I MOTI ASTRALI

1. I MOTI ASTRALI I movimenti terrestri, planetari e degli oggetti stellari del cielo profondo A cura di Stefano Motti IV H Liceo Scientifico G. Aselli a.s. 2010/2011

2. Indice • Perché i corpi celesti si muovono? • I moti planetari • I moti millenari terrestri • I moti nella Via Lattea

3. Perché i corpi celesti si muovono? Moto dei corpi celesti Moto dei corpi celesti Gravità Gravità

4. La legge di Newton Newton elabora la legge di gravitazione universale grazie alla quale si può spiegare non solo il moto di un singolo oggetto orbitante ma, applicando l’equazione al sistema N dei corpi celesti dell’ universo, anche quello di tutti gli oggetti presenti nello spazio. Di fatto tutti i corpi celesti si influenzano reciprocamente con la loro forza di attrazione gravitazionale e portano a movimenti che possono avere traiettoria: • Iperbolica • Parabolica • Ellittica Per spiegare al meglio l’interazione gravitazionale si è introdotta, a partire da Einstein, l’ ipotesi dell’esistenza delle onde gravitzionali.

5. Le onde gravitazionali Si tratta di onde che rappresentano oscillazioni nella geometria spazio – tempo; si propagano nel vuoto con la velocità della luce e trasmettono le informazioni di come il campo gravitazionale varia nel tempo. A livello microscopico sono prodotte dal moto accelerato delle masse, in modo simile a come le onde elettromagnetiche sono prodotte dal moto accelerato delle cariche. Secondo la meccanica quantistica i quanti che caratterizzano queste onde sono detti gravitoni. Essendo una perturbazione molto debole, le onde gravitazionali possono essere captate solo se emesse da sorgenti di masse estremamente grandi, quali le stelle doppie, supernove o in generale fenomeni di collassi gravitazionali. La deformazione della dimensione spazio-tempo provocata dalla presenza di una massa planetaria

6. I moti planetari • Rotazione • Rivoluzione

7. Rotazione È il moto di un pianeta intorno al proprio asse, linea immaginaria che congiunge i suoi poli e che può essere più o meno inclinata. La causa di questo movimento è probabilmente da attribuirsi al moto rotatorio della nube protoplanetaria che si mantiene tutt’ora grazie alla conservazione del momento angolare

8. Tipi di rotazione Esistono due tipi di rotazione planetaria: • Uno, detto retrogrado, compiuto solamente da Venere ed Urano in direzione da est verso ovest • L’altro, posseduto dai restanti pianeti, compiuto da ovest verso est in moto antiorario

9. Conseguenze della rotazione A causa del moto di rotazione: • i pianeti presentano un rigonfiamento all’ equatore ed uno schiacciamento ai poli, fatto che comporta la differenza della gravità su uno stesso pianeta • i pianeti gassosi posseggono un moto di rotazione differenziale degli strati gassosi più esterni, la cui velocità varia a seconda della latitudine

10. Rivoluzione È il moto di un corpo celeste attorno ad un altro, nel caso del sistema solare, il Sole Esso è causato dalla forte forza di attrazione gravitazionale esercitata dal Sole sugli altri pianeti, di massa relativamente insignificante, rispetto a quella solare (massa Sole=332 831masse terrestri)

11. Nell’immagine si può notare un ottimo esempio della rivoluzione terrestre, si vede infatti il nostro pianeta ruotare attorno al Sole compiendo nel frattempo il proprio moto di rotazione attorno al suo asse

12. Le leggi di Kepler Il moto di rivoluzione planetaria è descritto dalle leggi enunciate dall’astronomo tedesco J. Kepler: • I legge • II legge • III legge

13. I legge di Kepler I pianeti compiono orbite ellittiche attorno al Sole, che occupa uno dei due fuochi dell’ellisse. Le orbite dei diversi pianeti non sono complanari, giacciono infatti su diversi piani a causa dell’influenza esercitata dagli altri corpi celesti vicini ad essi. Il centro di gravità del sistema solare è in una zona decentrata di 450 km dalla stella.

14. II legge di Kepler I raggi che congiungono i pianeti con il Sole spazzano in tempi uguali aree uguali. Da ciò emerge che la velocità orbitale di un pianeta è maggiore in perielio e minore in afelio e quindi esso trascorrerà sempre meno tempo vicino alla stella rispetto a quello trascorso lontano da essa

15. Per la II legge troviamo che, nel caso di questa immagine, il raggio dell’orbita di un pianeta che orbita attorno al sole descrive in un tempo uguale le aree 1 e 2 che sono uguali

16. III legge di Kepler Il rapporto tra il cubo della distanza di un pianeta dal Sole e il quadrato del suo periodo di rivoluzione è uguale per tutti i corpi del sistema solare

17. I moti millenari della Terra • Precessione • Nutazione • Polodia • Movimenti secondari

18. Precessione degli equinozi L’ asse terrestre ha un’inclinazione variabile tra i 22,5° e i 24,5° in quanto esso si muove descrivendo una circonferenza completa in 25 800 anni (52’’ annui). Il moto è dovuto all’attrazione gravitazionale esercitata sulla Terra dal Sole e dalla Luna

19. Nell’immagine è illustrato il modo in cui avviene il moto di precessione terrestre

20. Nutazione Il moto di precessione terrestre risulta essere perturbato dal fatto che la distanza tra la Luna e la Terra non è costante e di conseguenza la loro attrazione gravitazionale è variabile. Di conseguenza il cono precessionale risulta essere composto da una serie di onde di ampiezza 9’’ che si ripetono ogni 18,6 anni. Questa vibrazione dell’asse terrestre prende appunto il nome di nutazione.

21. Ecco un esempio di nutazione, intanto che avviene il moto di rotazione (R) e Precessione (P) l’asse vibra, compiendo appunto questo moto (N)

22. Polodia A causa di eventi, come spostamenti di masse d’acqua o movimenti interni al globo terrestre, i poli del nostro pianeta subiscono dei continui ed imprevedibili spostamenti. La linea che essi proiettano sulla terra lungo il loro percorso è detta polodia, cioè “strada dei poli”

23. La linea tratteggiata in bianco mostra nel grafico lo sostamento subito dai poli magnetici a causa del moto di polodia.

24. Moti millenari secondari • A causa della forza di gravità che i pianeti esercitano sulla Terra, l’eccentricità del nostro pianeta varia con un periodo di 92 000 anni • A causa dell’ attrito delle masse d’acqua che si spostano durante le maree, il movimento di rotazione terrestre risulta essere leggermente rallentato ciclicamente

25. I moti nella Via Lattea • La Via Lattea compie una rotazione su se stessa in circa 240 milioni di anni. A causa di ciò il cielo stellato visto dalla Terra cambia continuamente nel corso dei millenni • Il Sole, oltre a ruotare con la galassia, possiede un proprio moto in direzione della stella Mu della costellazione Ercole probabilmente dovuto alla presenza di materia oscura che lo attira verso sé • Gli ammassi globulari ruotano come satelliti attorno al disco galattico e data la loro densità non “perdono” alcuna stella durante questo moto • Gli ammassi aperti compiono movimenti attorno alla galassia durante i quali, a causa della loro scarsa compattezza, tendono ad abbandonare alcune stelle, attratte da altri oggetti durante questo movimento.

26. FINE