Sistema solare e newton

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    1. 1. SISTEMA SOLARE
    2. 2. Insieme di corpi celesti in movimento uniti dalla forza di gravità. È costituito dal Sole, 9 pianeti, i loro satelliti, asteroidi, comete, meteoroidi. Con riferimento alla loro massa i corpi del sistema si dividono in: corpi maggiori: pianeti e satelliti; corpi minori: asteroidi, comete, meteoroidi.
    3. 3. Leggi di Keplero 1) I pianeti descrivono intorno al Sole orbite ellittiche, di cui il Sole occupa uno dei fuochi.
    4. 4. 2) Le aree descritte dal raggio vettore di ciascun pianeta sono proporzionali ai tempi impiegati a descriverle; ossia, il raggio vettore descrive aree uguali in tempi uguali .
    5. 5. 3) I quadrati dei tempi di rivoluzione dei pianeti intorno al Sole sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle rispettive orbite.
    6. 6. Legge di 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. F = G m 1  m 2 d 2
    7. 7. Teoria della Relatività Einstein con la sua teoria della relatività ristretta (1905) e successivamente con la teoria della relatività generale (1916) introdusse una nuova interpretazione della gravitazione universale, descrivendo l’Universo come un continuo spazio-tempo a quattro dimensioni nel quale la presenza della massa, e quindi del campo gravitazionale, provoca una curvatura dello spazio-tempo. Nello spazio-tempo non possono dunque esistere traiettorie rettilinee, e la presenza dei campi gravitazionali determina una curvatura dello spazio-tempo tanto più grande quanto è maggiore il campo gravitazionale. Anche la luce, passando in prossimità di un corpo massiccio ne subisce l’effetto e viene deviata nella sua traiettoria.
    8. 8. Classificazione dei pianeti <ul><li>In base alle caratteristiche chimico fisiche in: </li></ul><ul><li>pianeti di tipo terrestre (Mercurio, Venere, Terra, Marte), </li></ul><ul><li>pianeti di tipo gioviano (Giove, Saturno, urano, Nettuno). </li></ul><ul><li>In base alla loro posizione rispetto alla fascia di asteroidi in: </li></ul><ul><li>pianeti interni : Mercurio, Venere, Terra, Marte; </li></ul><ul><li>pianeti esterni : Giove, Saturno, Urano, Nettuno, Plutone. </li></ul>
    9. 9. Caratteristiche generali <ul><li>tutti i pianeti sono in movimento, oltre al movimento di rivoluzione attorno al Sole, hanno un movimento di rotazione intorno ad un asse passante per il loro centro ; </li></ul><ul><li>entrambi i movimenti avvengono sempre da O  E, in senso antiorario ; </li></ul><ul><li>solo Venere e Urano hanno verso di rotazione opposto (moto retrogrado); </li></ul><ul><li>le orbite descritte durante il moto di rivoluzione sono quasi tutte complanari, l’eccezione è Plutone (  17°) </li></ul><ul><li>il numero dei satelliti è maggiore nei pianeti esterni; </li></ul><ul><li>I pianeti esterni hanno anelli ; </li></ul><ul><li>il termine giorno indica il tempo della rotazione, il termine anno quello della rivoluzione . </li></ul>
    10. 13. transito di Mercurio
    11. 14. Venusian hills
    12. 15. Transito di Venere
    13. 16. Mars
    14. 17. Lune di Giove
    15. 18. Saturno
    16. 20. Urano fotografato nel 1986 dal Voyager 2
    17. 21. Asteroidi Sono corpi solidi di dimensioni ridotte (max 900 Km) concentrati tra Marte e Giove. Le loro orbite variano da quasi circolari a fortemente ellittiche. La loro massa complessiva non supera quella della Luna. La loro composizione chimica è simile a quella della Terra. L’ipotesi più accreditata per la loro origine è quella che si tratti di materiale originario della formazione del Sistema che non è riuscito ad aggregarsi in un pianeta. Possono essere catturati dai vari pianeti.
