Uno sguardo all`Universo

Uno sguardo all’Universo
Il nostro domicilio nello spazio
Nell’Universo la nostra casa è la Terra, un pianeta che
orbita intorno ad una stella: il Sole, che insieme ad altri
pianeti orbitano intorno ad esso formando il Sistema
Solare. Il Sole è una delle tantissime stelle che si trovano
nell’Universo. Esso e altre stelle formano una galassia: la
Via Lattea. Questa galassia, dove è situata la nostra casa
(la Terra), non è sola ma è circondata da altre galassie,
composte da milioni di stelle. L’insieme delle galassie
formano l’Universo. La Terra non è un pianeta come gli
altri, ma ospita varie forme di vita in un sistema chiamato
biosfera, tutto questo grazie alla temperatura moderata e
all' acqua allo stato liquido che lo caratterizzano, ed è
proprio lì che ha avuto origine la vita. La Terra dista dal
Sole 150 milioni di Km, non troppo vicino, non troppo
lontano. La Terra è massiccia e con la sua forza di gravità
mantiene intorno a sé i vapori e i gas senza farli disperdere
nell’ universo. La Terra ha anche un satellite: la Luna, che
con la sua rotazione mantiene stabile il movimento
terrestre.
Via Lattea
Dal modello geocentrico al modello eliocentrico
Modello
geocentrico
Modello
eliocentrico
Nel 400 a.c., Aristotele ispirato dall’idea di
Platone concluse che la Terra si trovava al centro
dell’Universo. Per secoli questa teoria (il modello
geocentrico) fu considerata vera e definitiva,
essa venne perfezionata da Claudio Tolomeo nel
200 d.c., mentre in precedenza Aristarco aveva
intuito che il Sole era al centro dell’ Universo fino
ad allora conosciuto, teoria che non fu presa in
considerazione. Per secoli la teoria geocentrica
non ebbe rivali, ma nel 1600 questa teoria che
era appoggiata anche dalla Bibbia, fu smentita da
Niccolò Copernico che riprese la teoria formulata
da Aristarco molti secoli prima, chiamata teoria
eliocentrica (il modello eliocentrico). Nel 1609
Galileo Galilei osservò il cielo con la sua
invenzione (il cannocchiale) e concluse che
Copernico aveva ragione, e inoltre scoprì che
intorno a Giove orbitavano quattro satelliti e che
la Via Lattea era costituita da miliardi di stelle.
Le galassie
Le galassie sono insiemi di stelle tenute
insieme dalla forza di gravità, tra una stella
e un'altra è presente la materia
interstellare, formata da gas e polveri di
bassissima densità. Dove la materia
interstellare si concentra si formano le
nebulose: da qui nascono nuove stelle.
Le galassie possono essere di varie forme: a
spirale come la galassia in cui viviamo, ellittiche
con forma ovoidale, poi a spirale sbarrata e
irregolare. Le galassie possono avere da 100 a
3000 milioni di stelle; esse non sono in stato di
quiete, infatti, ruotano intorno ad un asse che
passa per il centro della galassia.
La Via Lattea è una galassia a spirale con
100.000 anni luce di diametro. La galassia
ruota su se stessa e in uno dei suoi bracci è
posizionato il Sistema Solare. Per completare
un giro la Via Lattea impiega 200 milioni di
anni. La galassia più vicina a noi è Andromeda
che dista 2 milioni di anni luce ed è l’ unica a
poter essere vista ad occhio nudo.
Big Bang
L’universo: un’origine esplosiva
Nel XX secolo gli astronomi osservarono che i corpi celesti si allontanavano tra di loro
e anche dalla Via Lattea, perciò conclusero che l’universo fosse in continua
espansione. Si è pensato, quindi, che 14 miliardi di anni fa, l’universo fosse
concentrato in un solo punto denso e caldo, che ad un certo momento esplose dando
vita al Big Bang. Da questa esplosione si sarebbero, poi, formate le protostelle e i primi
pianeti .Si pensa che dall’esplosione del Big Bang si sia sprigionata un’immensa
quantità di energia e che una piccola parte di essa non sia ancora scomparsa.
