Cosa osserviamo in astronomia: Classificazione oggetti celesti

Dal vicino al lontano

Corso di Astronomia di
Base
1° incontro

cosa osserviamo
in astronomia

1

O.R.S.A. Corso Astronomia di Base 11-10-11 – Gerlando Lo Savio

Cos'è l'ORSA

2


Programma del Corso di Astronomia di Base

Martedì 11 Ottobre - 1° Incontro: "Dal vicino al lontano, cosa si osserva in Cielo".
Martedì 18 Ottobre - Conferenza "Starlight: diritto alla luce delle stelle" presso l'Istituto Cervantes
del prof. Cipriano Marin, Instituto Astrofisico de Canarias.
Martedì 25 Ottobre - 2° Incontro: "Come si osserva il Cielo".
Sabato 29 Ottobre - 1° Serata pratica sul campo, a Cefalà Diana.
Martedì 8 Novembre - 3° Incontro: "Come funzionano le Stelle".
Martedì 15 Novembre - 4° Incontro: "Galassie e cosmologia".
Martedì 22 Novembre - 5° Incontro: "Dall'infinitamente grande all'infinitamente piccolo" in diretta dal
CERN di Ginevra - Spazio aperto a domande e approfondimenti.
Venerdì 25 Novembre - 2° Serata pratica sul campo, presso il ns. Osservatorio di Ventimiglia di Sicilia

3


4

Di cosa parliamo stasera
● Cosa osserviamo
– Sistema Solare
– Ammassi Stellari
– Nebulose
– Galassie
● Come lo vediamo
– Distanze
– Dimensioni
Luminosità
da Uranographia di Johann Elert Bode, Berlino 1801
–

Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo 1° incontro Corso di Astronomia di Base 11-10-11

5

Le Parole sono importanti
● Distanza
● Diametro reale
● Diametro angolare
● Luminosità
● Magnitudine (apparente, assoluta)
● Magnitudine superficiale


6

Distanza:
Quanto è “lontano”?
● Pianeti, stelle, galassie:
talmente distanti che sono
praticamente all'infinito
(distanza iperfocale)

● Dobbiamo usare metodi
“inusuali” per misurare
queste distanze
● Per i fini osservativi sono
Al di là di una certa distanza, i nostri occhi non come “incollati” sulla
sono più in grado di distinguere cosa sia più
lontano, né di quanto sia più lontano.
Sfera Celeste
Chi è più lontano? Gli alberi, la Luna o le
Pleiadi? Di quanto?


7

Diametro:
Quanto è “grande”?


8

Mettendo insieme
distanza e dimensioni


9

Dimensioni angolari
● Immagina un triangolo che ha un
vertice nel tuo occhio e gli altri due
nelle stelle
● L'angolo associato al vertice nel tuo
occhio è la distanza angolare tra le
due stelle
● È l'angolo la cosa che conta nelle
osservazioni
● In astronomia gli angoli si misurano
in
– Gradi sessagesimali ( ° )
– Minuti ( ' )
– Secondi d'arco ( “ )
● es. 10° 30' 15”


10

Misurare angoli in cielo
● Una spanna estesa alla distanza
di un braccio sottende un angolo
di ~20°
● Questo è vero per tutti, grandi e
piccoli:
le proporzioni del corpo sono le
stesse
● Come funziona: “Un oggetto di 1
cm, posto a una distanza di 60
cm dall'occhio sottende un arco
di ~1°”
● Possiamo usare il righello per
fare “misure” in cielo
da “Due Passi tra le Stelle” di M. D. Heilfetz e W. Tirion


11

Magnitudine: Quanto è
“luminoso”?
● La luminosità di un oggetto ● Limite visuale: ~6
astronomico si indica in
magnitudini ● Megrez: 3,3
● Come una classifica: una stella di
mag 1 è ~2,5 volte più luminosa di
● Polaris: 2
una stella di mag 2 che è ~2,5
volte più luminosa di una di mag 3,
● Spica: 1
e così via
● Vega: 0
● Un salto di N mag corrisponde a
un fattore 2,5N ● Sirio: -1,4
Le stelle più luminose hanno mag
Venere: -4
●
●
0 o anche mag negative
● Luna: -12,7
● Sole: mag -26,8

