L’Universo e il Sistema solare

Presentazione sul tema: "L’Universo e il Sistema solare"— Transcript della presentazione:

1 L’Universo e il Sistema solare
25/08/14 L’Universo e il Sistema solare Origine ed evoluzione dell’Universo I corpi celesti: stelle e galassie Il Sole è la nostra stella Il nostro Sistema solare La Luna è il nostro satellite

2 Origine ed evoluzione dell’Universo
25/08/14 Lezione 1 Origine ed evoluzione dell’Universo

3 1. Nell’Universo in espansione le galassie si allontanano l’una dall’altra
25/08/14 Ancora all’inizio del secolo scorso, lo spazio che ci circonda appariva come qualcosa di statico e di immutabile nel tempo, ma il progredire delle tecnologie ha permesso osservazioni sempre più accurate grazie alle quali si è potuto stabilire che anche le stelle che sembrano fisse in realtà si muovono.

4 2. In un anno la luce percorre quasi 10 000 miliardi di kilometri
25/08/14 2. In un anno la luce percorre quasi miliardi di kilometri La luce è una radiazione elettromagnetica che si propaga con moto ondulatorio. Le onde elettromagnetiche sono caratterizzate da una cresta, da una lunghezza d’onda e da una frequenza.

5 25/08/14 3. L’Universo è nato da un’esplosione iniziale e si sta progressivamente espandendo Nel 1929 l’astronomo Edwin Hubble ha elaborato la teoria dell’espansione dell’Universo: sostenne che le galassie si stanno allontanando le une dalle altre partendo da ogni punto e in tutte le direzioni. Hubble scoprì anche che più le galassie sono lontane e più si allontanano velocemente.

6 25/08/14 3. L’Universo è nato da un’esplosione iniziale e si sta progressivamente espandendo Verso la fine degli anni Quaranta il fisico George Gamow sviluppò una teoria secondo cui l’Universo in continua espansione sarebbe stato generato a partire da un nucleo primordiale. Gamow arrivò a enunciare la teoria del Big Bang secondo cui l’esplosione di una massa superconcentrata di materia ed energia diede origine, 13,7 miliardi di anni fa, all’Universo e ne causò l’espansione che ancora oggi è possibile rilevare.

7 4. Il destino dell’Universo dipende dalla sua massa effettiva
25/08/14 4. Il destino dell’Universo dipende dalla sua massa effettiva Il Big Bang ha fornito all’intero Universo una spinta iniziale tendente a disperdere sempre più la materia. A questa spinta di espansione, però si oppone la forza di gravità, ossia la forza di attrazione che si esercita tra i corpi. Per allontanare un oggetto dalla Terra occorre dargli una spinta molto forte, tale da fornire al corpo una velocità, detta velocità di fuga, sufficiente a sfuggire all’attrazione gravitazionale terrestre.

8 4. Il destino dell’Universo dipende dalla sua massa effettiva
25/08/14 4. Il destino dell’Universo dipende dalla sua massa effettiva Sono state formulate due ipotesi riguardo il futuro dell’Universo: il Big Crunch: se la massa presente nell’Universo fosse superiore al valore critico, allora la forza di gravità avrebbe il sopravvento sull’espansione. Si avrebbe così un grande collasso, che porterebbe la materia allo stato iniziale che ha preceduto il Big Bang; la morte fredda dell’Universo: se la massa fosse inferiore al valore critico, l’espansione continuerebbe indefinitamente e la materia e la materia diventerebbe sempre più rarefatta e fredda.

9 4. Il destino dell’Universo dipende dalla sua massa effettiva
25/08/14 4. Il destino dell’Universo dipende dalla sua massa effettiva

10 I corpi celesti: stelle e galassie
25/08/14 Lezione 2 I corpi celesti: stelle e galassie

11 5. Le stelle sono raggruppate in galassie
25/08/14 5. Le stelle sono raggruppate in galassie Le stelle sono corpi celesti all’interno dei quali viene prodotta una enorme quantità di energia che si propaga nell’Universo principalmente sotto forma di luce. Le stelle, insieme a sistemi planetari, polvere e gas interstellare sono raggruppate a formare le galassie. Le costellazioni sono figure immaginarie create dall’uomo, collegando con linee ideali delle stelle.

12 25/08/14 6. Le stelle possono essere classificate in base alle loro proprietà fisiche Le proprietà caratteristiche di una stella sono la massa, le dimensioni, la densità, la temperatura superficiale e la luminosità. Alcune stelle mostrano variazioni di luminosità nel tempo: se le variazioni sono regolari, periodiche e di entità modesta le stelle sono chiamate variabili; se le variazioni di brillantezza sono enormi ed improvvise si hanno le novae e le supernovae.

