Lo Spazio - Il Sole e il Sistema solare Bookmark and Share
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Il sole:
E' composto da idrogeno gassoso (non trasparente a causa della densità e dell'alta temperatura) e da piccole quantità di elio; è una stella di tipo G di II generazione. Le costanti cosmofisiche:

Raggio:
109 volte quello terrestre

Densità:
1,41

Gravità:
28 volte quella terrestre

Temperatura in superficie:
6000° K

Distanza sole-terra:
1,5*108 Km (8' luce)


Struttura del sole: (fig.)

·        La corona solare è costituita da una miscela molto rarefatta di gas fortemente ionizzati e di elettroni la cui temperatura cinetica arriva a superare il milione di gradi;

·        Le macchie solari sono zone in cui la temperatura è inferiore a 2000° K rispetto al resto della fotosfera e sono associate a forti campi magnetici locali: il diametro medio delle macchie solari e di 10.000 Km e si presentano come depressioni sulla superficie della fotosfera, scure nella parte centrale circondate da filamenti disposti a raggiera. Le macchie solari si formano a latitudini solari intermedie (attorno ai 40° N e 40° S), poi si spostano verso l'equatore dove scompaiono con una durata variabile fra il giorno e i 3 mesi. E' proprio seguendo il movimento apparente delle macchie solari che si è scoperto che il sole ruota come una sfera rigida e che la velocità diminuisce andando dall'equatore ai poli: 26 giorni per l'equatore contro 37 per i poli;

·        Le protuberanze sono enormi getti di materiale incandescente che si innalzano nell'atmosfera solare per centinaia di migliaia di km  e per poi ricadere di nuovo sulla superficie;

·        I brillamenti sono improvvise vampate di luce che talvolta si mostrano in rapida successione; scagliano nello spazio particelle e radiazioni che vanno dalle onde radio fino all'UV e ai raggi X ad altissima energia che quando arrivano sulla terra vengono assorbite dall'alta atmosfera generando tempeste magnetiche;

·        Il vento solare è costituito da particelle fortemente ionizzate in rapido allontanamento dal sole a una velocità media di 450 Km/sec;

·        I buchi coronali sono vaste zone della corona a temperatura e densità inferiori alla norma: qui viene emesso vento solare con maggiore intensità;

·        I pennacchi coronali sono lunghe frange brillanti ai margini della corona che talvolta danna origine a strutture ad anello.

L'energia solare è uguale a 3,8*1023 KW/sec e viene emessa in tutte le direzioni. La terra assorbe 1 KW/sec per ogni metro quadrato di superficie perpendicolare ai raggi, per una potenza globale su tutta la terra di 1,7*1014 KW/sec. La produzione di energia solare è dovuta alla trasformazione di una piccola quantità di energia secondo la formula E=MC2, e visto che C è un numero grandissimo, è chiaro che basta una piccola quantità di materiale per liberare un grosso quantitativo di energia. Ogni secondo 700 milioni di tonnellate di idrogeno si trasformano in elio che però ha una massa inferiore all'idrogeno di 4 milioni di tonnellate che sono diventate energia.

·        Il nucleo del sole occupa circa ¼ del raggio solare; in origine era formato da idrogeno nel 75%, da elio per il 24% e da altri elementi per il restante 1%. Dopo 4 miliardi di anni l'idrogeno rimasto è "solo" il 35%. Qui viene prodotta l'energia solare sotto forma di radiazioni elettromagnetiche altamente energetiche e di particelle difficilmente rilevabili chiamate neutrini;

·        Nello strato radiativo l'energia prodotta dal nucleo comincia il suo cammino verso la superficie solare attraverso un secondo strato che si spinge fino a 0,85 raggi solari che è chiamato strato radiativo (cioè che l'energia è trasportata solo sottoforma di radiazione elettromagnetica). La materia di questo strato, pur essendo sottoforma di plasma, non si muove, è trasparente ai neutrini e opaca alle radiazioni elettromagnetiche. Il trasporto verso lo strato più esterno è lento;

