ASTRONOMIA
LEZIONE N.3A
slide n. 67
Il SISTEMA SOLARE
I Liceo SCIENZE APPLICATE
Prof. Fabrizio CARMIGNANI
[email protected]
www.fabriziocarmignani.com
IISS “Mattei” – Rosignano S. (LI)
INDICE:
A. LEGGI della MECCANICA CELESTE
B. FORMAZIONE del SISTEMA SOLARE
C. INCLINAZIONE dell’ ASSE di
ROTAZIONE dei PIANETI
D. TNO (Trans Neptunian Object)
e PIANETI EXTRASOLARI
A.
Leggi della MECCANICA
CELESTE
Le 3 LEGGI di KEPLERO
Newton
Keplero
La legge della gravitazione universale
di NEWTON
Dopo il 1500, con l'affermarsi delle nuove teorie del
SISTEMA ELIOCENTRICO, che pone il Sole al centro del
mondo conosciuto, vengono a crollare tutte quelle fantastiche
ipotesi sulla forma dell'universo della
TEORIA TOLEMAICA o GEOCENTRICA
che per tanti secoli aveva invece collocato al centro la Terra.
La definitiva affermazione delle nuove idee (TEORIA
COPERNICANA o ELIOCENTRICA) si ebbe con KEPLERO (15711630) il quale, sulla base delle posizioni dei pianeti fatte
dall'astronomo Tycho BRAHE e ripudiando l'ipotesi del moto
circolare uniforme, riuscì a riassumere in 3 leggi
le proprietà del moto dei Pianeti
Leggi della MECCANICA CELESTE
PRIMA LEGGE di KEPLERO
GIOVANNI
KEPLERO
I Pianeti ruotano intorno al Sole descrivendo
un'orbita ellittica, di cui il Sole occupa uno dei fuochi
La legge è valida universalmente, cioè si può applicare
a qualunque corpo celeste che ruoti intorno ad un altro
di massa maggiore
Orbita ellittica significa che ha forma di un'ellisse,
che è una curva piana, chiusa e simmetrica:
presenta 2 assi di simmetria (asse maggiore e asse
minore). Ogni asse divide la figura in 2 parti uguali.
Sull'asse maggiore si individuano 2 punti
particolari, chiamati FUOCHI
L'ellisse ha molte proprietà geometriche particolari,
la più interessante delle quali è:
"la somma dei segmenti che uniscono ogni punto
dell'ellisse ai 2 fuochi è costante“
Una caratteristica
importante è la:
A+B=C+D
ECCENTRICITA’
dell’ELLISSE
O
F2
K
Distanza FUOCO-centro
diviso semiasse
maggiore
Ec = OF2/OK
Ec orbita TERRA =
0,0167 (1,67%)
(Ec = 0 = circonferenza)
Un cerchio può essere considerato una particolare forma d'ellisse,
nella quale i 2 fuochi si sovrappongono perfettamente nel centro:
ogni punto della circonferenza è distante dai 2 fuochi (cioè dal
centro) di una misura uguale a 2 raggi, sempre costante, aderendo
così alla definizione d'ellisse
(ECCENTRICITA’ CERCHIO = 0)
Un corpo celeste che ruota, o meglio rivoluziona, intorno ad un
altro, è sottoposto a 2 forze che agiscono contemporaneamente:
1.la forza che gli imprime la sua velocità che per
inerzia lo spingerebbe ad allontanarsi
2. la forza d'attrazione che invece tenderebbe
a farlo avvicinare
Se una delle 2 forze avesse il sopravvento sull'altra, il
corpo minore scapperebbe nello spazio allontanandosi
per sempre, oppure precipiterebbe sul corpo maggiore
SECONDA LEGGE di KEPLERO
Le aree descritte dalla congiungente SOLE - PIANETA
sono proporzionali ai tempi impiegati a descriverle
Con altre parole si può enunciare:
IL SEGMENTO SOLE-PIANETA SPAZZA AREE UGUALI
IN TEMPI UGUALI
Il significato è lo stesso. Cerchiamo di spiegarlo
e di trarre qualche considerazione
PERIELIO
minima
distanza
sole-pianeta
AFELIO
max
distanza
sole-pianeta
Le aree A e B hanno la stessa superficie, ma mentre la
prima è lunga e stretta, la seconda è corta e larga.
