Corso completo di Astronomia con possibili domande d'esame evidenziate in giallo

Sistema solare

Il sistema solare è composto da:

• Sole
• 8 pianeti: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno
• 5 pianeti nani: Cerere, Plutone, ….
• Satelliti naturali
• Corpi minori (asteroidi, cinture asteroidali come “la fascia principale” e la “fascia di Kuiper”, comete, meteoriti, polvere interplanetaria)

Il sistema solare ha un diametro di 240-260 UA, è situato nella Via Lattea nel braccio di Orione e orbita attorno al centro della galassia alla velocità di 230 km/s.

I pianeti del sistema solare si dividono in:

Le orbite dei pianeti sono leggermente ellittiche tanto che si possono considerare circolari tranne l’orbita di Mercurio. Inoltre tutte le orbite si possono considerare complanari dato che sono inclinate di pochi gradi rispetto al piano dell’eclittica.

Tutti i pianeti ruotano in senso antiorario sia in rotazione attorno al Sole sia al proprio asse (sincrone), le uniche eccezioni di rotazione oraria attorno al proprio asse sono Venere e Urano (asincrone).

Mercurio e Venere

Marte

• ➢ Orbita leggermente ellittica (Keplero riuscì a capire che l’orbita di Marte era ellittica e diede inizio alla teoria gravitazionale di Newton)
• ➢ Torbitale= 1,88 anni
• ➢ Trotazionale= 24 ore circa
• ➢ Pressione bassa, densità bassa
• ➢ Asse di rotazione inclinato di 25° rispetto al piano orbitale
• ➢ Moto retrogrado (spiegato dal modello copernicano. Visto che la Terra a un’orbita più interna ruota più velocemente quindi supera il pianeta rosso a un certo punto)
• ➢ Mancanza di atmosfera, ho CO2
• ➢ Assenza di placca tettonica
• ➢ Tempeste di sabbia → sublimazione del ghiaccio secco crea venti che a loro volta creano tempeste di sabbia
• ➢ Colore rosso: materiale in superficie contiene molto ferro che esposto a ossigeno si ossida: ossido di ferro
• ➢ Diavoli della sabbia: tornado che si spostano ad alte velocità e ripuliscono la superficie
• ➢ Acqua su Marte: sonda spirit: visita zone con tracce di olivina, sostanza che si distrugge a contatto con l’acqua, quindi in queste zone sicuro non c’è stato il passaggio di acqua.
• Opportunity: ha trovato rocce con zone di sedimentazione, il che giustifica la passata presenza di acqua sul pianeta.
• ➢ Lune di Marte: Phobos, Deimos: lune di dimensioni più piccole rispetto alla nostra Luna, con forma irregolare. Phobos si pensa si schianterà su Marte in futuro, Deimos si allontanerà in futuro

Fascia di asteroidi-fascia principale

Si trova tra l’orbita di Marte e Giove a 380-480 mln km dal Sole.

È costituita da corpi di forma irregolare → i corpi più grandi sono: Cerere, Vesta, Pallade, Igea.

Si è formata dalla nebulosa solare primordiale come aggregazione di planetesimi, oggetti di piccola dimensione che scontrandosi andranno a formare oggetti più grandi come protopianeti. La forza gravitazionale di Giove non ha permesso la formazione di un pianeta → “Lacune di Kirkwood”.

Oss: (missione DAWN: sonda ha orbitato vicino prima a Vesta e poi a Cerere.

• Vesta è l’asteroide più luminoso si può vedere anche ad occhio
• Cerere è l’asteroide più massiccio della fascia, sotto il mantello ipotesi di acqua ghiacciata (chiazze bianche date da acqua che è emersa sulla superficie sublimando e lasciando una traccia di sale)

Asteroidi near Earth

Asteroidi la cui orbita è vicino a quella terrestre. Si suddividono in tre classi:

• 1-Asteroidi Aten semiasse<1UA
• 2-Asteroidi Apollo semiasse>1UA
• 3-Asteroidi Amor (forse Deimos e Fobos)