12

Visione notturna
● Nel nostro occhio ci sono 2 tipi di sensori:
– Coni:
● Piccoli (più dettagli), di tre specie sensibili al rosso, al verde e al blu
(percezione dei colori)
● Meno sensibili alla luce e di più al centro della retina.
– Bastoncelli:
● Più grandi (meno dettagli), di un'unica specie (no colori)
● Più sensibili alla luce e di più nelle zone periferiche della retina.
● L'iride fa da diaframma da f/1 a f/64 (da 1 a 7-8 mm)
● Adattamento all'oscurità (~30 m):
– L'iride si apre
– I pigmenti fotosensibili si ri-formano interamente


13

Visione notturna
● Perdita dell'adattamento: 1/20 s (bastoncelli), 5 s (iride)
● Per non perdere l'adattamento al buio bisogna far uso di luce
poco luminosa color rosso profondo (620 nm)
● Fattori che influenzano l'adattamento all'oscurità nel medio-lungo
termine:
– Esposizione a intense fonti luminose durante il giorno o i giorni precedenti
– Carenza di vitamina A
– Alcool e fumo
– Stanchezza e stati di tensione/ansia
– Età


14

Cosa osserviamo

● Dai più vicini ai più lontani (o quasi)


15

Sistema Solare


16

Distanze 1/4

● Le distanze nel Sistema Solare si misurano in
● Unità astronomiche (UA)

●

● 1 UA = distanza Terra-Sole
= 149 x 106 km
●

●
● Le distanze sono state determinate per mezzo della Legge di Gravitazione Universale prima e per mezzo
di radar e laser più recentemente


17

Meteore e meteoriti


18

Satelliti artificiali e
Sonde spaziali
● ISS, Space Shuttle, Iridium, ...
● Mag da -8 (Iridium) a 4,5 (HST) e
meno
● Attraversano il cielo come
puntini, scompaiono e
ricompaiono dalla parte opposta
oppure compaiono
improvvisamente e poi
scompaiono
● Un'apparizione tipica: ~10 m

4 Nov 1,1 05:23:59 10 SSE 05:25:26 13 SE 05:26:53 10 E
● Dipende dalle dimensioni e dalla 5 Nov -1,3 05:45:16 10 SSW 05:48:00 46 SE 05:50:50 10 ENE

geometria con il Sole 6
6
Nov
Nov
0,9
-2
04:35:18
06:08:05
12
10
SE
WSW
04:36:03
06:10:52
13
44
SE
NW
04:37:26
06:13:39
10
10
E
NE
7 Nov -1,3 04:58:25 43 SSE 04:58:42 44 SE 05:01:25 10 ENE
8 Nov -2 05:21:13 44 NW 05:21:25 46 NW 05:24:14 10 NE
Passaggi su Palermo della ISS dal 30/10/07 al 09/11/07


19

Luna

Diametro: 3476 km
(<1/3 della Terra)

Distanza: 363104 km
(~1 “secondo-luce”)

Diametro app: ~30'
Magnitudine: -12,7


20

Sole

Diametro:
1,4 x 106 km
(>100 della Terra)

Distanza:
149 x 106 km = 1 UA
(~8 “minuti-luce”)

Diametro app: ~30'
Magnitudine: -26,8


21

Pianeti
● Interni
– Mercurio
– Venere
– Marte
● Esterni
– Giove
– Saturno
– Urano
– Nettuno
● Pianeti nani

● Come riconoscerli
– Si trovano vicino all'eclittica
– “Scintillano” poco
(perché non puntiformi)


22

Configurazioni dei pianeti


23

Pianeti interni

● Si muovono rapidamente
●

● Le condizioni più favorevoli sono le massime
elongazioni Est e Ovest
●

Mostrano le fasi, come la Luna
●

● ma non possiamo osservarli quando sono “pieni”


24

Mercurio e Venere
● Si osservano o all'alba o al
tramonto
● Mostrano le fasi
● Nessun dettaglio superficiale
● Solo Venere: Difetto di fase
Mercurio
Diametro: 4880 km
(<1/2 della Terra)
Distanza: min. 0,6 UA, max 1,4 UA
(~3-5 “minuti-luce”)
Diametro app.: ~30'
Magnitudine: -26,8

Venere
Diametro: 12103 km
(~ della Terra)
Distanza: min. 0,3 UA max 1,7 UA
(~2 - 14 “minuti-luce”)
Diametro app.: ~23” - 13”
Magnitudine: fino a -4,4


25

Pianeti esterni

● Si muovono lentamente
●

● Le condizioni più favorevoli sono le opposizioni
●

●

● Non mostrano fasi, tranne Marte
● (che può mostrarci un piccolo “spicchio” in ombra)


26

Marte
Diametro: 6780 km
(~ della Terra)

