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“R. Casimiri” – appunti di Scienze – classe 1A IPC – 03.03.2012 Prof. Andrea Marri 1 LE STELLE Di notte vediamo il cielo cosparso di oggetti luminosi, chiamati corpi celesti. Alcuni di essi sono i pianeti del nostro sistema solare, altri sono stelle, altri ancora sono galassie a loro volta formate da miliardi stelle che ci appaiono come un singolo puntino luminoso a causa dell’enorme distanza. Ma cosa sono le stelle? Le stelle sono grandi sfere gassose (non sono solide!), costituite soprattutto da idrogeno ed elio. Le stelle emettono tutto intorno enormi quantità di energia sotto forma di luce, calore e altre radiazioni. La stella a noi più nota (e più vicina!) è il nostro Sole. Il fatto che una stella nel cielo ci appaia più luminosa di un’altra può dipendere da due motivi: 1. la stella emette effettivamente più luce; 2. la stella è più vicina a noi e quindi solo apparentemente ci sembra più luminosa. Per questo la luminosità delle stelle si misura con una grandezza chiamata magnitudine, che può essere apparente (cioè misura la luminosità così come ci appare dalla Terra) o assoluta (misura la luminosità come se tutte le stelle fossero alla stessa distanza da noi). A occhio nudo non si nota, ma le stelle hanno colori differenti, dal rosso all’azzurro. Il colore dipende dalla temperatura della stella. Le stelle più fredde sono rosse, le più calde sono bianche e azzurre. In mezzo ci stanno le stelle gialle come il nostro Sole. Sembra il contrario della nostra esperienza perché in genere pensiamo al fuoco che è rosso e alla neve che è bianca. In realtà è come quando si riscalda un pezzo di ferro alla fiamma: prima diventa rosso, poi giallo e infine, quando è caldissimo, il pezzo di ferro diventa bianco. Se potessimo raggiungere le più alte temperature diventerebbe azzurro. Il grafico che rappresenta la luminosità delle stelle in funzione della temperatura è detto diagramma H-R: la maggior parte delle stelle è disposta lungo la cosiddetta sequenza principale del diagramma. Figura 1: una stella Figura 2: diagramma H-R
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R. Casimiri appunti di Scienze classe 1A IPC 03.03.2012
Prof. Andrea Marri 1
LE STELLE
Di notte vediamo il cielo cosparso di oggetti luminosi, chiamati corpi celesti. Alcuni di essi sono i pianeti del nostro sistema solare, altri sono stelle, altri ancora sono galassie a loro volta formate da miliardi stelle che ci appaiono come un singolo puntino luminoso a causa dellenorme distanza. Ma cosa sono le stelle? Le stelle sono grandi sfere gassose (non sono solide!), costituite soprattutto da idrogeno ed elio. Le stelle emettono tutto intorno enormi quantit di energia sotto forma di luce, calore e altre radiazioni. La stella a noi pi nota (e pi vicina!) il nostro Sole. Il fatto che una stella nel cielo ci appaia pi luminosa di unaltra pu dipendere da due motivi:
1. la stella emette effettivamente pi luce; 2. la stella pi vicina a noi e quindi solo
apparentemente ci sembra pi luminosa. Per questo la luminosit delle stelle si misura con una grandezza chiamata magnitudine, che pu essere apparente (cio misura la luminosit cos come ci appare dalla Terra) o assoluta (misura la luminosit come se tutte le stelle fossero alla stessa distanza da noi). A occhio nudo non si nota, ma le stelle hanno colori differenti, dal rosso allazzurro. Il colore dipende dalla temperatura della stella. Le stelle pi fredde sono rosse, le pi calde sono bianche e azzurre. In mezzo ci stanno le stelle gialle come il nostro Sole. Sembra il contrario della nostra esperienza perch in genere pensiamo al fuoco che rosso e alla neve che bianca. In realt come quando si riscalda un pezzo di ferro alla fiamma: prima diventa rosso, poi giallo e infine, quando caldissimo, il pezzo di ferro diventa bianco. Se potessimo raggiungere le pi alte temperature diventerebbe azzurro. Il grafico che rappresenta la luminosit delle stelle in funzione della temperatura detto diagramma H-R: la maggior parte delle stelle disposta lungo la cosiddetta sequenza principale del diagramma.
