UNIVERSO E STELLE

L’UNIVERSO Con la parola Universo possiamo intendere tutto ciò che ci circonda: le stelle, i pianeti e tutti gli altri oggetti che vediamo nel cielo (insieme ad una enorme quantità di altre cose che non vediamo) fanno parte dell’Universo. Riducendo il discorso all’essenziale possiamo dire che l’Universo è composto da due “ingredienti”: MATERIA e ENERGIA.

Nascita dell’Universo La teoria più accreditata afferma che l’Universo si sia formato a partire da una grande esplosione: il Big Bang.

Secondo questa teoria l’Universo si sarebbe formato circa 14 miliardi di anni fa. Tutta la massa e l’energia dell’universo si trovavano concentrate in un volume piccolissimo. A causa delle altissime temperature (1500 Ml °C) la materia ha cominciato ad espandersi (esplosione). Nel giro di pochi minuti la temperatura è scesa moltissimo (300 ml °C)e si sono formati gli atomi degli elementi più leggeri: idrogeno e elio. Sono stati necessari ancora 300.000 anni affinché questi atomi diventassero stabili. Secondo questa teoria l’Universo è in continua espansione.

Galassie La forza dell’esplosione ha spinto la materia sempre più lontano. Ma ha questa forza ha cominciato a contrapporsi una seconda forza: la forza di gravità. Grazie alla sua azione la materia nell’Universo non è distribuita in modo uniforme, ma organizzata in ammassi giganteschi: le Galassie. Queste sono formate da miliardi di stelle e anche al loro interno la materia non è uniformemente distribuita.

Le stelle Corpi celesti che brillano di luce propria costituite in gran parta da Idrogeno e Elio. La luminosità di una stella è dovuta alle reazioni di fusione termonucleari che avvengono sulla sua superficie; Il colore di una stella è dipende dalla sua temperatura superficie ( la temperatura superficiale di una stella è legata anche alla sua vita: più è calda meno vive). Sulla base della luminosità e della temperatura di una stella, è possibile costruire un diagramma che evidenzia la distribuzione delle stelle rispetto a queste due grandezze.

Diagramma HR (Hertzsprung-Russell)

Vita di una stella Le stelle nascono da enormi nubi di polveri e gas cosmico (soprattutto idrogeno e elio): le nebulose. Il materiale che costituisce le nebulose, sotto l’azione della forza di attrazione gravitazionale, tendono a raggrupparsi in blocchi via via sempre più grandi. Le conseguenze di questo fenomeno sono essenzialmente due: Aumento di massa (forza gravitazionale); Aumento di temperatura (particelle più interne sottoposte a pressioni crescenti).

Come nasce una stella La futura vita della stella dipende essenzialmente dalla sua massa iniziale, più è grande alla nascita e più corta sarà la sua esistenza: Le più grandi vivono un centinaio di milioni di anni; Le più piccoli vivono più di 100 miliardi di anni. Affinché questa massa di gas e polveri si trasformi in una stella è necessario che sia talmente grande da portare la temperatura del suo nucleo fino a qualche milione di gradi. Se è troppo piccola non riesce a raggiungere la temperatura sufficiente e sopravvive come qualcosa di non molto diverso dal pianeta Giove.

Il motore delle stelle Fusione nucleare nucleo H He 4 atomi di idrogeno si uniscono per formare 1 atomo di elio e produrre energia

L’energia che si origina nel nucleo produce una pressione che spinge verso l’esterno. La forza di gravità spinge verso l’interno. La stella raggiunge l’equilibrio quando le due forze si equivalgono.

La stella in queste condizioni vive un tempo variabile (che dipende dalla sua massa iniziale), e comunque fin quando dura il suo combustibile (H). Quando tutto l’idrogeno si sarà trasformato in elio, verrà meno una delle due forze che garantiscono l’equilibrio della stella, la stella a questo punto collassa su se stessa e la sua “seconda vita” sarà determinata ancora una volta dalla sua massa iniziale.

Il nostro Sole ad esempio, una volta esaurito l’idrogeno collasserà su se stesso, determinando però un nuovo aumento di temperatura e l’innescarsi di nuove reazioni nucleari che porteranno alla formazione di elementi più pesanti. Aumenterà di nuovo la forza di espansione dovuta alla fusione nucleare determinando un aumento dell’involucro stellare: il Sole si sarà trasformato un una gigante rossa (le sue dimensioni saranno tali da lambire l’orbita terrestre). Esaurito anche questo carburante la stella torna a contrarsi trasformandosi un una nana bianca ormai fredda e non più brillante.

IL SISTEMA SOLARE

Il Sole Il sole è una stella gialla di medie dimensioni. La sua distanza dalla Terra è di 150 Mil. di Km. Possiamo distinguere vari strati: Nucleo: reazioni termonucleari (10 M. di gradi); Zona radiativa: il calore si propaga per irraggiamento; Zona convettiva: il calore si propaga per movimento di materia (moti convettivi); Fotosfera: superficie visibile del Sole (6000 °C, macchie solari); Cromosfera (atmosfera): visibile solo nelle eclissi solari (protuberanze); Corona (atmosfera): visibile solo nelle eclissi solari, costituita da particelle ionizzate che formano il vento solare.

Il sistema solare Per la sua grande massa, che determina la forza di gravità solare, il sole “trattiene” intorno a se 9 pianeti che ruotano intorno ad esso secondo orbite ellittiche.

Distanza dei pianeti dal Sole

I pianeti del Sistema solare possono essere distinti in: Pianeti terrestri (rocciosi): Mercurio, Venere, Terra e Marte: sono piccoli e solidi, possono avere o non avere una atmosfera che comunque è formata da elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. Pianeti gassosi: Giove, Saturno: la grande massa (forza di gravità) e la distanza dal Sole gli permettono di avere una atmosfera densa composta da elementi leggeri; Pianeti ghiacciati: Urano, Nettuno e Plutone: temperature bassissime (-250°C), Plutone è piccolo e roccioso. Alcuni pianeti del Sistema solare hanno 1 o molti satelliti che gli ruotano intorno.

Altri corpi di dimensioni minori ruotano intorno al Sole: Asteroidi; Comete; Meteore.

Le leggi di Keplero Keplero descrisse le leggi che regolano il moto dei pianeti intorno al Sole: Prima legge: i pianeti ruotano intorno al Sole seguendo orbite ellittiche, di cui il Sole occupa uno dei fuochi. Sole Perielio Afelio Pianeta

Seconda legge: il raggio che unisce il Sole ad un pianeta (raggio vettore) copre aree uguali in tempi uguali. http://www.gpmeneghin.com/schede/fisica/keplero.htm