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La Luce fu e si trasformò in vita

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classe 1alsa

on 12 May 2017

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Transcript of La Luce fu e si trasformò in vita

Raggio gamma
Alla scoperta della luce
LA LUCE DALLE STELLE
lo spettro
elettromangetico
l'osservazione
del cielo

stelle
Da dove viene?
Ma cosa è veramente la luce?
Onde radio
Raggi X

Microonde
Infrarosso
Raggi cosmici
luce visibile
Ultravioletto
Raggi gamma (y)
STRATO DI OZONO
4,9%
39%
56%
In ogni angolo dell’universo la luce è la cosa più veloce che esista. Potrebbe fare sette volte il giro della terra in un secondo. Ci raggiunge dalle zone più remote del cosmo.

La luce è la cosa più veloce che esista
Anno Luce
Un anno luce è un'unità di distanza. È la distanza che la luce percorre in un anno. La luce viaggia nello spazio ad una velocità di circa 300.000 chilometri al secondo, quindi in un anno può viaggiare circa 10 trilioni di Km. Più precisamente, un anno luce corrisponde a 9.500.000.000.000 Km ovvero 9,5*10^12km.
A cosa serve un'unità di
misura così grande?
Sulla Terra, un chilometro può bastare come unità di misura, ma nell'Universo sarebbe un'unità di misura del tutto insufficiente. Per esempio, la distanza fra noi e la galassia di Andromeda, una delle galassie a noi più vicine, è di 21 quintilioni di Km, cioè 21.000.000.000.000.000.000 Km ! È un numero così grande che diventa difficile da scrivere e interpretare se viene espresso in chilometri.... Gli astronomi hanno bisogno di usare altre unità di misura per le distanze.
UA
This is a Content Slide
Lorem IpsumAdlaudabilis catelli frugaliter iocari matrimonii, quod quinquennalis neglegenter corrumperet saburre.

Fiducias lucide circumgrediet zothecas, agricolae pessimus fortiter senesceret optimus pretosius chirographi quod

Incredibiliter frugaliter miscere catelli.
esempi di distanze
Ma quanto è veloce la luce?
La luce si propaga a 300'000km/s. La sua velocità è un limite invalicabile: niente può superarlo. Questo valore è la pietra angolare su cui è costruito l’universo.
Esempi Quotidiani
Cellulare (gps)
Devo percorrere 300'000km.
velocità=20km/h=5,6m/s
C=2rπ=62,8m
t un giro=11,16s
giri=300'000km/62,8m=4'777'070giri
T=53'315'513s=14'810ore
giorni=T(ore)/24=617giorni
mesi=617/31=20mesi
LA LUCE LO FAREBBE IN UN SECONDO
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Siamo abituati a pensare che la luce provenga dagli oggetti luminosi, dal sole, dalla lampadina, dalle stelle, ma non è davvero così!
il sole a "luci diverse"
Ogni cosa che puoi immaginare, la natura l'ha già creata.
Supernova del Granchio (6500 anni luce dal Sole)
L'esplosione stellare fu osservata e registrata dagli astronomi cinesi ed arabi per la prima volta nel 1054, scrissero che fu talmente brillante da risultare visibile durante il giorno. E' Situata nella nostra Galassia, la Via Lattea. I suoi gas si stanno espandendo alla velocità di 1 500 km/s
Le domande dell'uomo
Telescopi ottici
Radiotelescopi
Telescopi raggi X e gamma
magnitudine
luminosità
radiazione stellare
(Albert Einstein)

I telescopi per raggi X e raggi gamma hanno altri problemi, principalmente derivanti dal fatto che questi raggi possono attraversare il metallo e il vetro. Usano in genere degli specchi a forma di anello, messi quasi paralleli al fascio di luce incidente, che viene riflessa di pochi gradi: questa caratteristica determina una differenza qualità costruttiva e tecnica del telescopio. Gli specchi sono in genere una sezione di parabola ruotata.