La terra nel suo moto di rivoluzione passa dalla
posizione 1 a quella 2, impiegando un certo tempo e lo
stesso tempo le occorre per passare dalla 3 alla 4
Ne deriva che, dovendo percorrere archi di
diversa lunghezza, la velocità è diversa.
Pertanto risulta evidente che quando la Terra
è lontana dal Sole viaggia più lentamente di
quando è vicina
ECCENTRICITA’ ORBITA TERRESTRE
0.0167 (1,67%)
Non dobbiamo però confonderci e pensare che questo
fenomeno abbia qualche relazione con le stagioni
Le STAGIONI non dipendono dalla distanza Terra-Sole,
ma dall'inclinazione dell'asse terrestre che fa sì che in
una determinata zona i raggi cadano più o meno obliqui
TERZA LEGGE di KEPLERO
Il quadrato del periodo orbitale di un pianeta è
proporzionale al cubo della sua
distanza media dal Sole
Questa "scoperta", conseguita del tutto empiricamente,
consentì a KEPLERO di calcolare con precisione le
distanze medie dal Sole (in Unità Astronomiche) di tutti
i pianeti allora conosciuti
Restavano incerte le misure reali, in quanto non si
conosceva la vera distanza Terra-Sole
Se prendiamo in considerazione 2 pianeti con periodi orbitali T1 e
T2 e le rispettive distanze medie dal Sole A1 e A2, la formula
che esprime la III legge di KEPLERO diventa:
T12 : T22 = A13 : A23
Per esempio, supponiamo che il "Pianeta 2" sia la Terra, e che tutti i tempi
siano misurati in anni.
Allora T2 =1 (anno) e possiamo anche misurare le distanze in Unità
Astronomiche (UA), la distanza media Terra-Sole, per cui A2 =1 (UA)
La legge diventa allora, per ogni altro pianeta:
III legge di KEPLERO
T = anni
PIANETA
A = unità astronomiche
T 2 = A3
Periodo distanza
T
Sole
T2
A3
Mercurio
0,241
0,387
0,05808 0,05796
Venere
0,616
0,723
0,37946 0,37793
Terra
1
1
1
1
Marte
1,88
1,524
3,5344
3,5396
Giove
11,9
5,203
141,61
140,85
Saturno
29,5
9,539
870,25
867,98
Urano
84,0
19,191
7056
7068
Nettuno
165,0
30,071
27225
27192
Plutone
248,0
39,457
61504
61429
(T1 )2 = (A1 )3
Anche con la nostra limitata
precisione si nota che, la
legge vale piuttosto bene.
Si vede anche che,
all'aumentare della distanza,
il moto diventa sempre più
lento, per cui i pianeti esterni
verranno sorpassati dalla
Terra, facendo sembrare
(per breve tempo) che si
muovano all'indietro rispetto
alle stelle fisse in cielo.
Legge della GRAVITAZIONE UNIVERSALE di NEWTON
Le leggi di KEPLERO descrivono i moti dei pianeti, ma
non spiegano le cause
1.Perché i pianeti ruotano intorno al Sole,
anziché allontanarsene in linea retta?
2.Perché un corpo qualsiasi, lasciato cadere, precipita al
suolo, ma questo non accade ai pianeti, Terra
compresa, che non precipitano sul Sole?
I corpi in caduta libera con moto accelerato, i pianeti
costretti a muoversi intorno al Sole e la Luna intorno
alla Terra, provano l'esistenza di forze che deviano i
corpi materiali dalla condizione di moto rettilineo
uniforme
ISACCO NEWTON avanzò l'ipotesi che questa forza fosse unica,
di gravitazione universale, ossia che la stessa forza che provoca
la caduta dei corpi fosse quella che costringe la Luna a percorrere
un'orbita chiusa intorno alla Terra ed i pianeti a descrivere
le orbite ellittiche intorno al Sole.