    18. 23. Eros
    19. 24. Comete Corpi celesti di piccola massa, costituiti da ghiaccio, polveri che diventano visibili quando si avvicinano al Sole. Sembrano provenire da una regione periferica e di forma sferica che avvolge il S.s. nota come Nube di Oort; si pensa che le comete con periodo di rivoluzione breve (150 anni) provengano da una regione a forma di disco oltre l’orbita di nettuno detta Fascia di Kuiper. Sono costituite da: nucleo, chioma, nube di H 2 neutro, coda di polveri, coda di ioni. Chioma, nube di H 2 , coda di polveri sono rivolte in direzione opposta al Sole per effetto del vento solare. Le loro orbite intorno al Sole sono generalmente ellittiche, alcune percorrono orbite paraboliche o iperboliche.
    20. 26. Cometa Hale Bopp c
    21. 27. Cometa Neat
    22. 28. Meteore e meteoriti I meteoroidi sono corpi celesti di piccole dimensioni da non rientrare né tra gli asteroidi né tra le comete (molti frammenti derivano dalla coda di polveri di queste ultime. A contatto con l’atmosfera terrestre si incendiano se piccoli (meteore) o cadono al suolo formando crateri se grandi (meteoriti). I meteoriti si distinguono per la composizione e l’origine
    23. 29. SOLE
    24. 30. La stella più vicina a noi è il sole. Il sole è una stella di grandezza media. Brillerà ancora per 5 miliardi di anni.
    25. 31. Caratteristiche Nana gialla di classe spettrale G. Età stimata: 5 miliardi di anni . Temperatura dell’involucro esterno di circa 6000 K . Temperatura al nucleo si ritiene raggiunga i 15 milioni di gradi. Raggio solare: 700000 Km Composizione chimica: H, He, O, C, Fe, Ne, N, Si, Mg, S, Ar, Ca, Ni,…… Movimento di rotazione : 32 g ai poli, 27 g all’equatore . Movimento di rivoluzione: attorno al centro della galassia, una rivoluzione completa in circa 220 milioni di anni.
    26. 32. Negli strati sottostanti aumenta, fino a raggiungere , nel nucleo, i 14 milioni di gradi. La temperatura alla superficie del Sole è di circa 5.500 gradi,
    27. 33. Alcuni sono pericolosi,mentre altri, come la luce e il calore sono importantissimi per la vita sulla Terra. Il sole emana moltissima energia sotto forma di raggi
    28. 34. Uno delle macchie solari più attive; è così grande da poter essere vista senza l’ausilio di un telescopio. Queste esplosioni coronali hanno già causato forti tempeste geomagnetiche con notevole attività aurorale in entrambi i poli terrestri. Per una comparazioni delle dimensioni del fenomeno si vede in alto a destra i corrispondente diametro della Terra.
    29. 36. Struttura <ul><li>Dall’interno verso l’esterno: </li></ul><ul><li>nucleo </li></ul><ul><li>zona radiativa </li></ul><ul><li>zona convettiva </li></ul><ul><li>fotosfera </li></ul><ul><li>cromosfera </li></ul><ul><li>fascia di transizione </li></ul><ul><li>corona solare </li></ul>
    30. 38. Attività <ul><li>macchie solari </li></ul><ul><li>facole </li></ul><ul><li>protuberanze </li></ul><ul><li>spicole </li></ul><ul><li>brillamenti (flares) </li></ul>Fenomeni terrestri collegati direttamente con l’attività solare sono: le tempeste magnetiche e le aurore polari .