Queste onde vengono generate da
apparecchi elettronici e vengono impiegate nelle trasmissioni televisive e radio.
Sono generate da apparecchiature elettroniche e vengono utilizzate ad esempio nei radar, nei sistemi di comunicazione via satellite, per riscaldare cibi (come nel forno a microonde).
Sono prodotte da molecole e corpi caldi. Con apparecchiature sensibili ai raggi infrarossi è possibile 'vedere' al buio persone e animali a sangue caldo.
La luce visibile è una banda molto stretta di lunghezze d'onda (dal violetto al rosso) alle quali il nostro occhio è sensibile
Sono prodotte da atomi e molecole sottoposti a scariche elettriche. Il Sole genera intensi raggi ultravioletti. La radiazione ultravioletta produce reazioni chimiche che possono distruggere alcuni microorganismi.
I raggi X sono causati dagli elettroni più interni degli atomi. A causa della potenza dei fotoni, i raggi X producono effetti profondi negli atomi e nelle molecole da loro attraversati. I raggi X causano danni alle cellule dei tessuti.
I raggi y sono quelli prodotti da sostanze radioattive. Se vengono assorbiti da organismi viventi possono provocare danni estremamente seri. I raggi gamma sono presenti anche nella radiazione cosmica e per questo sono usati nella ricerca astronomica.
Dio disse:"Sia la luce"
e luce fu.
LA LUCE
I FOTONI
Il fotone è una particella neutra con massa nulla che si muove nel vuoto.
Questa particella ha una certa energia e si muove sotto forma di onda, più l'energia è alta più l'onda è corta.
Fu Einstein nel 1905 a supporre che la luce fosse composta da corpuscoli: questi corpuscoli sono oggi chiamati fotoni.
r=10m
Verifica della velocità della luce
Lampi
Distanza Terra/Galassia Andromeda
2,54ml anni luce

Nel nostro Sistema Solare tendiamo a misurare le distanze in termini di Unità Astronomiche (UA). L'UA è definita come la distanza media fra Terra e Sole, pari a circa 150 milioni di Km. Mercurio si trova così a circa 1/3 di UA dal Sole, mentre Plutone in media a 40 UA. L'Unità Astronomica, tuttavia, non è ancora abbastanza grande da poter essere usata per corpi celesti fuori dal Sistema Solare.
Distanza Sole-Terra
1 UA
Distanza Sole-Marte
1,5 UA
Distanza Sole-Saturno
10 UA
Galassia Sombrero (29,5 milioni di anni luce)
E' una galassia nella costellazione della Vergine. La sua vista di taglio con la sua banda oscura l'ha resa famosa ed è un oggetto privilegiato nella fotografia astronomica amatoriale.
Galassia M106 (23 milioni di anni luce)
E' una galassia spirale visibile nella costellazione dei Cani da Caccia; sembra che il suo interno ospiti un buco nero supermassiccio su cui sta collassando l'intera galassia.
I telescopi ottici i: i rifrattori, i riflettori.
Il telescopio rifrattore, grazie ad un insieme di lenti, sfrutta il fenomeno della rifrazione per focalizzare l'immagine.
Il telescopio riflettore, grazie ad un insieme di specchi, sfrutta il fenomeno della riflessione per focalizzare l'immagine.
Le grandi aperture oltre i due metri sono di dominio incontrastato dei telescopi riflettori. Oltre una certa dimensione infatti le lenti diventano talmente costose e pesanti da rendere tecnicamente ed economicamente impraticabile il loro utilizzo.
velocità della luce
e anno luce