Due corpi puntiformi o sferici di massa m1 e m2 posti a distanza r
si attraggono con una forza F che agisce lungo la retta
congiungente i corpi e cioè:
F = G m1 m2 / r2
Nel 1684 Newton fu in grado di enunciare la legge di
GRAVITAZIONE UNIVERSALE:
ISAAC
NEWTON
Due punti materiali qualsiasi
si attraggono lungo la loro
congiungente con una forza
direttamente proporzionale al
prodotto delle loro masse e
inversamente proporzionale al
quadrato della distanza
In formula, dette m1 ed m2 le
masse dei 2 corpi, d la loro
distanza ed F la forza agente,
si ha:
F = G (m1m2)/d2
dove G è la costante di
gravitazione universale
G = 6.67×10-11 Nm2/ kg2
MOTI dei PIANETI
I Pianeti ruotano intorno al Sole seguendo regole rigorose che l'astronomo
Keplero (1571 - 1630) riuscì per primo a condensare nelle sue 3 leggi.
Le orbite dei pianeti, Terra compresa, giacciono tutte
all'incirca su uno stesso piano
Se ora immaginiamo il sistema solare come un grande tavolo rotondo con
il Sole al centro, tutti i pianeti percorreranno le loro orbite ruzzolando sul
tavolo o discostandosene di ben poco
La conseguenza è che noi dalla Terra, che giace sull'ipotetico tavolo,
vedremo i pianeti muoversi in cielo su una stessa linea, che è quella
percorsa dal Sole nel suo apparente moto diurno (ECLITTICA)
Questo insegna all'astrofilo principiante che quando
tenta di individuare i pianeti nel cielo notturno,
deve andare a cercarli nei pressi dell'arco
percorso dal Sole e non altrove
Un fatto evidente è che i pianeti, come ogni
altro astro, sorgono all'incirca ad EST per poi
tramontare verso OVEST
Questo apparente movimento nel cielo è dovuto, come tutti sanno,
non ai movimenti propri dei pianeti, ma al moto di rotazione su se
stessa della Terra compiuto nelle 24 ore
(movimento della SFERA CELESTE)
Invece i moti di rivoluzione dei pianeti intorno al Sole
sono così lenti da non essere avvertiti ad occhio nel
corso di poche ore d'osservazione
Però si possono apprezzare col passare dei giorni e delle settimane
osservando la loro posizione nei confronti delle stelle dello sfondo,
e così vedremo che essi si spostano lentamente da ovest verso est.
Questo lento moto rispetto alle stelle è in fin dei conti il
fenomeno che già dalla notte dei tempi ha fatto
denominare i pianeti "stelle erranti“
Comunque non è del tutto vero che lo spostamento
descritto sia uniforme nel tempo
Talvolta i pianeti sembrano fermarsi, poi tornare
brevemente indietro ed infine riprendere il loro corso
normale.
Pertanto si parla comunemente del tal Pianeta
'stazionario' o in 'moto retrogrado'
ASTRONOMIA TOLEMAICA:
Tentò di dare una spiegazione a questo fenomeno, ma avendo una
concezione del tutto erronea della configurazione del sistema
solare (TEORIA GEOCENTRICA) , non vi riuscì, nonostante le
fantasiose e complicate ipotesi sulle orbite dei pianeti.
Solo con l'affermarsi delle
teorie copernicane, che
disegnarono una geometria
esatta delle posizioni dei
pianeti e del Sole, si è capito
la natura del fenomeno,
dovuto semplicemente alla
diversa prospettiva sotto la
quale noi vediamo i singoli
pianeti, che si muovono, dal
nostro punto di vista (TERRA)
che pure si muove
PIANETA
ESTERNO
MOTO RETROGRADO
pianeti esterni (più lontani
di noi dal Sole) e interni
(che orbitano tra Terra e
Sole)
PIANETA
INTERNO
A. ESERCIZI: Leggi della MECCANICA CELESTE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Indica la differenza tra teoria TOLEMAICA e teoria COPERNICANA
Quali sono le leggi della meccanica celeste?
Che cosa dice la I legge di Keplero? Quali sono le sue conseguenze?
Che cosa è l’eccentricità? Quanto vale quella dell’orbita della Terra?
Che cosa dice la II legge di Keplero? Quali sono le sue conseguenze?
Che cosa dice la III legge di Keplero? Quali sono le sue conseguenze?
