Moto dei pianeti nel sistema solare e leggi di Keplero

Presentazione sul tema: "Moto dei pianeti nel sistema solare e leggi di Keplero"— Transcript della presentazione:

1 Moto dei pianeti nel sistema solare e leggi di Keplero
Satelliti naturali Moto dei pianeti nel sistema solare e leggi di Keplero Orbite pianeti e delle comete attorno al Sole, orbite satelliti naturali ed artificiali attorno ai loro pianeti.

2 I pianeti del sistema solare
Moto dei pianeti nel sistema solare e leggi di Keplero Orbite pianeti e delle comete attorno al Sole, orbite satelliti naturali ed artificiali attorno ai loro pianeti.

3 Le leggi di Keplero Orbite pianeti e delle comete attorno al Sole, orbite satelliti naturali ed artificiali attorno ai loro pianeti.

4 Johannes Kepler (1571-1630) Isaac Newton (1642-1727)
leggi empiriche leggi teoriche Johannes Keplero (tedesco): leggi empiriche a partire dai dati di Tycho Brahe Isaac Newton (inglese): dimostrazione teorica a partire dalla legge di gravitazione universale

5 Astronomi e fisici 1473-1543 Niccolò Copernico (astronomo polacco)
Tycho Brahe (astronomo danese) Galileo Galilei (fisico, matematico, astronomo italiano) Johannes Kepler (astronomo e matematico tedesco) Isaac Newton (matematico e fisico inglese) Niccolò Copernico (polacco) Tycho Brahe (danese) Galileo Galilei (italiano) Johannes Kepler (tedesco) Isaac Newton (inglese)

6 I - La legge delle orbite
Tutti i pianeti si muovono su orbite ellittiche aventi il Sole in uno dei due fuochi.

7 II – La legge delle aree Il segmento che congiunge un qualsiasi pianeta al Sole (raggio vettore) descrive aree uguali in tempi uguali. Questo significa che ogni pianeta percorre più rapidamente i tratti di orbita che si trovano più vicini al Sole (perielio) rispetto a quelli più distanti (afelio). Quindi la velocità orbitale di un pianeta è massima quando si trova al perielio, poi decresce man mano che si allontana e diventa minima quando si trova all'afelio.

8 III – La legge dei periodi
Il quadrato del periodo orbitale (T) di ogni pianeta attorno al Sole è proporzionale al cubo del semiasse maggiore (a) della sua orbita.

9 Come si ricava la terza legge di Keplero dalla legge di gravitazione universale
Da GmmST/R2=m4pi2R/T2 ricavare T2 proporzionale a R3

10 Il sistema solare MERCURIO 46-69,8 87,97 G VENERE 107,4-109 224,70 G
DISTANZA MIN-MAX DAL SOLE (milioni Km) PERIODO RIVOLUZIONE ATTORNO AL SOLE  MERCURIO 46-69,8 87,97 G VENERE 107,4-109 224,70 G TERRA 365,26 G MARTE 206,7-249,1 686,98 G GIOVE 740,9-815,7 11,86 A SATURNO 29,42 A URANO 83,75 A NETTUNO 163,72 A PLUTONE 248 A

11 Riassumendo I LAW II LAW Fine III LAW Parametri programma:
Km – 20 m/s Zoom: 2N 3N III LAW

12 L’esplorazione planetaria

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14 MERCURIO

15 Sonda Mariner 10 URSS lancio nel 1973
Le immagini prodotte, hanno permesso di tracciare una mappa del 45% della superficie del pianeta. Sonda BEPI-COLOMBO lancio nel 2013

16 VENERE

17 Sonda Venera 9 URSS lancio nel 1975
Inviò la prima immagine della superficie di Venere mentre il lander sopravviveva 53 minuti prima di restare schiacciato. Sonda Venus express lancio nel 2005

18 Al suolo, infatti, la temperatura è di 750 gradi Kelvin, capace di fondere anche il piombo, e con uno spessore e densità dei gas che raggiungono pressioni dell'ordine di 200 atmosfere in superficie. Questo filmato è stato costruito con delle foto scattate da Venus Express in avvicinamento a Venere il 22 maggio 2006.

19 Foto nell’infrarosso dell’atmosfera di Venere.
Venus Express, 25 aprile 2006.

20 MARTE

21 VIKING NASA 20/08/1975: lancio 19/06/1976: orbita attorno a Marte 20/07/1976: atterraggio lander su Marte

22 Apertura alare totale dei pannelli solari: 9,75 m.
Immagine riprese dall'orbiter del Viking 1, la famosa faccia marziana.

23 Il lander Viking 1 tocca il suolo di Marte, il primo ad atterrare incolume su un altro pianeta.

24 Il Viking 1 ( e il Viking 2, atterrato 45 giorni più tardi) fecero foto e raccolsero dati sulla superficie marziana. Superficie di Marte fotografata dal Viking 1. L'orbiter rimase operativo fino al 7 agosto 1980, le trasmissioni del lander cessarono invece l’11 novembre 1982.

