ASTRONOMIA

L'astronomia ci ha insegnato che non siamo il centro dell'universo, come si è pensato a lungo e come qualcuno ci vuol far pensare anche oggi. Siamo solo un minuscolo pianeta attorno a una stella molto comune. Noi stessi, esseri intelligenti, siamo il risultato dell'evoluzione stellare, siamo fatti della materia degli astri.

(Margherita Hack)

L'astronomia è la scienza il cui oggetto è l'osservazione e la spiegazione degli fenomeni celesti. Studia le origini e l'evoluzione, le proprietà fisiche, chimiche e temporali degli oggetti che formano l'universo e che possono essere osservati nella sfera celeste.

All'inizio l'astronomia si occupò unicamente dell'osservazione e della previsione dei movimenti degli oggetti celesti che potevano essere osservati ad occhio nudo, quali le stelle fisse, il Sole e la Luna e osservazioni di fenomeni momentanei come comete e meteore. Tra i fenomeni principalmente studiati vi furono l'alternanza fra il dì e la notte, le fasi lunari, il moto del Sole, le variazioni stagionali della volta celeste e le eclissi.

Solo nel 1500 ci si rese conto che i fenomeni osservati nella volta celeste sono prodotti dai movimenti propri della Terra e della Luna che ruotano intorno a se stesse e insieme intorno al Sole (vedi Tellurio al Museo di Tore).

Grazie agli studi condotti da Copernico e Newton e all'affermarsi del modello eliocentrico, si capì inoltre che i corpi erranti del cielo (pianeti), come la Terra, ruotano intorno al Sole a notevole distanza da esso, attratti dalla sua forza di gravità.

L'aspetto del Sistema Solare è mutato grazie alle osservazioni e all'esplorazione effettuati negli ultimi due secoli. Attualmente il Sistema Solare è composto da: una stella (il Sole), 8 pianeti, 5 pianeti nani, satelliti, asteroidi e comete (vedi Sistema Solare in scala al Museo di Tore). Questi corpi hanno diverse caratteristiche, come struttura, composizione, massa, gravità (vedi Sisitema solare in scala e Bilancia Planetaria al Museo di Tore).

Solo grazie agli studi più recenti nel campo dell'astrofisica solare si è ipotizzata una struttura interna del Sole in gusci concentrici, ognuno dei quali possiede caratteristiche chimiche e fisiche differenti (Vedi Dentro il Sole al Museo di Tore). La validità del modello è avallata dalle osservazioni dei fenomeni che si osservano sulla superficie come macchie e protuberanze.

È ancora molto importante l'osservazione della volta celeste, che ci permette di scoprire già a occhio nudo che le stelle hanno differenti caratteristiche: distanza, dimensioni, colore (vedi Distanze Stellari al Museo di Tore). Il limite dell'osservazione visuale del cielo è che tutte le stelle sembrano proiettate su una sfera concentrica alla Terra, questo fa si che le stelle ci appaiano prospetticamente vicine e tali da formare delle figure immaginarie nel cielo (vedi Costellazione di Orione in 3D al Museo di Tore).

Exhibit del Museo di Tore l'Inventore

Bilancia planetaria

Descrizione

Salire sulla bilancia e selezionare il corpo celeste sul quale ci si vuole pesare. Si noti che sui corpi celesti più grandi il peso è maggiore rispetto a quello sui corpi più piccoli.

Finalità educative

L'exhibit serve a separare il concetto di massa di un corpo da quello di peso.

Se ci si spostasse su un altro pianeta non cambierebbe la massa (quantità di materia) del nostro corpo, ma varierebbe il nostro peso, perché quest'ultimo dipende dall'attrazione gravitazionale del corpo celeste su cui ci si trova.

Più grande è la massa del pianeta, maggiore è la sua attrazione gravitazionale e di conseguenza maggiore sarà il nostro peso.

