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Astronomia Lezione 17/1/2013

Docente: Alessandro Melchiorri e.mail:alessandro.melchiorri@roma1.infn.it Sito web per slides lezioni: oberon.roma1.infn.it:/alessandro/astro2012/ Libri di testo consigliati: - An introduction to modern astrophysics B. W. Carroll, D. A. Ostlie, Addison Wesley - Universe, R. Freedman, w. Kaufmann, W.H. Freeman and Company, New York

- Astronomy: A physical perspective, Marc L. Kutner, Cambridge University Press.

- Fundamental Astronomy, Karttunen e altri, Springer

- Elementi di Astronomia, P. Giannone.

Le lune di Giove

Io

Si presenta roccioso con una elevatissima attività vulcanica.

Le eruzioni su Io Sembrano piu’ A dei geyser che A delle esplosioni Vere e proprie. Il materiale rilasciato e’ zolfo probabilmente. Ci sono zone bianche di anidride solforosa. Non c’e’ acqua su Io. L’attività vulcanica è data dai moti mareali con Giove e forse dall’interazione con il suo campo magnetico.

Europa

Anche se principalmente roccioso Europa e’ ricoperto di uno strato molto liscio di acqua ghiacciata.

Europa

Sulla superficie di Europa si vedono vulcani di acqua ed un network di canali. Si suppone che sotto la crosta ghiacciata vi sia un oceano con forse organismi monocellulari. Europa e’ piu’ caldo all’interno sempre per via delle forze mareali di Giove.

Europa

Europa

Europa

Ganimede

E’ il satellite più grande del sistema solare ed è più grande di mercurio. Ha due zone: - Terreno scuro (con molti crateri) piu’ antico. - Terreno chiaro (con meno crateri) piu’ giovane. I crateri più giovani hanno zone bianche di acqua ghiacciata. Ganimede possiede un campo magnetico come Mercurio (anzi 2 volte piu’ forte).

Ganimede

La superficie scura presenta come delle «rughe» e molti crateri. La superficie chiara ha degli incavi lunghi anche centinaia di chilometri. Si vede come del ghiacchio che e’ fuoriuscito da piccoli crateri. In pratica Ganimede si pensa avere un nucleo metallico di circa 500 km circondato da ghiaccio con spessore di 800 km. Ci potrebbe essere anche dell’acqua liquida anche se Ganimede è lontano da Giove e gli effetti di marea potrebbero non riscaldare il suo interno.

Callisto

Ha una superficie di ghiaccio «sporco». Non c’e’ segno di attività geologica. Possiede un campo magnetico che varia lungo l’orbita: Questo potrebbe suggerire un oceano sotto la crosta. Tuttavia è troppo freddo per avere acqua liquida. C’e’ ammoniaca che serve come anticongelante ?

Callisto

I crateri di circa 1 Km su Callisto non ci sono, mentre ci sono su Ganimede. Perché ?

4 satelliti molto diversi

Io e Europa sono grandi come la Luna e sono rocciosi. Ganimede e Callisto sono grandi come Mercurio e sono fatti al 50% di ghiaccio.

Altri satelliti di Giove

Giove ha altri 59 satelliti. 4 (piccoli) sono su orbite più interne di Io. I 4 satelliti galileiani più questi quattro ruotano sul piano equatoriale di Giove nello stesso senso di rotazione di Giove. I restanti 55 sono su orbite molto più esterne. 48 fra questi orbitano in senso opposto al senso di rotazione di Giove e si pensa che quindi non si siano formati con Giove ma siano stati catturati in seguito.

Saturno

Saturno

Anche Saturno, come Giove, mostra delle bande piu’ scure e bande più chiare ma in modo meno marcato. Questo è dovuto alla differente composizione dell’atmosfera. Saturno ha una densità minore di quella dell’acqua. Al contrario di Giove non mostra grandi quantità di Elio nell’atmosfera. Si pensa che l’Elio ci sia comunque ma negli strati piu’ bassi e non visibili. Si dovrebbero formarsi come delle gocce di Elio che vanno a depositarsi più in basso. La frizione delle gocce con l’atmosfera sarebbe responsabile dell’emissione di saturno (Saturno emette il doppio della radiazione che riceve).

Anelli di Saturno

Anelli di Saturno

Notati da Galileo come una protuberanza che appariva e spariva. Huygens propone che Saturno sia circondato da un sottile anello.

Anelli di Saturno

Vengono suddivisi in anelli A, B e C. L’anello C e’ difficile da vedere. Tra A e B c’e’ una fessura detta divisione di Cassini di circa 4500 km. Fino al 2025 vedremo gli anelli da Terra così (dall’alto).

Limite di Roche e Formazione degli Anelli

Anelli di Saturno

La missione Cassini ha Rivelato che ogni zona e’ In realtà formata da molti Piccoli anelli. Nella zona A vi e’ una fenditura detta di Encke. E’ stato scoperto anche un anello più esterno di soli 100 km di diametro detto anello F. Maggiore concentrazione di particelle, più l’anello riflette.

Anelli di Saturno

In questa foto e’ possibile vedere gli effetti gravitazionali del satellite prometeo sugli anelli più esterni.

Altri anelli

Si sono osservati anelli più interni (D) e anche più esterni (G ed E). Il satellite Enceladus e’ nell’orbita dell’anello E e si suppone che l’anello stesso sia prodotto dall’attività vulcanica di questo satellite.

