Scienze per la scuola media/Stelle e costellazioni

Stelle

Le stelle sono corpi celesti che brillano di luce propria perché emettono radiazioni luminose prodotte dalle reazioni termonucleari che avvengono al loro interno e mantengono intatta nel tempo la loro posizione. Sono costituite da idrogeno ed elio ed emettono sotto forma di luce e di calore l'energia prodotta dai processi di fusione nucleare. La luminosità è una proprietà tipica di ogni stella e dipende dalla sua temperatura, dalle sue dimensioni e dalla sua distanza dalla Terra.

esempio: Il Sole appare come la stella più splendente del cielo solo perché è la più vicina; ed è quindi possibile valutare la luminosità di una stella solo se si conosce la distanza dalla Terra.

Le Stelle sono anche di diverso colore: bianche, rossastre e azzurre; la differenza di colore è dovuta alla temperatura superficiale della stella. Le stelle rossastre sono più fredde di quelle azzurre. Le stelle differiscono anche per la grandezza; le più grandi hanno un diametro che è almeno trecento volte il diametro del Sole e le più piccole hanno un diametro che è cento volte più piccolo di quello solare.

Come nasce una stella

Le stelle riempiono l'universo di polvere cosmica, che è alla base della nostra vita. Ogni atomo del nostro corpo è stato prodotto nel nucleo rovente di una stella; sono queste a far funzionare l'universo, in loro a origine ogni forma di vita. Se il tempo è sereno se ne vedono fino a 3 000 ed è solo la punta di un enorme iceberg cosmico. Solo nella nostra galassia sono presenti più di 1 milione di stelle nella parte visibile dell'universo e hanno un potere straordinario producono la materia da cui si origina l'intero universo, compreso l'Uomo. La luce del sole che pervade la Terra e ci riscalda altro non è che luce stellare perché il Sole è una stella: una sfera di gas con altissime temperature che illumina il sistema solare da 4 milioni di anni, e regola la vita sulla Terra. Le stelle sono le entità più importanti del nostro universo, ma la loro formazione è rimasta un mistero; producono quantità colossali di luce e calore per miliardi di anni. Ogni stella è unica, ma tutte si formano allo stesso modo, da nubi di polvere e gas chiamate NEBULOSE; queste nubi che si estendono per migliaia di chilometri, vagano per lo spazio assumendo forme spettacolari (Fiamma, Testa di Cavallo, Orione, ecc.), all'interno di queste nebulose, si originano milioni di nuove stelle. Il calore attraversa la densa polvere che costituisce le nebulose, le sacche di idrogeno iniziano a surriscaldarsi, tutto il gas e la polvere si illumina, le zone che erano scure ora splendono: sono le prime fasi della nascita di una stella. Per generare una stella sono indispensabili, l’idrogeno, la gravità e il tempo. La forza di gravità attira i gas e la polvere all’interno di un vortice, questa compressione provoca un aumento di temperatura, nel corso di centinaia di migliaia di anni la nube si compatta sempre di più fino a formare un enorme disco rotante più grande dell'intero sistema solare. i gas si concentrano formando una sfera di polvere densa e calda, la pressione aumenta fino a che dal centro non fuoriescono dei colossali getti gassosi. La pressione attira particelle di gas polvere che scontrandosi generano sempre più calore, nel corso degli anni, le stelle diventano sempre più piccole, luminose e calde, la temperatura del nucleo raggiunge gli 8.000.000° C, solo a questa elevata temperatura, gli atomi possono fondere rilasciando immense quantità di energia: è nata una stella, una nuova luce che brillerà per milioni e milioni di anni. Le stelle nascono all'interno delle nebulose, grandi nubi di polveri e gas rarefatti (idrogeno e elio) che vagano per lo spazio. In modo del tutto casuale, all'interno di queste nuvole si forma un addensamento di materia ricca di molecole di idrogeno. Le particelle gradualmente si attraggono finché inizia a formarsi un nucleo centrale.

Quando l'energia prodotta dalle reazioni nucleari e la forza di gravità iniziano a bilanciarsi la stella appare di colore giallo come il Sole e produce luce e calore per miliardi di anni.

Albert Einstein ha dimostrato che l'energia che alimenta le stelle è data dalla fusione degli atomi di idrogeno, cioè legata alla materia. E = m*c²

La fusione

La fusione avviene quando gli atomi urtandosi tra loro rilasciano energia. Nel nucleo si perde una parte di massa che si trasforma in energia associata alle particelle luminose dette "fotoni". Questo fotone rimane "rinchiuso" all'interno del nucleo; esso urta gli atomi di idrogeno e di elio per miliardi di anni prima di trovare una via di uscita.Dopo tutto questo tempo impiega solamente 8 minuti per raggiungere la nostra terra. Il fotone è in grado di produrre il vento solare, più la stella è grande, più il vento solare è dannoso.

Quando una stella muore?

Il destino della stella è legato all'idrogeno, se questo non c'è non avviene più la fusione che non produce più energia che non produce più i fotoni che non la fanno più risplendere.Quando inoltre l'idrogeno finisce, la forza di gravità è maggiore,le particelle sono racchiuse nel nucleo e quindi la stella implode.Quindi senza questo, l'elio si fonde per formare il carbonio, la stella inizia a distruggersi e rimane solo il nucleo chiamato "nana bianca".

