La Luce delle Stelle
Luigi A. Smaldone
Dipartimento di Fisica - Università di Napoli Federico II
Planetario di Caserta
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inviare programmi dettagliati I e II anno
per Scienze e Fisica a:
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I Materiali:
www.planetariodicaserta.it
Informazioni sulle
Stelle ??
LUCE ? ….. Particelle prive di massa dette FOTONI
LUCE
(Si muovono, nel vuoto, a velocità c=299
792 458 ms)
Si comportano da:
• Particelle
(nell’interazione con la materia)
• Onde (nella propagazione)
Dualismo Onda-Corpuscolo :
Onde ?
• Lunghezza d’onda λ
• Frequenza ν=c/λ
Energia del fotone:
hν=hc/λ
(h=costante di Planck=6.626×10-34joule per sec)
La famiglia dei fotoni:
• Onde Radio
• Microonde
• Infrarosso
• Visibile
blu
400 nm
4000 Å
• Ultravioletto
• Raggi X
• Raggi Gamma
rosso
750 nm
7500 Å
Onde Radio:
(è, forse, un qualche …. sauro ?!?)
Onde Radio:
Qual è questo pianeta ?
Onde Radio:
Il telescopio per le onde radio (radiotelescopio)
Onde Radio:
Una radiogalassia
… insieme al visibile !
Onde Radio:
Interazioni mareali nel gruppo M81
Distribuzione luce stellare
Distribuzione idrogeno (emissione a 21 cm)
Onde Radio:
Il centro della Via Lattea nel visibile …e nel radio
Microonde: La nostra galassia (la Via Lattea)
Microonde:
Venere nel visibile
Venere … alle microonde
Infrarosso:
Impatti della SL9 su Giove
nel visibile (dalla sonda Galileo)
Infrarosso:
Impatti della SL9 su Giove
Infrarosso:
Impatti della SL9 su Giove
Infrarosso:
Impatti della SL9 su Giove
Ultravioletto:
archi nella corona solare
Ultravioletto:
altri archi nella corona solare
Raggi X:
Cos’è ???
Raggi X:
Il Sole
Raggi X:
I resti di una supernova
Raggi X:
La galassia di Andromeda
Raggi Gamma:
Tutto l’Universo
Raggi Gamma: Il centro della Via Lattea
Luce di Corpo Nero:
•Lunghezza d’onda del massimo di emissione
2.8979  10

T
λ in metri
3
T in Kelvin
•Flusso complessivamente emesso
F  T
F in Watt e
σ=5.67×10-8 W gradi-4 m –2
4
•Flusso alle varie λ (legge di Planck)
F ( , T ) 
2hc


2
5
e
hc
kT
1
k=1.3806×10-23 j. per K
Emissione di Corpo Nero:
Un caso …. umano:
(35 oC = 308.16 Kelvin)
λmax=2.8979×10-3/T=2.8979×10-3/308.16≈9.41×10-6 m=9.41 μm
F = σT4 = 5.67×10-8 ×308.164 ≈ 511 W m-2
(cilindro di altezza 1.75 m e diametro 0.45 m )
L = F×S =511 × 2.45 = 1252 W = 0.3 Cal/sec
= 1080 Cal/ora = 26000 Cal/giorno
Non vi illudete : non si dimagrisce così !
Siamo immersi in un ambiente a Ta
Lnetta=σ(T4-Ta4)×S =216 W=4300 Cal/giorno
e … se teniamo conto di peli e vestiti, ≈ 2000
Le stelle:
(T* e R* sono temperatura superf. e raggio)
•Flusso totale alla superficie della stella (potenza emessa da 1 m2 di stella)
F*  T
4
*
•Luminosità totale (potenza emessa da tutta la superficie della stella)
L*  4R F*  4R T
2
*
2
*
4
*
•flusso totale a Terra (potenza ricevuta da 1 m2 di telescopio a distanza d dalla
stella)
L*
4R
R
4
f 

F*  T*
2
4d
4d
d
2
*
2
2
*
2
Che fare?
•f lo possiamo misurare
ma per determinare T* occorrono R* e d !!!!
Per il SOLE:
T =5800 K
R = 6.96×108 m
26
L = 3.8×10 w
d = 1.49×1011 m
f = 1.36 Kw
Forse c’è la soluzione:
Se osserviamo con un filtro blu:
R 2hc
fB 
5
d
B
2
*
2
B
2
e
hc
 B kT*
1
Se osserviamo con un filtro giallo:
R 2hc
fG 
5
d
G
2
*
2
G
2
e
hc
 G kT*
1
Forse c’è la soluzione:
Il loro rapporto sarà:
hc
G kT*
f B G  B e
1
 5
hc
f G  B  G B kT*
e
1
5
Abbiamo il Termometro !!
La folla di stelle
COLORE = Temperatura
Spettri:
Spettri:
Spettri:
Tipi di … Spettri:
Spettri … Stellari:
Una collezione … di Spettri Stellari:
Classificazione Spettrale:
SPETTRI STELLARI …
Corpo Nero e Righe assorbimento di elementi diversi
??? … meglio classificare
(iniziò padre Angelo Secchi)
Classi Spettrali
ABCDEFGHIJKLMNOPQRS
← forte predominanza righe H assenza righe H →
- Anni ’20: sviluppo meccanica quantistica …
Stelle all’elio, all’idrogeno
… ed al limone ???
Fattore predominante: TEMPERATURA
Il velocimetro: effetto Doppler
sorgente ferma
●
sorgente in moto
●●●●●●●●
Vedo le lunghezze
d’onda accorciate
(spostate verso blu)
Vedo le lunghezze
d’onda allungate
(spostate verso rosso)
redshift
Δλ=λv/c
blushift
Come appare …uno spettro che si muove?