Come si crea la
LUCE
COME SI MUOVE LA
LUCE
RAGGI ULTRAVIOLETTI
304 angstroms
RAGGI ULTRAVIOLETTI
335 angstroms
131 angstroms
RAGGI ULTRAVIOLETTI
RAGGI ULTRAVIOLETTI
211 angstroms
193 angstroms
171 angstroms
Rappresenta la sorgente di energia principale per la maggior parte delle stelle dell'universo, compreso il Sole nel quale questa catena è il processo predominante.
CATENA PROTONE-PROTONE
Processo nucleare che trasforma i nuclei di idrogeno in nuclei di elio.
Questo è il collo di bottiglia di tutta la catena: i due atomi di idrogeno devono aspettare circa 10^9 anni prima di fondersi in un atomo di deuterio.
H
1
H
1
Positrone
Neutrino
H
1
H
2
He
3
H
1
H
1
H
2
H
1
He
3
H
1
H
1
He
4
Durante questo processo la massa dei prodotti delle reazioni ha una massa inferiore rispetto ai prodotti di partenza.
H
1
H
1
+
H
1
H
1
+
+
H
1
H
1
+
+
-
H
1
H
1
He
4
=
-
0,7 %
della massa iniziale
+
+
In fisica il modello corpuscolare della luce descrive la propagazione di un fascio luminoso come lo spostamento di un gruppo di particelle di energia
Nucleosistnesi stellare: la nascita degli elementi chimici
Siamo polvere di stelle
Sir Isaac Newton
In astronomia, la luminosità è la quantità di energia elettromagnetica emessa da una stella per unità di tempo, ovvero la sua potenza. Si misura pertanto in watt, in erg/secondo oppure in luminosità solare.
Senza la teoria corpuscolare non esisterebbe spiegazione a questo fenomeno
La luce viene vista come un'onda che si propaga in maniera del tutto simile alle onde del mare o a quelle acustiche
Christiaan Huygens
Questa teoria permetteva di spiegare (anche se in maniera matematicamente complessa) un gran numero di fenomeni ma era molto complessa
La nebulosa a riflessione NGC 1999 è irradiata dalla variabile V380 Orionis (al centro), stella di 3,5 M☉
TEORIA CORPUSCOLARE
TEORIA ONDULATORIA
La nucleosintesi stellare è il termine che indica tutte le reazioni nucleari che avvengono all'interno di una stella, con l'effetto di produrre i nuclei degli elementi chimici.
TEORIA QUANTISTICA DEI FOTONI
Questa teoria fu introdotta dalla meccanica quantistica e prevede che i fotono hanno caratteristiche particellari, nel mondo microscopico, mentre hanno caratteristiche ondulatorie nel mondo macroscopico.
Albert Einstein
L'energia prodotta tramite le reazioni nucleari viene irradiata nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche e particelle; queste ultime vanno a costituire il vento stellare,costituito da particelle sia provenienti dagli strati esterni della stella, sia dall'interno stellare, come i neutrini.
La luminosità di una stella è misurata tramite la magnitudine, distinta in apparente e assoluta.

La magnitudine apparente misura la luminosità della stella percepita dall'osservatore; essa dipende dunque dalla luminosità reale della stella, dalla sua distanza dalla Terra e dalle alterazioni provocate dall'atmosfera terrestre.