    31. 40. macchia solare
    32. 41. protuberanza
    33. 42. brillamenti
    34. 44. Radiazioni ultraviolette
    35. 45. Origine <ul><li>grande nube fredda di polveri, granelli solidi, gas in prevalenza H e He; </li></ul><ul><li>perturbazione (probabilmente l’esplosione di una supernova) che innesca la contrazione della nube; </li></ul><ul><li>si forma un grande disco (10 miliardi di Km ); </li></ul><ul><li>addensamento dei gas al centro del disco, loro riscaldamento; </li></ul><ul><li>formazione di una protostella; </li></ul><ul><li>accrescimento della protostella e formazione della stella; </li></ul><ul><li>Per collisione si formano piccole masse rocciose dette planetesimi. </li></ul><ul><li>Dai planetesimi si formano i protopianeti. </li></ul>
    36. 47. LUNA LUNA
    37. 48. Caratteristiche Fisiche <ul><li>È il satellite naturale della Terra da cui dista mediamente 384.000Km; in Apogeo 406.000 Km e in Perigeo 350.000 Km. </li></ul><ul><li>Ha una massa 1/81 di quella terrestre – Una densità di 3,3g/cm 3 </li></ul><ul><li>Una forma pressoché sferica con un raggio di circa 1700 Km </li></ul><ul><li>La forza di gravità è 1/6 di quella terrestre. </li></ul><ul><li>È privo di atmosfera e di idrosfera. </li></ul><ul><li>Mancano i crepuscoli, il passaggio dal dì alla notte è repentino. </li></ul><ul><li>Il suolo lunare si riscalda notevolmente durante il dì lunare ( 15 giorni ),+118°C, e si raffredda rapidamente durante la notte lunare, -150 °C. </li></ul><ul><li>Mancano i fenomeni erosivi, la superficie lunare è stata modificata nel tempo dall’impatto con meteoriti e dal vento solare . </li></ul>
    38. 49. Struttura <ul><li>Secondo i dati sismici la Luna ha una struttura a gusci concentrici: </li></ul><ul><li>crosta molto sottile </li></ul><ul><li>mantello molto spesso </li></ul><ul><li>nucleo piccolo </li></ul><ul><li>Nella crosta sono presenti zone più dense chiamate mascons . </li></ul>
    39. 50. Superficie lunare <ul><li>La superficie della Luna è caratterizzata dalla presenza di: </li></ul><ul><li>mari : vaste aree pianeggianti coperte da ceneri, polveri e detriti. La componente detritica più fine è chiamata regolite ; basalti scuri con maggiori quantità in Fe di quelli terrestri di età compresa tra 3,2 e 3,8 miliardi di anni fa. </li></ul><ul><li>terre alte o altopiani : aree isolate o riunite in sistemi elevati fino a 9000 m, di colore chiaro, con superficie accidentata; basalti chiari poveri in Fe e Mg ricchi in Si, Al e Ca sono chiamati anortositi di età compresa tra 4,1 e 4,2 miliardi di anni . </li></ul><ul><li>crateri e circhi : i primi sono depressioni con forme variabili e possono avere dimensioni da pochi cm a 200 km di diametro: formatisi in seguito all’impatto di grossi meteoriti o di origine vulcanica, i secondi hanno diametri di 40 km e quelli più grandi possono avere al centro del cratere un picco o montagnola. </li></ul><ul><li>Solchi : fratture lunghe centinaia di km e larghe 1- 2 Km scavate dallo scorrere del magma fuso. </li></ul>
    40. 51. 1960 cratere lunare
    41. 52. Rainbow Bay
    42. 54. Origine <ul><li>Oggi si ritiene che la Luna si sia formata insieme al resto del Sistema solare, circa 4,6 miliardi di anni fa, da una aggregazione di planetesimi. In passato le era stata attribuita un’origine propria. </li></ul><ul><li>Teoria della fissione : secondo G. Darwin la Luna si sarebbe staccata dalla Terra…..... NO </li></ul><ul><li>Teoria della cattura : la Luna sarebbe stata catturata dal campo gravitazionale della Terra…….. No </li></ul><ul><li>Teoria dell’accrezione : accumulo di frammenti orbitanti attorno alla Terra……....No </li></ul><ul><li>Teorie dell’evento catastrofico : la Terra sarebbe stata colpita da un corpo con massa 1-3 volte Marte……..SI! </li></ul>Teoria della fissione Teoria dell’accrezione