Da ciò derivano due diverse ipotesi sull’universo:
Nell’universo c’è un
”energia oscura” che
tenderebbe ad
accentuarne
l’espansione all’infinito
La forza di gravità dovuta
alla materia dell’universo
contrasta quest’energia
fino a far sì che l’universo
si contrae su se stesso,
concentrandosi
nuovamente in un solo
punto: si ripeterebbe
quindi il Big Bang.
Le stelle
Le stelle ruotano intorno a se stesse e sono formate dall’ 80% di idrogeno e il
20% di altri gas. Esse emettono energia sotto forma di luce, calore ed altri tipi di
radiazioni elettromagnetiche. Quest’ energia si crea tramite reazioni di fusioni
nucleari. Le stelle si differenziano per le dimensioni, la temperatura superficiale e
l’età. Le stelle che vediamo sono circa 6000. La luminosità che vediamo ad occhio
nudo è chiamata luminosità apparente. Però se la stella è più vicina a noi ci
appare più luminosa e viceversa, per questo gli scienziati distinguono le stelle in
base alla luminosità assoluta, che è l’energia che realmente emana una stella.
Le stelle hanno vari colori: le stelle rosse arrivano ai 3.500°C, quelle bianche a
10.000°C, quelle azzurre a più di 40.000°C. Le stelle più calde e luminose sono le
più giovani, il Sole è a metà del suo ciclo vitale, come dimostra il suo colore giallo.
La vita delle stelle
La vita delle stelle comincia da una nebulosa che è un ammasso di gas e polveri sparse
in una galassia. Se una nebulosa si addensa si forma un nucleo che attira a sé altre
polveri e gas. Nel corso di migliaia di anni la stella si ingrandisce sempre fino a
diventare una protostella. Quando la temperatura di una protostella aumenta si
innescano le reazioni di fusione termonucleare, dalle quali si sprigiona molta energia:
è nata una stella. Se l’energia prodotta dalle reazioni termonucleari e la forza di
gravità si bilanciano la stella entra in una fase di equilibrio che può durare anche 5
miliardi di anni. Alla fine di questo arco di tempo, il combustibile, l’idrogeno, finisce e
si innescano altre fusioni termonucleari di cui l’elio è il carburante. La stella entra in
una fase di declino e diventa più grande, si raffredda e diventa rossa.
Nebulosa
Protostella
Stella
Se la stella ha una massa simile al Sole si forma una gigante rossa, la quale a poco a poco
perde gli strati esterni lasciando scoperto il nucleo: si è formata una nana bianca. Dopo il
raffreddamento la nana bianca si trasforma in una nana nera che è una stella morta. Se la
stella è qualche volta più grande del Sole si trasforma in una super gigante rossa, la quale
può rapidamente collassare formando una super nova che sprigiona molta luce.
Nana bianca
Gigante rossa
Super gigante rossa
Nana nera
Da questo accumulo di elementi chimici si possono formare altre nebulose e altre
stelle, alcune volte, però, il nucleo di una supernova sopravvive e si forma una stella di
neutroni o un buco nero. La stella di neutroni è chiamata così perché è un insieme di
neutroni concentrata in un piccolissimo spazio. Alcune volte, le stelle di neutroni,
girano su se stesse emettendo degli impulsi elettromagnetici. Se il nucleo della
supernova è molto grande può contrarsi fino a diventare piccolissimo e molto denso
tanto da esercitare una grande forza di attrazione capace di attrarre anche la luce: si è
formato un buco nero.