Chi ha formulato la legge di gravitazione universale? In che periodo?
di che cosa parla? Quale è la sua formula?
8. Indica alcuni aspetti fondamentali dei moti dei pianeti
9. Che cosa è l’astronomia tolemaica?
10.Indica la differenza tra pianeta esterno e pianeta interno
B.
FORMAZIONE del SISTEMA
SOLARE
IL SISTEMA SOLARE
Formazione
Nell’ immenso “vuoto” cosmico
esistono regioni più dense di gas e polveri:
quando la loro densità raggiunge valori
dell'ordine di 1.000 volte quella dello spazio
interstellare, molti atomi si combinano in
molecole, e la nube di gas diventa una
NUBE MOLECOLARE
(NEBULOSA)
Queste nubi, ben più fredde dell'ambiente
circostante, costituiscono il luogo ideale
per la nascita di nuove stelle
La MATERIA INTERSTELLARE
è maggiormente distribuita in certe
zone dell’universo dove forma delle
NEBULOSE diffuse, composte da H
allo stato molecolare, O, N, ma anche
da gruppi molecolari come CO, CH,
OH o il cianogeno CN, e in certi casi
molecole organiche
Per quanto ne
sappiamo
attualmente, la
formazione di
nuove stelle
nell'Universo
avviene
esclusivamente
all'interno di
NUBI
MOLECOLARI
GLOBULI di BOK
Le condizioni fisiche di queste nubi
(densità dai 100 ai 1.000 atomi per
cc, temperatura dai 10 ai 100° K),
raggiungono in certi casi valori dei
parametri fisici tali da favorire
reazioni chimiche di formazione di
molecole.
La presenza prevalente di idrogeno
molecolare nelle nubi diffuse di gas
interstellare spiega perché esse
siano indicate con il termine
“NUBI MOLECOLARI” o
GLOBULI di BOK
Origine del SISTEMA SOLARE
TEORIA di KANT-LAPLACE
Pierre Simon
LAPLACE
Immanuel
KANT
Formulata nella seconda metà del ‘700, la teoria
oggi più accreditata è quella di
Kant-Laplace
Immanuel Kant (1724-1804) la ipotizzò nel 1755
Pierre Simon de Laplace (1749-1827)
la perfezionò nel 1796
Questa ipotesi è stata definita:
TEORIA dell’ ACCRESCIMENTO
o dei PLANETESIMI
Tutto ebbe inizio 4,5 mld di anni fa da una nube di gas
in cui erano presenti gli elementi fondamentali per la
formazione del Sistema Solare le cosiddette
“polveri interstellari”
Si calcola che la nube avesse un diametro di 100 U.A. e
una massa di 2-3 volte quella del sole
Si ipotizza che nel tempo una forza interferente
(probabilmente una vicina SUPERNOVA) abbia
compresso la nebulosa, spingendo materia verso il suo
interno ed innescandone il collasso
Durante il collasso, la NEBULOSA avrebbe iniziato a
ruotare più rapidamente, si sarebbe appiattita in un
disco protoplanetario con una PROTOSTELLA al suo
centro in via di contrazione
Questa NEBULOSA si condensò, contraendosi per
effetto della forza gravitazionale, in circa 100 milioni di
anni, provocando la formazione di una
PROTOSTELLA
la progenitrice del SOLE
Quando il SOLE si è “acceso”, ha attraversato una fase
iniziale di attività molto intensa che ha generato un
impetuoso VENTO SOLARE dal centro verso la periferia
del Sistema in formazione
Il VENTO SOLARE ha spazzato via il materiale della
nebulosa dalle regioni più prossime al Sole appena nato
ma con una sensibile differenza:
 GAS
più leggeri, sono stati tendenzialmente
scaraventati più lontano
 MATERIALE PIÙ DENSO e PIÙ PESANTE
non potendo essere scagliato troppo distante,
si è concentrato in zone più vicine al Sole
e su orbite pressoché parallele
Si sono così formati, per condensazione dai
materiali primitivi della nebulosa pre-solare i
PROTO-PIANETI
che daranno poi vita a:
1. PIANETI ROCCIOSI
(Mercurio, Venere, Terra e Marte) vicino al Sole
2. PIANETI GIGANTI
(Giove, Saturno, Urano, Nettuno) più lontano
3. PLUTONE e TNO (Trans Neptunian Objects)
Solo dopo circa 1 miliardo di anni dalla nascita
