Sfera Celeste e Coordinate Astronomiche. A. Stabile Dipartimento di Ingegneria Università degli Studi del Sannio Benevento Atripalda, 9 Maggio 2011

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1 Astronomiche A. Stabile Dipartimento di Ingegneria Università degli Studi del Sannio Benevento Atripalda, 9 Maggio 2011

2 Unità di lunghezza e distanze tipiche 1. Sistema Solare: 1 UA = 149,5 milioni di Km. 2. Sistema galattico: 1 AL = 9460 miliardi di Km. 3. Sistemi intergalattici: 1 Mpc = un milione di parsec (1 pc = (circa) 3.2 AL) 4. A distanze di 100 Mpc l Universo è continuo (difficile apprezzare zone di vuoto e zone di materia). 5. Su scala di un Gpc (un miliardo di pc) l Universo è un sistema fisico autogravitante che evolve in base a leggi fisiche (non tanto chiare!). 6. L Universo è una sfera di raggio di GAL (1 GAL = un miliardo di AL) 7. Stella più vicina è a qualche AL. 8. Distanza extraterrestre coperta dall Uomo: Km (distanza Terra - Luna). astronomiche - Atripalda - 9/05/2011 2

3 Le dimensioni dell Uomo e dell Universo OGGETTO DIMENSIONI MASSA ETA UOMO 1 m 10 Kg 10 8 s (10 2 anni) SOLE 10 9 m Kg s (10 10 anni) VIA LATTEA m Kg > s (10 11 anni) UNIVERSO m Kg > s (10 11 anni) astronomiche - Atripalda - 9/05/2011 3

4 Dove siamo? 1. La Via Lattea è la nostra galassia (siamo in periferia a circa 8.5 Kpc dal centro). 2. Il Sole viaggia a circa 220 Km/s. astronomiche - Atripalda - 9/05/2011 4

5 Ma non è tutto 1. La massa osservata è pochissima per giustificare l evoluzione 2. Componenti OSCURE: quanto osservato è solo il 4 %!!!!! Questo è quanto accade fuori dalla Terra. E quando decidiamo di osservare astronomiche - Atripalda - 9/05/2011 5

6 Fondamenti dell osservazione 1. Sfera celeste. 2. Orizzonte, meridiano del luogo, zenith, nadir. 3. Punti notevoli sfera celeste. 4. Culminazione di un astro. 5. Coordinate orizzontali. 6. Coordinate equatoriali. 7. Tempo siderale. 8. Moto di un astro. astronomiche - Atripalda - 9/05/2011 6

7 La sfera celeste - Orizzonte astronomiche - Atripalda - 9/05/2011 7

8 Coordinate orizzontali La coppia (Az, h) è la più intuitiva e semplice ed è connessa alla nostra sensazione di moto degli astri. Tuttavia le coordinate sono funzioni del tempo!!! Simulazione CyberSky astronomiche - Atripalda - 9/05/2011 8

9 La sfera celeste - Equatore astronomiche - Atripalda - 9/05/2011 9

10 Coordinate equatoriali I La coppia (H, δ) è riferita all equatore celeste ed il moto dell astro avviene in un piano parallelo all equatore. Tuttavia una coordinata è ancora funzione del tempo!!! Simulazione CyberSky astronomiche - Atripalda - 9/05/

11 Coordinate equatoriali II Ci sono punti fissi sulla sfera celeste? L intersezione equatore eclittica: DUE PUNTI FISSI. La coppia (α, δ) è indipendente dal tempo. Bisogna introdurre il concetto di tempo siderale. L orologio siderale è rappresentato dal moto di γ. Il tempo siderale corrisponde con α quando l astro culmina. Infatti α + H = t s Se H > 0 allora l astro è passato per il meridiano del luogo. Se H < 0 allora bisogna aspettare astronomiche - Atripalda - 9/05/

