Leggi di Keplero

Eccentricità e 1a legge  I pianeti descrivono orbite leggermente ellittiche: il sole occupa un fuoco. Ellisse: luogo geometrico in cui la somma delle distanze da un punto della figura dai due fuochi è costante. AB  linea degli apsidi A  periapside (perielio) B  apoapside (afelio) Newton dimostrò che la traiettoria seguita da un corpo in movimento ma vincolato ad un altro (fermo) da una forza che varia con il quadrato della distanza è una conica (l’ellisse è una conica, la circonferenza è un’ellisse con e=0)

Le osservazioni e i dati raccolti da Keplero mettevano in evidenza il fatto che la velocità di rivoluzione varia inversamente alla distanza (r) dal sole. L’eleborazione matematica dei dati portò Keplero ad esprimere lo strano comportamento dei pianeti come: 2a legge  Il raggio vettore descrive aree uguali in tempi uguali. dS/dt=K Newton spiegò il fenomeno considerando la conservazione del momento angolare (all’epoca l’universo era ritenuto statico, immutabile): L=mvr  se la massa m è costante, una variazione del raggio r comporta una variazione inversa della velocità v.

Il confronto tra distanze (r) e tempi di rivoluzione (T) dei vari pianeti portò a enunciare la 3a legge  Il rapporto tra il quadrato del tempo di rivoluzione e il cubo del raggio (distanza media dal sole) è costante. T2/r3=K Newton spiegò il fenomeno considerando l’uguaglianza tra la forza di gravità, centripeta, e quella centrifuga dovuta all’accelerazione periferica causata da un moto circolare. =m1 v2/r

Posizione del sistema solare nella Via Lattea

La Via lattea Radiazione con λ=21,1 cm L’idrogeno neutro è presente in maggior percentuale nell’universo. Esso è costituito da un nucleo contenente protone (eventualmente accompagnato ad un neutrone) ed un elettrone. p ed e- possono avere spin paralleli o antiparalleli 1 atomo di H ogni 107 anni λ=21,1 cm Spin paralleli  energia più alta Spin antiparalleli  energia più bassa microonda E’ chiaro che più quantità di H c’è in una determinata zona dello spazio, tante più microonde verrano prodotte da quella zona. Captando tale segnale elettromagnetico, dalla sua intensità è possibile risalire, quindi, alla distribuzione di H in tutto lo spazio galattico  forma della via Lattea  spirale barrata.

Il sole

SOLE Per il 75% idrogeno Per il 5% altri elementi Per il 20% elio (Stella di II generazione) Per il 20% elio

Il nòcciolo (nucleo), con 15 milioni di °K e 500 miliardi di atm, è allo stato di plasma. È sede di reazioni protone-protone e, in minor percentuale di quella ciclo C, N, O. Entrambe producono He. Positrone Neutrino

La zona radiattiva è invasa dalle radiazioni gamma prodotte dal nòcciolo. I fotoni gamma collidono caoticamente contro nuclei ed elettroni di questa zona, rimbalzando da una particella all’altra. Ad ogni urto cedono parte della loro energia, sottoforma di energia cinetica, uscendone con lunghezza d’onda aumentata (effetto Compton). I fotoni uscenti continueranno a collidere colliderà fino ad esaurimento totale dell’energia. In questo modo la zona si mantiene ad un’altissima temperatura.

La zona convettiva non riceve raggi gamma (si esauriscono nella radiattiva). Essa, comunque, riceve energia termica (calore) per contatto diretto con la zona radiattiva. Questa zona, essendo fatta da gas (in parte neutri, in parte ionizzati) a media densità, è sede di moti convettivi con velocità notevole (le masse calde salgono verso la superficie, si raffreddano e ridiscendono per poi riscaldarsi e risalire generando celle convettive). In tal modo il calore viene trasportato fino alla fotosfera.

I moti convettivi del gas, in aggiunta agli effetti legati alla rotazione del sole stesso (effetto Coriolis), possono creare, in alcune aree, delle turbolenze (simili a cicloni o uragani). Le turbolenze, da una parte disturbano il trasporto di calore in superficie (che in quella zona si abbassa di circa 1000° k), dall’altra generano tempeste magnetiche i cui effetti possono giungere fino ai pianeti. Risultato di questo fenomeno sono le macchie solari, area della fotosfera un po’ meno luminose e sedi di intensi fenomeni magnetici. [N.B. i fenomeni magnetici sono legati al fatto che una percentuale di particelle sono ioni]

Esterna alla zona convettiva c’è la fotosfera, indicata come superficie solare visibile. Non è liscia, ma presenta granuli: sono analoghe alle bolle dell’acqua in ebollizione, testimoniano, quindi, i moti convettivi. La temperatura media è circa 5.500 °K (per le leggi del corpo nero, la lunghezza d’onda di massima intensità è quela su tonalità del giallo). In essa sono visibile le macchie solari Al di sopra della fotosfera si trovano: la cromosfera e la corona solare. Nella cromosfera sono presenti anche protuberanze, getti di gas a temperatura elevata che possono raggiungere mezzo milione di km di altezza. Dalla corona solare, si staccano particelle (ioni) a bassissima densità che costituiscono il vento solare (raggiunge i confini del sistema solare)

Sist. Rif. Locale Sist. Di Rif. Equatoriale Sist. Rif. astronomici Magnitudine apparente Magnitudine assoluta (Ipparco e Pogson) Misura della distanza Metodo della parallasse (parsec) Analisi spettrale Classificazione di Harvard Universo vicino Diagramma H-R Nascita, evoluzione e morte delle stella Reazione protone-protone H. Leavitt  Metodo Variabili cefeidi Universo Lontano Misura della distanza di Andromeda Classificazione delle galassie Hubble Spettri delle galassie e redshift (legge di Hubble) Teoria dell’Universo in espansione Big Bang e relative prove Big Bang Modello standard o canonico Il sistema: organizzazione, struttura e regolarità Leggi di Keplero Il sistema solare Il sole: struttura e fenomeni relativi