Universo e Sistema Solare: Esplorazione dei Modelli Cosmici e delle Leggi Fondamentali

Modelli del Sistema Solare

• Geocentrico: La Terra è immobile al centro dell'universo e tutti i pianeti ruotano intorno ad essa.
• Eliocentrico: Tutti i pianeti ruotano intorno al Sole.

Pionieri dell'Astronomia Moderna

Tycho Brahe (1546-1601)

• Ha effettuato osservazioni di una supernova (1572) e di una cometa (1577).
• Ha realizzato le migliori misurazioni della posizione delle stelle fino ad oggi, con errori inferiori a 1 minuto d'arco.
• Ha registrato la posizione del pianeta Marte.
• Nel 1600 assunse un giovane per analizzare i dati di 20 anni di misurazioni dei pianeti: Johannes Kepler.

Johannes Kepler (1571-1630)

• Ha lavorato sulla base delle registrazioni effettuate da Brahe.
• Ha formulato le sue tre leggi sui movimenti dei pianeti intorno al Sole (orbite ellittiche).

Le Leggi di Keplero

• Prima Legge: Ogni pianeta gira intorno al Sole in un'orbita ellittica in cui il Sole occupa uno dei fuochi.
• Seconda Legge: Il raggio vettore che unisce un pianeta al Sole "spazza" aree uguali in tempi uguali.
• Terza Legge: I quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite. (T² / r³ = K)

Galileo Galilei (1564-1642)

• Ha osservato con un piccolo telescopio da lui costruito, confermando l'eliocentrismo.
• Ha scoperto le macchie solari.
• Ha osservato che Giove ha delle lune.
• Ha osservato che Venere presenta le fasi, simili a quelle della Luna.

Isaac Newton (1643-1727)

• Ha scoperto che il moto dei corpi può essere descritto da tre leggi.
• Ha formulato la legge di gravitazione universale. (F = G · M₁ · M₂ / r²)
• Queste leggi segnano l'inizio dell'astronomia come scienza moderna.

Origine dell'Universo: La Teoria del Big Bang

Tra 12 e 15 miliardi di anni fa, tutta la materia dell'Universo era concentrata in una zona estremamente limitata dello spazio. Questa è esplosa, provocando l'espansione della materia in tutte le direzioni. Scontri e aggregazioni di materia hanno portato alla formazione delle prime stelle e galassie.

Stelle e Galassie

Le stelle sono grandi sfere di gas, principalmente idrogeno ed elio, mantenute in perfetto equilibrio e coesione a causa dell'altissima temperatura, pressione e gravità.

Le galassie sono ammassi di stelle, gas e polvere interstellare, tenuti insieme dalla gravità. Ogni galassia può essere formata da centinaia di miliardi di stelle e altri corpi celesti.

Tipi di Galassie

• Galassie Ellittiche: Si presentano con un aspetto uniforme e un nucleo prominente, ma senza dischi o bracci. Sono caratterizzate dalla mancanza di gas e polvere, e sono composte da stelle vecchie, di colore giallo e con bassa metallicità.
• Galassie a Spirale: Hanno un nucleo o bulbo formato da stelle vecchie, di colore giallo-arancione e con basso contenuto di metalli, e un disco con grandi quantità di gas e polvere interstellare, che indica la formazione di giovani stelle, di colore blu e con alta metallicità.
• Galassie Lenticolari: Hanno l'aspetto di un nucleo con un disco, ma senza bracci di spirale. Sono composte da stelle vecchie, con polvere e metalli, ma senza gas interstellare.
• Galassie Irregolari: Si tratta di galassie che non presentano alcuna simmetria definita, né un nucleo né un disco. Gli esempi più notevoli sono le due galassie satelliti della nostra Via Lattea: le Nubi di Magellano.

La Velocità della Luce

La velocità della luce è di circa 300.000 km/s.

• Fa il giro della Terra in 0,02 secondi.
• Viaggia verso la Luna in 1,3 secondi.
• Arriva al Sole in 8,3 minuti.
• Raggiunge la stella più vicina in 4,2 anni luce.

Un anno luce è la distanza percorsa dalla luce in un anno, ovvero 1 anno luce = 9.460 miliardi di chilometri (9,46 × 10¹² km).

La Via Lattea

È la nostra galassia. I Romani la chiamavano "la via del latte".

• È una galassia grande, a spirale, e può contenere circa 100 miliardi di stelle, incluso il Sole.
• Tipo di Galassia: Spirale.
• Numero di Bracci: Due principali con ramificazioni.
• Luminosità: 14 miliardi di luminosità solare.
• Massa Totale: 1.000 miliardi di masse solari.
• Diametro: 100.000 anni luce.
• Spessore del Disco: 2.000 anni luce.
• Spessore del Bulbo Centrale: 6.000 anni luce.

Le stelle principali si trovano più vicine ai bracci. Tutto intorno c'è una nube di idrogeno, alcune stelle e ammassi stellari.

Il Sistema Solare

Situato in uno dei bracci a spirale della Via Lattea, a circa 30.000 anni luce dal centro e a circa 20.000 anni luce dalla sua estremità.

Impiega circa 225 milioni di anni per completare una rotazione intorno alla galassia. Si muove a circa 270 km/s.

Ci sono otto pianeti nel Sistema Solare:

Di seguito sono elencati in base alla loro vicinanza al Sole:

• Mercurio
• Venere
• Terra
• Marte
• Giove
• Saturno
• Urano
• Nettuno