Approfondimenti

Il peso rappresenta la forza di attrazione di un corpo verso il centro della Terra (o di qualsiasi altro pianeta in cui ci si trovi), mentre la massa corrisponde esattamente alla quantità di materia di un corpo.
Al contrario del peso, la massa è una proprietà intrinseca di un corpo, cioè non varia al variare del luogo in cui si trova. Il peso, invece, può cambiare perché dipende dal valore dell’accelerazione di gravità; quest’ultima varia molto lievemente spostandosi da un punto all’altro della Terra (ad esempio dai poli all’equatore), perciò anche il nostro peso subisce variazioni minime sullo stesso pianeta Terra. Variazioni più consistenti di peso si hanno passando da un pianeta all’altro, poiché il valore dell’accelerazione di gravità cambia di molto.
Mentre l’unità di misura della massa è il chilogrammo (Kg), l’unità di misura del peso è il newton (simbolo N). Il newton è infatti l’unità di misura della forza, che nel caso del peso si chiama “forza-peso” (Fp).  Dunque il peso di un corpo deve essere espresso in newton; anche se nell’esperienza comune si usano i kg, questi devono essere usati per la massa, non per il peso.
Come detto in precedenza, il vostro peso è una misura della "pressione" esercitata dalla forza di gravità della Terra sul vostro corpo. Questa forza dipende da alcuni elementi. In primo luogo dipende dalla vostra massa e dalla massa del pianeta rispetto al quale volete misurare il vostro peso: se voi raddoppiate la vostra massa o la massa del pianeta, la gravità "premerà" due volte il valore precedente. Dunque, forza di gravità e masse dei due corpi sono direttamente proporzionali. In secondo luogo dipende dalla distanza tra voi e il pianeta: più vi allontanate dal centro del pianeta in questione, più diventerete "leggeri", cioè sempre minore sarà l'effetto dell'attrazione esercitata sulla vostra massa dalla massa del pianeta. Se raddoppiate la distanza dal pianeta la forza d'attrazione diventa un quarto di quella precedente; se la triplicate la forza diviene un nono e così via. Cioè la forza di gravità è inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra i due corpi.

Per ulteriori approfondimenti consigliamo:

Costellazione di Orione in 3D

Descrizione

L'exhibit analizza le stelle che formano la costellazione di Orione. Tramite l'osservazione frontale dell'installazione è possibile osservare la distanza reale alla quale si trovano le stelle rispetto alla Terra. Se si osserva l'exhibit in posizione laterale, le stelle, in prospettiva, formeranno la costellazione di Orione, così come la vediamo nel cielo invernale.

Finalità educative

L'exhibit serve a evidenziare la natura prospettica delle costellazioni e la reale disposizione spaziale delle stelle. Questo implica che le stelle che si osservano di notte nel cielo non si trovano tutte alla stessa distanza dalla Terra; solitamente le stelle più luminose sono le più vicine e quelle meno luminose sono più lontane. Inoltre il colore delle stelle dipende dalla loro temperatura per cui le arancioni sono più fredde del Sole e quelle blu e bianche molto più calde.appaiono invece puntiformi a causa dell'enorme distanza che ci separa da esse.

Approfondimenti

Osservando il cielo, le stelle della volta celeste ci appaiono proiettate su una immaginaria sfera intorno al nostro pianeta. Ciò dipende dal fatto che non riusciamo a stimare la distanza a cui si trovano gli oggetti celesti da noi e quindi ci sembrano equidistanti.

Sin dall'antichità la sfera celeste è stata suddivisa in diverse zone e le stelle che prospettivamente si trovano vicine sono state raggruppate sotto il nome di una costellazione legata ad una figura mitologica. Per convenzione attualmente il cielo è suddiviso in 88 costellazioni, divise anche in base alla loro posizione nel cielo: 18 costellazioni boreali (settentrionali), 34 costellazioni equatoriali e 36 costellazioni australi (meridionali).

La costellazione di Orione è facilmente individuabile in cielo nei mesi tra novembre e maggio.

In apparenza le stelle di questa costellazione sembrano formare la figura di un cacciatore mitologico, ma queste stelle, apparentemente vicine, sono in realtà molto distanti tra di loro. Solo la prospettiva ci fa sembrare vicine stelle che sono molto lontane tra loro e lontanissime da noi!

