VALERIO BELMONTE - EDOARDO GALLO

L'UNIVERSO E

IL SISTEMA SOLARE

L'Universo Concezioni dell'universo Le teorie dell'antichità

La curiosità di conoscere i corpi celesti e i fenomeni a essi collegati accompagna l'umanità fin dai primordi.

In India, l'astronomia era praticata fin dal 3º millennio a.C. e in Cina e in Mesopotamia fioriva nel 2º millennio. In Grecia, tra il 4º e il 5º secolo a.C., Filolao elaborò una teoria che, con alcune sostanziali modifiche, fu poi adottata da Aristotele. Filolao sosteneva che tutti i corpi celesti ruotano con moto uniforme attorno alla terra, posta al centro dell'universo, trasportati da sfere che hanno un centro comune. Dopo Aristotele ad Alessandria, sorse e si sviluppò una famosa scuola che diede, tra l'altro, grandi astronomi.

Una importante figura della scuola di Alessandria è quella di Ipparco di Nicea(190-120 a.C.), che determinò con più esattezza i moti dei corpi celesti e stabilì con un errore di un secondo la durata del mese lunare e di sei minuti quella dell'anno solare.Il più celebre astronomo fu Tolomeo, vissuto tre secoli dopo Ipparco(morì nel 178 d.C.).Egli ci ha tramandato gran parte dell'astronomia antica in un opera chiamata Almagesto.In quest'opera si dice che la terra era posta al centro dell'universo e, proprio per questo motivo, tale sistema è noto come sistema geocentrico. Da questo tipo di orbite si discostavano secondo la teoria toleamaica, 5 corpi celesti, che furono chiamati pianeti o “stelle vaganti” proprio a causa dell'anomalia delle loro traiettorie.

La rivoluzione copernicana e le leggi di Keplero

Fino al 1500 non ci furono cambiamenti ma nel 1543  l'astronomo polacco Nicola Copernico, sostenne che la terra ruotava attorno al proprio asse e, al tempo stesso, insieme agli altri pianeti del sistema solare, attorno al sole.Si trattava di una vera e propria rivoluzione, per questo si parlò di rivoluzione copernicana.

Verso la fine del secolo,  Galileo, utilizzando un cannocchiale da lui stesso messo a punto, poté raccogliere importanti prove sperimentali a sostegno della teoria di Copernico.Le sue esperienze non diverse da quelle di Copernico, vennero pubblicate nella famosa opera "Dialogo sopra i due massimi sistemi".

Nel 1609,  l'astronomo Keplero formulò la teoria, basata sulle osservazioni di Tycho Brahe, che i pianeti si muovessero lungo orbite non circolari, ma ellittiche, di cui il sole occupa uno dei due fuochi.

Fu Newton a stabilirle le tre leggi del moto dei pianeti,. fissandole nel 1682  nella legge di gravitazione universale.

La prima legge, detta “delle ellissi”, afferma che le orbite dei pianeti attorno al Sole sono delle ellissi, di cui il Sole occupa uno dei fuochi.La distanza di ogni pianeta dal Sole è variabile: quando è minima si dice che il pianeta è al perielio, quando è massimo il pianeta si trova all'afelio.

La seconda legge è detta “delle aree”le aree descritte dai raggi vettori sono proporzionali ai tempi impiegati a percorrerle.Il raggio vettore è il segmento che unisce il centro dal sole al centro del pianeta.

La terza legge, detta “dei tempi”o “legge armonica”, stabilisce che i quadrati dei periodi di rivoluzione sono proporzionali ai cubi delle distanze medie dal sole. , 

Teorie moderne sull' origine dell'Universo

Se immaginiamo di andare a ritroso nel tempo, l'espansione dell'universo ci apparirà come una contrazione. Si può immaginare che la materia che costituisce l'universo all'inizio del tempo fosse riunita, per effetto della forza gravitazionale, in uno spazio relativamente piccolo. Circa 15 miliardi di anni fa, una gigantesca esplosione, il cosiddetto big-bang, ruppe l'atomo primordiale scaraventando nello spazio materia ed energia sotto forma di particelle elementari, dando così origine all'Universo.

Osservando il cielo, ci si rende subito conto che le stelle hanno una diversa distribuzione nella volta celeste, tale fascia è la Via Lattea.La nostra galassia risulta costituita da un enorme agglomerato di stelle di varia grandezza.La nostra galassia contiene oltre 100 miliardi di stelle e ha la forma di una gigantesca lente biconvessa con numerosi “bacci” a spirale.Per quanti enormi siano le sue dimensioni, la nostra galassia non è, l'unico ammasso stellare all'universo; gli astronomi, mediante potenti telescopi, hanno scoperto l'esistenza di miliardi di galassie simili alla nostra.

