Astronomia l' universo

UNIVERSO

TEORIA DEL BIG-BANG
All'istante zero l'universo era concentrato in un punto con densità infinita e temperatura altissima. Nel giro di 10-32 secondi una violenta esplosione fece aumentare il volume di miliardi di volte. Dopo 1 secondo si erano formate le particelle subatomiche (protoni, neutroni e elettroni).
Dopo 3 minuti si innescarono le prime reazioni nucleari che portarono alla formazione di idrogeno, elio e pochissimo litio.
Dopo 1 milione di anni l'universo aveva la forma di adesso.

Prove del big-bang
1) radiazione di fondo: è l'eco del big-bang ed è omogeneo (uguale) in tutte le direzioni
2) lo spostamento verso il rosso dello spettro di emissione delle stelle, che dice che tutte le stelle e le galassie si stanno allontanando

Ipotesi sul futuro dell'universo
1) Universo stazionario: l'universo è costante nel tempo e nello spazio. Ci deve essere
creazione di nuove stelle e galassie che sostituiscono quelle che si allontanano
2) Universo aperto: l'universo dopo il big-bang continuerà ad espandersi e a raffreddarsi
all'infinito
3) Universo chiuso: le forze di attrazione tra le stelle e le galassie frenerà a poco a poco l'espansione, per poi dare il via alla contrazione dell'universo. Alla fine tutto l'universo tornerà allo stato originario di punto caldissimo e densissimo.

GALASSIE
L'universo non è omogeneo. Ci sono ammassi di polveri e gas, che prendono il nome di NEBULOSE. All'interno delle nebulose la FORZA GRAVITAZIONALE e il principio della CONSERVAZIONE DEL MOTO DEI CORPI NELLO SPAZIO fanno si che gli atomi si attraggano e che la materia inizi a ruotare attorno ad un asse. Gli urti e l'attrazione degli atomi aumentano via via fino ad aumentare la massa e la temperatura ad un livello tale per cui si innesca la reazione di fusione nucleare. Nascono le STELLE.
La rotazione della materia fa si che le nebulose si appiattiscono e prendano la forma discoidale. Nascono così le GALASSIE.
La STELLA è un ammasso di gas, che emette luce propria.
La GALASSIA è un insieme di gas, polveri e stelle, che ruota attorno ad un proprio asse e che può avere diverse forme: a spirale con più braccia, a spirale barrata, irregolare, globulari ecc. (vedi libro)
La VIA LATTEA è la nostra galassia. E'.una galassia a spirale con più braccia. Il centro della Via Lattea è spesso 5000 anni luce e la galassia è larga 100000 anni luce. Il sole si trova a circa due terzi di raggio dal centro della galassia. Al centro della galassia è ipotizzata la presenza di un BUCO NERO.

LEGGE DI ATTRAZIONE UNIVERSALE
Due corpi si attraggono con una forza, che è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.

PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DEL MOTO
In assenza di attriti un corpo mantiene lo stato di moto in cui si trova, che può essere stazionario (fermo), oppure può muoversi di moto rettilineo uniforme (costante senza accelerazione).

LE STELLE
A occhio nudo è possibile vedere circa 6000 stelle. Le stelle possono essere classificate in base a: MAGNITUDINE: è l'energia luminosa emessa da una stella e si misura con il fotometro. La magnitudine può non essere costante: ad esempio nelle stelle variabili ad eclisse (dove una stella viene nascosta dalla rotazione di un'altra stella) e nelle variabili pulsanti. GRANDEZZA: in base al diametro (stelle giganti, stelle nane).
TEMPERATURA: le stelle più fredde emettono luce rossa, quelle più calde emettono luce blu.
Le stelle sono classificate in maniera organica nel DIAGRAMMA H-R (Hertzsprung-Russel) (vedi libro) in base a temperatura, colore e luminosità e grandezza.

NASCITA E MORTE DELLE STELLE
Le stelle si originano nelle nebulose o ammassi di materia, che tendono a contrarsi, addensarsi, aumentare di temperatura, fino a quando sono abbastanza calde e grosse da avviare la reazione di fusione nucleare. Nella protostella dopo l'innesco della reazione nucleare vengono espulsi gas ed energia, che spazzano e puliscono lo spazio intorno. Poi si instaura un equilibrio e la stella entra nella sua fase stabile, in cui avviene consumo di idrogeno con formazione di elio e di energia radiante. Quando tutto l'idrogeno viene esaurito, l'equilibrio si rompe, viene liberata energia, la stella si dilata rapidamente e si raffredda e diviene una gigante rossa. Lo strato esterno molto rarefatto si allontana dal centro a dare una nebulosa planetaria. A seconda delle dimensioni originali della stella a questo punto possono essere seguite strade diverse.
Una stella delle dimensioni del sole inizia a utilizzare l'elio come combustibile per la fusione nucleare, si riscalda ancora e ancora si verificano collassi ed esplosioni. La stella è diventata una NOVA. Piano piano viene consumato tutto il combustibile e la nova si riduce di dimensioni, pur essendo ancora calda e si trasforma in una NANA BIANCA, che raffreddandosi ancora darà una NANA NERA, densa e fredda.
Una stella di dieci volte le dimensioni del sole consuma tutto l'elio e via via produce atomi di dimensioni maggiori. La temperatura all'interno raggiunge temperature e pressioni altissime (SUPERNOVA). A questo punto si innesca una reazione inversa e incomincia la scissione degli atomi più grossi, che assorbe energia. In pochi istanti la temperatura si abbassa di molto, la stella esplode e collassa in un nucleo, in cui la materia non esiste più. Sono presenti solo neutroni: è la stella A NEUTRONI detta anche PULSAR:
Stelle ancora più grandi darebbero origine ai BUCHI NERI, dove la densità è così alta e la forza di attrazione così forte, che niente riesce a fuggire, neanche la luce..