    43. 55. Movimenti della Luna <ul><li>Il moto della Luna è molto complesso perché perturbato dall’azione del Sole, della Terra e degli altri pianeti. I 3 principali sono: </li></ul><ul><li>moto di rotazione intorno al proprio asse da O  E in senso antiorario con velocità angolare molto lenta di circa 13° al giorno; compie perciò una rotazione completa dopo27 d 7 h 43 m 11 s . </li></ul><ul><li>moto di rivoluzione attorno alla Terra ed è sincrono con quello di rotazione, l’intervallo di tempo per la rivoluzione è detto mese: </li></ul><ul><li>1) mese sidereo : tempo necessario per compiere una rotazione di 360° attorno alla terra e si compie in 27 d 7 h 43 m 11 s ; </li></ul><ul><li>2) mese sinodico o lunazione intervallo di tempo necessario alla luna per riallinearsi, dopo un giro completo, con il sole e la terra che si compie in 29 d 12 h 44 m 3 s . </li></ul><ul><li>Moto di traslazione insieme alla terra attorno al sole </li></ul>
    44. 56. SISTEMA BIPLANETARIO Esaminando gli spostamenti della luna, rispetto alla terra, si deduce che, i due corpi, si influenzano reciprocamente in modo da costituire un sistema bi-planetario terra-luna perché, data la maggiore massa terrestre rispetto a quella lunare, il baricentro del sistema terra-luna cade all’interno della terra a 1.700 Km sotto la superfice terrestre e per questo motivo si può dire che la luna gira intorno alla terra.
    45. 57. Il piano dell’orbita lunare è inclinato rispetto all’eclittica di 5°e 9’. Le due orbite si intersecano in due punti detti nodi , la linea che li congiunge è detta linea dei nodi. L’asse della luna è inclinato di 6°41’ rispetto alla normale del piano orbitale della luna e di 1° e32’ con la normale al piano dell’eclittica.
    46. 60. Fasi lunari Durante il suo moto di rivoluzione attorno alla Terra, la Luna viene ad assumere posizioni che consentono di visualizzare porzioni diverse della sua superficie. In un mese si susseguono molte fasi, le principali sono: novilunio, primo quarto, plenilunio, ultimo quarto. Le posizioni di novilunio e plenilunio sono dette sigizie . I quarti sono detti quadrature . Le 4 posizioni intermedie ottanti e si susseguono a distanza di 3,5 giorni. Quando la Luna volge verso la Terra l’emisfero oscuro, è comunque visibile per il fenomeno della luce cinerea. ( quandola luce del sole viene riflessa dalla terra verso la luna, illuminando anche la porzione di superficie in ombra). In 1 anno si verificano 12 lunazioni . Questo lasso di tempo è detto anno sinodico . Le fasi lunari si ripetono nello stesso modo ogni 19 anni (235 mesi sinodici ). Tale periodicità è detta ciclo aureo .
    47. 61. Quando la luna si trova allineata tra la Terra e il Sole si dice che è in congiunzione quindi la sua faccia illuminata è quella non rivolta verso di noi. In questo caso, non vediamo nulla di illuminato sul disco lunare, che ci appare buio. Si parla in tal caso di Luna Nuova e la Luna sorge al mattino e tramonta la sera. L'invisibilità è legata a due fattori: - il primo è che la faccia illuminata non è rivolta a noi; - il secondo è che la Luna è alta sopra l'orizzonte insieme al Sole, ben più luminoso. Andando avanti con le notti, iniziamo a vedere una sottile falce rivolta a ponente, (luna cinerea) che cresce fino ad arrivare ad una illuminazione che copre più o meno un quarto di disco, da cui il detto &quot; gobba a ponente luna crescente &quot;. La mezza luna , o primo quarto , si ha quando la Luna raggiunge i 90° di elongazione Est dopo un arco di tempo sette giorni e 9h. dalla Luna Nuova; in questa fase sorge verso mezzogiorno e tramonta verso mezzanotte. Dopo 14 giorni e mezzo, la Luna ha percorso un arco di 180°, venendosi a trovare in opposizione . In questo caso si parla di Luna Piena , o plenilunio. La Luna sorge la sera e tramonta al mattino, risultando visibile per tutta la notte. [Nel caso di perfetto allineamento sull'eclittica di Sole, Terra e Luna si ottiene una eclisse di Luna]. Dopo 22 giorni, la Luna proseguendo nel suo viaggio si trova a 270° dal novilunio ed appare come una mezza Luna: si parla di ultimo quarto ma stavolta la gobba è rivolta ad Est, dal momento che gobba a levante, Luna calante. La Luna sorge a mezzanotte e tramonta a mezzogiorno. Dopo altri 7g e 9 h la luna ha completato il suo giro e ritorna nuovamente alla fase di partenza per dare origine un nuovo novilunio. Il tutto si compie dopo 29 giorni e mezzo circa, che rappresenta una lunazione o mese sinodico.