13 7. Nel diagramma HR il nostro Sole si trova nella sequenza principale
25/08/14 7. Nel diagramma HR il nostro Sole si trova nella sequenza principale Hertzsprung e Russell idearono un diagramma noto come diagramma HR, che porta in ascissa la temperatura superficiale delle stelle e in ordinata la relativa luminosità.

14 25/08/14 8. L’evoluzione delle stelle prevede tre fasi: iniziale, di stabilità e finale Fase iniziale: una stella si forma quando una nebulosa inizia a contrarsi per effetto dell’attrazione gravitazionale. La temperatura interna sale e il calore viene emesso sotto forma di radiazione infrarossa. La futura stella diventa visibile e viene detta protostella.

15 25/08/14 8. L’evoluzione delle stelle prevede tre fasi: iniziale, di stabilità e finale Fase di stabilità: quando il nucleo interno di una protostella raggiunge temperature intorno ai dieci milioni di gradi Celsius, hanno inizio le reazioni di fusione nucleare che trasformano l’idrogeno gassoso in elio, producendo grandi quantità di energia. Ha inizio la fase più lunga e stabile della stella, durante la quale si trova nella sequenza principale del diagramma HR.

16 25/08/14 8. L’evoluzione delle stelle prevede tre fasi: iniziale, di stabilità e finale Fase finale: quando la maggior parte dell’idrogeno presente nel nucleo della stella si è trasformato in elio, il processo di fusione termonucleare termina, la pressione di espansione non controbilancia più la forza di attrazione gravitazionale e il nucleo della stella ricomincia a contrarsi. La contrazione del nucleo provoca un aumento della temperatura interna, che a sua volta causa l’espansione degli strati esterni della stella. Quando gli strati esterni si raffreddano, la stella diventa una gigante rossa.

17 25/08/14 8. L’evoluzione delle stelle prevede tre fasi: iniziale, di stabilità e finale

18 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi
25/08/14 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi Se la massa della stella è inferiore alla metà di quella del Sole, il suo nucleo continua a contrarsi e collassa fino a diventare un corpo con dimensioni simili a quelle della Terra e densità elevatissima, diventa una nana bianca. Poiché all’interno della nana bianca non viene più prodotta energia, essa si spegne lentamente e si trasforma in un oggetto stellare chiamato nana nera.

19 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi
25/08/14 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi Nel nucleo di una stella con massa iniziale tra 0,5 e 8 masse solari, l’alternarsi di contrazioni ed espansioni continua producendo elementi chimici più pesanti, come carbonio e ossigeno; si formano così le nane bianche al carbonio-ossigeno, le più diffuse nell’Universo.

20 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi
25/08/14 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi Se la massa iniziale della stella è di almeno 8 masse solari, nel nucleo si formano elementi chimici sempre più pesanti fino ad arrivare al ferro. Quando la massa del nucleo di ferro raggiunge un limite critico, subisce un decadimento e implode, mentre gli strati esterni della stella vengono lanciati nello spazio. Questa esplosione stellare viene chiamata supernova di tipo II.

21 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi
25/08/14 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi Il destino finale di una supernova dipende dalla sua massa: se la sua massa residua è uguale a circa 3 masse solari, si trasforma in una stella di neutroni; se è superiore a tre volte la massa solare, ciò che rimane della stella può diventare un buco nero.

22 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi
25/08/14 9. La «morte» di una stella può avvenire in diversi modi Si ritiene infatti che alcune supernovae di tipo I derivino dall’esplosione di nane bianche che trasferiscono su di sé la massa di una stella compagna.

23 Il Sole è la nostra stella
25/08/14 Lezione 3 Il Sole è la nostra stella

24 10. All’interno del Sole avvengono reazioni di fusione nucleare
25/08/14 10. All’interno del Sole avvengono reazioni di fusione nucleare Il Sole è una sfera di gas incandescente. È formato da quattro involucri concentrici: il nucleo, la zona più calda e densa; la zona radiativa; la zona convettiva; la fotosfera.

25 25/08/14 11. Sulla superficie solare è hanno luogo fenomeni visibili anche dalla Terra Le macchie solari sono zone più scure visibili sula superficie del Sole. Vicino alle macchie solari si distinguono getti luminosi detti protuberanze. Nella vicinanza di grandi gruppi di macchie solari si notano anche i brillamenti.

26 25/08/14 12. L’atmosfera solare è costituita dalla cromosfera e dalla corona solare La cromosfera, uno strato di spessore ridotto, è chiamata così perché appare come un anello colorato di rosa quando il disco solare è eclissato dal ciclo lunare durante l’eclissi di Sole. La corona solare, si estende fino a centinaia di kilometri dal Sole e ha una luminosità che decresce progressivamente.

