I MOTI ASTRALII MOTI ASTRALI

I movimenti terrestri, I movimenti terrestri, planetari e degli oggetti planetari e degli oggetti

stellari del cielo profondostellari del cielo profondo

A cura di Stefano MottiA cura di Stefano MottiIV H Liceo Scientifico G. Aselli IV H Liceo Scientifico G. Aselli

a.s. 2010/2011a.s. 2010/2011

IndiceIndice

Perché i corpi celePerché i corpi celesti si muovono?sti si muovono?

I moti planetariI moti planetari

I moti millenari I moti millenari terrestriterrestri

I moti nella Via I moti nella Via LatteaLattea

Perché i corpi celesti si Perché i corpi celesti si muovono?muovono?

Big Bang

Materia (massa) Spinta inizialeSpazio e Tempo

GravitàMoto dei corpi celesti

Big Bang

Materia (massa) Spinta inizialeSpazio e Tempo

GravitàMoto dei

corpi celesti

La legge di NewtonLa legge di NewtonNewton elabora la legge di gravitazione Newton elabora la legge di gravitazione

universale grazie alla quale si può spiegare universale grazie alla quale si può spiegare non solo il moto di un singolo oggetto non solo il moto di un singolo oggetto orbitante ma, applicando l’equazione al orbitante ma, applicando l’equazione al sistema N dei corpi celesti dell’ universo, sistema N dei corpi celesti dell’ universo, anche quello di tutti gli oggetti presenti anche quello di tutti gli oggetti presenti nello spazio. nello spazio.

Di fatto tutti i corpi celesti si influenzano Di fatto tutti i corpi celesti si influenzano reciprocamente con la loro forza di reciprocamente con la loro forza di attrazione gravitazionale e portano a attrazione gravitazionale e portano a movimenti che possono avere traiettoria:movimenti che possono avere traiettoria:

• IperbolicaIperbolica• ParabolicaParabolica• EllitticaEllittica

Per spiegare al meglio l’interazione Per spiegare al meglio l’interazione gravitazionale si è introdotta, a partire da gravitazionale si è introdotta, a partire da Einstein, l’ ipotesi dell’esistenza delle Einstein, l’ ipotesi dell’esistenza delle onde onde gravitzionaligravitzionali..

2d

mMGFg

Le onde gravitazionaliLe onde gravitazionaliSi tratta di onde che rappresentano

oscillazioni nella geometria spazio – tempo; si propagano nel vuoto con la velocità della luce e trasmettono le informazioni di come il campo gravitazionale varia nel tempo. A livello microscopico sono prodotte dal moto accelerato delle masse, in modo simile a come le onde elettromagnetiche sono prodotte dal moto accelerato delle cariche. Secondo la meccanica quantistica i quanti che caratterizzano queste onde sono detti gravitoni.

Essendo una perturbazione molto debole, le onde gravitazionali possono essere captate solo se emesse da sorgenti di masse estremamente grandi, quali le stelle doppie, supernove o in generale fenomeni di collassi gravitazionali.

La deformazione della dimensione spazio-tempo provocata dalla presenza di una massa planetaria

I moti planetariI moti planetari

Rotazione Rotazione

RivoluzioneRivoluzione

RotazioneRotazione

È il moto di un pianeta intorno al proprio È il moto di un pianeta intorno al proprio asse, linea immaginaria che congiunge i asse, linea immaginaria che congiunge i suoi poli e che può essere più o meno suoi poli e che può essere più o meno inclinata.inclinata.

La causa di questo movimento è La causa di questo movimento è probabilmente da attribuirsi al moto probabilmente da attribuirsi al moto rotatorio della nube protoplanetaria che rotatorio della nube protoplanetaria che si mantiene tutt’ora grazie alla si mantiene tutt’ora grazie alla conservazione del momento angolareconservazione del momento angolare

Tipi di rotazioneTipi di rotazione

Esistono due tipi di rotazione planetaria:Esistono due tipi di rotazione planetaria:

• Uno, detto retrogrado, compiuto Uno, detto retrogrado, compiuto solamente da Venere ed Urano in solamente da Venere ed Urano in direzione da est verso ovestdirezione da est verso ovest

• L’altro, posseduto dai restanti pianeti, L’altro, posseduto dai restanti pianeti, compiuto da ovest verso est in moto compiuto da ovest verso est in moto antiorarioantiorario