Il nucleo di una stella massiccia è come una fabbrica che produce elementi sempre più pesanti. È proprio questa attività che porta la stella alla morte, quando arriva a produrre ferro, la stella è condannata. Per un stella, il ferro, è la più grossa minaccia esistente, un veleno. Il ferro assorbe energia, quando una stella massiccia inizia a produrre ferro, ha solo pochi secondi di vita. La stella cerca di ottenere energia dal ferro attraverso la fusione, ma non ci riesce. Il ferro toglie energia alla stella, quell’energia che la alimenta. La lotta tra la forza di gravità che cerca di far implodere la stella, e la fusione che cerca di farla esplodere, è finita, il ferro annulla la fusione, quindi vince la forza di gravità. Il nucleo collassa, gli strati superficiali crollano sul nucleo e si genera una colossale esplosione; è il processo più violento dell’universo, la nascita di una supernova. Cosa succede subito dopo la morte di una stella massiccia? Una sfera infuocata con un diametro di migliaia di miliardi di km invade lo spazio, nessuno ha mai assistito a questo evento. Con l’energia rilasciata dopo l’esplosione, si formano elementi come: oro, argento e platino. Nonostante questa grandissima esplosione, qualcosa sopravvive. l'esplosione infatti genera un corpo detto Stella di Neutroni.

Stella Massiccia= è una stella molto calda, massiccia e luminosa.

Supernova= stella che esplode.

Stella di Neutroni= è il nucleo imploso di una stella massiccia che ha prodotto un'esplosione di supernova.

Il Sole

Il sole è la stella del Sistema Solare, è costituito da materia allo stato gassoso che emette luce e calore. Esso è importantissimo per la vita sulla Terra, perché quasi tutta l’energia usata quotidianamente dai viventi è energia solare trasformata. La massa del Sole è 323 000 volte più grande di quella della Terra. La forza di gravità che agisce sulla sua superficie è 28 volte quella terrestre, un uomo che sulla Terra pesa 70 kg sulla superficie del Sole peserebbe 1960 kg. Il sole ruota su se stesso in un periodo medio di 25 giorni, compie una traslazione, cioè un giro completo della Via Lattea in un periodo di tempo di 250 milioni di anni. Il sole dista dalla Terra circa 150 milioni di kilometri e la sua luce impiega 8 minuti per raggiungere la Terra.

Da dove proviene l'energia del sole

All'interno del Sole, avvengono reazioni di fusione nucleare, l'idrogeno, che costituisce il 75% della massa solare, si presenta allo stato di plasma (un fluido in cui i nuclei e gli elettroni degli atomi sono indipendenti fra loro). I nuclei di idrogeno si fondono a formare nuclei di elio liberando enormi quantità di energia.

Com'è fatto il sole

Il sole è formato dal nucleo, dalla zona radioattiva (è uno strato interno del Sole e delle stelle; si estende da circa il 30% al 70% del raggio solare, cioè dal nucleo fino al confine con la zona convettiva) e dalla zona convettiva (è uno strato interno del Sole e delle stelle, in cui l'energia termica, attraverso i moti convettivi, viene portata negli strati più esterni del corpo celeste, ossia in superficie):

• Nucleo: è la parte più interna e la più densa, la temperatura è elevatissima a causa delle reazioni di fusione nucleare.

• Zona radioattiva: è la parte intermedia in cui l'energia prodotta nel nucleo si propaga per irraggiamento.

• Zona convettiva: è la parte in cui l'energia si propaga per irraggiamento.

Nella parte più esterna si trova l'atmosfera solare, che comprende:

• Fotosfera: è la superficie visibile del Sole ed ha un aspetto granulare a causa delle colonne di gas incandescente che fuoriescono continuamente dall'interno sprigionandosi verso l'alto, ci sono delle zone più scure, le macchie solari, con temperature poco più basse.

• Cromosfera: è un involucro esterno alla fotosfera che emette una luce di colore rossastro; è caratterizzata dalla presenza di getti di gas a temperatura molto elevata: le protuberanze.

• Corona solare: è la parte più esterna dell'atmosfera solare; si estende a distanze enormi e crea tutt'intorno al Sole un debole alone, chiaro. La corona solare è costituita è costituita da particelle di gas molto rarefatti che si allontanano dal Sole ad alta velocità dando origine al vento solare.

Costellazioni

Le Costellazioni sono gruppi di stelle che gli antichi astronomi avevano raggruppato per poter individuare facilmente le stelle e assegnarono a loro nomi di animali o di personaggi mitologici...

Tra le costellazioni troviamo: Zodiaco, Orione, Orsa maggiore, Orsa minore, Cigno Cassiopea, ecc.

Le costellazioni mantengono le loro posizioni ma alcune sembrano spostarsi da est verso ovest, sorgendo e tramontando, altre invece sembrano compiere una rotazione su se stesse; queste si chiamano : costellazioni che circondano la STELLA POLARE, stella che è situata in un punto del cielo in corrispondenza del Polo Nord terrestre.

Per indicare le stelle di una costellazione si usandole lettere dell'alfabeto greco, segue dal nome della costellazione. La stella più luminosa viene chiamata ALFA, quella meno luminosa BETA, poi GAMMA e DELTA ecc.