27 13. La massa del Sistema solare è quasi tutta concentrata nel Sole
25/08/14 13. La massa del Sistema solare è quasi tutta concentrata nel Sole Il Sistema solare si estende per più di 4 miliardi di kilometri. In realtà, lo spazio occupato dai corpi solidi è minuscolo rispetto alle dimensioni complessive del sistema.

28 Gli otto pianeti del sistema solare
25/08/14 Lezione 4 Gli otto pianeti del sistema solare

29 14. Il Sistema solare si è originato da una nebulosa primordiale
25/08/14 14. Il Sistema solare si è originato da una nebulosa primordiale Il Sole e i pianeti hanno avuto un’origine comune a partire da un’immensa nube di gas e polvere in uno dei bracci della Via Lattea. Una nebulosa primordiale ha cominciato a collassare su se stessa e si condensa in un disco appiattito che ruota vorticosamente.

30 14. Il Sistema solare si è originato da una nebulosa primordiale
25/08/14 14. Il Sistema solare si è originato da una nebulosa primordiale Il centro della nube si sarebbe riscaldata formando una protostella, dando origine all’aggregazione di oggetti di dimensioni sempre maggiori: i planetesimi. I planetesimi più vicini al Sole primordiale si accrebbero per aggregazione di rocce e metalli dando origine ai pianeti rocciosi: Mercurio, Venere, Terra e Marte. Quelli più lontani si ricoprirono di ghiaccio e trattengono enormi quantità di gas, formando i pianeti giganti: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

31 15. I pianeti ruotano intorno al Sole con i loro satelliti
25/08/14 15. I pianeti ruotano intorno al Sole con i loro satelliti I pianeti sono corpi celesti che non emettono luce propria, ma brillano di luce riflessa; di notte, infatti, ci appaiono luminosi solo perché riflettono la luce del Sole. I satelliti sono corpi celesti che ruotano sul proprio asse, intorno ai pianeti, ma compiono anche, insieme ai relativi pianeti, un moto intorno al Sole detto di traslazione.

32 15. I pianeti ruotano intorno al Sole con i loro satelliti
25/08/14 15. I pianeti ruotano intorno al Sole con i loro satelliti

33 16. I pianeti più vicini al Sole sono definiti rocciosi
25/08/14 16. I pianeti più vicini al Sole sono definiti rocciosi I pianeti che presentano diverse analogie con la Terra, chiamati anche pianeti rocciosi (Mercurio, Venere, Terra e Marte) sono costituiti da un nucleo metallico circondato da un mantello basaltico. Mercurio è grande meno di un terzo della Terra. È il pianeta più vicino al Sole ed è l’unico a essere privo di atmosfera. Presente intense attività vulcaniche.

34 16. I pianeti più vicini al Sole sono definiti rocciosi
25/08/14 16. I pianeti più vicini al Sole sono definiti rocciosi Venere è il pianeta più simile alla Terra per dimensioni e densità. È circondato da una densissima atmosfera costituita prevalentemente da anidride carbonica che determina una pressione 90 volte superiore a quella della nostra atmosfera. La superficie rocciosa di Venere non è visibile dalla Terra a causa della presenza continua di nubi formate da goccioline di acido solforico.

35 16. I pianeti più vicini al Sole sono definiti rocciosi
25/08/14 16. I pianeti più vicini al Sole sono definiti rocciosi La Terra è il terzo pianeta del Sistema solare. È costituita da involucri concentrici rocciosi, con all’interno un nucleo di ferro e nichel, e possiede acqua allo stato liquido. La sua atmosfera è ricca di ossigeno gassoso: in tutti gli altri pianeti solari non ne è stata trovata traccia. La presenza dell’ossigeno sulla Terra è una conseguenza dell’attività degli organismi fotosintetici.

36 16. I pianeti più vicini al Sole sono definiti rocciosi
25/08/14 16. I pianeti più vicini al Sole sono definiti rocciosi Marte è il primo dei pianeti esterni alla Terra. È un pianeta roccioso ricco di ossidi di ferro ed è grande circa a metà della Terra. La sua atmosfera è sottilissima e prevalentemente composta da anidride carbonica. La temperatura varia fra i -125 °C e i 17 °C. Le regioni polari sono rivestite da calotte ghiacciate e forti venti (200 km/h) trasportano grandi quantità di polveri.

37 25/08/14 17. I pianeti di tipo gioviano sono costituiti essenzialmente da idrogeno ed elio Giove dista dal Sole mediamente 778 milioni di kilometri ed è il più grande dei pianeti giganti. È un pianeta gassoso e irradia una quantità di energia pari a circa il doppio di quella che riceve dal Sole. Possiede 62 satelliti.

38 25/08/14 17. I pianeti di tipo gioviano sono costituiti essenzialmente da idrogeno ed elio Saturno ha numerosi satelliti e il sistema di anelli, che sono costituiti da frammenti di ghiaccio e hanno uno spessore di circa un kilometro. Non ha una superficie solida e ha temperature che arrivano a -191°C.