del Sole si può riconoscere un vero e proprio
SISTEMA PLANETARIO
1 UA = 149,6 milioni di Km
0,387 UA
0,723 UA
1,524 UA
5,203 UA
30,061 UA
9,539 UA
19,191 UA
SISTEMA SOLARE
39,529 UA
PIANETI TERRESTRI o ROCCIOSI
La contrazione gravitazionale provocata dal progressivo
accrescimento della massa PROTO-PLANETARIA (PLANETESIMI)
produsse un aumento di temperatura che innescò un processo
di parziale fusione dei pianeti e la riorganizzazione dei suoi
componenti in strati concentrici in base alla loro densità:
1. CROSTA
2. MANTELLO
3. NUCLEO
I SILICATI (leggeri) risalirono verso la superficie della
massa fluida, formando il mantello e la crosta,
mentre gli elementi pesanti, soprattutto FERRO e
NICHEL, affondarono verso il centro (nucleo)
Al tempo stesso, tramite le eruzioni vulcaniche, gran
parte dei gas leggeri vennero espulsi, in particolar
modo l’anidride carbonica e l’azoto, andando a
costituire l'atmosfera primordiale, mentre il vapore
acqueo condensava, dando origine ai primi oceani
PIANETI TERRESTRI o ROCCIOSI
MERCURIO
VENERE
TERRA
MARTE
PIANETI GIOVIANI o GASSOSI
NETTUNO
URANO
SATURNO
GIOVE
RGIOVE = 71.400 Km = 11,2 RΘ
RSATURNO = 57.268 Km = 10 RΘ
RURANO = 25.559 Km = 4,5 RΘ
RNETTUNO = 24.746 Km = 4 RΘ
MJ = 1,9x1027 Kg =300 MΘ
MS = 5,7 x 1026 Kg =100 MΘ
MU = 8,7x1025 Kg =10 MΘ
MN =1,0x1026 Kg = 12 MΘ
B. ESERCIZI: Formazione del SISTEMA SOLARE
1. Che cosa è una nube molecolare? Che caratteristiche presenta?
2. Che cosa sono i globuli di BOK?
3. Quale teoria spiega la formazione del sistema solare?
4. Quali sono gli aspetti fondamentali di tale teoria?
5. Che cosa è una protostella?
6. Che cosa è il vento solare?
7. Spiega la formazione dei pianeti rocciosi e di quelli gassosi
8. Quali sono i pianeti rocciosi? E quelli gassosi?
9. Che cosa sono i TNO?
10.Da quali parti è costituito l’interno dei pianeti rocciosi?
C.
INCLINAZIONE ASSE di
ROTAZIONE dei PIANETI
INCLINAZIONE ASSE di ROTAZIONE
dei PIANETI
L'asse intorno a cui ruota un pianeta può essere
(ed in genere è) inclinato rispetto al piano orbitale
Questo determina che nel corso dell'anno cambia il
quantitativo di luce che ogni emisfero riceve dal SOLE
Quando l'emisfero settentrionale è diretto verso di esso
e riceve maggiore illuminazione, quello meridionale si
trova nella condizione opposta, e viceversa.
È l'inclinazione dell'asse di rotazione
quindi a comportare l'esistenza delle stagioni
ed i cambiamenti climatici annuali
ad esse associate
ASSE di
ROTAZIONE
I momenti in cui la stella illumina la superficie massima
o minima di un emisfero sono detti SOLSTIZI
Ve ne sono 2 nel corso dell'orbita di rivoluzione della
Terra intorno al Sole (dunque 2 all'anno) e ad essi
corrisponde la durata massima (solstizio d'estate) e
minima (solstizio d'inverno) delle ore di luce (DI)
I momenti in cui il pianeta transita per le 2 intersezione
tra la propria orbita ed il proprio piano equatoriale
sono detti EQUINOZI
Agli equinozi la durata del giorno eguaglia la durata
della notte (e la superficie illuminata si divide
equamente tra i 2 emisferi geografici)
SISTEMA SOLARE
I seguenti PIANETI:
TERRA
MARTE
 SATURNO
 NETTUNO
possiedono valori dell'inclinazione
dell'asse di rotazione (rispetto alla
perpendicolare al piano dell’orbita)
prossimi ai 25 °
SISTEMA SOLARE
I seguenti PIANETI:
MERCURIO
VENERE
GIOVE
ruotano attorno ad assi inclinati di pochi
gradi rispetto alla perpendicolare al
piano dell’orbita e le variazioni stagionali
sono minime
SISTEMA SOLARE
Il seguente PIANETA:
URANO
possiede l'inclinazione dell’asse di rotazione
maggiore, pari a circa 98° rispetto alla
perpendicolare al piano dell’orbita,
quindi ruota coricato su un fianco.