Buco nero
Stella di neutroni
Supernova
Le costellazioni
Guardando il cielo di notte, gli antichi astronomi,
videro alcuni raggruppamenti di stelle che
raffiguravano forme geometriche o figure
mitologiche: le costellazioni. La costellazione più
conosciuta è quella dello zodiaco. In tutto le
costellazioni sono 88 e ognuna ha una posizione
predefinita nello spazio. Dal nostro emisfero si
vedono le costellazioni boreali, dall’altro
emisfero invece quelle australi. Le costellazioni
più importanti sono: l’Orsa Maggiore e l’Orsa
Minore, in quest’ultima si trova la stella polare,
che punta sempre verso nord. Le costellazioni
non si trovano in un unico piano, ma si possono
trovare anche a grandi distanze l’una dalle altre.
Però noi la vediamo su un piano piatto.
I componenti del sistema solare
I pianeti rocciosi
•
• B
•
•
•
•
Venere
Terra
Marte
Mercurio
I pianeti gassosi
Saturno
Nettuno
Urano
Giove
Il Sistema Solare è un insieme di corpi celesti che ruotano intorno al Sole; esso
comprende i pianeti con i loro satelliti, gli asteroidi e le comete. I pianeti sono corpi
celesti che non sono luminosi ma risplendono di luce solare. La parola pianeta deriva dal
greco “vagabondo” infatti gli antichi ritenevano che questi pianeti fossero stelle vaganti
nel cielo. Nel Sistema Solare i pianeti conosciuti fino al 2006 erano nove, successivamente
l’Unione Astronomica Internazionale ha stabilito di declassare Plutone dai pianeti di prima
categoria a pianeta nano, in quanto Plutone non ha le caratteristiche come quelle di un
corpo celeste per essere definito tale pertanto ufficialmente i pianeti del Sistema Solare
sono otto. I pianeti compiono un moto di rotazione intorno al proprio asse in un tempo
detto periodo di rotazione.
I pianeti più vicini al Sole sono Mercurio, Venere, Terra e Marte sono chiamati
pianeti interni o rocciosi, sono uguali tra di loro, hanno un’elevata intensità. I
pianeti esterni più lontani: Giove, Saturno, Urano e Nettuno sono formati
soprattutto di gas e sono perciò chiamati pianeti gassosi. Tutti i pianeti hanno dei
satelliti (tranne Mercurio e Venere), questi sono più piccoli e li accompagnano
sempre. La Terra ha un solo satellite, la Luna, mentre Giove, Saturno, Urano, e
Nettuno, ne hanno di più. Oltre l’orbita di Plutone c’è la fascia di Kuiper dove le
temperature sono inferiori a -230°C .
Gli asteroidi e le comete
La fascia degli asteroidi tra l’orbita di Marte e quella di Giove è una fascia di pianetini, corpi
rocciosi di dimensioni variabili. Alcuni asteroidi hanno orbite che li portano ad avvicinarsi alla
Terra con il rischio di una possibile collisione catastrofica. Le comete sono corpi di modeste
dimensioni la cui massa è concentrata in un piccolo nucleo di ghiaccio e polvere. Quando la
cometa si avvicina al Sole la sua coda di polvere si allunga fino a 10.000 Km. Le comete si
formano da due serbatoi situati nella lontana periferia del sistema solare il primo è la fascia di
Kuiper e il secondo è la nube di Oort. I meteoriti sono piccoli frammenti di comete o asteroidi,
costituiti da materiale roccioso o metallico. Quando questi frammenti sono piccoli, e passano
attraverso l’atmosfera si riscaldano lasciando scie luminose che danno l’effetto di stelle cadenti.
I movimenti dei pianeti e la gravitazione universale
Il movimento dei pianeti è descritto
dalle tre leggi di Keplero.
La prima legge dice che le orbite dei
pianeti intorno al sole sono delle ellissi
e il Sole occupa uno dei due fuochi.
La distanza dei pianeti dal Sole
cambia sempre, quando il pianeta è
più lontano dal Sole si dice che è
all’afelio, quando è più vicino si dice
La seconda legge afferma che la
che è al perielio.
velocità con cui un pianeta percorre la
sua orbita non è sempre uguale,
perché la distanza dei pianeti col Sole
è sempre diversa e quindi dipende
dalla lontananza e dalla vicinanza
rispetto al Sole
La terza legge di Keplero dice che
la velocità con cui i pianeti
percorrono l' orbita è minore
quando aumenta la sua distanza
dal Sole, e viceversa.
