Luisa Spairani

10 Febbraio 2017

Gruppo Astrofili Eporediesi (GAE) http://www.ivreastrofili.it

Uno sguardo al cielo profondo

fuori dalla nostra galassia

L'osservazione del nostro universo

Sebbene il concetto moderno di Universo e il suo studio siano stati introdotti dai Greci, i cambiamenti che avvengono in cielo (moto diurno e annuale del Sole, fasi lunari etc) furono notati già in epoca preistorica e risalgono a circa 30000 anni fa le prime registazioni sistematiche dell’alternarsi delle fasi lunari. Secondo Cassini (1625-1712) “.. non fu solo la curiosità, che trasportò gli uomini ad applicarsi alle osservazioni astronomiche; si può dire che vi furono costretti dalla necessità. Perché se non si osservano le stagioni, che si distinguono dal moto del Sole, è impossibile di riuscire nell’Agricoltura”. Saper quantificare il tempo è stata sempre una necessità primaria dell’uomo. Il famoso sito megalitico di Stonehenge (2500 AC), serviva anche a questo. L’allinementi delle pietre segnano i punti in cui sorge e tramonta il Sole nei solstizi.

L'osservazione del nostro universo

6000 anni fa i babilonesi costruivano già enormi piramidi “ziggurat” per osservare il cielo. Per loro il cielo era una volta solida le cui fondamenta poggiano sul vasto oceano “l’abisso” (apsu), che sostiene anche la Terra. Già 4000 anni fa ad Ur viene registrata la prima eclissi di Luna della storia. Dal 1300 a. C., e per più di 2600 anni i Cinesi hanno registato circa 900 eclissi di Luna e 600 eclissi di Sole. Intorno al 700 a. C. I Babilonesi sapevano prevedere le eclissi di Luna ed Esiodo nel suo libro “Le opere e i giorni”, espone le principali nozioni di astronomia pratica utili alla navigazione e all’Agricoltura.

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Nel VI secolo a.C iniziano, con la scuola di Mileto (Talete, Anassimene e Anassimandro), le prime riflessioni sull’Universo. Talete: • La Terra è rotonda • La Luna è illuminata dal Sole • Predizione dell’eclissi di Sole del 585 a. C.

Pitagora e la sua scuola (VI sec a.C) • Sfericità di Terra, Sole, Luna • Rotazione Terrestre • Moto di rivoluzione di Venere e Mercurio

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Eudosso di Cnido (408-355 a.C.) fu il primo a elaborare matematicamente un sistema del mondo in cui gli astri sono distribuiti su 27 sfere ideali.

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Aristarco di Samo (IV-III sec a. C) • Sistema Eliocentrico – Moto di rotazione della Terra • Prime misure di dimensioni e distanze di Sole e Luna

Eratostene • Misura della lunghezza del meridiano Terrestre

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Ipparco di Nicea (185 - 125 a.C.) diede un contributo fondamentale all’Astronomia: •Scoprì le irregolarità del moto della Luna •L'eccentricità dell'orbita solare e la variabilità della durata delle stagioni che correttamente attribuì a variazioni della distanza della Terra dal Sole. •Calcolò anche la distanza dalla Terra alla Luna, ottenendo un risultato molto vicino al vero mentre una misura analoga per il Sole gli diede un valore molto più incerto. •Compilò un catalogo di oltre 800 stelle, che ripartì in sei classi di grandezza apparenti (magnitudine), e dedusse l'esistenza del fenomeno della precessione. •Rappresentò i moti del Sole e della Luna e si avvalse della teoria degli epicicli che costituì la base per il sistema tolemaico.

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Claudio Tolomeo (100 -170 d.C.) visse ad Alessandria d'Egitto.La sua principale opera fu l’Almagesto che fu per secoli il testo fondamentale dell’astronomia. L’universo tolemaico è finito, sferico e geocentrico: il sole, la luna e i cinque pianeti (Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno) ruotano attorno alla Terra compiendo un’orbita circolare verso occidente facendo ogni giorno un giro. Dopo Saturno c’è la Sfera delle stelle fisse. I pianeti, oltre a compiere un movimento di rivoluzione intorno alla Terra, ruotano anche intorno ad un punto, l’epiciclo, in modo che la somma del movimento dell’epiciclo con il moto di rivoluzione danno al pianeta un movimento a forma di spirale.

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Copernico Niccolò (Thor 1473- Frauenburg, odierna Fronbork, 1543), è noto per la teoria astronomica detta "teoria eliocentrica" o "teoria eliostatica", in base alla quale il sole è immobile al centro dell’universo e la terra, ruotando quotidianamente sul suo asse, gira nell’arco dell’anno intorno al sole .