I suoi emisferi in prossimità dei solstizi sono quasi
perennemente illuminati o perennemente in ombra
Per spiegare questo fatto è stata avanzata un'ipotesi
che si basa su una possibile collisione di Urano, durante
le fasi di formazione, con un altro protopianeta, con
risultato finale questa strana inclinazione dell'asse
C. ESERCIZI: Inclinazione ASSE di ROTAZIONE dei PIANETI
1. Che cosa è l’asse di rotazione di un pianeta?
2. Quale caratteristica presenta in quasi tutti i pianeti?
3. Quali pianeti hanno un inclinazione di circa 25° rispetto alla
perpendicolare al piano dell’orbita del pianeta?
4. Che cosa comporta questa situazione?
5. Quali pianeti hanno un inclinazione di POCHI GRADI rispetto alla
perpendicolare al piano dell’orbita del pianeta?
6. Che cosa comporta questa situazione?
7. Che situazione particolare presenta l’asse di rotazione del pianeta urano?
8. Che cosa comporta questa situazione?
9. Che ipotesi si possono fare al riguardo di questa inclinazuone?
D.
TNO e PIANETI EXTRASOLARI
TNO (Trans Neptunian Object)
PIANETI EXTRASOLARI
Le migliorate capacità dei moderni telescopi hanno
permesso di estendere le nostre conoscenze sugli
OGGETTI TRANS -NETTUNIANI (TNO)
e cioè oltre l’orbita di Nettuno
Oggi vengono comunemente riconosciute 3 grandi
distribuzioni di corpi celesti oltre l'orbita di Nettuno:
1.Fascia di KUIPER (KBO)
2. DISCO DIFFUSO
3. NUBE di OORT
1. FASCIA di KUIPER
E’ la sorgente di circa la metà delle comete che entrano
nella parte interna del sistema solare
Le prime scoperte risalgono al 1992, quando D. Jewitt
(Università Hawaii ) e J. Luu (Harvard) individuarono corpi
ghiacciati poco oltre l'orbita di Nettuno
Si conosce poco dei corpi
della fascia di Kuiper, che
appaiono come minuscoli
puntini anche nei telescopi
più potenti. Alcuni di
questi si sono rivelati
essere non molto più
piccoli di Plutone o della
sua luna Caronte
Negli ultimi anni sono stati scoperti corpi di notevoli dimensioni:
QUAOAR (1.400 km di diametro, scoperto nel 2002)
ERIS (diametro stimato di 2.400 km, scoperto nel 2003 e
appartenente alla regione del disco diffuso)
ha portato l'Unione Astronomica Internazionale (24/10/2006) ha
promulgare definitivamente la definizione ufficiale di pianeta.
Nella stessa occasione è stata riconosciuta l'appartenenza di
PLUTONE ed ERIS alla nuova classe dei PIANETI NANI
Tra le ultime scoperte spicca il nome di SEDNA, un piccolo corpo
che orbita nelle regioni più remote del sistema solare con afelio e
perielio rispettivamente a 1000 e a 70 UA.
SEDNA è uno dei tanti TNO
(oggetti transnettuniani) che fanno
parte della “fascia di Kuiper” cioè la
cosiddetta:
KBO
(Kuiper Belt Object)
La KBO non è altro che una riserva di corpi ghiacciati che se
disturbati gravitazionalmente lasciano le zone remote del
Sistema Solare per spingersi all’interno, spesso finendo contro
un pianeta gigante o nel Sole stesso:
sono le comete
di corto periodo!