    48. 63. La Luna ruota intorno alla Terra e compie una rotazione completa di 360° in 27 giorni 7h 43 m e 12sec.( mese lunare sidereo ); la Terra, nel frattempo, si sposta sulla suapropria orbita attorno al Sole di 1° al giorno. In 27 giorni si sposta di 27°. La Luna, per recuperare i 27° e riallinearsi con il sole e la terra, impiega 2 giorni percorrendo (13,5° al giorno) cioè 29 d 12 h 44 m 3 s o mese sinodico.
    49. 64. Eclissi Oscuramento temporaneo di un corpo celeste da parte di un altro che vi transita davanti. Nel sistema Luna-Terra-Sole si parla di eclissi di Luna quando la Terra si interpone tra la Luna e il Sole, si parla di eclisse di Sole quando è la Luna che si interpone tra la Terra e il Sole. Condizioni indispensabili per l’eclisse:è necessario che i corpi celesti si trovino sullo stesso piano e che siano allineati. Le eclissi sono totali se il corpo celeste interessato viene oscurato totalmente, parziali se invece viene coperto solo in parte. Si possono avere eclissi anulari di Sole quando la Luna si trova alla massima distanza dalla Terra. L’eclissi di Luna dura nel complesso 100’, quella totale di Sole 7,5 minuti (area di 270 Km), 12,5 min. quella anulare. In un anno il numero di eclissi varia da 2 a 7.
    50. 65. <ul><li>Il piano dell’orbita lunare attorno alla terra e quello dell’orbita terrestre attorno al sole sono inclinati di 5°e 9’; essi intersecano lungo la linea dei nodi. sole., terra e luna possono essere perfettamente allineati soltanto lungo questa linea. </li></ul>LINEA DEI NODI
    51. 66. Tipologia delle eclissi <ul><li>Abbiamo le eclissi di Luna: </li></ul><ul><li>Totali , quando la Luna è in plenilunio nei nodi </li></ul><ul><li>Parziali , quando la Luna è in plenilunio ed in prossimità dei nodi. </li></ul><ul><li>L'eclisse di Sole si verifica quando la Luna, nella fase di novilunio, transita davanti al Sole: in questo caso il cono d'ombra è molto piccolo e solo nelle zone attraversate da esso è possibile osservare il fenomeno nella sua completezza ( eclisse totale ) luna in perigeo – terra in afelio. </li></ul><ul><li>Se la Luna è in apogeo e la terra in perieliosi hanno delle eclissi anulari . </li></ul>
    52. 67. anulare Sole Luna
    53. 73. Ciclo di Saros Le eclissi si ripetono periodicamente seguendo un ciclo chiamato ciclo di Saros. La sua durata è di 6585,32 giorni, pari a circa 18 anni e 10 giorni. Durante un Saros si verificano: 43 eclissi di Sole di cui 12 totali, 16 anulari e 15 parziali; 28 eclissi di Luna di cui 13 totali e 15 parziali. Debbono trascorrere 3 Saros (ossia 54 anni e 32 giorni) perché un eclissi di Sole, totale o parziale si presenti nello stesso luogo.
