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Con la parola Universo possiamo intendere tutto ciò
che ci circonda: le stelle, i pianeti e tutti gli altri
oggetti che vediamo nel cielo (insieme ad una
enorme quantità di altre cose che non vediamo)
fanno parte dell’Universo.
Riducendo il discorso all’essenziale possiamo dire che
l’Universo è composto da due “ingredienti”:
MATERIA e ENERGIA.
La teoria più accreditata afferma che
l’Universo si sia formato a partire da una
grande esplosione: il Big Bang.
Secondo questa teoria l’Universo si sarebbe formato
circa 14 miliardi di anni fa. Tutta la massa e
l’energia dell’universo si trovavano concentrate in
un volume piccolissimo. A causa delle altissime
temperature (1500 Ml °C) la materia ha cominciato
ad espandersi (esplosione). Nel giro di pochi minuti
la temperatura è scesa moltissimo (300 ml °C)e si
sono formati gli atomi degli elementi più leggeri:
idrogeno e elio. Sono stati necessari ancora
300.000 anni affinché questi atomi diventassero
stabili.
Secondo questa teoria l’Universo è in continua
espansione.
La forza dell’esplosione ha spinto la materia
sempre più lontano. Ma ha questa forza ha
cominciato a contrapporsi una seconda forza:
la forza di gravità.
Grazie alla sua azione la materia nell’Universo non
è distribuita in modo uniforme, ma organizzata
in ammassi giganteschi: le Galassie.
Queste sono formate da miliardi di stelle e anche
al loro interno la materia non è uniformemente
distribuita.
Corpi celesti che brillano di luce propria costituite in gran
parta da Idrogeno e Elio.
La luminosità di una stella è dovuta alle reazioni di
fusione termonucleari che avvengono sulla sua
superficie;
Il colore di una stella è dipende dalla sua temperatura
superficie ( la temperatura superficiale di una stella è
legata anche alla sua vita: più è calda meno vive).
Sulla base della luminosità e della temperatura di una
stella, è possibile costruire un diagramma che evidenzia
la distribuzione delle stelle rispetto a queste due
grandezze.
Le stelle nascono da enormi nubi di polveri e gas cosmico (soprattutto idrogeno e elio): le nebulose.
Il materiale che costituisce le nebulose, sotto l’azione della forza di attrazione gravitazionale, tendono a raggrupparsi in blocchi via via sempre più grandi. Le conseguenze di questo fenomeno sono essenzialmente due:
Aumento di massa (forza gravitazionale);
Aumento di temperatura (particelle più interne sottoposte a pressioni crescenti).
La futura vita della stella dipende essenzialmente dalla sua massa iniziale, più è grande alla nascita e più corta sarà la sua esistenza:
Le più grandi vivono un centinaio di milioni di anni;
Le più piccoli vivono più di 100 miliardi di anni.
Affinché questa massa di gas e polveri si trasformi in una stella è necessario che sia talmente grande da portare la temperatura del suo nucleo fino a qualche milione di gradi.
Se è troppo piccola non riesce a raggiungere la temperatura sufficiente e sopravvive come qualcosa di non molto diverso dal pianeta Giove.
4 atomi di idrogeno si uniscono per formare 1 atomo di elio e produrre
energia
Fusione nucleare nucleo
He
H
H
H
H
L’energia che si origina nel nucleo produce una
pressione che spinge verso l’esterno. La forza di
gravità spinge verso l’interno. La stella raggiunge
l’equilibrio quando le due forze si equivalgono.
La stella in queste condizioni vive un tempo variabile
(che dipende dalla sua massa iniziale), e
comunque fin quando dura il suo combustibile (H).
Quando tutto l’idrogeno si sarà trasformato in elio,
verrà meno una delle due forze che garantiscono
l’equilibrio della stella, la stella a questo punto
collassa su se stessa e la sua “seconda vita” sarà
determinata ancora una volta dalla sua massa
iniziale.
Il nostro Sole ad esempio, una volta esaurito
l’idrogeno collasserà su se stesso, determinando
però un nuovo aumento di temperatura e
l’innescarsi di nuove reazioni nucleari che
porteranno alla formazione di elementi più pesanti.
Aumenterà di nuovo la forza di espansione dovuta
alla fusione nucleare determinando un aumento
dell’involucro stellare: il Sole si sarà trasformato un
una gigante rossa (le sue dimensioni saranno tali
da lambire l’orbita terrestre). Esaurito anche questo
carburante la stella torna a contrarsi
trasformandosi un una nana bianca ormai fredda
e non più brillante.
Il sole è una stella gialla di medie dimensioni.
La sua distanza dalla Terra è di 150 Mil. di Km.
Possiamo distinguere vari strati:
Nucleo: reazioni termonucleari (10 M. di gradi);
Zona radiativa: il calore si propaga per irraggiamento;
Zona convettiva: il calore si propaga per movimento di materia (moti convettivi);
Fotosfera: superficie visibile del Sole (6000 °C, macchie solari);
Cromosfera (atmosfera): visibile solo nelle eclissi solari (protuberanze);
Corona (atmosfera): visibile solo nelle eclissi solari, costituita da particelle ionizzate che formano il vento solare.
Per la sua grande massa, che determina la
forza di gravità solare, il sole “trattiene”
intorno a se 9 pianeti che ruotano intorno ad
esso secondo orbite ellittiche.
I pianeti del Sistema solare possono essere distinti in:
Pianeti terrestri (rocciosi): Mercurio, Venere, Terra e Marte: sono piccoli e solidi, possono avere o non avere una atmosfera che comunque è formata da elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio.
Pianeti gassosi: Giove, Saturno: la grande massa (forza di gravità) e la distanza dal Sole gli permettono di avere una atmosfera densa composta da elementi leggeri;
Pianeti ghiacciati: Urano, Nettuno e Plutone: temperature bassissime (-250°C), Plutone è piccolo e roccioso.
Alcuni pianeti del Sistema solare hanno 1 o molti satelliti che gli ruotano intorno.
Altri corpi di dimensioni minori ruotano
intorno al Sole:
Asteroidi;
Comete;
Meteore.
Keplero descrisse le leggi che regolano il
moto dei pianeti intorno al Sole:
Prima legge: i pianeti ruotano intorno al
Sole seguendo orbite ellittiche, di cui il
Sole occupa uno dei fuochi.
Sole
Perielio Afelio
Pianeta
Seconda legge: il raggio che unisce il
Sole ad un pianeta (raggio vettore)
copre aree uguali in tempi uguali.
http://www.gpmeneghin.com/schede/fisica/keplero.htm
Terza legge: il quadrato dei tempi
(espressi in anni) necessari ai pianeti per
percorrere l’intera orbita intorno al Sole
(periodo di rivoluzione) è proporzionale
al cubo del semiasse maggiore
dell’orbita (ossia della distanza media
dal Sole, indicata in milioni di Km). Più semplicemente questa legge dice che quanto
più un pianeta è lontano dal Sole tanto più la sua
velocità di rivoluzione è minore.
Le leggi di Keplero ci aiutano a capire, in termini
matematici, come si muovono i pianeti intorno al
Sole, ma nulla ci dicono sul perché si mantengono
in questa orbita, rivoluzione dopo rivoluzione.
Newton fu il primo ad intuire l’esistenza di una forza di
attrazione (esercitata dal Sole, ma anche dai
pianeti).
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