2. DISCO DIFFUSO
Il DISCO DIFFUSO (in inglese scattered disc) è una regione
periferica del sistema solare ricca di planetoidi ghiacciati noti
come oggetti del disco diffuso (scattered disc objects), una
particolare categoria di oggetti trans-nettuniani
La parte più interna
del DISCO DIFFUSO
sfuma gradualmente
nella fascia di Kuiper,
ma la sua estensione è
assai maggiore, e
raggiunge anche
regioni di spazio
situate ben al di sopra
e al di sotto
dell'eclittica
(cammino annuo
apparente del sOLE)
3. NUBE di OORT
La NUBE di OORT, dal nome dell'astronomo che la scoprì, è un
volume di spazio approssimativamente sferico, centrato sul Sole,
ad una certa distanza da esso e comprendente un ipotizzato
serbatoio di nuove comete le quali, una volta perturbate nella loro
orbita originale, vengono immesse nel Sistema Solare interno
(per lo meno entro la fascia di Kuiper)
Il volume di spazio,
occupato attualmente dalle
comete della NUBE di
OORT, si stima parta da
circa 50.000 UA e giunga
sino a 150.000 UA di
distanza dal Sole.
In pratica la zona
partirebbe da circa 0,8 A.L.
dal Sole ed arriverebbe sino
a circa 2,3 - 2,4 A.L.
2,4 A.L.
A questa distanza, pari quasi alla metà di quella che
separa la nostra stella dal sistema multiplo di Alfa
Centauri (Proxima Centauri), l'attrazione gravitazionale
del Sole è molto modesta per cui anche una piccola
perturbazione gravitazionale devia le comete dalla loro
lunghissima orbita intorno al sole
(che percorrono in circa 26 milioni d'anni)
Ogni qual volta una stella transita nei pressi del Sole
(Sistema Solare) crea una perturbazione gravitazionale
che disturba l'orbita contemporaneamente di migliaia di
comete, rimaste così sin dalla formazione del nostro
sistema planetario
Se i corpi non vengono "estratti" direttamente, facendoli
perdere nelle profondità interstellari, allora la gravità del
Sole li attira verso di esso, ponendoli su orbite a
lunghissimo periodo.
Nei successivi e ripetuti transiti all’interno del sistema
solare le COMETE NUOVE, se non vengono fortemente
deviate con orbite iperboliche che le fanno uscire dal
Sistema Solare, vengono progressivamente "rallentate" in
orbite sempre più corte
Col passare del tempo e dopo un certo numero di
rivoluzioni attorno al Sole, ogni tanto accade che la
cometa diventi uno degli astri che noi possiamo talvolta
ammirare anche ad occhio nudo
Tuttavia la maggior parte delle comete si perde nelle
profondità dello spazio interstellare
Gli oggetti della NUBE di OORT non sono mai stati visti (la
Nube è solo ipotizzata) ed i nuclei di cometa sono troppo
deboli e lontani per essere visti
La forma sferica sarebbe la causa del fatto che le comete
di lungo periodo sembrano provenire da ogni parte dello
spazio e spesso in maniera perpendicolare al piano
dell'eclittica .
Un esempio è dato dalla cometa Hale-Bopp, la cui orbita di
circa 2.000 anni ha una elevata inclinazione.
Una possibile spiegazione alla formazione della Nube di
Oort consiste nell'ipotizzare che i corpi che ne fanno parte
si siano formati molto più vicini al Sole, al livello dei
pianeti gassosi, e che siano stati spazzati via dalla forza di
questi ultimi
COMETE
Kohoutek (1974)
"palle di neve sporca"
Una cometa non e' altro che una "palla di neve sporca" in orbita
attorno al Sole, cioe' un agglomerato irregolare di ghiaccio (acqua
e vari gas), polvere, metalli e rocce, tenuti insieme dalla mutua
attrazione gravitazionale
Questo insieme costituisce il cosiddetto "NUCLEO", che
normalmente e' oscuro, salvo quando la cometa si avvicina al
Sole e diventa attivo sviluppando la CHIOMA e la CODA di gas e
polveri sublimati e spazzati via dal vento solare
Hyakutake
Il NUCLEO puo' avere dimensioni
comprese tra qualche centinaio di
metri a decine di Km, e ruota su se
stesso con periodo compreso tra
poche ore e alcuni giorni.
