Sistema solare

geocentrismo

• Teoria classica: Platone – Aristotele

• (Aristarco: prima ipotesi eliocentrica III AC)

• Tolomeo II DC Alessandria d’Egitto: organizza la teoria nell’Almagesto

tolomeo1

• Terra al centro• Sfere concentriche piene

di etere e incastonati i pianeti o il sole o le stelle con movimento orario (E-W)

• Stelle fisse: la loro sfera provoca il movimento delle altre

tolomeo2• Problemi

– Variazione del moto di Sole e Luna – Anomalie dei movimenti dei

pianeti

• Soluzione matematica– Epicicli: circonferenze su cui

ruotano i pianeti– Gli epicicli hanno il centro su una

circonferenza detta deferente– Il deferente ruota intorno alla Terra

(lievemente eccentrica)

Da Tolomeo a Copernico

• Chiesa: visione tolemaica – creazione divina centrale

• (perfezione e regolarità)

• Scoperta dell’America (sfericità della Terra-Eratostene)

Nicola Copernico

• Copernico: 1473-1543 Polonia

• De Rivolutionibus Orbium Coelestium il Sole al centro dell’Universo

• pianeti con orbite circolari

• nessuna osservazione: questa teoria semplificava I moti rispetto a quella tolemaica

• Avversato dalla Chiesa

Galileo

• 1564-1624 dialogo sui due massimi sistemi

• Osservazioni: aspetto della Luna non uniforme, macchie solari, satelliti di Giove

• Condannato per eresia, abiura la teoria e la presenta in forma di ipotesi (riabilitato nel 1992)

Giovanni Keplero

• Germania 1571-1630)• Allievo di Tycho Brae• 1609 (De motibus stellae Martis): il moto di Marte non può essere

circolare• enuncia le leggi che descrivono i moti dei pianeti

prima legge di Keplero

• I pianeti percorrono orbite ellittiche quasi complanari, di cui il sole occupa uno dei due fuochi.

• Ellissi: definizione• Afelio• Perielio. • La linea ideale che congiunge afelio e perielio è

detta linea degli apsidi.• modeste eccentricità.

seconda legge di Keplero

• Il raggio vettore che congiunge il centro del sole al centro dei pianeti descrive aree uguali in tempi uguali.

• la velocità di rivoluzione dei pianeti intorno al sole non è costante

• i pianeti accelerano avvicinandosi al perielio

• rallentano verso l’afelio

terza legge di Keplero

• I quadrati dei tempi di rivoluzione (P) di ciascun pianeta sono proporzionali ai cubi del raggio medio dell'orbita (R)

P2 = K R3.• K=1 se P è espresso in anni terrestri e R in UA• Es. Marte: P= 1,88 anni R=?P aumenta perché per i pianeti più lontani il percorso

è più lungo ma anche perché sono più lenti

newton

• Spiega perché i pianeti si muovono secondo le leggi di Keplero

• Leggi del moto applicate ai corpi celesti: – Moto rettilineo uniforme– Proporzionalità fra la forza che interviene su un

moto rettilineo uniforme e l’effetto– Legge di azione e reazione

Legge di gravitazione universale

• Due corpi si attraggono con una forza proporzionale alla loro massa e inversamente proporzionale alla loro distanza al quadrato

• G = 6,67 10-11 N m2 kg-2

F Gm m

Rs t 2

Perché i pianeti non cadono sul Sole?

• I pianeti e il Sole ruotano intorno al baricentro del sistema

• Essendo il Sole molto più massiccio il baricentro cade sotto la superficie del Sole

• Su ciascuno dei due corpi in rotazione agisce una forza centrifuga (F1 ed F2) uguale e contraria alla forza gravitazionale (centripeta)

• Minore è l’attrazione gravitazionale, minore e la forza centrifuga

            

DISTANZAMIN -MAXDAL SOLE

MIL KM

RIVOLUZIONE ATTORNO AL SOLE 

Giorni.Mesi.Anni

ROTAZIONESU ASSE

OREGiorni

MASSA KG

DIAMETRO

KMDENSITA'

G/CM3

 

N° SATEL

LITI

MERCURIO                         46-69,8 87,97 G 58,65 G 3,4X1023 4878 5,44 0

VENERE                         107,4-109 224,70 G 243,01 G 4,9X1024 12 103 5,24 0

TERRA                         147-152 365,26 G 23H 56MIN 5,98X1024 12 756 5,52 1

MARTE                         206,7-249,1 686,98 G 24H 37MIN 6,4X1023 6794 3,95 2

GIOVE                         740,9-815,7 11,86 A 9H 55MIN 1,9X1027 142 984 1,3 16

SATURNO                         1374-1507 29,42 A 10H 40MIN 5,69X1026 120 536 0,7 22

URANO                         2735-3004 83,75 A 17H 18MIN 8,731025 51 118 1,21 15

NETTUNO                         4456-4537 163,72 A 16H 17MIN 1,0X1026 49 528 1,7 8

Corpi meteorici

• materiale solido extraplanetario • in relazione alle dimensioni:

– polvere meteorica (< 1 mm)– meteoroidi o meteore (1 mm - 1 km)– asteroidi (1 km - 1000 km).

