L’Universo Età 13,7 miliardi di anni Classe prima liceo linguistico Capitolo 4 «il globo terrestre e la sua evoluzione»

La «Cosmologia» è la scienza che studia l’origine e l’evoluzione dell’Universo L’Universo ha 13,7 miliardi di anni Nel XX secolo, con la nascita della Cosmologia moderna, sono state formulate le prime ipotesi sull’origine dell’Universo La teoria che oggi sembra spiegare meglio le osservazioni e i dati sull’Universo si basa sulla Legge di Hubble

La legge di Hubble «le galassie si stanno allontanando con velocità tanto più alta quanto più sono lontane» La legge di Hubble si basa (1929) sulle osservazioni della luce inviata da molte galassie (spettri luminosi). Tali osservazioni furono confermate da altre osservazioni condotte negli anni successivi: l’Universo è in espansione e ogni oggetto che ne fa parte si allontana da ogni altro per il progressivo dilatarsi dello spazio

Il big bang La teoria dell’espansione dell’Universo viene proposta verso la metà del XX secolo. All’inizio del tempo, probabilmente tra 11 è 15 miliardi di anni fa (istante zero), l’Universo doveva essere concentrato in un volume più piccolo di quello di un atomo, con densità infinita e temperatura di miliardi e miliardi di gradi In un determinato istante (non si sa perché) un’esplosione immane (big bang) dalla quale, si sviluppo energia che si condensò in particelle elementari (quark, elettroni, protoni e neutroni)

Il big bang Quando la temperatura scese a circa 3.000 K (circa 2.730 °C), si formarono gas come l’idrogeno, la materia prese corpo e la luce cominciò a viaggiare liberamente nello spazio Ciò che rimane del big bang sono le «radiazioni di fondo» che ancora giungono sulla Terra e che, viaggiando alla velocità della luce, ci forniscono informazioni sui tempi lontani Se un corpo è lontano 5 miliardi di anni luce, quando quella luce giunge a noi vediamo il corpo così com’era 5 miliardi di anni fa.

Schema semplificato dell’evoluzione dell’universo (teoria del big bang)

Le galassie Capitolo 3 «il globo terrestre e la sua evoluzione»

Le galassie sono degli enormi contenitori di stelle, il cui diametro può essere di centinaia di migliaia di anni luce Come vere e proprie isole nell’Universo si trovano situate nello spazio a distanze enormi (miliardi di a.l.) le une dalle altre. A separarle solo immense quantità di pulviscolo intergalattico e materiale interstellare estremamente rarefatto.

La nascita delle galassie è ancora avvolta nel mistero, ma sembra che esse traggano la loro origine per l'aggregazione della materia primordiale che, centinaia di milioni di anni dopo il Big-Bang, iniziò ad addensarsi in grandi nubi Queste nubi, a causa delle immense forze gravitazionali risultanti, cominciarono a contrarsi ed a ruotare attorno a se stesse dando vita alle "protogalassie". Le diverse velocità di rotazione condizionarono quelle che poi sarebbero risultate le forme finali di ciascuna delle galassie attuali

Classificazione delle galassie Ellittiche - hanno una forma ellissoidale con un nucleo molto intenso che si disperde verso l'esterno. Per la maggior parte sono composte da stelle di vecchia formazione;

Classificazione delle galassie Spirale - si caratterizzano per il nucleo centrale, di forma quasi sferica, che si trova circondato da un alone da cui si dipartono i bracci a forma di spirale. In questo tipo di galassia coesistono stelle di tutte le età, anche se quelle più giovani sembrano trovarsi nel disco;

Classificazione delle galassie Spirale barrata - dello stesso tipo della nostra galassia (via Lattea). Pressoché uguali alle precedenti, differiscono solo per i bracci, che invece di essere a forma di spirale, sono collegati agli estremi di una barra centrale.

Classificazione delle galassie Nella nostra galassia il Sole (e il sistema solare) è posizionato come nell’immagine

Altri gruppi di galassie minori sono: Le galassie irregolari, dalle forme prive di simmetria Le galassie lenticolari, una via di mezzo fra quelle ellittiche e quelle a spirali, che probabilmente hanno perso la forma originaria per l'interazione gravitazionale con altri corpi galattici vicini.

Distribuzione delle galassie nello spazio Le galassie sono molto distanti una dalle altre ma sono collegate dall’attrazione gravitazionale e formano «ammassi». Si stanno realizzando «mappe» sempre più dettagliate che mostrano le posizioni reciproche delle galassie. Gli ammassi di galassie sono, a loro volta, riuniti in gruppi: i super ammassi, circondati da immensi spazi vuoti Sono state localizzate circa 1 milione di galassie, situate fino a una distanza di due miliardi di anni luce dalla Terra.

Il sistema solare Capitolo 5 «il globo terrestre e la sua evoluzione»

Il Sistema solare Il sistema solare è composto da una serie di corpi celesti che ruotano intorno al Sole in una porzione di spazio che ha le dimensioni di una sfera di circa 3 anni luce di diametro (la luce viaggia alla velocità di circa 300.000.000 m/s) In questo spazio troviamo: 8 pianeti Almeno 59 satelliti Migliaia di asteroidi Molti frammenti detti meteoroidi Comete (che originano da masse ghiacciate presenti al limite del Sistema solare)

Il Sistema solare Caratteristiche comuni dei pianeti del Sistema solare: Forma approssimativa di una sfera Orbitano intorno al Sole in senso antiorario. Questo movimento è detto di rivoluzione Ruotano intorno ad un proprio asse. Questo moto è detto di rotazione Hanno l’asse di rotazione inclinato rispetto al piano dell’orbita anche se l’inclinazione può variare da pianeta a pianeta

Il Sistema solare I Pianeti si possono dividere in: Pianeti di tipo terrestre (Mercurio, Venere, Terra, Marte) Pianeti del tipo gioviano (Giove, Saturno, Urano, Nettuno) Plutone è definito «pianeta nano» e non rientra nei due gruppi di pianeti

Il Sistema solare Masse relative dei principali corpi del sistema solare (Terra = 1) .