·        Al limite esterno dello strato radiativo la temperatura è scesa di circa 500000 gradi è la densità è circa 0,01 g/cm3. Nella restante parte del sole, a circa 0,15 raggi solari, si trova lo strato convettivo in cui l'energia solare viene portata verso la superficie attraverso movimenti vorticosi della materia solare che non è più allo stato di plasma. La fotosfera solare è la parte più esterna dello strato convettivo e ogni grano luminoso corrisponde a una colonna di gas incandescente. Dove il movimento del gas nello strato convettivo viene rallentato dalla presenza di forti campi magnetici si originano le macchie solari, mentre, dove il moto diventa più turbolento si possono formare protuberanze e brillamenti.


Il sistema solare:
Comprende i pianeti interni, più densi, e quelli meno densi e più grandi, esterni. Il loro movimento di rivoluzione attorno al sole è descritto dalle leggi di Keplero e dalla legge di gravitazione universale di Newton.

·        Pianeti interni à Mercurio, Venere, Terra e Marte: sono piccoli, molto più densi dell'acqua, hanno pochi satelliti e la rotazione intorno al proprio asse è relativamente lenta;

·        Pianeti esterni à Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone: sono grandi, dotati di massa notevole e con una densità simile a quella dell'acqua. Plutone presenta delle eccezioni: la durata del giorno (6g 9h 17m), l'orbita molto ellittica e inclinata.

Tra i pianeti interni e quelli esterni vi è uno sciame di piccoli corpi rocciosi (asteroidi).

Il moto di rivoluzione dei pianeti attorno al sole e quello dei satelliti attorno ai pianeti è descritto delle 3 leggi di Keplero.

·        I legge di Keplero à i pianeti ruotano attorno al sole percorrendo orbite ellittiche di cui il sole occupa uno dei fuochi; Conseguenza della prima legge è che i pianeti, nel moto di rivoluzione, non sono sempre alla stessa distanza dal sole, ma l'ungo l'orbita vi è una posizione, il perielio, in cui sono più vicini ad esso e una in cui sono più lontani, l'afelio. Perielio e afelio sono congiunti dalla linea degli absidi.

·        II legge di Keplero à il raggio vettore che congiunge il centro del sole con il centro del pianeta spezza aree uguali in tempi uguali, di conseguenza ogni pianeta si muove lungo la sua orbita con velocità che varia regolarmente dal perielio all'afelio. Infatti, quanto più è vicino al perielio tanto deve essere maggiore il tratto di orbita che il pianeta deve percorrere per spezzare la stessa area che nel medesimo tempo spezzerebbe in un punto più lontano del perielio.

·        III legge di Keplero à i quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie dal sole; quindi la velocità angolare di rivoluzione dei pianeti diminuisce all'aumentare della loro distanza dal sole, per cui il periodo di rivoluzione aumenta sempre più andando da Mercurio a Plutone.

·        Legge di gravitazione universale à due corpi si attirano reciprocamente con una forza la cui intensità è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza; questa legge tiene legati i pianeti al sole e i satelliti ai pianeti e fa descrivere a ciascuno la sua orbita.