Distanza: 0,5-2,5 UA

Diametro app: ~ 18-4''
Mag. max: -2,9

Freq. Opposizioni:
~ 2 y 51 d


27

Giove
Diametro: 139 822 km
(~ 22 Terra)

Distanza: 4-6 UA

Mag. max: -3

Freq. Opposizioni:
~ 1 y 34 d
●Satelliti maggiori di dimensioni e magnitudini
confrontabili con Mercurio:
● Io

● Europa

● Ganimede

● Callisto


28

Saturno
Diametro: 116 460 km
(~ 18 Terra)
Distanza: 9-11 UA
(~1 “ore-luce”)

Mag. max: -0,3

Freq. Opposizioni: ~ 1 y 13 d

Diam. Anelli: 270 000 Km
Diam. App anelli: ~ 44-35''


29

Urano e Nettuno
Urano
Diametro: 50724 km
(~ 8 Terra)
Distanza: 18 - 20 UA
(~3 “ore-luce”)

Mag. max: 5,5

Freq. Opposizioni: ~ 1 y 4d

Nettuno
Diametro: 49250 km
(~ 8 Terra)
Distanza: 29-31 UA
(~4 “ore-luce”)

Diametro app: ~ 2''
Mag. max: 8

Freq. Opposizioni: ~ 1 y 2d


30

I Pianeti nani
Pianeta nano: un corpo celeste di tipo planetario orbitante attorno ad una stella e caratterizzato da una
massa sufficiente a conferirgli una forma sferoidale, ma che non è stato in grado di "ripulire" la
propria fascia orbitale da altri oggetti di dimensioni confrontabili.

● Cerere
● Plutone – Caronte
● Eris

Diametro Diam. Mag.
Nome Semiasse maggiore Fascia asteroidale Scoperta
medio apparente max
1 Cerere 4 1 3 x 1 0 6 km 2 , 8 UA 9 7 5 x 9 0 9 km 0, 3- 0 , 7 ' ' Fa s c i a principale 7 1801
39,5 5h
1 3 4 3 4 0 Plutone 5 9 0 6 x 1 0 6 km ( 2 3 0 6 ± 2 0 ) km <0,1'' Fa s c i a d i Kuiper Plutino 13,5 1930
UA 30m
10 123 x 10 6 67,7 9h (2400 ± 100)
136199 Eris <0,05'' Disco dif f us o 18,8 2005
km UA 30m km

31

Asteroidi e Comete
● Piccoli corpi di forma per lo
più irregolare
● Asteroidi
– Carbonacei (75%), silicei
(17%), metallici
– Per lo più tra Marte e Giove
– Puntiformi *
● Comete
– Ghiaccio e polveri
– Sistema solare esterno
(orbite molto ellittiche) * se ne può dedurre la forma dalla
curva di luce
– Visibili perché “accese” dal
vento solare


32

Stelle
La materia più abbondante nell'Universo:
sono “ovunque”

Dimensioni varie:
come il Sole, 10 volte più piccole
(o meno) o anche 500 volte più grandi

Sequenza principale, Giganti, Supergiganti,
Nane bianche

Varie temperature (cioè colori):
~2400 – 30 000

Varie magnitudini: max -1,4 (Sirio)

33

Distanze astronomiche 2/4
● Le distanze fuori dal Sistema Solare si misurano in
● parsec (pc) e

● a volte in anni luce (a.l.)

●

●

● 1 pc = dist. di un astro di parallasse 1''
● = 2,06 x 105 UA = 3,08 x 1013 km

●

● 1 a.l. = dist. percorsa dalla luce in un anno
● = 63 241 UA = 9,46 x 1013 km

●

● 1 pc = 3,26 a.l.
●

● Le distanze sono determinate per via trigonometrica e con altri mezzi
● (luminosità di stelle note, parallassi dinamiche, ...)


34

Le stelle sono puntiformi
● Non importa a che
ingrandimento
osserviamo, né che
telescopio usiamo
● Ottime per test ottici
● Uniche differenze:
– Magnitudine (può
variare nel tempo)
– Colore (spettro)


35

Stelle doppie e colori
Sistemi “legati” o solo prospettici


36

Oggetti del Cielo Profondo


37

Magnitudine
degli oggetti estesi
● Magnitudine “integrata” Vs. Magnitudine
superficiale
● Mag. Integrata (si trova nelle tabelle):
– Mag. di una stella che fuori fuoco copre
la stessa superficie angolare
● Mag. Superficiale:
– Mag. per unità di superficie angolare
● Quella che determina la visibilità è la
magnitudine superficiale!!!
● La mag. superficiale non dipende dalla
distanza:
se andassimo più vicino alla Nebulosa di Orione non
sarebbe più brillante in cielo, ma solo più estesa!!!