Particolarità nel moto di rotazione intorno al proprio asse La rotazione di Venere è in senso opposto rispetto agli altri pianeti. Il suo periodo di rotazione è estremamente lento (compie poco meno di un giro su se stesso nel tempo in cui compie un intero giro attorno al Sole) L’ipotesi (azzardata) è quella di una sua possibile formazione in seguito a qualche evento catastrofico avvenuto successivamente al periodo iniziale di formazione del sistema solare. Una delle più suggestive propone la sua origine come un corpo espulso dal pianeta Giove.

Particolarità nel moto di rotazione intorno al proprio asse L’asse di rotazione di Urano, uno dei pianeti più esterni, è molto inclinato. Si ipotizza un ingresso nel sistema solare successivo alla formazione dei pianeti originari. L’inclinazione del suo asse rispetto a quello degli altri pianeti fa si che il mostri al Sole, per lunghi periodi, l’uno o l’altro polo.

Nascita del sistema solare 5 miliardi di anni fa Inizia il collasso di una nube fredda (qualche kelvin). Gas e polveri precipitano e si innalza la temperatura. Al centro nasce il protosole: il Sole nelle fasi iniziali, quando ancora non si è innescata la fusione nel nucleo. 25 25

Nascita del sistema solare Il disco di accrescimento La materia che precipita verso il protosole genera il disco di accrescimento. Dopo 100 000 anni, la temperatura al centro è di migliaia di kelvin, ai bordi del disco è di qualche decina di kelvin. 26 26

Nascita del sistema solare I planetesimi All’interno del disco, polveri e gas iniziano ad aggregarsi dando vita ai planetesimi: corpi di roccia e ghiaccio che concorrono alla formazione di un corpo maggiore. 27 27

Nascita del sistema solare I protopianeti La continua aggregazione attorno ai corpi maggiori diminuisce il numero dei planetesimi e porta alla formazione dei protopianeti. 28 28

Nascita del sistema solare I pianeti I protopianeti, per nuove e ripetute collisioni e aggregazioni di planetesimali dovute all’attrazione gravitazionale, danno origine ai pianeti di tipo terrestre. Dall’aggregazione di gas si formano i pianeti giganti. 29 29

Nascita del sistema solare Sole e pianeti All’interno della stella in formazione (il sole) la continua contrazione fece aumentare la temperatura fino ad innescare le prime reazioni nucleari La fornace solare è ormai innescata e i pianeti sono nel pieno della loro evoluzione. 30 30

Il sole Capitolo 6 «il globo terrestre e la sua evoluzione»

Dimensioni della Terra Il Sole Ha un raggio di 700.000 km (circa 110 volte maggiore di quello Terrestre) Massa: 1.98·1030 kg E’ 333.400 volte più massiccio della Terra e contiene il 99.86% della massa dell’intero Sistema Solare E’ costituito da 73.4% di Idrogeno, 25% di Elio e 1.6% di altri elementi Dimensioni della Terra

La Struttura interna Nucleo: la temperatura è circa 15 milioni di gradi ed è così elevata che il gas è in forma di plasma (elettroni liberi e nuclei atomici di idrogeno e elio). Tra i nuclei avvengono urti violentissimi che provocano fusioni nucleari con liberazione di energia termica Zona radiativa: l’energia prodotta dal nucleo sale verso gli strati superiori e li riscalda Zona convettiva: la materia calda sale dalla zona radiativa verso la superfice, si raffredda e torna a sprofondare

La Struttura del sole Fotosfera: strato sottile del Sole da cui proviene la maggior parte della radiazione luminosa; è sede delle macchie solari e delle facole e insieme alla cromosfera e alla corona forma l'atmosfera solare. Cromosfera: involucro incandescente che avvolge la fotosfera. E’ visibile durante le eclissi di sole Corona: è la parte più esterna dell'atmosfera del Sole. Si estende per milioni di chilometri ed è visibile, assieme alla cromosfera, durante le eclissi solari totali.

L’attività solare La parte più esterna del sole è ricca di attività: Nella fotosfera si possono vedere le macchie solari. Sono zone meno calde (4000 K) del resto della fotosfera (6000 k) e appaiono di colore più scuro. Periodicamente si riducono e si estinguono mentre iniziano a svilupparsi nuovi gruppi Il «perché» si verifichino non è ancora chiaro ma sappiamo che è collegato all’attività magnetica del sole

L’attività solare I brillamenti (flares): violente emissioni di energia associate a potenti scariche elettriche che possono creare disturbi alle telecomunicazioni sulla Terra. Si formano nella fotosfera https://www.youtube.com/watch?v=ZTUuBjNR1sg

L’attività solare Le protuberanze: si liberano dalla cromosfera. Sono lingue di gas luminose che raggiungono altezze tra 20.000 km e 40.000 km Il vento solare: un flusso di particelle di elettroni, protoni e nuclei di elio o di altri elementi leggeri, emessi dal sole, che viaggiano ad alte velocità (500 km/h)