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jolanda-franceschi
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Sistema solare
geocentrismo
• Teoria classica: Platone – Aristotele
• (Aristarco: prima ipotesi eliocentrica III AC)
• Tolomeo II DC Alessandria d’Egitto: organizza la teoria nell’Almagesto
tolomeo1
• Terra al centro• Sfere concentriche piene
di etere e incastonati i pianeti o il sole o le stelle con movimento orario (E-W)
• Stelle fisse: la loro sfera provoca il movimento delle altre
tolomeo2• Problemi
– Variazione del moto di Sole e Luna – Anomalie dei movimenti dei
pianeti
• Soluzione matematica– Epicicli: circonferenze su cui
ruotano i pianeti– Gli epicicli hanno il centro su una
circonferenza detta deferente– Il deferente ruota intorno alla Terra
(lievemente eccentrica)
Da Tolomeo a Copernico
• Chiesa: visione tolemaica – creazione divina centrale
• (perfezione e regolarità)
• Scoperta dell’America (sfericità della Terra-Eratostene)
Nicola Copernico
• Copernico: 1473-1543 Polonia
• De Rivolutionibus Orbium Coelestium il Sole al centro dell’Universo
• pianeti con orbite circolari
• nessuna osservazione: questa teoria semplificava I moti rispetto a quella tolemaica
• Avversato dalla Chiesa
Galileo
• 1564-1624 dialogo sui due massimi sistemi
• Osservazioni: aspetto della Luna non uniforme, macchie solari, satelliti di Giove
• Condannato per eresia, abiura la teoria e la presenta in forma di ipotesi (riabilitato nel 1992)
Giovanni Keplero
• Germania 1571-1630)• Allievo di Tycho Brae• 1609 (De motibus stellae Martis): il moto di Marte non può essere
circolare• enuncia le leggi che descrivono i moti dei pianeti
prima legge di Keplero
• I pianeti percorrono orbite ellittiche quasi complanari, di cui il sole occupa uno dei due fuochi.
• Ellissi: definizione• Afelio• Perielio. • La linea ideale che congiunge afelio e perielio è
detta linea degli apsidi.• modeste eccentricità.
seconda legge di Keplero
• Il raggio vettore che congiunge il centro del sole al centro dei pianeti descrive aree uguali in tempi uguali.
• la velocità di rivoluzione dei pianeti intorno al sole non è costante
• i pianeti accelerano avvicinandosi al perielio
• rallentano verso l’afelio
terza legge di Keplero
• I quadrati dei tempi di rivoluzione (P) di ciascun pianeta sono proporzionali ai cubi del raggio medio dell'orbita (R)
P2 = K R3.• K=1 se P è espresso in anni terrestri e R in UA• Es. Marte: P= 1,88 anni R=?P aumenta perché per i pianeti più lontani il percorso
è più lungo ma anche perché sono più lenti
newton
• Spiega perché i pianeti si muovono secondo le leggi di Keplero
• Leggi del moto applicate ai corpi celesti: – Moto rettilineo uniforme– Proporzionalità fra la forza che interviene su un
moto rettilineo uniforme e l’effetto– Legge di azione e reazione
Legge di gravitazione universale
• Due corpi si attraggono con una forza proporzionale alla loro massa e inversamente proporzionale alla loro distanza al quadrato
• G = 6,67 10-11 N m2 kg-2
F Gm m
Rs t 2
Perché i pianeti non cadono sul Sole?
• I pianeti e il Sole ruotano intorno al baricentro del sistema
• Essendo il Sole molto più massiccio il baricentro cade sotto la superficie del Sole
• Su ciascuno dei due corpi in rotazione agisce una forza centrifuga (F1 ed F2) uguale e contraria alla forza gravitazionale (centripeta)
• Minore è l’attrazione gravitazionale, minore e la forza centrifuga
DISTANZAMIN -MAXDAL SOLE
MIL KM
RIVOLUZIONE ATTORNO AL SOLE
Giorni.Mesi.Anni
ROTAZIONESU ASSE
OREGiorni
MASSA KG
DIAMETRO
KMDENSITA'
G/CM3
N° SATEL
LITI
MERCURIO 46-69,8 87,97 G 58,65 G 3,4X1023 4878 5,44 0
VENERE 107,4-109 224,70 G 243,01 G 4,9X1024 12 103 5,24 0
TERRA 147-152 365,26 G 23H 56MIN 5,98X1024 12 756 5,52 1
MARTE 206,7-249,1 686,98 G 24H 37MIN 6,4X1023 6794 3,95 2
GIOVE 740,9-815,7 11,86 A 9H 55MIN 1,9X1027 142 984 1,3 16
SATURNO 1374-1507 29,42 A 10H 40MIN 5,69X1026 120 536 0,7 22
URANO 2735-3004 83,75 A 17H 18MIN 8,731025 51 118 1,21 15
NETTUNO 4456-4537 163,72 A 16H 17MIN 1,0X1026 49 528 1,7 8
Corpi meteorici
• materiale solido extraplanetario • in relazione alle dimensioni:
– polvere meteorica (< 1 mm)– meteoroidi o meteore (1 mm - 1 km)– asteroidi (1 km - 1000 km).