39 25/08/14 17. I pianeti di tipo gioviano sono costituiti essenzialmente da idrogeno ed elio Urano dista dal Sole 2870 milioni di kilometri e ha una temperatura superficiale media di -215°C. Nettuno dista dal Sole 4,5 miliardi di kilometri, ha dimensioni e struttura simili a Urano ma ne differisce per il colore: è più azzurro per la presenza di metano nella sua atmosfera.

40 18. Plutone è stato declassato a pianeta nano
25/08/14 18. Plutone è stato declassato a pianeta nano Plutone fu scoperto nel Si trova ai limiti del Sistema solare, a una distanza di circa 5,9 miliardi di kilometri dal Sole. Era il più piccolo pianeta del Sistema solare (2300 km di diametro). La questione del «declassamento» di Plutone venne sollevata soprattutto per via della scoperta di Eris, un oggetto trans-nettuniani con un diametro di 2400 km, quindi maggiore di quello di Plutone. Così si decise di classificare Plutone e gli asteroidi Cerere ed Eris come pianeti nani.

41 25/08/14 19. Asteroidi e pianeti compiono orbite che possono passare molto vicine alla Terra La maggior parte degli asteroidi del Sistema solare si trova tra le orbite dei pianeti Marte e Giove e ha un diametro che varia da poche decine di metri a centinaia di kilometri. Le comete sono ammassi di ghiaccio e polvere che occasionalmente si avvicinano al Sole e gradualmente si riscaldano.

42 La Luna è il nostro satellite
25/08/14 Lezione 5 La Luna è il nostro satellite

43 25/08/14 20. Luna e Terra differiscono per le dimensioni e per altre caratteristiche La Luna è uno dei satelliti più grandi del Sistema solare: il suo raggio medio è di 1740 km. Il volume è di 1/49 rispetto alla Terra e la gravità sulla superficie è minore di 1/6 rispetto a quella terrestre. I suoi moti di rotazione e di rivoluzione avvengono in 27 giorni e mezzo. Poiché compie un giro su se stessa nello stesso tempo in cui compie un giro intorno alla Terra, la Luna volge verso la Terra sempre la stessa «faccia».

44 25/08/14 20. Luna e Terra differiscono per le dimensioni e per altre caratteristiche

45 21. I mari lunari sono enormi superfici ricoperte di lava ormai fredda
25/08/14 L’impatto di una grande quantità di meteoriti sulla superficie lunare ha provocato la formazione di grandi crateri di varie dimensioni; per questo la crosta si è spaccata permettendo la fuoriuscita di enormi colate di lava basaltica che ha lentamente ricoperto ampie superfici formando i mari lunari. La Luna è un corpo celeste molto stabile: il suo aspetto di oggi è praticamente lo stesso di tre miliardi di anni fa.

46 22. Le fasi lunari e i moti della Luna
25/08/14 22. Le fasi lunari e i moti della Luna Il moto di rivoluzione della Luna intorno alla Terra avviene su un piano leggermente inclinato rispetto al piano dell’orbita terrestre. I due piani si intersecano lungo la linea dei nodi.

47 22. Le fasi lunari e i moti della Luna
25/08/14 22. Le fasi lunari e i moti della Luna Osservando la Luna nell’arco di un mese, è possibile notare che a «faccia» che vediamo assume un aspetto via via diverso: ciò è causato dalla diversa prospettiva che, stando sulla Terra, abbiamo della parte illuminata del satellite. Questi diversi aspetti sono dette fasi lunari e sono dovuti alle posizioni reciproche che la Luna occupa rispetto alla Terra e al Sole. Quando la Luna si trova tra la Terra e il Sole, la posizione viene detta congiunzione. Dopo aver percorso un quarto della sua orbita, la Luna si trova in quadratura. Durante il plenilunio, la Luna si trova dalla parte opposta alla Terra cioè in opposizione.

48 22. Le fasi lunari e i moti della Luna
25/08/14 22. Le fasi lunari e i moti della Luna

49 27. Le eclissi di Sole e di Luna
25/08/14 27. Le eclissi di Sole e di Luna Eclissi è un termine generico che indica l’occultamento di un corpo celeste da parte di un altro. Si parla di eclissi di Sole, quando la Luna si trova fra Sole e Terra e proietta la propria ombra sulla superficie terrestre nascondendo il Sole. Si parla di eclissi di Luna quando la Terra si trova fra il Sole e la Luna, in opposizione, e proietta la propria ombra sul nostro satellite oscurandolo.

50 27. Le eclissi di Sole e di Luna
25/08/14 27. Le eclissi di Sole e di Luna