SOLE
E' una stella gassosa di media grandezza di colore giallo. 1 sole non ha un confine netto, ma sfuma nello spazio, rarefacendosi.
Ha un nucleo fuso e denso in cui avvengono le reazioni nucleari.
Segue una zona di trasporto radiativo (per radiazione).
C'è poi un secondo involucro: la fotosfera o zona di trasporto convettivo, che è molto luminosa e presenta le granulazioni, che sono le cupole delle celle convettive. La fotosfera è considerata la superficie del sole e presenta le macchie solari o zone più fredde della superficie, che possiedono campi magnetici intensi.
L'atmosfera solare è costituita da uno strato detto cromosfera, rossa, visibile durante l'eclissi solare, in cui la materia è in continua agitazione e in cui possono verificarsi esplosioni detti brillamenti
Lo strato più esterno dell'atmosfera è la corona, fatta da elementi ionizzati, protoni ed elettroni. E' sede delle protuberanze, che sono getti di idrogeno di diecimila chilometri. La corona è in espansione e origina il vento solare, che è costituito da atomi ionizzati, elettroni, protoni e raggi X.

SISTEMA SOLARE
Circa 5 miliardi di anni fa, in un braccio della via lattea, una nube di gas e polveri si contrasse e collassò verso il centro. Poi ruotò più velocemente e originò un disco. Al centro del disco si addensò abbastanza materiale e si raggiunse una temperatura abbastanza elevata, da innescare una reazione nucleare: era nato il sole.
Nelle altre zone del disco le ripetute collisioni tra i granuli delle polveri cosmiche portarono alla formazione dei pianeti, via via sempre più grandi. La temperatura molto elevata vicino al sole fece evaporare e allontanare gli elementi più leggeri. Più vicino si formarono i pianeti piccoli e rocciosi, più lontano i pianeti grossi e gassosi. Tutti i pianeti erano fusi e per rotazione su sé stessi e per la legge di gravitazione universale si differenziarono in strati, con addensamento dei materiali più pesanti nel nucleo.

PIANETI DEL SISTEMA SOLARE
I pianeti di tipo roccioso sono i pianeti più vicini al sole. Essi sono costituiti da rocce e hanno un nucleo di ferro. Si sono originati in una zona dello spazio, che condensava materiale più denso e hanno perso l'involucro di gas più leggeri a causa del vento solare.
Sono a partire dal sole: Mercurio, Venere, Terra e Marte (vedi caratteristiche sul libro). Al di là di Marte c'è la fascia degli asteroidi.
Seguono i pianeti di tipo gassoso, che sono a partire dalla fascia degli asteroidi: Giove, Saturno, Urano e Nettuno (vedi caratteristiche sul libro).
Giove il pianeta è gigante del sistema solare costituito da forse un piccolo nucleo solido e una atmosfera di idrogeno, elio con poca ammoniaca e anidride carbonica: la sua composizione è simile a quella del sole e si ipotizza, che Giove sia una stella mancata. L'atmosfera ha moti vorticosi e terribili tempeste (macchia rossa).
Plutone è un pianeta piccolo roccioso e ha un'orbita, che non giace sullo stesso piano degli altri pianeti. Si considera Plutone come una cometa o una roccia catturata dall'attrazione solare successivamente alla formazione del sistema solare.

I pianeti non cadono sul sole, perché seguono orbite, regolate dalle leggi di Keplero:
I)  I pianeti descrivono orbite ellittiche, quasi complanari, aventi tutte un fuoco in comune, in cui si trova il sole. Il senso della rivoluzione attorno al sole è ANTIORARIO al Polo Nord celeste.
II) Il raggio che unisce il centro del sole al centro di un pianeta, descrive aree uguali in tempi uguali. Ciò vuol dire che un pianeta si muove più velocemente, se è più vicino al sole.
III) I quadrati dei tempi che i pianeti impiegano a percorrere le orbite sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie dal sole. La velocità media di un pianeta è tanto più lenta, quanto più esso è lontano dal sole. Oppure quanto più un pianeta è lontano dal sole, tanto più tempo impiega a percorrere l'orbita.