38

Ammassi aperti

● Gruppi di stelle (solitamente giovani) che si sono formate insieme
(a volte si vede anche parte della nebulosa originale) e dello stesso
colore
● Di solito da alcune decine a centinaia di componenti

● Nella la Via Lattea

● Forme irregolari

● Si stanno “disperdendo”


39

Ammassi globulari

● Gruppi molto compatti di stelle piccole e vecchie
● Di solito 105 stelle

● Nell'alone della Galassia (~200 globulari)

● Forma sferica

● Sono sistemi molto antichi (13-16 x 10 9 y) e stabili (R < 100 pc)


40


● Esiste una relazione tra mag. assoluta e periodo di alcune classi di stelle
variabili (cefeidi, RR Lyr, ..)
●

● Misurando la mag apparente di alcune stelle nei globulari e in altre
galassie ne misuriamo la distanza
●

● Le dimensioni lineari dei globulari sono più o meno le stesse
●

● misurando le dimensioni apparenti dei globulari facciamo misure di
distanza
●

● tecniche usate per ammassi globulari e galassie


41

Nebulose

Nebulose a emissione
Nebulose a riflessione
Nebulose oscure
Nebulose planetarie
Resti di Supernova

miglior periodo: estate-inverno


42

Nebulose a emissione
● Gas H e He scaldato ed
eccitato dalla radiazione
UV di stelle calde
● Color rosso
(h alpha)
● Stelle giovani
● Luminose
● Grandi dimensioni
angolari

43

Nebulose a riflessione
Riflettono
semplicemente la luce
delle stelle vicine

Il loro colore dipende da
quello delle stelle che le
illuminano

sono deboli


44

Nebulose oscure

Dense nubi di polveri opache nel visibile
Si possono osservare solo sotto cieli scuri e con
grandi diametri o fotograficamente


45

Nebulose planetarie
● Gusci espulsi da stelle
giganti in evoluzione
● Simmetria cilindrica

(“a clessidra”)
● Piccole dimensioni angolari

● Colori rosso, verde, blu

associati alla presenza di
ossigeno, carbonio e altri
elementi


46

Resti di SN


47

Galassie

● Sistemi stellari
● si raccolgono in ammassi e super ammassi

● distanze da 106 a.l. fino alle dimensioni

dell'Universo
● Dimensioni di 104 a.l.
miglior periodo: primavera


48


Redshift (Z)
●

● si basa sulla recessione delle galassie

●

● Più sono lontane, più veloce si
allontanano
●

● Ancora non abbiamo una
“calibrazione” sicura
●

● fuori dalla portata degli astrofili
“normali”!!! ;-)


49

Fonti, riferimenti e strumenti
usati
● Stelle e oggetti astronomici in generale
– Ian Ridpath, WilTirion, “Guida delle Stelle”, Muzzio ed.
– Steven Beyer, “Guida alle Stelle”, Hoepli ed.
– Gabriele Vanin, “Astronomia Viva!”, Unione Astrofili Italiani
– Karttunen et altri, “Fundamental Astronomy”, Springer
● Altri riferimenti, fotografie e illustrazioni
– http://skytour.homestead.com/
– http://www.perezmedia.net/beltofvenus/
– http://www.nineplanets.org
– http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/astropix.html
– http://commons.wikimedia.org/

● Visione notturna
– R. B. Thompson, B. Fritchman Thompson, “Astronomi per Passione”, Apogeo ed.
– W. Ferreri, “Il Libro dei Telescopi”, Il Castello ed.
– Rodolfo Calanca, “L'Occhio Umano e la Visione”, http://www.coelum.com/calanca/visione_umana.htm

● Altri riferimenti usati
– Fredi De Maria, “I Sentieri della Notte”, http://www.otticademaria.it/astro/
– Molti articoli da Wikipedia in Italiano e in Inglese: www.wikipedia.org

● Software
– Elaborazione immagini: Gimp (http://www.gimp.org/) e Inkscape per gli schemi (http://inkscape.org/)
– Realizzato con Openoffice.org (http://it.openoffice.org/) in KDE (http://kde.org/) sotto Mandriva Linux (http://mandriva.com/)


50

Contatti e Licenza
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http://gerlos.altervista.org

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