Le comete a lungo periodo
provengono da una regione ai
confini del Sistema Solare, la "nube
di Oort", avvicinandosi al Sole
lungo orbite che possono essere
chiuse (ellittiche) o aperte
(paraboliche o iperboliche).
Nel primo caso la cometa sara'
periodica, nel secondo no: dopo
essersi allontanata dal Sole, verra'
espulsa dal Sistema Solare e
tornera' per sempre nell'oscurita'
dello spazio.
Swift-Tuttle:
1992/2126
Halley (1986)
Hale-Bopp
(1995)
PERSEIDI
Lo sciame delle Perseidi, prende
il nome dalla costellazione che ospita
il punto di ingresso delle meteore:
il PERSEO
“Lacrime di
San Lorenzo”
Sciame delle PERSEIDI
Le Perseidi sono uno sciame meteorico che attraversa
l'orbita terrestre durante il periodo estivo.
La pioggia meteorica si manifesta dalla fine di luglio fino
oltre il 20 agosto e il picco di visibilità è concentrato
attorno al 12 agosto, con una media di circa un centinaio
di scie luminose osservabili ad occhio nudo ogni ora dalla
Terra.
Ciò rende questo sciame tra i più rilevanti in termini di
osservabilità tra tutti quelli incrociati dal nostro pianeta
nel corso della sua rivoluzione intorno al Sole.
La cometa che ha dato origine a questo sciame è la SwiftTuttle, che ha un nucleo di circa 10 km e il cui ultimo
passaggio al perielio è avvenuto nel 1992, e il prossimo si
realizzerà nel 2126.
Le meteore che noi vediamo ora sono particelle rilasciate
durante le passate orbite della cometa.
La velocità con cui impattano l'atmosfera terrestre è pari
a circa 59 km/s.
Le prime osservazioni dello sciame delle Perseidi furono
fatte dai Cinesi nel 36 d.C.
Le Perseidi sono popolarmente note come "Lacrime di San
Lorenzo" in quanto anticamente il momento di picco era
collocato intorno al 10 agosto, ma per effetto della
precessione degli equinozi si è spostato nel corso dei
secoli di circa due giorni in avanti
PRINCIPALI SCIAMI METEORICI
NOME
MASSIMO
QUADRANTIDI
LIRIDY
ETA AQUARIDI
DELTA AQUARIDI SUD
DELTA AQUARIDI NORD
PERSEIDI
ORIONIDI
TAURIDI SUD
TAURIDI NORD
03 gennaio
22 aprile
03 maggio
28 luglio
12 agosto
12 agosto
22 ottobre
02 novembre
14 novembre
(GG)
0.4
1
6
8
8
3
2
30
30
LEONIDI
GEMINIDI
URSIDI
17 novembre
13 dicembre
22 dicembre
2
3
1
DURATA
ZHR
130
35
50
20
12
90
20
10
10
VELOCITA'
(KM/S)
42
48
66
41
41
60
66
29
30
COMETA
-------Tatcher
Halley
-----------Swift-Tuttle
Halley
Enke
Enke
20
115
20
72
36
34
Temple-Tuttle
Fetonte (asteroide)
Tuttle
TASSO ORARIO ZENITALE
(Zenithal Hourly Rate - ZHR)
è il numero di meteore che un osservatore
sarebbe in grado di osservare in un'ora, sotto
un cielo buio e terso (magnitudine limite 6,5)
se il radiante dello sciame fosse allo zenit
Quando lo ZHR supera il valore 1000, si parla
di tempesta meteorica
FINE della LEZIONE N.3A
Il SISTEMA SOLARE
Grazie per l’attenzione!
E ricordatevi…!
…Considerate la vostra semenza
fatti non foste a viver come bruti
ma per seguir virtute e canoscenza
DANTE ALIGHIERI
(Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI , 118-120)
Prof. CARMIGNANI Fabrizio
[email protected]
www.fabriziocarmignani.com