Sistema solare

SISTEMA SOLARE

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.

Leggi di Keplero

1) I pianeti descrivono intorno al Sole orbite ellittiche, di cui il Sole occupa uno dei fuochi.

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.

3) I quadrati dei tempi di rivoluzione dei pianeti intorno al Sole sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle rispettive orbite.

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 m1 m2

d2

Teoria della RelativitàEinstein 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.

Classificazione dei pianetiIn base alle caratteristiche chimico fisiche in:

• pianeti di tipo terrestre (Mercurio, Venere, Terra, Marte),

• pianeti di tipo gioviano (Giove, Saturno, urano, Nettuno).

In base alla loro posizione rispetto alla fascia di asteroidi in:

• pianeti interni: Mercurio, Venere, Terra, Marte;

• pianeti esterni: Giove, Saturno, Urano, Nettuno, Plutone.

Caratteristiche generali1. 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;

2. entrambi i movimenti avvengono sempre da O E, in senso antiorario;

3. solo Venere e Urano hanno verso di rotazione opposto (moto retrogrado);

4. le orbite descritte durante il moto di rivoluzione sono quasi tutte complanari, l’eccezione è Plutone ( 17°)

5. il numero dei satelliti è maggiore nei pianeti esterni;

6. I pianeti esterni hanno anelli;

7. il termine giorno indica il tempo della rotazione, il termine anno quello della rivoluzione.

transito di Mercurio

Venusian hills

Transito di Venere

Mars

Lune di Giove

Saturno

Urano fotografato nel 1986 dal Voyager 2

AsteroidiSono 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.

Eros

CometeCorpi 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 H2 neutro, coda di polveri, coda di ioni.

Chioma, nube di H2, 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.

Cometa

Hale Boppc

Cometa Neat

Meteore e meteoritiI 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

SOLE

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.

StrutturaDall’interno verso l’esterno:

• nucleo

• zona radiativa

• zona convettiva

• fotosfera

• cromosfera

• fascia di transizione

• corona solare

Attività

• macchie solari

• facole

• protuberanze

• spicole

• brillamenti (flares)

Fenomeni terrestri collegati direttamente con l’attività solare sono: le tempeste magnetiche e le aurore polari.

macchia solare

protuberanza

brillamenti

Radiazioni ultraviolette

Origine1. grande nube fredda di polveri, granelli solidi, gas in prevalenza

H e He;

2. perturbazione (probabilmente l’esplosione di una supernova) che innesca la contrazione della nube;

3. si forma un grande disco (10 miliardi di Km );

4. addensamento dei gas al centro del disco, loro riscaldamento;

5. formazione di una protostella;

6. accrescimento della protostella e formazione della stella;

7. Per collisione si formano piccole masse rocciose dette planetesimi.

8. Dai planetesimi si formano i protopianeti.

LUNALUNA

CaratteristicheÈ il satellite naturale della Terra.

È privo di atmosfera.

Il passaggio dal dì alla notte è repentino, mancano i crepuscoli.

Manca l’acqua.

Il suolo lunare si riscalda notevolmente durante il dì lunare (15 giorni),118°C, e si raffredda rapidamente durante la notte lunare, 150-170 °C.

Mancano i fenomeni erosivi, la superficie lunare è stata modificata nel tempo dall’impatto con meteoriti e dal vento solare.

La forza di gravità è 1/6 di quella terrestre.

Struttura

Secondo i dati sismici la Luna ha una struttura a gusci concentrici:

• crosta

• mantello

• nucleo

Nella crosta sono presenti zone più dense chiamate mascons .

Superficie lunare

La superficie della Luna presenta:

• mari: vaste aree pianeggianti coperte da polveri e detriti. La componente detritica più fine è chiamata regolite; basalti scuri con maggiori quantità in Fe di quelli terrestri;

• altopiani: aree elevate di colore chiaro, con superficie accidentata; basalti chiari poveri in Fe e Mg ricchi in Al e Si, anortositi;

• montagne: isolate o riunite in sistemi;

• crateri e circhi: depressioni di forma circolare formate in seguito all’impatto di meteoriti, alcuni sono di origine vulcanica.

1960 cratere lunare

Rainbow Bay

Movimenti della Luna Il moto della Luna è molto complesso perché perturbato dall’azione del Sole, della Terra e degli altri pianeti. I 3 principali sono:

• moto di rotazione intorno all’asse da O E in senso antiorario con velocità angolare di 13° al giorno; ha una durata di 27d7h43m11s.

• moto di rivoluzione attorno alla Terra, l’intervallo di tempo per la rivoluzione è detto mese: 1) mese sidereo: intervallo tra 2 allineamenti successivi della Luna e di una stella su un meridiano, dura 27d7h43m11s; 2) mese sinodico o lunazione intervallo tra 2 allineamenti successivi Luna-Sole; dura 29d12h44m3s.

Il piano dell’orbita lunare è inclinato rispetto all’eclittica di 5°e9’. Le due orbite si intersecano in due punti detti nodi, la linea che li congiunge è detta linea dei nodi.

La Luna ruota intorno alla Terra e compie una rotazione completa di 360° in 27 giorni 7h 43 m e 12sec.; la Terra, nel frattempo, si sposta sulla sua 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) .

• moto di traslazione: con la Terra attorno al Sole. La Luna si muove nello stesso verso e con la medesima velocità della Terra. La curva risultante è detta epicicloide.

Movimenti secondari

Sono imputabili all’attrazione dei corpi del Sistema Solare, in particolare il Sole. Sono:

• librazioni

• regressione della linea dei nodi

• Il moto di rotazione non è regolare ma presenta delle oscillazioni dette:

• Librazioni (di lieve entità, causate dal rigonfiamento equatoriale)

• 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.

Librazioni

Le librazionile 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)

Altri moti della Luna

• Sono moti più lenti di quelli visti finora. Ricordiamo:

• 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.

• 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)

Regressione della linea dei nodiLa 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

Fasi lunariDurante 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 (o sizigie) . I quarti sono detti quadrature. Le 4 posizioni intermedie ottanti.

Quando la Luna volge verso la Terra l’emisfero oscuro, è comunque visibile per il fenomeno della luce cinerea.

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.

EclissiOscuramento 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.

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.

LINEA DEI NODI

Tipologia delle eclissiAbbiamo le eclissi di Luna:•Totali, quando la Luna è in plenilunio nei nodi•Parziali, quando la Luna è in plenilunio ed in prossimità dei nodi.

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. •Se la Luna è in apogeo e la terra in perieliosi hanno delle eclissi anulari.

anulare

Sole

Luna

Ciclo di SarosLe 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.

Origine

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.

• Teoria della fissione: la Luna si sarebbe staccata dalla Terra…..

• Teoria della cattura: la Luna sarebbe stata catturata dal campo gravitazionale della Terra……..

• Teoria dell’accrezione: accumulo di frammenti orbitanti attorno alla Terra…….

• Teorie dell’evento catastrofico: la Terra sarebbe stata colpita da un corpo con massa 1-3 volte Marte……..