Conseguenze della Conseguenze della rotazionerotazione

A causa del moto di rotazione:A causa del moto di rotazione:

• i pianeti presentano un rigonfiamento all’ i pianeti presentano un rigonfiamento all’ equatore ed uno schiacciamento ai poli, equatore ed uno schiacciamento ai poli, fatto che comporta la differenza della fatto che comporta la differenza della gravità su uno stesso pianetagravità su uno stesso pianeta

• i pianeti gassosi posseggono un moto di i pianeti gassosi posseggono un moto di rotazione differenziale degli strati gassosi rotazione differenziale degli strati gassosi più esterni, la cui velocità varia a seconda più esterni, la cui velocità varia a seconda della latitudine della latitudine

RivoluzioneRivoluzione

È il moto di un corpo celeste attorno ad un È il moto di un corpo celeste attorno ad un altro, nel caso del sistema solare, il Solealtro, nel caso del sistema solare, il Sole

Esso è causato dalla forte forza di Esso è causato dalla forte forza di attrazione gravitazionale esercitata dal attrazione gravitazionale esercitata dal Sole sugli altri pianeti, di massa Sole sugli altri pianeti, di massa relativamente insignificante, rispetto a relativamente insignificante, rispetto a quella solare quella solare

(massa Sole=332 831masse terrestri)(massa Sole=332 831masse terrestri)

Nell’immagine si può notare un ottimo esempio della rivoluzione terrestre, si vede infatti il nostro pianeta ruotare attorno al Solecompiendo nel frattempo il proprio moto di rotazione attorno al

suo asse

Le leggi di KeplerLe leggi di Kepler

Il moto di rivoluzione planetaria è Il moto di rivoluzione planetaria è descritto dalle leggi enunciate descritto dalle leggi enunciate dall’astronomo tedesco J. Kepler:dall’astronomo tedesco J. Kepler:

• I leggeI legge• II leggeII legge• III leggeIII legge

I legge di KeplerI legge di Kepler

I pianeti compiono orbite ellittiche attorno I pianeti compiono orbite ellittiche attorno al Sole, che occupa uno dei due fuochi al Sole, che occupa uno dei due fuochi dell’ellisse. dell’ellisse.

Le orbite dei diversi pianeti non sono Le orbite dei diversi pianeti non sono complanari, giacciono infatti su diversi complanari, giacciono infatti su diversi piani a causa dell’influenza esercitata piani a causa dell’influenza esercitata dagli altri corpi celesti vicini ad essi. Il dagli altri corpi celesti vicini ad essi. Il centro di gravità del sistema solare è in centro di gravità del sistema solare è in una zona decentrata di 450 km dalla una zona decentrata di 450 km dalla stella.stella.

II legge di Kepler II legge di Kepler

I raggi che congiungono i pianeti con il I raggi che congiungono i pianeti con il Sole spazzano in tempi uguali aree Sole spazzano in tempi uguali aree uguali.uguali.

Da ciò emerge che la velocità orbitale di Da ciò emerge che la velocità orbitale di un pianeta è maggiore in perielio e un pianeta è maggiore in perielio e minore in afelio e quindi esso trascorrerà minore in afelio e quindi esso trascorrerà sempre meno tempo vicino alla stella sempre meno tempo vicino alla stella rispetto a quello trascorso lontano da rispetto a quello trascorso lontano da essa essa

Per la II legge troviamo che, nel caso di questa immagine, il raggiodell’orbita di un pianeta che orbita attorno al sole descrive in un tempo uguale le aree 1 e 2 che sono uguali

III legge di KeplerIII legge di Kepler

Il rapporto tra il cubo della distanza di un Il rapporto tra il cubo della distanza di un pianeta dal Sole e il quadrato del suo pianeta dal Sole e il quadrato del suo periodo di rivoluzione è uguale per tutti i periodo di rivoluzione è uguale per tutti i corpi del sistema solare corpi del sistema solare

32193

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I moti millenari della I moti millenari della TerraTerra

PrecessionePrecessione

NutazioneNutazione

PolodiaPolodia

Movimenti secondaMovimenti secondariri

Precessione degli Precessione degli equinoziequinozi

L’ asse terrestre ha un’inclinazione L’ asse terrestre ha un’inclinazione variabile tra i 22,5° e i 24,5° in variabile tra i 22,5° e i 24,5° in quanto esso si muove descrivendo quanto esso si muove descrivendo una circonferenza completa in 25 una circonferenza completa in 25 800 anni (52’’ annui). 800 anni (52’’ annui).