L'osservazione del nostro universo

L’Astronomia moderna studia l’Universo e il suo contenuto di materia ed energia a partire dalle particelle elementari (m = 10-30 kg) fino ai superammassi di galassie (m = 1050 kg) I corpi celesti oggetto dello studio sono:

•I corpi del Sistema Solare •Il Sole e le Stelle •Il Mezzo Interstellare (ISM) •Gli Ammassi Stellari •La Galassia (Via Lattea) e le Galassie •Gli ammassi e i superammassi di Galassie •I quasar •L’Universo (Cosmologia)

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I Corpi del Sistema Solare

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Le Stelle

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Le Protostelle

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Le Nebulose Planetarie

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Supernovae

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CRAB NEBULA

Stelle di Neutroni

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Buchi Neri

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Ammassi Aperti

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Ammassi Globulari

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Mezzo Interstellare

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La Via Lattea

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Le Galassie

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Gli Ammassi di Galassie

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Tutti questi oggetti possono essere studiati da diverse angolazioni: •L’ASTRONOMIA SFERICA studia i sistemi di riferimento delle coordinate con cui si esprime la posizione di un oggetto sulla volta celeste. •La MECCANICA CELESTE studia i movimenti dei corpi celesti, siano essi pianeti, sistemi stellari o galassie. •L’ASTROFISICA studia i corpi celesti con i metodi della Fisica Moderna, cioè cerca di scoprire la composizione chimica e le condizioni fisiche (densità, temperatura ecc.) dei corpi celesti. Affrontantando anche i problemi relativi alla loro origine, evoluzione e fine.

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I Nuclei Galattici Attivi

Cataloghi Astronomici e Internet A partire da Ipparco, la catalogazione degli oggetti celesti ha sempre avuto notevole importanza.

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Gli Ordini di Grandezza

Circa il 95% delle informazioni che noi riceviamo dagli oggetti celesti vengono ricavate dalla misura della loro radiazione.

Le onde elettromagnetiche, secondo la teoria di Maxwell, sono fenomeni oscillatori, generalmente di tipo sinusoidale, dovute alla variazione periodica nel tempo del campo elettrico e del campo magnetico.

E = Eo sin(kx-wt) B = Bo sin(kx-wt) k=2p/l [rad/m] w=2pn [rad/s]

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La caratteristica fondamentale che distingue i vari campi elettromagnetici e ne determina le proprietà è la FREQUENZA, che rappresenta il numero di oscillazioni effettuate dall’onda in un secondo (unità di tempo). La frequenza si misura in Hertz (Hz). Strettamente connessa con la frequenza è la LUNGHEZZA D’ONDA, che è la distanza percorsa dall’onda durante un tempo di oscillazione e corrisponde alla distanza tra due massimi o due minimi dell’onda. Queste due grandezze, oltre ad essere tra loro legate, sono a loro volta connesse con l’ENERGIA trasportata dall’onda: l’energia associata alla radiazione elettromagnetica è infatti direttamente proporzionale alla frequenza dell’onda stessa.

Relazione frequenza lunghezza d’onda n = c/l .

Energia del fotoni: E = h×n, h = 6.63 × 10-34 J·sec

L'osservazione del nostro universo

L'osservazione del nostro universo

Lo spettro elettromagnetico

Le regioni dello spettro elettromagnetico

Regione dello spettro

Lunghezza d'onda (Angstroms)

Lunghezza d'onda (centimetri)

Frequenza (Hz)

Energia (eV)

Radio > 109 > 10 < 3 x 109 < 10-5

Microonde 109 - 106 10 - 0.01 3 x 109 - 3 x 1012 10-5 - 0.01

Infrarosso 106 - 7000 0.01 - 7 x 10-5 3 x 1012 - 4.3 x 1014 0.01 - 2

Visibile 7000 - 4000 7 x 10-5 - 4 x 10-5 4.3 x 1014 - 7.5 x 1014 2 - 3

Ultravioletto 4000 - 10 4 x 10-5 - 10-7 7.5 x 1014 - 3 x 1017 3 - 103

Raggi X 10 - 0.1 10-7 - 10-9 3 x 1017 - 3 x 1019 103 - 105

Raggi Gamma < 0.1 < 10-9 > 3 x 1019 > 105

E=4.135 10-15 n [eV]

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colore l (Å) n (*1014 Hz) Energia (*10-19 J)

violetto 4000 4600 7.5 6.5 5.0 4.3

indaco 4600 4750 6.5 6.3 4.3 4.2

blu 4750 4900 6.3 6.1 4.2 4.1

verde 4900 5650 6.1 5.3 4.1 3.5

giallo 5650 5750 5.3 5.2 3.5 3.45

arancione 5750 6000 5.2 5.0 3.45 3.3

rosso 6000 8000 5.0 3.7 3.3 2.5

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L’osservazione

dei corpi celesti comporta lo studio di tre grandezze fondamentali legate alla radiazione elettromagnetica:

• DIREZIONE di arrivo della radiazione.

(posizione dell’oggetto nello spazio)

• INTENSITA’ del segnale ricevuto.

(flusso di energia della radiazione (W/m2))

• DISTRIBUZIONE SPETTRALE della radiazione.

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Immergiamoci

Citizen Science

“L’unico vero viaggio verso la scoperta non consiste nella ricerca di nuovi paesaggi, ma nell’avere nuovi occhi” Marcel Proust, Alla ricerca del tempo perduto • https://einsteinathome.org/it-it/home • http://www.cosmologyathome.org/

• https://www.galaxyzoo.org/ • https://www.zooniverse.org/projects/povich/milky-way-

project • https://www.planetfour.org

Grazie dell ‘attenzione!