Figura 1: una stella
Figura 2: diagramma H-R
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Le stelle nascono, si evolvono e muoiono. Le stelle nascono in ammassi di polvere e gas chiamati nebulose.
LE GALASSIE
Le galassie sono composte da stelle, polveri e gas, principalmente il gas idrogeno. Le forme delle galassie sono:
spirale; barrata (ha una barra centrale dove sta il nucleo); ellittica (lellisse ha due fuochi); irregolare.
La galassia in cui si trova il Sole e la Terra si chiama Via Lattea. Ha forma di spirale. C un nucleo pi denso di stelle allinterno.
pi caldo meno caldo
Figura 3: una nebulosa
Figura 4: una tipica galassia a spirale
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ORIGINE DELLUNIVERSO
La teoria pi accreditata ritiene che lUniverso si stia espandendo cio le galassie si vanno allontanando luna dallaltra. Questo vuol dire che andando indietro nel tempo, le galassie erano sempre pi vicine fra di loro. Quindi c stato un momento, tanti miliardi di anni fa, in cui tutta la massa dellUniverso era contenuta in un unico punto. In questo punto (chiamato singolarit) allinizio la temperatura era altissima: ci fu unesplosione (da cui il nome di teoria del Big Bang, che in inglese significa grande esplosione), in seguito alla quale si formarono le componenti della materia (le particelle del nucleo, cio protoni, neutroni ed elettroni). Poi si formarono gli elementi (prima i pi leggeri come lidrogeno e lelio), la temperatura cominci a diminuire e lUniverso inizi a espandersi dal quel singolo punto. Con il tempo (miliardi di anni) si sono formate le galassie, le stelle e solo per ultimi i pianeti. Che ne sar dellUniverso? Non si sa con certezza. Due ipotesi:
1. lUniverso si espander allinfinito; 2. lUniverso rallenter la sua espansione e poi comincer a contrarsi.
IL SOLE
Il Sole, la stella intorno alla quale ruota il nostro pianeta, composto principalmente da idrogeno (73%) e elio (25%). Il Sole una stella a strati che sono, a partire dal pi interno:
1. nucleo; 2. zona radiativa; 3. zona convettiva; 4. fotosfera; 5. cromosfera; 6. corona solare.
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SISTEMA SOLARE
Il Sole e i corpi celesti che si muovono intorno ad esso (pianeti, satelliti, asteroidi, comete) prendono il nome di Sistema Solare.
Figura 5: strati del sole ed elementi notevoli
Figura 6: il Sistema Solare
corona solare
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I pianeti sono corpi con forma sferica, senza reazioni nucleari al loro interno, che percorrono unorbita ellittica intorno al Sole. Attualmente sono stati classificati come pianeti i seguenti otto corpi celesti (a partire dal pi vicino al Sole):
1. Mercurio 2. Venere 3. Terra 4. Marte 5. Giove 6. Saturno 7. Urano 8. Nettuno.
Plutone era considerato il nono pianeta fino al 2006, ma ora stato declassato a pianeta nano (corpi che condividono la loro orbita intorno al Sole con altri corpi). Il moto dei pianeti intorno al Sole (detto movimento di rivoluzione) stato studiato da Keplero (nato nel 1571 e morto nel 1630), un astronomo tedesco il quale elabor tre leggi che descrivono il moto di tutti i corpi celesti intorno al Sole, chiamate appunto Leggi di Keplero.