Keplero però non riuscì a capire le
cause di questi moti, che furono,
poi, individuate da Newton che le
espresse con la legge della
gravitazione universale, la quale
dice che la forza di attrazione
dipende dalla massa dei pianeti e
dalla distanza che li separa dal
Sole. Quindi l' attrazione tra due
corpi è direttamente
proporzionale al prodotto della
loro massa, e inversamente
proporzionale al quadrato della
loro distanza. I pianeti dovrebbero
percorrere la loro orbita con il moto
rettilineo uniforme ma a causa del
Sole il moto è curvilineo.
La Terra
La Terra è il terzo pianeta più distante dal Sole, il 70% dell' acqua presente
sulla sua superficie è liquida, il che insieme alla presenza dell' atmosfera, ricca
di ossigeno, permette la vita. La sua temperatura media è di 15°C e possiede
un satellite, la Luna.
Il Sole
Il Sole è costituito per il 75% da idrogeno e per il 25% da elio. Dista dalla Terra 150 milioni di
Km. Nella parte interna del Sole si trova il nucleo, dove le temperature sono elevatissime,
motivo per cui gli atomi al suo interno si trasformano in un fluido, il plasma (nuclei atomici
ed elettroni liberi). Quando ci sono reazioni di fusioni termonucleari, i nuclei di idrogeno si
uniscono liberando molta energia che si diffonde attraverso la zona radiativa e si libera in
quella convettiva. La parte esterna del Sole comprende: la fotosfera, la parte luminosa
visibile, dove affiorano i flussi convettivi del plasma e la temperatura è di 6000°C circa. Qui
sono visibili le macchie solari, che sono delle zone scure e più fredde, circondate da molti
raggi luminosi più chiari perciò facilmente visibili dalla Terra.
Intorno alla fotosfera c’è la cromosfera,
formata da gas incandescenti ed infine
più all’esterno c’è la corona solare,
un alone poco luminoso ,ma molto esteso.
Essa è attraversata da particelle cariche,
che costituiscono il vento solare.
Nella corona solare sono visibili
anche le protuberanze solari, getti di plasma.
L’energia del Sole deriva da reazioni nucleari, che vanno a modificare i suoi elementi
trasformandoli in altri. L’idrogeno presente al suo interno sotto forma di plasma, a causa
delle reazioni nucleari si trasforma in elio: i nuclei di idrogeno si fondono tra loro formando il
nucleo dell’elio, costituito da due protoni e due neutroni: questa è la fusione
termonucleare. Mentre l’idrogeno si sta trasformando in elio, una piccola quantità di
materia sparisce e si trasforma in energia. Molti scienziati da molti anni stanno cercando di
riprodurre la fusione nucleare in laboratorio, usando un isotopo dell’idrogeno, il deuterio, al
fine di poter costruire centrali per la produzione di energia basate sulla fusione nucleare
controllata.
L’origine del Sistema Solare
La maggior parte degli scienziati sostiene che il Sistema Solare è nato da una nube
interstellare fredda, formata per il 90% da molecole di idrogeno, il 9% da atomi di
elio, e il restante da gas e polveri, che si è poi addensata. Nella parte interna della
nube si è formato il protosole, che grazie alle fusioni termonucleari ha cominciato
a brillare. I pianeti sono stati formati da alcuni aggregati, chiamati planetesimi.
Secondo gli scienziati la prima nebulosa era costituita all’esterno per lo più da gas,
e ha dato origine ai pianeti gassosi (Giove, Saturno, Urano e Nettuno), ai
nanopianeti e alle comete. Invece all’interno c’era del materiale solido che ha dato
origine ai pianeti rocciosi. Tra Marte e Giove sono rimasti alcuni pezzi di nebulosa
che hanno dato origine alla fascia degli asteroidi.
FINE
GRAZIE PER L’ATTENZIONE