Il Sistema solare

Le carte d'identità dei pianeti

Mercurio

E' il pianeta più vicino al sole. Molto più piccolo della terra, la sua velocità di rotazione è molto bassa per cui i giorni e le notti sono lunghissimi. Fino a pochissimo tempo fa si credeva che il periodo di rotazione coincidesse con quello di rivoluzione così che il pianeta avrebbe mostrato al sole sempre la medesima faccia come fa la luna con la terra. A causa la lunghezza del giorno e della notte, su Mercurio si verificano forti sbalzi di temperatura tra i due emisferi (+350 C per l'emisfero illuminato e -170 C per quello oscuro). A questo sbalzo termico contribuisce l'assenza di atmosfera.

Venere

In determinati periodi, può essere osservato al mattino un po' prima dell'alba e alla sera subito dopo il tramonto.Gli uomini antichi pensavano che si trattasse di due distinti corpi celesti e li avevano denominati Lucifero (stella del mattino) e Vespero (stella della sera).L'atmosfera, molto densa, è composta quasi completamente (93-97%) di anidride carbonica.

Marte

E' il pianeta più di tutti ha ispirato gli scrittori di fantascenza.Anche la fantasia degli antichi ne fu colpita.Essi lo accostarono, per il suo intenso colore rosso, a Marte, il mitico dio della guerra.L'esplorazione di Marte, da parte delle sonde Mariner e Viking, ci ha permesso di stabilire che il suo aspetto è molto diverso da come era dato di immaginare.La sua superficie si presenta desolata e tormentata con pietre e rocce alternate a dune di sabbia rossa che talvolta viene sollevata dal vento in vere e proprie tempeste di sabbia.L'atmosfera marziana, molto rarefatta, è costituita prevalentemente di anidride carbonica e, in misura minore, azoto, vapore acqueo e altri gas.Marte ha due satelliti:Phobos e Deimos.

Giove

E' il più grande pianeta del sistema solare e per questo gli antichi gli dettero il nome del padre degli dei.Come gli altri giganti del sistema solare (Saturno, Urano e Nettuno) è una enorme sfera di gas con intorno parecchi satelliti, alcuni dei quali più grandi di Mercurio che è il più piccolo dei pianeti, è circondato da un anello molto piatto, composto probabilmente di minute particelle solide.La velocità di rotazione di Giove è più tosto elevata a causa della forza centrifuga e ciò contribuisce a dare al pianeta la sua caratteristica configurazione molto schiacciata ai poli.Secondo recenti teorie, la struttura interna è caratterizzata da un nucleo solido di materiali ferro-silicati avvolto da un involucro gassoso.Questi gas (principalmente idrogeno), a mano a mano che aumentano la pressione e la temperatura negli strati più interni, diventano liquidi e raggiungono anche uno stato in cui si comportano come metalli.L'atmosfera gioviana si stratifica in bande di diverso colore disposte parallelamente all'equatore.Tra una fascia e l'altra avvengono violente perturbazioni simili a immani cicloni.Alcune di queste perturbazioni permangono a lungo costituendo un'aspetto caratteristico del pianeta, come la celebre macchia rossa che viene osservata da oltre tre secoli.I satelliti principali di Giove sono:Io, Europa, Ganymede e Callisto.

Saturno

E' caratterizzato, come Giove, da un notevole schiacciamento ai poli. Ma ciò che soprattutto lo distingue sono gli anelli. Comune anche agli altri giganti gassosi del sistema solare(Giove e Nettuno), questa caratteristica struttura assume per Saturno un' importanza che lo ha reso facilmente riconoscibile fra i pianeti. La sua atmosfera è molto simile a quella di Giove.Satelliti principali:Titano,Giapeto,Mimas,Encelado,Febe.

Urano

Nettuno e Plutone sono i pianeti scoperti più recentemente. Urano fu scoperto casualmente da W.Hersechel nel 1781. Prima lo si credeva una stella. Difficilmente osservabile data l'enorme distanza dalla terra, è anch'esso un grosso pianeta gassoso, schiacciato ai poli e dotato di un'alta velocità di rotazione e di un sistema di anelli.Satelliti:Ariele, Umbriele, Titania, Oberon, Miranda.

Nettuno

La sua esistenza fu dedotta da U. Le Verrier che , studiando l'orbita di Urano, notò che questa appariva perturbata come se fosse influenzata dall'attrazione di un corpo celeste di grosse dimensioni. Infatti nel 1846 J.G.Galle scoperse il pianeta sconosciuto proprio nella zona indicata da Le Verrier. Nettuno ha 2 satelliti: Tritone e Nereide.

Plutone

E' il più lontano dei pianeti dal sole e l'ultimo in ordine di tempo ad essere stato scoperto(C.Tombaugh, 1930). Per l'enorme distanza e le piccole dimensioni, è osservabile solo con telescopi molto potenti. Quasi certamente è privo di atmosfera. Data la bassissima temperatura, a causa della lontananza dal sole, la superficie dovrebbe risultare coperta di ghiaccio(probabilmente metano congelato). Plutone ha un satellite: Caronte.