25 11/12/1998: lancio 24/09/2000: perdita della sonda
MARS CLIMATE ORBITER NASA 11/12/1998: lancio 24/09/2000: perdita della sonda Sistema internazionale e sistema di misura anglosassone si sono scontrati facendo una vittima illustre: la sonda Mars Climate Orbiter, che si è schiantata sulla superficie del Pianeta Rosso. Sembra incredibile, ma è andata proprio così. Per un errore di conversione dalle tavole della Lockheed Martin costruttrice del veicolo, in feet ("piedi"), a quelle della NASA, in metri, il veicolo è stato fatto avvicinare al pianeta ad una quota troppo bassa (57 chilometri) invece dei 186 km previsti. Tre inchieste diverse sono state aperte per capire soprattutto come mai nella catena dei controlli e delle verifiche l'errore sia sopravvissuto senza che nessuno se ne accorgesse Risultati: MISSIONE FALLITA

26 MARS PATHFINDER NASA 04/12/1996: lancio 04/07/1997: arrivo
Consiste di una stazione lander e di un piccolo rover di superficie chiamato Sojourner Primo rover su Marte. Tempo impiegato dalla luce per Terra-Marte: 10 min 35 s, Distanza Terra-Marte nel giorno dell'atterraggio: 191 milioni di km

27 Foto scattata dal rover al lander

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29 Discesa del Sojourner dalla rampa del lander
Dimensioni del rover: lungo 65 cm, largo 48 cm, alto 30 cm Peso: 10,6 kg Velocità massima: 1 cm/s

30 Marte visto dal rover Sojourner

31 MARS EXPRESS ESA 02/06/2003: lancio 25/12/2003: arrivo orbiter nell’orbita stabilita e lander sganciato. Sonda operativa, lander disperso. Il satellite ha a bordo sette strumenti di osservazione, e un piccolo lander, Beagle 2, che è sceso sulla superficie del pianeta per effettuare misure in situ. Dopo ripetuti tentativi di comunicazione il lander è stato dichiarato perso il 6 febbraio 2004 L’obiettivo scientifico della missione è studiare l’atmosfera, la geologia e la struttura del pianeta, con particolare attenzione alla ricerca di acqua nascosta sotto la superficie. Lander della Mars Express

32 Le foto dei satelliti mostrano infatti strutture che si possono essere formate solo a seguito del deflusso di grandi quantità d’acqua e fanno ipotizzare addirittura l’esistenza di un vasto oceano che copriva gran parte dell’emisfero nord del pianeta. Qualcosa però è cambiato nell’atmosfera di Marte, probabilmente intorno a 3.8 miliardi di anni fa, perché ora le sue caratteristiche non sembrano permettere più la presenza permanente di acqua allo stato liquido sulla superficie. Questo non esclude però che l’acqua possa essere ancora presente nel sottosuolo del pianeta, forse intrappolata in uno strato di terreno ghiacciato Valli marziane

33 Paesaggio marziano

34 Il 23 gennaio 2004 la sonda ha prodotto la prima prova diretta di quello che fino a quel momento era solo un'ipotesi, e cioè la presenza di acqua su Marte; nello specifico le immagini dimostrano la presenza di acqua nel polo sud del pianeta. Ghiaccio in un cratere al polo nord di Marte. Sono presenti tracce di ghiaccio anche attorno al cratere (28 luglio 2005).

35 Il monte Olimpus visto dal Mars Express.
oltre 25 km di altezza ed una struttura di oltre 500 km di diametro.

36 Una sezione della scarpata che circonda il vulcano Mons Olympus, 550 km around and up to six km high in places.

37 Spirit 07/06/2003: lancio 04/01/2004: arrivo
MARS EXPLORATION ROVER NASA Opportunity 07/07/2003: lancio 24/01/2004: arrivo Spirit 07/06/2003: lancio 04/01/2004: arrivo Rover Spirit