Il moto è dovuto all’attrazione Il moto è dovuto all’attrazione gravitazionale esercitata sulla Terra gravitazionale esercitata sulla Terra dal Sole e dalla Lunadal Sole e dalla Luna

Nell’immagine è illustrato il modo in cui avviene il moto di precessione terrestre

NutazioneNutazione

Il moto di precessione terrestre risulta Il moto di precessione terrestre risulta essere perturbato dal fatto che la distanza essere perturbato dal fatto che la distanza tra la Luna e la Terra non è costante e di tra la Luna e la Terra non è costante e di conseguenza la loro attrazione conseguenza la loro attrazione gravitazionale è variabile. Di conseguenza gravitazionale è variabile. Di conseguenza il cono precessionale risulta essere il cono precessionale risulta essere composto da una serie di onde di composto da una serie di onde di ampiezza 9’’ che si ripetono ogni 18,6 ampiezza 9’’ che si ripetono ogni 18,6 anni. Questa vibrazione dell’asse terrestre anni. Questa vibrazione dell’asse terrestre prende appunto il nome di nutazione.prende appunto il nome di nutazione.

Ecco un esempio di nutazione, intanto che avviene il moto di rotazione (R) e Precessione (P) l’asse vibra,compiendo appunto questo moto (N)

PolodiaPolodia

A causa di eventi, come spostamenti di A causa di eventi, come spostamenti di masse d’acqua o movimenti interni masse d’acqua o movimenti interni al globo terrestre, i poli del nostro al globo terrestre, i poli del nostro pianeta subiscono dei continui ed pianeta subiscono dei continui ed imprevedibili spostamenti. La linea imprevedibili spostamenti. La linea che essi proiettano sulla terra lungo che essi proiettano sulla terra lungo il loro percorso è detta polodia, cioè il loro percorso è detta polodia, cioè “strada dei poli”“strada dei poli”

La linea tratteggiata in biancomostra nel grafico lo sostamento subito dai poli magnetici a causa del moto di polodia.

Moti millenari secondariMoti millenari secondari

A causa della forza di gravità che i A causa della forza di gravità che i pianeti esercitano sulla Terra, pianeti esercitano sulla Terra, l’eccentricità del nostro pianeta varia l’eccentricità del nostro pianeta varia con un periodo di 92 000 annicon un periodo di 92 000 anni

A causa dell’ attrito delle masse d’acqua A causa dell’ attrito delle masse d’acqua che si spostano durante le maree, il che si spostano durante le maree, il movimento di rotazione terrestre risulta movimento di rotazione terrestre risulta essere leggermente rallentato essere leggermente rallentato ciclicamenteciclicamente

I moti nella Via LatteaI moti nella Via Lattea La Via Lattea compie una rotazione su se stessa in La Via Lattea compie una rotazione su se stessa in

circa 240 milioni di anni. A causa di ciò il cielo circa 240 milioni di anni. A causa di ciò il cielo stellato visto dalla Terra cambia continuamente nel stellato visto dalla Terra cambia continuamente nel corso dei millenni corso dei millenni

Il Sole, oltre a ruotare con la galassia, possiede un Il Sole, oltre a ruotare con la galassia, possiede un proprio moto in direzione della stella Mu della proprio moto in direzione della stella Mu della costellazione Ercole probabilmente dovuto alla costellazione Ercole probabilmente dovuto alla presenza di materia oscura che lo attira verso sépresenza di materia oscura che lo attira verso sé

Gli ammassi globulari ruotano come satelliti attorno Gli ammassi globulari ruotano come satelliti attorno al disco galattico e data la loro densità non al disco galattico e data la loro densità non “perdono” alcuna stella durante questo moto“perdono” alcuna stella durante questo moto

Gli ammassi aperti compiono movimenti attorno alla Gli ammassi aperti compiono movimenti attorno alla galassia durante i quali, a causa della loro scarsa galassia durante i quali, a causa della loro scarsa compattezza, tendono ad abbandonare alcune stelle, compattezza, tendono ad abbandonare alcune stelle, attratte da altri oggetti durante questo movimento.attratte da altri oggetti durante questo movimento.

FINEFINE