• Asteroidi: più di 15.000 in una fascia compresa tra l’orbita di Marte e quella di Giove– residuo della formazione dei pianeti incapace di aggregarsi per la

presenza di Giove.– il primo nel 1801 Cerere.

• meteoroidi e polveri: derivano dalla disgregazione delle comete e degli asteroidi.

meteoroidi

• I corpi di dimensioni piccole non raggiungono la superficie terrestre: sono bruciati e vaporizzati a causa dell'attrito atmosferico.

• I meteoroidi con massa sufficientemente elevata, meteoriti, colpiscono il suolo– Crateri– Importanza della traiettoria

• I meteoroidi attraversano la nostra atmosfera con velocità elevate (12 - 72 km/s)– Ionizzazione dei gas atmosferici e del materiale sublimato

dal corpo: scie luminose (stelle cadenti).

Stelle cadenti

• la terra attraversa periodicamente alcuni sciami meteorici.

• 10 agosto, lo sciame delle Perseidi

• 17 novembre quello delle Leonidi

•In passato il nostro Pianeta fu colpito più volte da questi oggetti, che hanno lasciato tracce assai vistose soprattutto in aree desertiche(Arizona, Argentina) o nelle regioni polari

•1908 Tunguska Siberia ?

(Barringer Crater, Arizona, 1 km across)

22000 anni fa

Classificazione dei meteoriti

• aeroliti o meteoriti rocciosi (92%) silicati di Fe e Mg– Condriti (presentano granuli)

• sideriti o meteoriti metallici (7%) leghe di Ni e Fe; • sideroliti o meteoriti miste (1%).•  Le condriti più vecchie hanno 4,57 miliardi di anni. (età del

sistema solare): frammenti del materiale precedente la formazione dei pianeti

• sideroliti e sideriti sono più recenti: formate dalla disgregazione di piccoli pianeti in fase di accrescimento– Prova della composizione dell’interno della Terra (mantello e

nucleo)

Corpi cometari 1

• forma irregolare e di dimensioni variabili, (qualche decina di chilometri)

• orbite ellittiche caratterizzate da grande eccentricità.•  Halley: riuscì a prevedere il ritorno della cometa per il

1759 utilizzando i passaggi avvenuti nel precedentemente

• costituiti da gas ghiacciati e materiale solido– acqua, anidride carbonica, (modello a "palla di neve

sporca“, confermato dalla sonda Giotto)– Frammenti rocciosi contenenti sostanze organiche, tra cui

sono presenti anche precursori di aminoacidi.

Corpi cometari 2

• Quando il corpo cometario si avvicina al sole sublima: chioma (coma = chioma).

• Ad ogni passaggio attorno al sole perde parte della sua massa

• Avvicinandosi al sole la chioma inizia a sfumare in una coda allungata per effetto della radiazione e del vento solare:– è sempre disposta in senso opposto rispetto al sole (centinaia di milioni di

chilometri)

• nube di Oort (comete a lungo periodo): enorme regione intorno al Sole in cui i corpi cometari si muoverebbero – orbite praticamente circolari con periodi di milioni di anni

– periodicamente perdono energia e cadono verso il sole

genesi del sistema solare

• teorie catastrofiche e nebulari.

• Catastrofiche: oramai completamente abbandonate– formazione dei pianeti per espulsione violenta di materia solare in

seguito a collisione (sistema solare isolato)

• anni '40: nascita del sistema solare per evoluzione di una nebulosa primordiale– riedizione di una vecchia ipotesi (Kant-Laplace1755).

• 5,5 miliardi di a.f. nebulosa primordiale (prevalentemente H He e piccolissime quantità di elementi pesanti)

• lenta rotazione intorno ad un asse

Teoria nebulare1• materiale in fase di contrazione (supernova?): si distribuisce su di

un disco appiattito, rigonfio al centro• La protuberanza centrale formerà il protosole

– La contrazione provoca aumento di temperatura (si conserva il momento angolare L= m v r del moto circolare uniforme, se r diminuisce v deve aumentare, aumentando l’energia cinetica aumenta la t)

– Emissione di enormi quantità di materia sotto forma di un intenso vento solare (riduzione di massa)

• Vicino al protosole: elementi più pesanti, in grado di non essere spazzati via dal vento solare.(pianeti interni)

• composti più leggeri (He, H, l'acqua, l'ammoniaca ed il metano) nella parte più esterna (pianeti gioviani e i corpi cometari)

Teoria nebulare 2• le particelle iniziano ad aggregarsi in nuclei di condensazione o

dischi protoplanetari (dischi analoghi intorno ad altre stelle: beta-pictoris)

• agglomerati di dimensioni maggiori (planetesimi) diventano centri di attrazione gravitazionale per i frammenti più piccoli: lo spazio intorno viene ‘spazzato’

• Non tutti i planetesimi diventano pianeti (urti reciproci e disgregazione)

• protopianeti.• grande massa di Giove: disturbi gravitazionali che impediscono

l’accrescimento di altri pianeti nelle vicinanze. (fascia degli asteroidi)

• I residui della nebulosa vanno a formare la nube di Oort