Piero Galeotti 1

Piero Galeotti

L’uomo e il Cosmo (Anno scolastico 2019-2020)

Lezione n. 1

2

Astronomia: scienza dell’osservazione dei corpi celesti

L’Astronomia e’ antica quanto l’umanita’. Da sempre l’uomo e’ rimasto affascinato dalla contemplazione

del cielo stellato

L’Astrofisica è nata all’inizio del secolo scorso con lo sviluppo della meccanica quantistica, della

relatività e della fisica nucleare

Astrofisica: scienza che studia i fenomeni fisici dell’Universo

Astronomia e Astrofisica

PieroGaleo,

Talete importò nel mondo greco la matematica e la fisica di egizi e babilonesi. Pitagora riteneva la Terra sferica. Aristarco e Eratostene fecero le prime misure sul sistema solare (ritenuto eliocentrico). Aristotele definì gli elementi fondamentali di natura (terra, acqua, aria e fuoco) e le forze che agiscono tra loro. Democrito, Epicuro e Lucrezio formularono la teoria atomistica. Tolomeo e Ipparco introdussero l’astronomia e la cosmologia. Le nuove idee: Bruno (1548, 17/2/1600) e Campanella.

Piero Galeotti 4

Hubbledeepfield

5PieroGaleo,

Che fai tu, luna, in ciel? dimmi, che fai, silenziosa luna?

“Canto notturno di un pastore errante dell'Asia”

Vaghe stelle del’orsa, io non credea tornar ancor per uso a contemplarvi sul paterno giardino scintillanti

“Le ricordanze”

Tu grande astro ! Che sarebbe la tua felicità se non avessi quelli a cui risplendi ? “Così parlò Zarathustra”

Giacomo Leopardi

Friedrich Nietzsche

PieroGaleo, 7

8 PieroGaleo,

PieroGaleo, 9

Le pleiadi

…sparir le Pleiadi, sparir la Luna, è a mezzo il corso la notte bruna. Io sola, intanto, mi giaccio in pianto...

(traduzione di Ugo Foscolo) Saffo VI - VII sec. A.C.

Disegno pompeiano

Piero Galeotti 13

L’Universo conosciuto

• consiste di ≈ 1011 galassie • ciascuna di esse contiene ≈ 1011 stelle • vi sono ≈ 1022 stelle

10-4 < L/L < 104

10-1 < M/M < 102

10-2 < r/r < 103

10-6 < ρ/ρ < 104

•  molto diverse tra loro in massa, dimensioni, luminosita’, densita’

M = 2·1033 g R = 6.9·1010 cm ρ = 1.4 g/cm3

T = 5.800 K Tc = 1,5 107 L = 3.8·1033 erg/s

Piero Galeotti 14

Il Sole visto dallo Skylab

PieroGaleo, 15

PieroGaleo, 16

Apollo sul carro del Sole condotto da Aurora e seguito dalle Ore

(Casino dell’Aurora Pallavicini, Roma) Guido Reni, 1614

•  L'energia rilasciata nel processo di fusione nucleare bilancia le forze gravitazionali

•  Durante tutta la vita di una stella queste due forze determinano le condizioni di equilibrio e gli stadi evolutivi

Piero Galeotti 19

Equilibrio idrostatico (legge di Stevino, 1548-1620) Equazione dei gas perfetti (Clapeyron, 1834)

Nelle stelle (e quindi anche nel Sole) avvengono spontaneamente reazioni di fusione termonucleare che bruciano idrogeno trasformandolo in elio, l'unico processo in grado di spiegarne la lunga esistenza. Due condizioni permettono di stimare le condizioni interne delle stelle:

Poichè la pressione in un fluido come l’acqua aumenta di circa 1 atmosfera ogni 10 metri, è facile calcolare la pressione al centro del Sole. Da questa, si deduce facilmente anche la temperatura al centro del Sole.

Struttura del Sole Caratteristica Valore Distanza da Terra 1.5·1011 m Raggio 7·108 m Massa 2·1030 Kg Densità 1.4·103 kg/m3

Luminosità 3.8·1026 W Temperatura effettiva 5800 K Densità centrale 1.5·105 kg/m3

Pressione centrale 6·1014 Pa Temperatura centrale 1.5·107 K

Età 1.4·1017 s

21

parallasse diurna

Misure dirette di distanza

Piero Galeotti

La fisica nell'antichità (il mito)

Si deve ai popoli dell’antichità (Assiri, Babilonesi, Caldei, Egizi, Sumeri, Fenici, ecc..) la nascita della nostra civiltà. Il mondo ellenistico fece una sintesi delle loro conoscenze e diede origine alla scienza classica. Talete importò nel mondo greco la matematica e la fisica di egizi e babilonesi. Pitagora riteneva la Terra sferica. Aristarco e Eratostene fecero le prime misure sul sistema solare (ritenuto eliocentrico).

Talete di Mileto VII-VI Secolo a.C.

Il faraone Amasis sfidò Talete a misurare l’altezza della piramide di Cheope, misura che lui fece facilmente.

né può in nessun modo apparire verosimile, laddove lo spazio si apre dovunque infinito, e i germi di numero immobile e di somma abissale volteggiano in mille maniere sospinti da un moto perpetuo, che solo questa terra e questo cielo siano stati creati

Titus Lucretius Carus, 98 - 55 (a.C.)

Tutto ha una spiegazione naturale. La Luna non è una dea, bensì un grande globo roccioso, e il Sole non è un dio, ma un immenso mondo infuocato. Anassagora, 499-428 ca.

Eratostene

Aristarco di Samo (310 - 230 a.C.)

dedusse la distanza del Sole dalla distanza della Luna. Il valore ottenuto (circa 20 volte) è però 400 volte minore

di quello vero.

Eraclide Pontico 388-315 a.C.

Mercurio e Venere ruotano intorno al Sole e la Terra ruota su se stessa

Tolomeo

Dal mito al metodo scientifico

Empedocle e Aristotele definirono gli elementi fondamentali di natura (terra, aria, acqua e fuoco) e le forze che agiscono tra loro. Democrito, Epicuro e Lucrezio formularono la teoria atomistica. Tolomeo e Ipparco introdussero l’astronomia e la cosmologia. Le nuove idee del cosmo: Copernico, Leonardo, Bruno e Campanella. La nascita della fisica classica e dell’astronomia osservativa. Galileo, Keplero, Newton

Il Cosmo nella Divina Commedia, significativo esempio delle idee cosmologiche dell'epoca. Ma...

L’amor che move il Sole e l’altre stelle