Si spegneranno icone

mondiali come la Tour Eiffel, il Colosseo, le Cascate del Niagara, le piccole isole Chatham nel Pacifico e il più alto grattacielo del

mondo il Taipei 101 in Cina.

http://www.wwf.it/oradellaterra/registrati.aspx

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Luce

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Cielo notturno a Mt. Graham (3.300 m), Arizona, USA, nel parco del Coronado National Forest.

- La via lattea attraversa il centro.

- Vicino all’orizzonte, i contributi di luce artificiale delle città di Tucson e di Phoenix lontane oltre 100 e 150 km rispettivamente.

I fasci di luce si estendono in cielo per pochi gradi

Fotografia effettuata con obiettivo fish-eye a 180 gradi nel 1985 (D. Officer e P. Welch, University of Arizona).

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[OI]6300,6364 (300km)

N 5200 (258km)

Atmosfera-F. Patat, ESO, http://www.eso.org/~fpatat/science/skybright/skybright.ppt

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Aurore e luce aurorale viste dallo spazio

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Confronto tra lo spettro del cielo di Asiago e quello di Cerro Paranal, Cile

Nel cielo di Asiago si notano in particolare le righe del sodio e

del mercurio. Fernando Patat,

European Southern Observatory, 2003

http://www.eso.org/ ~fpatat/science/sky bright/index.html

Asiago

Paranal

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Los Angeles in 1988, as seen from Mt. Wilson.

Los Angeles in 1908,as seen from Mt. Wilson Observatory

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Luce zodiacale a Cerro Paranal, Cile: Yuri Beletski, European Southern Observatory, 2007

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Cielo con aurore boreali e via lattea (P.M. Heden, 2008)

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I colori dell’Aurora

Gli elettroni provenienti dal Sole vengono imprigionati dal campo magnetico terrestre ed entrano così nell’atmosfera. Le loro collisioni con gli atomi e molecole dell’atmosfera producono la luce delle Aurore.

Gli atomi di ossigeno emet-tono luce rossa (> 200 km) o verde.

Gli atomi di azoto emettonoluce blu.

Le molecole di azoto emet-tono luce violetta (< 100 Km).

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Un’immagine della Terra di notte

14L’inquinamento luminoso è maggiore nei paesi a tecnologia avanzata

L’inquinamento luminoso in USA

15L’inquinamento luminoso è minore nei paesi in via di sviluppo

L’inquinamento luminoso in Africa

16L’inquinamento luminoso è minore anche in paesi sviluppati ma a scarsa densità di popolazione

L’inquinamento luminoso in Oceania

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Questa immagine dell’Europa vista da satellite ci dà un’indicazione di quanto esteso sia l’inquinamento luminoso nel nostro continente

Un’immagine dell’Europa di notte

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Mappa della luminosità ad occhio nudo persa in Europa

19L’inquinamento luminoso sulla nostra penisola

Un’immagine dell’Italia di notte

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Inquinamento luminoso in Italia

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L’IDA (International Dark Sky Association) si preoccupa di monitorare l’inquinamento luminoso nei diversi paesi

International Dark Sky Association

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Le cause dell’inquinamento notturno

Luci al SodioLuci al Mercurio

Luci di illuminazione stradale diffusa

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Gli effetti dell’inquinamento luminoso

L’analisi spettrale della luce di alcune

lampade di illuminazione

pubblica

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Per evitare problemi di “luci diffuse” i nuovi telescopi vengono costruiti in luoghi isolati. Nell’immagine il telescopio Galileo posto nelle Canarie

I Telescopi

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Telescopi rifrattori

Usano lenti convergenti

Il telescopio di Yerkes, il piu grande rifrattore del mondocon una lente da 100 cm. Nascono problemi nella costruzione di montature che sostengano rifrattori di grandi dimensioni

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Telescopi riflettori

Sono I telescopi piùDiffusi nel mondo.Usano specchi convergenti

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Perché costruire telescopi di grandi dimensioni?

(1) Con l’aumentare del diametro degli specchi aumenta la quantità di radiazione raccolta

(2) La risoluzione angolare è inversamente proporzionaleal diametro dello specchio

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Asiago 122cm Asiago 182cm ESO-NTT 358cm

Equatoriale

EquatorialeAltazimutale

Esempi di montature per riflettori

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I telescopi posti in prossimità di città risentono in modo determinante dell’inquinamento luminoso. Nell’immagine il Telescopio di Loiano che risente delle luci della tangenziale di Bologna.

Il telescopio di Loiano

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La visibilità a Loiano ed Asiago

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Anche i radiotelescopi posti in prossimità di città risentono di inquinamento nella banda radio. Nell’immagine il radiotelescopio di Medicina.

I Radiotelescopi

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Esploriamo l’Universo

Esplorare l’universo significa studiare la distribuzione, nello spazio e nel tempo, dei corpi celesti che lo compongono

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Luce ed informazione

L’informazione astronomica proviene dalla luce emessa dai corpi celesti (stelle e galassie) che raggiunge, ad esempio, lo specchio dei telescopi e viene da essi elaborata.