• Asteroidi: più di 15.000 in una fascia compresa tra l’orbita di Marte e quella di Giove– residuo della formazione dei pianeti incapace di aggregarsi per la
presenza di Giove.– il primo nel 1801 Cerere.
• meteoroidi e polveri: derivano dalla disgregazione delle comete e degli asteroidi.
meteoroidi
• I corpi di dimensioni piccole non raggiungono la superficie terrestre: sono bruciati e vaporizzati a causa dell'attrito atmosferico.
• I meteoroidi con massa sufficientemente elevata, meteoriti, colpiscono il suolo– Crateri– Importanza della traiettoria
• I meteoroidi attraversano la nostra atmosfera con velocità elevate (12 - 72 km/s)– Ionizzazione dei gas atmosferici e del materiale sublimato
dal corpo: scie luminose (stelle cadenti).
Stelle cadenti
• la terra attraversa periodicamente alcuni sciami meteorici.
• 10 agosto, lo sciame delle Perseidi
• 17 novembre quello delle Leonidi
•In passato il nostro Pianeta fu colpito più volte da questi oggetti, che hanno lasciato tracce assai vistose soprattutto in aree desertiche(Arizona, Argentina) o nelle regioni polari
•1908 Tunguska Siberia ?
(Barringer Crater, Arizona, 1 km across)
22000 anni fa
Classificazione dei meteoriti
• aeroliti o meteoriti rocciosi (92%) silicati di Fe e Mg– Condriti (presentano granuli)
• sideriti o meteoriti metallici (7%) leghe di Ni e Fe; • sideroliti o meteoriti miste (1%).• Le condriti più vecchie hanno 4,57 miliardi di anni. (età del
sistema solare): frammenti del materiale precedente la formazione dei pianeti
• sideroliti e sideriti sono più recenti: formate dalla disgregazione di piccoli pianeti in fase di accrescimento– Prova della composizione dell’interno della Terra (mantello e
nucleo)
Corpi cometari 1
• forma irregolare e di dimensioni variabili, (qualche decina di chilometri)
• orbite ellittiche caratterizzate da grande eccentricità.• Halley: riuscì a prevedere il ritorno della cometa per il
1759 utilizzando i passaggi avvenuti nel precedentemente
• costituiti da gas ghiacciati e materiale solido– acqua, anidride carbonica, (modello a "palla di neve
sporca“, confermato dalla sonda Giotto)– Frammenti rocciosi contenenti sostanze organiche, tra cui
sono presenti anche precursori di aminoacidi.
Corpi cometari 2
• Quando il corpo cometario si avvicina al sole sublima: chioma (coma = chioma).
• Ad ogni passaggio attorno al sole perde parte della sua massa
• Avvicinandosi al sole la chioma inizia a sfumare in una coda allungata per effetto della radiazione e del vento solare:– è sempre disposta in senso opposto rispetto al sole (centinaia di milioni di
chilometri)
• nube di Oort (comete a lungo periodo): enorme regione intorno al Sole in cui i corpi cometari si muoverebbero – orbite praticamente circolari con periodi di milioni di anni
– periodicamente perdono energia e cadono verso il sole
genesi del sistema solare
• teorie catastrofiche e nebulari.
• Catastrofiche: oramai completamente abbandonate– formazione dei pianeti per espulsione violenta di materia solare in
seguito a collisione (sistema solare isolato)
• anni '40: nascita del sistema solare per evoluzione di una nebulosa primordiale– riedizione di una vecchia ipotesi (Kant-Laplace1755).
• 5,5 miliardi di a.f. nebulosa primordiale (prevalentemente H He e piccolissime quantità di elementi pesanti)
• lenta rotazione intorno ad un asse
Teoria nebulare1• materiale in fase di contrazione (supernova?): si distribuisce su di
un disco appiattito, rigonfio al centro• La protuberanza centrale formerà il protosole
– La contrazione provoca aumento di temperatura (si conserva il momento angolare L= m v r del moto circolare uniforme, se r diminuisce v deve aumentare, aumentando l’energia cinetica aumenta la t)
– Emissione di enormi quantità di materia sotto forma di un intenso vento solare (riduzione di massa)
• Vicino al protosole: elementi più pesanti, in grado di non essere spazzati via dal vento solare.(pianeti interni)
• composti più leggeri (He, H, l'acqua, l'ammoniaca ed il metano) nella parte più esterna (pianeti gioviani e i corpi cometari)
Teoria nebulare 2• le particelle iniziano ad aggregarsi in nuclei di condensazione o
dischi protoplanetari (dischi analoghi intorno ad altre stelle: beta-pictoris)
• agglomerati di dimensioni maggiori (planetesimi) diventano centri di attrazione gravitazionale per i frammenti più piccoli: lo spazio intorno viene ‘spazzato’
• Non tutti i planetesimi diventano pianeti (urti reciproci e disgregazione)
• protopianeti.• grande massa di Giove: disturbi gravitazionali che impediscono
l’accrescimento di altri pianeti nelle vicinanze. (fascia degli asteroidi)
• I residui della nebulosa vanno a formare la nube di Oort