Giove

• ➢ È il pianeta più grande e massiccio del sistema solare → grande campo gravitazionale
• ➢ Composto da H(78%) e He(19%) in fase gassosa all’esterno e liquido all’interno
• ➢ È il terzo pianeta più luminoso nel cielo
• ➢ Nucleo di Fe e Si
• ➢ Ruota molto velocemente → schiacciamento ai poli
• ➢ Basse temperature pressione e densità
• ➢ Torbitale= 11,86 anni
• ➢ Trotazionale= 9,50 ore
• ➢ Forte campo magnetico → e fa sì che satelliti che ruotano intorno a Giove non abbiano vento solare perché protetti dal campo magnetico
• ➢ Presenza di bande (più scure) e zone (più chiare) in fasce parallele. Il loro colore dipende da composizione chimica (presenza di ammoniaca ghiacciata in atmosfera) più sole.
• ➢ Presenza di vortici, cicloni, anticicloni, fulmini, tempeste
• ➢ 79 lune “satelliti galileiani” (rocciose quelle vicine, ghiacciate quelle lontano) - formano come un piccolo sistema solare

Saturno

• ➢ È il secondo pianeta più grande
• ➢ Torbitale= 30 anni
• ➢ Trotazionale= 10 ore
• ➢ Ruota molto velocemente → schiacciamento ai poli
• ➢ È composto da H (96%) e He (3%)
• ➢ Anelli separati da fessure che si estendono per 140000 Km

Sono costituiti da particelle di ghiaccio + detriti dati da collisione tra comete e lune di Saturno.

Sono dovuti all’effetto dell’attrazione ma reale che distrugge asteroidi che entrano nell’orbita di Saturno e diventano detriti.

Non hanno forma perfettamente circolare, ci sono ondulazioni.

Huygens fu il primo a proporre esistenza di anelli, Galileo li osserva e li vede come una protuberanza che appariva e spariva.

[C-B-divisione di Cassini-A-fenditura di Encke-F-G-E]

Zona rossa: particelle con dimensioni >5cm.

Zona verde: <5cm.

Zona blu: <1cm.

• ➢ Irraggia energia, irraggia almeno il doppio dell’energia che riceve dal Sole → Elio liquido
• ➢ Bassa densità (perché tanto H)
• ➢ Ha meno bande perché manca di ammoniaca
• ➢ Aspetto calmo ma è solo apparenza (su Saturno molte tempeste e venti)
• ➢ Circa 82 lune: Titano: è il più grande satellite naturale di Saturno, ha enorme concentrazione di metano, l’atmosfera ricca di azoto e metano.
• Teti e Dione: presenza di acqua ghiacciata
• Rea
• Minas: corpo celeste più piccolo che si conosca.

Urano e Nettuno

Plutone

Plutone è un pianeta nano orbitante nella parte esterna del sistema solare, nella fascia di Kuiper. È considerato il 9 pianeta del sistema solare.

Due zone: zona rossa ricca di metano, zona bianca ricca di azoto e acqua ghiacciata.

Caronte satellite naturale di Plutone.

Pianeti trans-Nettuniani.

Fascia di Kuiper: fascia di asteroidi esterna rispetto all’orbita di Nettuno.

Nube di Oort: ipotetica nube sferica di comete, che possono essere di corto periodo o lungo periodo.

Coordinate celesti

Le coordinate celesti servono per identificare la posizione di un oggetto nel cielo proiettando ogni corpo sulla sfera celeste. Platone fu il primo a proporre un modello geocentrico con stelle fisse che ruotano su una sfera celeste con un asse che interseca polo nord e sud.

Coord. terrestri

Piano di riferimento: piano equatoriale, piano ortogonale all’asse di rotazione e passante per il centro della Terra.

Coordinate: punto Vernale → si usa il: è uno dei due punti equinoziali (equinozio di primavera, equinozio d’autunno) in cui l’equatore celeste interseca l’eclittica.

Longitudine (l’angolo che forma il meridiano passante per quel punto con il meridiano passante per Greenwich).

Latitudine (l’angolo che forma il filo a piombo con il piano equatoriale).

• Meridiani: semi archi di cerchio che contengono poli
• Paralleli: intersezioni più piccole dell’equatore tra piano equatoriale e sfera

Perturbazioni delle coordinate

→ Effetti/fenomeni che provocano variazioni nei sistemi.

Precessione: la Terra possiede un moto di precessione, il suo asse di rotazione ruota lentamente intorno alla perpendicolare al piano della sua orbita. Questo fenomeno è dovuto all’attrazione del Sole e della Luna e alla forma non perfettamente sferica della Terra.

Nutazione: fenomeno dovuto alla presenza della Luna. L’asse ruotando oscilla un po’.

Parallasse: è il primo metodo per misurare la distanza di una stella (tramite questo metodo di misurazione si capì che è la Terra a girare attorno al Sole).