Due sono i campi di indagine prevalenti per l’astronomia nella banda del visibile:

•dallo studio dell’intensità luminosa della luce L (fotometria) in funzione della distanza d

•dallo studio delle componenti alle varie lunghezze d’onda λ

(spettroscopia)

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Luce – Astronomia -Informazione

Tutto ciò che osserviamo nel cielo notturno è la “luce” emessa o riflessa dai corpi celesti che ci raggiungeL’astronomia è una disciplina “osservativa” non è, come la fisica, “sperimentale”

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La velocità della luce è costante ?

Il valore di c è circa 30 centimetri per nanosecondo, precisamentec = 299 792 458 metri per secondo

Dal 1983, si è scelto questo valore come esatto per tarare altre costanti, tra cui il metro.

Tutti gli osservatori misurano la velocità della luce come uguale !

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La velocità della luce

Ma non solo la sua velocità e costante ma è anche la massima raggiungibile per un qualsiasi fenomeno fisico ed astronomico.

Non esistono corpi sia fisici che celesti la cui velocità supera quella della luce!

La luce è un “termometro temporale”

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La luce

Tutto ciò che osserviamo nel cielo notturno è la “luce” emessa o riflessa dai corpi celesti che ci raggiunge

Possiamo quindi misurare :1. L’intensità luminosa della sorgente (fotometria) 2. Le singole componenti luminose (alle diverse lunghezze

di onda-spettroscopia)

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L’intensità luminosa Attenuazione della luce al variare della distanza

• La luminosità di un sorgente luminosa (ad esempio una lampadina ma anche una stella) diminuisce all’aumentare della distanza I~1/d2

• decuplicando la distanza diminuisce di 100 volte

• raddoppiando la distanza diminuisce di 4 volte

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Lo spettro elettromagnetico

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Lo spettro visibile ...

... una piccola parte dello spettro elettromagnetico... una piccola parte dello spettro elettromagnetico

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Lo spettro elettromagnetico

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Lo spettro visibile

Velocità della luce c [L/T], lunghezza di onda λ

[L] e frequenza ν

[1/T]

c = λ ν

Lo spettro visibile è quella parte dello spettro elettromagnetico che cade tra il rosso e il violetto includendo tutti i colori percepibili dall'occhio umano.La lunghezza d'onda della luce visibile λ

va indicativamente da

400nm a 700nm (nm=1 nanometro=10 -9 m).

La massima sensibilità dell'occhio la si ha attorno ai 555 nm, dove si trova il colore verde.

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Spettro elettromagnetico ed assorbimento dell’atmosfera terrestre

Velocità della luce c [L/T], lunghezza di onda λ

[L] e frequenza ν

[1/T]

c = λ ν

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VisibileUltraviolettoRaggi XLontano infrarossoRadio

Le molte facce di M81

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La luminosità apparente delle stelle (magnitudine visuale mv )

• Già nell’antichità Ipparco definì le più brillanti di 1ª grandezza e quelle appena percepibili ad occhio nudo di 6ª grandezza.

• Una stella di 1ª grandezza è 2,5 volte più brillante di una di 2ª grandezza

• Una stella di 1ª grandezza è 6,3 volte più brillante di una di 3ª grandezza

• …………………..• Una stella di 1ª grandezza

è 100 volte più brillante di una di 6ª grandezza

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Scala delle magnitudini apparentiMag. app. Oggetto celeste

-26,8 Sole

-12,6 Luna piena

-4,4 Luminosità di Venere al suo massimo

-2,8 Luminosità di Marte al suo massimo

-1,5 Sirio, la stella più luminosa

-0,7 Canopo, la seconda stella più luminosa

+6,0 Le stelle più deboli osservabili ad occhio nudo

+12,6 Il quasar più luminoso

+30 Gli oggetti più deboli osservabili col Telescopio Spaziale Hubble

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Atmosfera

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La Terra, il pianeta vivente

Perché la Terra è “sistema vivente”

1) Si trova nella fascia abitabile del Sistema solare

2) Ha una atmosfera di tipo secondario cioè “evoluta”

3) E’ geologicamente attiva

4) C’è la Luna

5) Lo dicono i biologi

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La Terra e la Luna orbitano attorno ad un centro di massa comune, che si trova ad una distanza di circa 4700 chilometri dal centro della Terra. Poiché questo centro si trova dentro alla massa terrestre, il moto della Terra è meglio descritto come un'oscillazione. Rispetto agli altri satelliti del Sistema solare, la Luna è eccezionalmente grande rispetto al pianeta attorno a cui orbita, tanto che il sistema Terra- Luna può essere quasi considerato un pianeta doppio ("quasi" perché il centro di gravità del sistema Terra-Luna è comunque di poco all'interno della Terra).

Il Sistema doppio Terra-Luna