Credits

Per ulteriori approfondimenti consigliamo:

  • http://www.astronomia.com/2011/04/20/la-costellazione-di-orione/

Per realizzare la vostra costellazione di Orione in 3d consigliamo:

  • http://www.focusjunior.it/faccio/esperimenti/astrolab-a-spasso-tra-le-stelle-scarica-e-stampa-il-disegno-della-costellazione-di-orione

    Dentro il Sole

    Descrizione

    L'exhibit mette in evidenza le differenti strutture presenti sulla superficie solare e quelle costituenti le regioni interne. Dall'esterno si notano:

    • Cromosfera, di colore arancione sulla quale sono presenti le protuberanze ossia le esplosioni solari;
    • Fotosfera, di colore giallo costituita da gas a circa 6000 °C, di aspetto granuloso e con zone più scure e fredde ( a circa 3000 °C) dette "macchie solari";
    • Zona convettiva, dove il gas caldo viene trasportato verso l'alto e quello più freddo torna verso il basso per essere riscaldato nuovamente;
    • Zona Radiativa, con gas molto denso a temperatura superiore ai 5 milioni di gradi;
    • Nucleo, dove il gas a 14 milioni di gradi viene interessato da importanti reazioni nucleari con conseguente produzione di energia.

    Approfondimenti

    La stella più vicina a noi è il Sole, e per questo motivo ci appare in cielo così grande e luminosa. In realtà la nostra stella è una stella media…media per dimensioni, massa, temperatura, lunghezza della vita, e proprio grazie a questa sua caratteristica, che non la fa eccellere in nessun record, è stato possibile che si sviluppassero intorno a uno dei pianeti del Sistema Solare le condizioni per lo sviluppo della vita. Dopo tutto non è così male essere nella media!
    Il Sole è stata ed è ancora la stella più studiata perché è la più vicina, la più facile da studiare e l’unica di cui possiamo analizzare nel dettaglio la superficie (le altre stelle sono troppo lontane). Dato che nessuno si è mai potuto avvicinare troppo, ci viene in aiuto la spettroscopia per studiare e analizzare la radiazione che proviene dal Sole (vedi “Tutti i colori della Luce” al Museo di Tore). E per la sua struttura interna?! Anche lì nessuno ha affettato o smontato la nostra stella e non ha osservato direttamente i vari strati al suo interno, ma sono stati realizzati  accurati studi e modelli che poi si sono confrontati con le osservazioni e si è capito come funziona il Sole e come è fatto.
    Il Sole è una sfera di gas caldissimo (soprattutto idrogeno ed elio) che ruota su se stesso. Ha una struttura interna fatta a gusci concentrici: al centro c’è il nucleo, il motore della nostra stella dove si raggiungono temperature e pressioni altissime ed avvengono le reazioni nucleari che gli permettono di stare in equilibrio e di produrre energia. Andando verso l’esterno la temperatura e la pressione via via diventano inferiori e incontriamo la zona radiativa e la zona convettiva attraverso cui l’energia deve muoversi per spostarsi verso l’esterno e sfuggire dal Sole. Sopra la zona convettiva c’è lo strato che vediamo in luce visibile: la fotosfera. Questa ha una temperatura di circa 6000 gradi, il suo aspetto è granuloso ed è in continua evoluzione. Certe volte sulla fotosfera si presentano delle macchie solari, zone che appaiono nere perché meno calde (a circa 3500 gradi) rispetto al resto della fotosfera, grandi anche un paio di volte il nostro pianeta, che si evolvono e scompaiono in qualche giorno. Ma il gas che forma il Sole è in continuo tumulto e certe volte in cromosfera avvengono delle improvvise eruzioni solari, dette brillamenti, osservabili sul bordo solare come protuberanze.
    Questo è solo un assaggio di come è fatto il Sole, perfino gli scienziati lo stanno studiando ancora oggi: osservare il Sole è una continua avventura e scoperta e alcune sonde spaziali in orbita sono sempre pronte a coglierne tutti i dettagli. Puoi osservare anche tu la nostra stella visitando il sito della sonda SOHO (http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime-images.html) e scrutando l’aspetto del Sole giorno per giorno.