Satelliti Pastori

Titano

Titano è il più grande satellite naturale del pianeta Saturno ed uno dei corpi rocciosi più massicci dell'intero sistema solare; supera in dimensioni il pianeta Mercurio, per dimensioni e massa è il secondo satellite del sistema solare dopo Ganimede. Si tratta inoltre dell'unico satellite in possesso di una densa atmosfera, che in passato ha impedito uno studio dettagliato della sua superficie dalla Terra. Con la missione spaziale Cassini-Huygens è stato possibile studiare l'oggetto da distanza ravvicinata ed il lander Huygens è atterrato con successo sul suolo titaniano. L'atmosfera titaniana appare ricca di metano e la temperatura superficiale media è molto vicina al punto triplo del metano dove possono coesistere le forme liquida, solida e gassosa di questo idrocarburo.

Titano

Atmosfera di azoto e con piogge di metano. Lago di metano (Kraken) al polo grande quanto il mar caspio.

Altri satelliti di saturno

Urano

Orbita di Urano

Satelliti di Urano

Miranda

Tra i satelliti di Urano, Miranda ha una superficie molto strana, parte con crateri, parte con incavi. Al «sud» c’e’ una specie di morso con una variazione in altezza di 20 km.

Nettuno

Nuvole e tempeste su Nettuno

A differenza di Urano, Nettuno mostra più attività atmosferica con tempeste. E’ più lontano dal Sole di Urano quindi ci si aspetterebbe meno attività. Molto probabilmente Nettuno ha un nucleo che si sta ancora contraendo e rilascia energia.

Tritone

La luna maggiore di Nettuno è Tritone. Ha le dimensioni più o meno della luna. Non ci sono crateri quindi ha attività sismica dovuta ai moti mareali con Nettuno. Superficie con vulcani, pianure e con una retina come una superficie di un melone. La temperatura superficiale è di appena 38 K, sufficiente ad avere Azoto in forma di ghiaccio ! L’orbita di Tritone sta con il tempo diminuendo e finirà su Nettuno.

Plutone e Caronte

Pianeti Trans-Nettuniani

Fascia di Kuiper

La Fascia di Kuiper (o Fascia di Edgeworth-Kuiper) è una regione del Sistema Solare che si estende dall'orbita di Nettuno (alla distanza di 30 UA) fino a 50 UA dal Sole. Si tratta di una fascia di asteroidi esterna rispetto all'orbita dei pianeti maggiori. Nella fascia sono stati scoperti più di 800 oggetti (Kuiper belt objects, o KBO). Il più grande è il pianeta nano Eris, scoperto nel 2005; prima di allora si riteneva che il primato spettasse a Plutone, assieme al suo satellite Caronte; intanto a partire dall'anno 2000 sono stati trovati altri oggetti di dimensioni ragguardevoli: 50000 Quaoar, scoperto nel 2002, è grande la metà di Plutone, e quindi è più grande del maggiore degli asteroidi tradizionali, Cerere. Gli altri KBO sono progressivamente più piccoli. L'esatta classificazione di questi oggetti non è chiara, perché sono probabilmente molto differenti dagli asteroidi più interni.

Nube di Oort

La nube di Oort è un'ipotetica nube sferica di comete posta tra 20.000 e 100.000 UA, o 0,3 e 1,5 anni luce dal Sole, cioè circa 2400 volte la distanza tra il Sole e Plutone. Questa nube non è mai stata osservata perché troppo lontana e buia perfino per i telescopi odierni, ma si ritiene che sia il luogo da cui provengono le comete di lungo periodo (come la Hale-Bopp e la Hyakutake, recentemente avvistate) che attraversano la parte interna del sistema solare. Le comete dette di corto periodo (tra le quali laHalley è la più famosa) potrebbero invece venire dalla fascia di Kuiper.

Asteroidi

Asteroidi

Nella fascia degli asteroidi si contano centinaia di migliaia di oggetti. Si notano dei gap nelle distribuzioni in funzione della distanza per periodi che sono frazioni del periodo di Giove. In pratica Giove ha ancora un effetto sulla cintura degli asteroidi.

Vesta (missione DAWN)

Vesta

Comete

Il Sole

I Neutrini Solari

Il problema dei neutrini solari

La Struttura Interna del Sole

Gli Strati dell’atmosfera Solare

Dimensioni Relative

Oscuramento ai bordi

Spettro e Composizione Chimica

La Cromosfera

La Corona

Buchi Coronali e perdita di massa

Corona

Il Vento Solare

Macchie Solari

Macchie Solari

Le macchie solari si presentano con un ciclo di 11 anni.

Macchie Solari

Macchie e attivita’ solare

Il ciclo delle macchie solari

Macchie e campi magnetici

Gli archi magnetici

Il ciclo magnetico solare

L’atmosfera attiva del Sole

Prominenze

Prominenze Eruttive

I brillamenti

I brillamenti sono classificati come A, B, C, M o X a seconda della loro luminosità nei raggi X vicino alla Terra, misurata in Watt/m². Ogni classe è dieci volte più potente di quella precedente, con X (la più grande) pari a 1012 W/m², ed inoltre è divisa linearmente da 1 a 9, quindi un brillamento X2 è quattro volte più potente di uno M5. L'attività solare si trova normalmente compresa tra le classi A e C. I brillamenti C hanno pochi effetti sulla Terra, mentre i più potenti M e X possono causare danni.

Espulsioni di massa coronali

Nel 1859 ci fu un «superflare» tale da produrre aurore anche ai caraibi !!

19 Gennaio 2012: Brillamento (Solar Flare) di Classe M2

19 Gennaio 2012: Espulsione di materia coronale CME In direzione verso la terra !!

24 Gennaio 2012: Fantastiche aurore boreali in Norvegia….