La magnitudine assoluta è la magnitudine apparente che la stella avrebbe se si trovasse alla distanza di 10 parsec (32,6 anni luce) dalla Terra.
DIAGRAMMA HR
Il diagramma Hertzsprung-Russell (dal nome dei due astronomi, Ejnar Hertzsprung e Henry Norris Russell) è uno "strumento" teorico che mette in relazione la temperatura effettiva (riportata in ascissa) e la luminosità (riportata in ordinata) delle stelle. La temperatura effettiva e la luminosità sono quantità fisiche che dipendono strettamente dalle caratteristiche intrinseche della stella (massa, età e composizione chimica), non sono misurabili direttamente dall'osservatore ma possono essere derivate attraverso modelli fisici.
frequenza
velocità
lunghezza d'onda
=
Raggio gamma
TEORIA COMPLEMENTARE
o
Marx Planck
James Webb Space Telescope
Verrà costruito e gestito, in cooperazione, dalla NASA, dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dall'Agenzia Spaziale Canadese (CSA).
Telescopio spaziale sviluppato per diventare il successore del precedente telescopio spaziale Hubble, più precisamente nel campo dell'osservazione infrarossa.
Sarà posizionato ad una distanza di1,5 milioni di chilometri dal sistema Terra-Luna, in direzione opposta al Sole.
Nonostante il JWST pesi la metà del telescopio Hubble, il suo specchio primario (uno specchio di 6,5 m di berillio) sarà più del doppio dello specchio dell'Hubble (2,4 m).
Telescopio spaziale in orbita terrestre bassa (circa 560 km di quota).
Lanciato il 24 aprile 1990 con lo Space Shuttle Discovery come progetto comune della NASA e dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), è così chiamato in onore di Edwin Hubble, astronomo statunitense.
L'osservazione astronomica dall'esterno dall'atmosfera terrestre comporta numerosi vantaggi, perché l'atmosfera distorce le immagini e filtra la radiazione elettromagnetica a certe lunghezze d'onda, in particolare nell'ultravioletto.
Hubble può osservare nell'infrarosso da 0,8 a 2,5 μm
JWST avrà una sensibilità che va da 0,6 a 28,5 µm
COSA SONO LE STELLE?
A COSA SERVONO LE COSTELLAZIONI?
PERCHÉ SI MUOVE IL CIELO?
QUANTO É VASTO IL CIELO?
Hubble Space Telescope
Nelle stelle vengono prodotti tutti gli elementi chimici tranne l'idrogeno, che fa da carburante iniziale.
L'elio, benché prodotto in quantità, è già presente nell'Universo in grandi percentuali, e l'aggiunta da parte delle stelle è piccola.
In particolare le stelle di grande massa producono le quantità più grandi di elementi fino al ferro-56, mentre gli elementi più pesanti possono essere prodotti in un'esplosione di supernova, che avviene alla fine della vita di una stella di grande massa.
Catena Nucleosintesi stellare
Per tutti gli altri elementi, compresa la grande maggioranza degli atomi che compongono il nostro pianeta, assenti o presenti in quantità trascurabili nel gas interstellare, le stelle sono le principali responsabili della loro esistenza.
fisica stellare
Forza di gravità
Forza esplosioni
MACCHIE SOLARI
Una macchia solare è una regione della superficie del Sole (la fotosfera) che è distinta dall'ambiente circostante per una temperatura minore ed una forte attività magnetica.
CICLI SOLARI
Il numero di macchie che appaiono sulla superficie del Sole è stato misurato a partire dal 1700, e stimato all'indietro fino al 1500. La tendenza è quella di un numero in aumento, e i valori più grandi sono stati registrati negli ultimi 50 anni.
Ogni ciclo di undici anni comprende un massimo ed un minimo, che sono identificati contando il numero di macchie solari che appaiono in quell'anno.
All'inizio del ciclo, le macchie tendono ad apparire a latitudini elevate, per poi muoversi verso l'equatore quando il ciclo si avvicina al massimo.
Il numero di macchie solari è correlato con l'intensità della radiazione solare. Tra il 1645 e il 1715, durante il cosiddetto minimo di Maunder, esse quasi scomparirono, e la Terra nello stesso periodo si raffreddò in modo consistente.
Le macchie solari sono indice dell'attività solare, che determina la radiazione solare trasmessa al nostro pianeta ed il clima stesso del nostro Pianeta.
Le macchie solari ebbero importanza nel dibattito sulla natura del sistema solare.
Mostravano che il Sole ruotava su se stesso, e il fatto che apparivano e scomparivano dimostrava che il Sole subiva dei cambiamenti, in contraddizione con gli insegnamenti di Aristotele.
Numerose macchie simili sono state osservate anche in stelle diverse dal Sole, e prendono il nome più generale di macchie stellari.
Le ricerche sulle macchie solari segnarono il passo per la maggior parte del XVII (Galileo) e l'inizio del XVIII secolo.
Heinrich Schwabe poté riportare nel 1843 un cambiamento periodico nel numero delle macchie solari, che sarebbe poi stato chiamato il ciclo undecennale dell'attività solare.
Alcuni ritengono che le macchie solari siano la causa alla base del riscaldamento globale e l'uomo e i suoi consumi abbiano contribuito in minor parte al fenomeno rispetto ad esse.
Piccole variazioni di questa radiazione, secondo gli ultimi studi, avrebbero una visibile influenza sul clima terrestre perchè modificherebbero la formazione delle nuvole.
sunspot number
STORIA DELLE OSSERVAZIONI
le macchie solari sono estremamente luminose, perché hanno una temperatura di circa 4000 kelvin,
il contrasto per emissività termica rispetto alle regioni circostanti, ancora più luminose grazie ad una temperatura di 6000 kelvin, le rende chiaramente visibili come macchie scure.
MACCHIE SOLARI E CLIMA
La correlazione tra i due eventi è oggetto di discussioni nella comunità scientifica.
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