    Credits

  • https://it.wikipedia.org/wiki/Sole
    http://astrocultura.uai.it/astrofisica/solepagina1.htm
    http://astronomia.altervista.org/articoli/sole_struttura.php

  • Per ulteriori approfondimenti consigliamo:
  • http://www.lorenzoroi.net/prelievi/CorsoAstro1.pdf
    http://www.arcetri.astro.it/~marconi/Lezioni/Astro09/Lezione07.pdf

Distanze stellari

Descrizione

L’exhibit mette in evidenza le differenti caratteristiche (colore e dimensioni) e l’enorme distanza che intercorre tra le stelle della nostra Galassia più luminose visibili dalla nostra città.

Finalità educative

La distanza tra le stelle viene espressa in Anni Luce, ossia lo spazio che la luce percorre in un anno di viaggio a quasi 300.000 km/s e corrisponde a quasi diecimila miliardi di chilometri. Si nota che il Sole è una stella mediamente piccola rispetto ad altre, grandi centinaia di volte più della nostra, e che quindi appare la più luminosa del cielo solo perché è la stella più vicina a noi. Stelle molto grandi appaiono invece puntiformi a causa dell'enorme distanza che ci separa da esse.

Approfondimenti

L’osservazione a occhio nudo del cielo ci permette di scoprire che le stelle hanno differenti caratteristiche: distanza, dimensioni, colore. La misura delle distanze e l’analisi della luce proveniente dalle stelle ci permette di scoprirne ulteriori caratteristiche come età, pressione e temperatura.
Quelle che sembrano piccoli oggetti puntiformi sono in realtà stelle anche molto grandi ad enormi distanze da noi, talmente grandi che le unità di misura come il metro e il chilometro che ci sono familiari diventano troppo piccole: serve una unità di misura nuova come l’anno luce (circa 10 mila miliardi di chilometri) per semplificare la notazione delle distanze delle stelle.
Qui vengono rappresentate le stelle più luminose visibili in cielo dalla nostra città nei vari periodi dell’anno, la zona del cielo in cui è facile trovarle e le loro caratteristiche principali. Le distanze a cui si trovano e le dimensioni delle stelle sono in scala; rapportatele alle dimensioni del Sole e fate il paragone con le dimensioni apparenti che vediamo dalla Terra. Buona passeggiata stellare…e ricordate che questo è solo un piccolo angolo della nostra Galassia!

Credits

Per ulteriori approfondimenti consigliamo:

Sistema solare in scala

Descrizione funzionamento

Seguendo il percorso illustrato, si percepiscono le dimensioni e le distanze relative tra i vari corpi del Sistema Solare espressa in Unità Astronomica (U.A.) ossia la distanza che intercorre tra la nostra stella e il nostro pianeta. (es. 1 U.A. = distanza tra Terra e Sole = 150 milioni di chilometri).

Finalità educative

L'exhibit serve a evidenziare che i pianeti del Sistema Solare si trovano a notevole distanza dal Sole e che tra i vari pianeti lo spazio è pressoché vuoto. Seguendo il percorso si possono osservare gli 8 pianeti, i 5 pianeti nani, la fascia degli asteroidi e le comete con dimensioni e distanze in scala.

Approfondimenti

Vi è mai capitato di notare quanto siano simili apparentemente il diametro del Sole e della Luna piena? Sappiamo tutti che si tratta di due corpi celesti molto diversi sia per costituzione che per dimensioni: il primo è una sfera di gas dal diametro di quasi 1 milione e 400 mila km (potrebbe contenere al suo interno 1 milione e 300 mila Terre), il secondo è un corpo roccioso dal diametro di soli 3476 km. Appare subito evidente quanto siano influenti le distanze che ci separano da loro, infatti il Sole dista dalla Terra ben 149.6 milioni di km (distanza media) mentre la Luna circa 350 mila km.