Definisco parsec come la distanza di una stella con parallasse di 1 secondo d’arco 1pc~3,26 anni luce.

Le stelle più lontane misurate sono a 50 parsec.

Oss:

Stella per ora più vicina a noi: Proxima Centauri, ha moto proprio.

Stella di Barnard, ha moto proprio, tra migliaia di anni sarà la più vicina.

Aberrazione: fenomeno legato alla velocità della luce, che è finita e costante.

Se siamo in moto rispetto ad un oggetto questo ci apparirà sottendere da un angolo inferiore.

Galileo fu il primo a tentare la misurazione della velocità della luce, ipotizzando che fosse finita (assistente con lanterna su una collina lontana). Ma all’epoca c’erano problemi nella determinazione della longitudine.

Roemer attribuì correttamente l’effetto dell'aberrazione stellare, dimostrando che la velocità della luce è finita e ~10210v della Terra. Sbagliato!! C~301000 km/s

Rifrazione: questo effetto è dovuto all’atmosfera terrestre la quale fa sì che i raggi luminosi che attraversano diversi strati dell’atmosfera, ciascuno con indici di rifrazione diverso, vengono deviati. → legge di Snell. (Ex. Tramonto del Sole, Luna rossa vicino all’orizzonte (l’atmosfera assorbe e diffonde le alte frequenze, eclissi lunare)

Come studio la velocità complessiva di una stella?

Quello che vedo è solo un modo angolare ma potrebbe anche essere che la stella si stia allontanando o avvicinando —-- lo capisco da effetto Doppler.

Calcolo distanza Terra-Sole

Edmond Halley propone metodo per calcolare la distanza Terra Sole a partire dalle misure del transito di Venere. Transito previsto per 1761.

Distanza Terra-Sole=140593346 km.

Leggi di Newton

1. Legge di inerzia: un oggetto in quiete rimarrà in quiete, un oggetto che si muove di moto rettilineo uniforme rimane con velocità costante se su di esso non viene applicata alcuna forza
2. F=ma
3. Per ogni azione c’è una reazione uguale in modulo e contrario in verso.

Legge di gravitazione universale

Leggi di Keplero

1. Le orbite dei pianeti sono ellittiche, all’interno delle quali il Sole occupa uno dei due fuochi
2. Aree uguali in tempi uguali
3. Il periodo di rivoluzione al quadrato è proporzionale al semiasse maggiore dell’orbita al cubo

1Legge:

2Legge:

3Legge:

Scala delle magnitudini

Storia: Ipparco di Nicea introdusse la scala delle magnitudini che ci dice quanto è luminosa una stella senza tener conto della distanza (magnitudine apparente).

Tipi di magnitudine:

• ➢ M. apparente: luminosità osservata dalla Terra, la indichiamo con m
• ➢ M. intrinseca: quanto una stella effettivamente emette
• ➢ M. assoluta: luminosità a distanza 10 pc dalla stella, la indichiamo con M

Scala:

• ➢ Minore è magnitudine e maggiore è la luminosità. Ad esempio il Sole ha m=-26.7, la Luna m=-12.6, Venere m=-4.4, Sirio m=-1.4 e Vega m=0
• ➢ Se stella è 100 volte più luminosa allora avrà magnitudine 5 volte minore
• ➢ Il massimo di luminosità si ha per m=-26.7 (Sole), il minimo osservabile ad occhio nudo è m=6 ed il minimo osservabile dall’uomo è m=30

Flusso radiativo: nell’intento di conoscere la magnitudine intrinseca/assoluta e non apparente, introduco il flusso radiativo come: che nel caso del Sole vale = = = 1365 /2 24π 4π −1 2 Vale la relazione da cui ricavo = FORMULA DI POGSON 2 15= 100 − =− 2 . 5 ( )1 2 10 1 2 (uso la magnitudine per risparmiare cifre) ( −) −+52 se suppongo m=apparente dalla Terra e M=assoluta a 10pc → 105 5100 = = ( ) ⇔ = 10 10 che rappresenta il modulo della distanza da una stella di cui conosco m e M ( − ) /5

Se due stelle si trovano alla stessa distanza si ha: 11 2100 = 2

Oss: ci ha permesso di conoscere la distanza di una stella a partire dalla sua luminosità.

Oss: se d<10pc allora M>m.

Oggetti che emettono più di una stella: supernova ad esempio emette una M=-19!!! Questa luce dura in cielo qualche settimana.

Sistemi binari

Cenni storici: William Herschel fu il primo a ipotizzare che q