38 Confronto fra Sojourner e Spirit

39 Vedi il lancio del rover Spirit
Vedi l’atterraggio del rover Spirit Vedi l’esplorazione di Marte del rover Spirit

40 Il prossimo obiettivo è la "Terra Promessa".
Le specifiche del rover prevedevano che avrebbe funzionato per almeno novanta giorni. Tali specifiche sono state ampiamente superate e Spirit ha continuato a marciare sul suolo marziano per tutto il 2005, raggiungendo il Lahontan Crater e la Columbia Hills, percorrendo una distanza superiore ai 6 km. Il prossimo obiettivo è la "Terra Promessa". 19/03/2006 È malconcio Spirit: ha un guasto ad una ruota, mentre la scarsità di raggi solari nella zona del pianeta in cui si trova diminuisce di molto la sua autonomia, fatto aggravato anche dall'usura dei pannelli solari che lo alimentano. Spirit si trova in una zona del pianeta su cui sta per piombare l'inverno marziano e conseguentemente i raggi solari necessari per la sopravvivenza di Spirit saranno sempre minori. La salvezza si trova a soli 128 metri dal robot, in una pianura del pianeta rosso, su cui potrebbe letteralmente "svernare" senza molti problemi. Ma per Spirit la distanza è abissale: il rover si muove infatti la velocità di metri al giorno. Senza contare che una delle sei ruote di cui Spirit è equipaggiato è guasta e il rover è costretto a trascinarla, con conseguente maggiore dispendio di energia. Opportunity, invece, non ha guasti e si muove sull'equatore marziano, dove l'insolazione è massima. Quindi è in piena attività. Lo stesso vale per Opportunity, diretto verso il Victoria Crater.

41 Dal 1960 al 2005 le missioni verso Marte sono state 34.
18 sono fallite…

42 GIOVE

43 PIONEER 10 3/3/1972 lancio 3/12/1973 primo sorvolo di Giove 13/6/1983 uscita dal sistema solare

44 La sonda ha a bordo una placca d'oro con il disegno di un uomo e di una donna e con informazioni sulle origini e i creatori della sonda stessa, destinate ad ogni extraterrestre che eventualmente un giorno le trovasse.

45 Immagine di Giove trasmessa dal Pioneer 10

46 La Grande Macchia Rossa di Giove, ripresa dalla sonda Galileo il 26 giugno 1996.
Si tratta di un ciclone di proporzioni immense, quasi tre volte il diametro della Terra, presente nell'atmosfera del pianeta da almeno 300 anni. I venti vi soffiano in senso antiorario a quasi 400 Km all'ora.

47 Famoso per essere l'oggetto più distante creato dall'uomo, all'ultimo contatto avuto il Pioneer 10 si trovava a più di 7,6 miliardi di Km dalla Terra.

48 La sonda ha effettuato importanti ricerche scientifiche nelle regioni esterne del nostro Sistema Solare fino alla conclusione della missione, avvenuta il 31 marzo 1997. Il 22 gennaio 2003 si rintracciò l’ultimo segnale lanciato dal Pioneer 10. Il Pioneer 10 sta seguendo la direzione verso la stella Aldebaran, nella costellazione del Toro ad una velocità di 12,155 km/s. Impiegherà più di 2 milioni di anni per raggiungerla.

49 Il 17 febbraio 1998, Voyager 1 ha superato il Pioneer 10 e ora è l'oggetto creato dall'uomo più lontano nello spazio. Il 29 luglio 2005, la Voyager 1 era ad una distanza di 14,5 miliardi di Km dal sole. Si sta allontanando dal sistema solare ad una velocità quasi costante di 17,1 km al secondo.

50 Voyager 1 porta con sé un disco registrato d'oro che contiene immagini e suoni della Terra, assieme a qualche istruzione su come suonarlo, nel caso qualcuno lo trovasse.

51 Io, satellite di Giove. Ha circa le dimensioni della Luna ed e' il piu' vicino a Giove, tormentato dal potente campo magnetico e dalle forze mareali del pianeta. E' stato il primo corpo del sistema solare, oltre alla Terra, a rivelarsi ancora vulcanicamente molto attivo. Ripreso dalla Galileo il 7 settembre 1996 mostra grandi cambiamenti nella sua superficie rispetto alle immagini della navicella Voyager di 17 anni fa. Le aree nere e rosse sono depositi vulcanici molto recenti. A destra verso il centro si vede il vulcano attivo Prometheus. Io, satellite di Giove.

52 Europa, satellite di Giove.
Le pianure ghiacciate del satellite Europa sono solcate da linee e fratture piu' scure che indicano la presenza di materiale roccioso. Foto ripresa da Galileo. Europa, satellite di Giove.

53 SATURNO

54 12/11/1980: il Voyager 1 è nel punto più vicino a Saturno
5/9/1977: lancio 12/11/1980: il Voyager 1 è nel punto più vicino a Saturno

55 Saturno da Cassini

56 Gli anelli di Saturno

57 Teti, satellite di Saturno (foto scatta dalla sonda Cassini).

58 URANO, NETTUNO E PLUTONE

59 Gennaio 1986: il Voyager 2 è nel punto più vicino a Urano
20/8/1977: lancio Gennaio 1986: il Voyager 2 è nel punto più vicino a Urano

60 NEW HORIZONS NASA 19/01/2006: lancio Tra 9 anni : Plutone
prima sonda spaziale destinata a raggiungere Plutone 19/01/2006: lancio Tra 9 anni : Plutone