Ma quanto è grande l’intero Sistema Solare? Quando parliamo di migliaia di chilometri la nostra mente può ancora fare delle proiezioni e dei raffronti come ad esempio sulle distanze che separano le maggiori città del mondo, ma quando si parla di migliaia di milioni di chilometri forse cominciamo ad avere qualche difficoltà a rappresentarceli mentalmente. Per poterci fare un’idea delle dimensioni reali del Sistema Solare dovremmo usare una scala di misura che fosse il più possibile vicino a quella umana, come ad esempio il metro e i suoi sottomultipli.

A conti fatti, lo spazio è composto quasi del tutto di “spazio”. Cioè di un quasi infinito vuoto in mezzo alle stelle, i pianeti e gli altri corpi celesti. La cosa è nota, lo sappiamo, ma è molto difficile farsene un’idea chiara (anzi, è quasi impossibile).

Credits

Per ulteriori approfondimenti

Per realizzare il vostro sistema solare in scala consigliamo

Tellurio

  • Descrizione

    Attivare il tellurio motorizzato e osservare in dettaglio il moto di Sole (stella), Terra (pianeta) e Luna (satellite).

    Finalità educative

    Il Sole posizionato al centro sta fermo. La Terra compie un moto di rotazione intorno al proprio asse determinando l'alternarsi del dì e della notte. Compie contemporaneamente il moto di rivoluzione intorno al Sole producendo, grazie all'inclinzione dell'asse terrestre, l'alternanza delle stagioni. Infine la Luna compie un moto sincrono di rotazione intorno a se stessa e di rivoluzione intorno al nostro pianeta causando il ciclo delle fasi lunari e il verificarsi delle eclissi di lunari e solari.

    Approfondimenti

    Il tellurio è un modello del sistema Sole-Terra-Luna per la dimostrazione e spiegazione dei fenomeni astronomici terrestri e lunari e dei loro rapporti in riferimento al sole. Al centro del Sistema si trova il Sole rappresentato da una lampadina. Intorno al Sole si muovono la Terra e la Luna. La Terra compie simultaneamente il moto di rotazione intorno al proprio asse (in 23 ore, 6 minuti e 4 secondi, che ha come effetto l’alternarsi del dì e della notte) ed il moto di rivoluzione intorno al Sole (in 365 giorni, 6 ore e 9 minuti circa, che grazie all’inclinazione dell’asse terrestre permette l'alternarsi delle stagioni). Quest’ultimo moto è eseguito insieme alla Luna, che ruota anche intorno alla Terra (in 27 giorni, 7 ore e 43 minuti circa).
    La combinazione dei movimenti è  ben evidenziata nel video:

    Il tellurio serve quindi a mettere in evidenza le posizioni e i movimenti di Sole, Terra e Luna e i loro effetti. E’ possibile simulare, e spiegare in modo agevole, le fasi della Luna e le eclissi di Sole e di Luna dovute alle posizioni reciproche dei tre corpi.
    Il modello non rappresenta le dimensioni e le distanze in scala. La Terra ha un diametro di 12.756 km, il diametro della Luna è circa un quarto di quello terrestre e il diametro del Sole è circa 109 volte quello del nostro pianeta. La distanza tra la Terra e il Sole è circa 150 milioni di chilometri. Invece la distanza tra il nostro pianeta e la Luna è appena 400 mila chilometri circa. Quindi il nostro satellite è circa 400 volte più piccolo del Sole e 400 volte più vicino del Sole alla Terra. Ciò  fa si che la dimensione apparente in cielo di questi due corpi visti dalla Terra sia simile e permetta al nostro satellite di coprire completamente il disco del sole durante le eclissi solari.

    Credits
  • https://it.wikipedia.org/wiki/Tellurio_(astronomia)
  • http://www.labdavinci.altervista.org/astronomia/tellurio.html

Per ulteriori approfondimenti consigliamo:

Il presente progetto è cofinanziato con il sostegno della Fondazione CON IL SUD.