12 Tempo siderale astronomiche - Atripalda - 9/05/

13 Passaggio di coordinate Oriz/Equa I dati degli astri espressi in termini della coppia (α, δ) ma noi osserviamo il cielo in montatura orizzontale. Quindi l astro sarà visibile alla nostra latitudine (ψ)? Dalla trigonometria sferica cos a = cosb cosc + sin bsin c cos A In base ai nostri dati abbiamo a = π h 2 A = H b = π δ 2 B = π c = π ψ C =... 2 Az astronomiche - Atripalda - 9/05/

14 Gli astri sorgono e tramontano se Dopo qualche passaggio matematico otteniamo sin h = sin δ sinψ + cosδ cosψ cos H Se l astro SORGE ed (ovv.) TRAMONTA bisogna avere h = 0. Quindi cos H = tanδ tanψ L angolo orario H varia da 0 (quando culmina sul nostro orizzonte) a π (a quando culmina sotto il nostro orizzonte la mezzanotte dell astro ). tanδ tanψ 1 Ponendoci nel nostro emisfero boreale (la tangente è positiva) tanδ tan Quindi la condizione affinché un astro sorga e tramonta alla latitudine ψ è ( π ) ψ 2 δ π 2 ψ π 2 + ψ δ π 2 ψ astronomiche - Atripalda - 9/05/

15 Al polo Nord e all Equatore Al polo Nord (ψ = π/2) solo gli astri con δ = 0 sorgono e tramontano. Altrimenti tutti gli altri astri sono visibili sempre oppure no. All equatore (ψ = 0) e tutti gli astri sorgono e tramontano. Per quale valore dell angolo orario H, l altezza h raggiunge il max ed min valore sull orizzonte? d sinh = cosδ cosψ sin H dh 2 d dh 2 sinh H = 0 H = π = cosδ cosψ L altezza massima raggiunta dall astro quindi è ( sin δ sinψ cosδ cosψ ) h = arcsin + H = 0 H Che dipende da dove siamo e dall astro!!! astronomiche - Atripalda - 9/05/ = 0 = π

16 Moto apparente sfera celeste Fotografia del cielo notturno con un lungo tempo di esposizione. Le scie luminose rappresentano il moto stellare. La traccia di raggio minore rappresenta il moto della stella polare, così chiamata perché la più vicina, tra le stelle visibili a occhio nudo, al punto della volta celeste individuato dalla direzione dell'asse terrestre. astronomiche - Atripalda - 9/05/

17 Il Sole si muove solo da Est ad Ovest? Il Sole si rispecchia nei pozzi? Il Sole sale in cielo soltanto lungo le ore diurne? Perché è sempre visibile (oppure no) in alcune zone? Circolo polare artico (ψ = ). Il Circolo Polare Artico segna il confine meridionale del giorno al solstizio di giugno e la notte polare al solstizio di dicembre. Al di là del circolo polare artico, il sole rimane d estate sopra l orizzonte per almeno 24 ore consecutive (Sole di mezzanotte). Viceversa durante l inverno il Sole rimane sotto l orizzonte per almeno 24 ore consecutive (notte polare). Tropico del Cancro (ψ = = inclinazione asse rotazione Terra). Il Tropico del Cancro corrisponde al parallelo più settentrionale in cui il Sole culmina allo Zenith almeno un giorno all'anno (nel Solstizio d estate). Più a nord, quindi, i raggi del Sole non cadono mai perpendicolari alla superficie della Terra. Equinozio. Il Sole sorge esattamente ad Est e tramonta esattamente ad Ovest. Durante l inverno Il Sole sorge sempre più a SE e tramonta sempre più a SW ed è basso sull orizzonte. Durante l estate sorge più a NE e tramonta più a NW ed è più alto sull orizzonte. astronomiche - Atripalda - 9/05/

18 Quando osserviamo, cosa osserviamo? Galassia NGC 300 continuo radio radio alla lunghezza d'onda di 21 cm lontano infrarosso riga Halpha astronomiche - Atripalda - 9/05/

19 Quando osserviamo, cosa osserviamo? Galassia NGC 300 banda ottica banda X astronomiche - Atripalda - 9/05/

20 Come orientarsi nel cielo astronomiche - Atripalda - 9/05/