La luna:
La luna è il satellite della terra, i suoi moti di rotazione e di rivoluzione sono sincroni. Ogni mese si susseguono le quattro fasi lunari e, secondo cicli prevedibili, si hanno eclissi di sole o di luna. La luna dista dalla terra 384000 km ed è l'unico corpo celeste esplorato dall'uomo. Il suo raggio è 1740 km ( ¼ di quello terrestre) e la sua massa è 1/80 rispetto a quella della terra. Ha una densità media di 3,3 g/cm3 e una accelerazione gravitazionale pari a 1/6 quella terrestre. La luna compie un movimento di rotazione attorno al proprio asse da ovest verso est come sulla terra. Tale asse di rotazione è inclinato di 6° 40' rispetto alla verticale al piano dell'eclittica terrestre. Contemporaneamente la luna compie un moto di rivoluzione attorno alla terra, sempre movendosi da W verso E. L'orbita lunare giace su un piano che è inclinato di 5° 09' rispetto al piano dell'eclittica, con la conseguenza che per metà tempo di rivoluzione si trova sopra al piano dell'eclittica e per l'atra metà sotto. I punti in cui l'orbita lunare attraversa il piano dell'eclittica si chiamano nodi e la linea che li congiunge si chiama linea dei nodi. Anche il moto di rivoluzione lunare segue la seconda legge di Keplero. I movimenti di rotazione e rivoluzione lunare sono sincroni, cioè durano lo stesso tempo: un mese. La loro durata ha valore diverso a seconda che si prenda come sistema di riferimento il sole o una stella lontana: nel primo caso il mese lunare dura 29g12h44m, nel secondo caso il mese sidereo dura 27g7h43m. Visto che i movimenti di rivoluzione e di rotazione sono sincroni, noi vediamo sempre la stessa faccia della luna: solo ne l959, grazie al satellite russo LUNIK III abbiamo potuto conoscere la faccia nascosta. La rotazione terrestre da W verso E produce un moto diurno apparente della luna da E verso W; però il moto di rivoluzione reale da W verso E della luna genera in un mese un altro moto apparente della luna da E verso W. Ciò fa si che ogni giorno la luna sorga con 50' di ritardo rispetto al giorno precedente, finché, dopo un mese lunare, si torna alla condizione di partenza. Nello stesso lasso di tempo la luna compie una rotazione su se stessa, per cui la sua superficie illuminata dal sole cambia con regolarità. Di conseguenza dalla terra sarà talvolta visibile la superficie illuminata dal sole, talvolta quella in ombra e talvolta mezza e mezza, secondo un ciclo regolare in cui si susseguono le quattro fasi lunari che durano circa 7 giorni. Per capire la genesi della fasi lunari bisogna tenere presente la posizione reciproca di Sole, Terra e Luna e il periodo del giorno terrestre in cui la luna è visibile al di sopra dell'orizzonte:

1.      novilunio (terra sole e luna allineati) à la luna è fra gli altri 2 e noi vediamo perciò la faccia in ombra mentre il sole illumina quella che vediamo; tuttavia vediamo la luna grazie alla luce solare che prima si riflette dalla terra alla luna e poi fa l'incontrario;

2.      primo quarto (luna e 90° rispetto alla congiunzione terra-sole) à sono passati 7 giorni dal novilunio e vediamo illuminata ¼ della superficie lunare;

3.      plenilunio (terra luna e sole allineati) à la terra si trova fra il sole e la luna; la faccia lunare è completamente illuminata;

4.      ultimo quarto (luna a 90° rispetto alla congiunzione terra-sole) à è illuminata la metà orientale della faccia visibile.

Per riconoscere la fase lunari in cui ci si trova si usa un vecchio detto popolare: gobba a ponente luna crescente, gobba a levante luna calante.

La luna interseca l'eclittica nei due nodi ogni mese: incontra quello ascendente quando si appresta a proseguire il suo movimento al di sopra dell'eclittica e il nodo discendente quando prosegue di sotto. Il perfetto allineamento sole-luna-terra si può avere soltanto quando la luna si trova in uno dei nodi ed è in novilunio o plenilunio. In questo caso si possono avere delle eclissi: quando la terra si trova tra il sole e la luna proietterà su essa la sua ombra e si avrà un'eclissi di luna, quando invece è la luna a trovarsi fra terra e sole si avrà l'eclissi di sole. (fig. pag. 524)

·        Eclissi di luna à parziali o totali, presentano il medesimo aspetto da qualunque parte della terra vengano guardate; se è totale, la luna entra prima nel cono d'ombra, poi si oscura;

·        Eclissi di sole à parziali o anulari; non hanno lo stesso aspetto, ma variano a seconda di dove si guardano; è probabile un'eclissi totale quando la luna è in perigeo e la terra in perielio, si ha l'eclissi anulare quando la luna è in apogeo e la terra in afelio.

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