MOTI DELLA TERRA
La Terra ruota intorno al Sole (moto di rivoluzione) e su se stessa, intorno allasse terrestre Polo Nord - Polo Sud (moto di rotazione). Una conseguenza del moto di rotazione della Terra intorno al proprio asse il movimento apparente del Sole attraverso il cielo e quindi lalternanza del d (giorno) con la notte. Per compiere un giro completo su se stessa la Terra impiega 24 ore.
Figura 7: Keplero
circolo di illuminazione
Figura 8: posizione della Terra al solstizio d'estate
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La fascia di confine che divide la parte illuminata della Terra da quella oscura si chiama circolo di illuminazione. Unaltra conseguenza del moto di rotazione della Terra intorno al proprio asse la Forza di Coriolis, una forza apparente che influisce sulla formazione dei venti, delle tempeste e delle correnti oceaniche. Il moto ellittico della Terra intorno al Sole detto di rivoluzione. La Terra impiega 365 giorni per compiere un giro completo. Il punto dellorbita pi vicino al Sole chiamato perielio, il pi lontano afelio. Il piano immaginario sul quale la Terra compie la sua orbita intorno al Sole chiamato eclittica. Lasse terrestre inclinato di 23 gradi circa rispetto alla perpendicolare alleclittica. Tanto pi vicino il Sole alla perpendicolare rispetto alla superficie terrestre, tanto pi caldo. Ci sono quattro punti notevoli nellorbita terrestre. Quando la Terra si trova:
- nel punto pi lontano dal Sole (afelio) abbiamo il solstizio destate (21 giugno). Attenzione! Il fatto che sia estate sul nostro emisfero, non significa che la Terra sia pi vicina al Sole, ma che i raggi cadono pi vicini alla perpendicolare (vedi Figura 8)! In questa data c il d pi lungo e la notte pi corta.
- nel punto pi vicino al Sole (perielio) abbiamo il solstizio dinverno (22 dicembre). Attenzione! Il fatto che sia inverno sul nostro emisfero, non significa che la Terra sia pi lontana dal Sole, ma che i raggi cadono meno vicini alla perpendicolare! In questa data c il d pi corto e la notte pi lunga.
- il 23 settembre il d e la notte hanno la stessa durata in tutti i punti della Terra: quel giorno si chiama Equinozio dautunno. Il Sole perfettamente perpendicolare allEquatore (vedi Figura 11).
- il 22 marzo il d e la notte hanno la stessa durata in tutti i punti della Terra: quel giorno si chiama Equinozio di primavera. Il Sole perfettamente perpendicolare allEquatore.
perielio 146 mila km
afelio 151 mila km
Figura 9: inclinazione dell'asse terrestre rispetto all'eclittica
Figura 10: solstizi ed equinozi
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In conclusione possiamo dire che la combinazione del moto di rivoluzione della Terra intorno al Sole e dellinclinazione dellasse terrestre ha come conseguenza lalternanza delle stagioni e il susseguirsi di solstizi ed equinozi.
LUNA
La Luna il nostro satellite naturale (cio un corpo che ruota intorno alla Terra). una sfera di roccia che non emette luce, grande pi o meno come un quarto del nostro pianeta. Ci appare luminosa perch riflette la luce del Sole. Ci appare pi grande del Sole solo perch molto pi vicina. lunico corpo celeste su cui luomo ha mai messo piede (la prima volta nel 1969). La Luna compie un moto di rotazione intorno al proprio asse e un moto di rivoluzione orbitando intorno alla Terra. Poich questi due moti hanno uguale durata la Luna ci mostra sempre la stessa faccia. I diversi aspetti con cui la Luna appare a un osservatore terrestre si chiamano fasi (plenilunio, luna nuova, luna crescente e luna calante). Le fasi dipendono dalla posizione che la Luna assume rispetto alla Terra e al Sole che la illumina.
Figura 11: posizione della Terra all'equinozio
Figura 12: astronauta sulla Luna
Figura 13: fasi lunari
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