    54. 74. Questo ciclo periodico denominato ciclo di SAROS venne scoperto addirittura dagli antichi astronomi Babilonesi ed ha una durata pari a 6585 giorni che corrispondono più o meno a 18 anni, 10/11 giorni. Il calcolo per arrivare al Ciclo di Saros è il seguente: La Luna compie un orbita intorno alla Terra in 29g e 12h giorni (calcolato come il tempo intercorrente tra 2 lune nuove). Questo intervallo di tempo è chiamato mese sinodico. La Luna passa per lo stesso nodo dopo 27g e 7h giorni. Questo intervallo è definito come mese draconico. Il Sole impiega 346.63 giorni per ritrovsarsi sullo stesso nodo lunare. Questo intervallo è definito anno dell'eclissi . Questi periodi non sembrano avere caratteristiche in comune ma invece ne hanno una molto importante che li accomuna. Sono tutti multipli di 6585, e quindi 223 mesi sinodici (6585.321 giorni) equivalgono quasi esattamente a 242 mesi draconici (6585.357 giorni) e circa 19 anni dell'eclissi (6585.781 giorni). Dividendo 6585 per 365 otteniamo all'incirca 18 anni, 11 giorni e 8 ore ( i giorni in realtà sono 10 se nel periodo sono inclusi 5 anni bisestili, oppure 12 se gli anni bisestili inclusi sono tre) si ripete la stessa configurazione e si ha un'eclissi simile alla precedente.
    55. 75. Movimenti secondari <ul><li>Sono imputabili all’attrazione dei corpi del Sistema Solare, in particolare il Sole. Sono: </li></ul><ul><li>librazioni </li></ul><ul><li>regressione della linea dei nodi </li></ul>
    56. 76. <ul><li>Il moto di rotazione non è regolare ma presenta delle oscillazioni dette: </li></ul><ul><li>Librazioni (di lieve entità, causate dal rigonfiamento equatoriale) </li></ul><ul><li>Librazioni apparenti (più consistenti, non dipendono dalla Luna ma dalla velocità e dalla posizione rispetto alla Terra, dallo spostamento di quest’ultima, dalla rotazione terrestre. </li></ul>Librazioni
    57. 77. Le librazioni <ul><li>le librazioni apparenti permettono di osservare quasi il 60% della superficie lunare. L’asse di rotazione lunare è inclinato di 6°41’ rispetto alla normale al piano dell’orbita. – poiché l’orbita della luna è inclinata di 5°e 9’rispetto al piano dell’eclittica per circa metà tempo della rivoluzione il satellite si trova al di sopra del piano dell’eclittica e per l’altra metà al si dotto, ciò permette, a un osservatore posto sulla terra, di vedere una porzione di superficie oltre i poli (librazioni latitudinali); inoltre poiché il moto di rotazione avviene a velocità costante, quello di rivoluzione avviene a velocità variabile, per cui il moto di rotazione talvolta è in anticipo e talvolta è in ritardo rispetto al moto di rivoluzione, ciò ci consente di vedere lateralmente porzioni di luna che altrimenti risulterebbero invisibili (librazioni longitudinali) </li></ul>
    58. 78. Altri moti della Luna <ul><li>Sono moti più lenti di quelli visti finora. Ricordiamo: </li></ul><ul><li>Il moto di regressione della linea dei nodi (essa ruota in senso orario con un periodo di circa 18,8 anni). Questo movimento è responsabile delle nutazioni e della ciclicità delle eclissi. </li></ul><ul><li>Rotazione dell’asse maggiore dell’orbita lunare (la linea che congiunge perigeo ed apogeo ruota in senso antiorario, compiendo un giro completo in 8,85 anni) </li></ul>
    59. 79. Regressione della linea dei nodi La forza di attrazione gravitazionale esercitata dal sole fa ruotare nello spazio il piano dell’orbita che compie così un intero giro in senso orario in 18,8 anni mantenendo costante la sua inclinazione di 5,9° rispetto al piano dell’orbita terrestre

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