Lo spazio è un ambiente estremamente vasto; non ha inizio e non ha fine. Per potersi orientare nell'universo bisogna capire che le distanze e le tempistiche "terrestri" non sono più adatte. Il nostro è un pianeta piccolissimo se rapportato ad altri oggetti celesti; è limitato rispetto alla grandezza e alla complessità del cosmo, di conseguenza le misure a cui siamo abituati vanno convertite e adattate:
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Distanze:
per poter studiare gli oggetti celesti e illustrarne le dinamiche del nostro sistema solare, la misura utilizzata è l'Unità Astronomica (UA), stabilita per convenzione nel 1976 dall'Unione Astronomica Internazionale. Corrisponde alla distanza media tra il Sole e la Terra, ovvero equivale all'incirca a 149.597.870 chilometri.
Altri esempi di distanze astronomiche: Venere, il pianeta più vicino a noi, dista nei periodi di massima vicinanza 30 milioni di chilometri. Saturno, il pianeta più distante visibile a occhio nudo, dista 1.5 miliardi di chilometri, ovvero 1.5 UA. Sembrano distanze enormi, ma in realtà ci troviamo sempre nelle relative vicinanze e nel circondario del nostro pianeta. Ed è proprio per questo che, nel caso appena descritto, non ha senso fisico parlare dell'altra unità di misura: l'anno-luce. Le distanze tra pianeti e tra Sole e pianeti in rapporto alle grandezze cosmiche sono piccolissime! Allo stesso modo, non ha senso descrivere le distanze interstellari con l'UA: la stella più vicina a noi è Proxima Centauri, e ci separano da essa solo 267000 UA.
Con l'introduzione dell'anno-luce si è cercato di rendere meno complesse tutte le manipolazioni matematiche e i calcoli necessari per rappresentare l'universo: l'anno-luce equivale alla distanza percorsa dalla luce in un anno. La luce viaggia a 300.000 chilometri al secondo. Quindi 300.000 x 60 secondi x 60 minuti x 24 ore x 365 giorni = ca 9 mila e 460 miliardi di chilometri. Proxima Centauri dista in anni luce ca 4,23, mentre 8 minuti-luce separano la Terra dal Sole.
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Tempo:
Tutti gli oggetti emettono radiazione elettromagnetica, ovvero un campo elettrico e un campo magnetico che oscillano in fase (tra loro ortogonali) emettendo energia. Traducendo: tutti gli oggetti emettono luce. La luce, come accennato precedentemente, ha una velocità pari a 300.000 chilometri al secondo. Tutte le onde elettromagnetiche emesse dai corpi celesti, attraversano lo spazio con questa velocità. Nonostante sia una velocità incredibile, è comunque limitata dalle enormi distanze cosmiche. Se osservassimo una stella lontana 100 anni-luce, vedremo la luce emessa 100 anni fa. Il tempo impiegato dalla luce a raggiungere il nostro punto di osservazione varia in funzione della distanza di quest'ultimo rispetto alla fonte luminosa.
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Dimensioni:
Il nostro pianeta che ci sembra tanto grande è solo un piccolo sassolino se confrontato con pianeti di dimensioni maggiori. Ad esempio, Giove ha un diametro di 142.000 chilometri contro i ca 13.000 chilometri della Terra. E nonostante le sue dimensioni, perfino Giove diventa piccolissimo se paragonato a stelle massive come Eta Carinae (stella più massiccia della nostra Galassia) e UY Scuti che sono rispettivamente 90 volte e 30 più massive del Sole.
Infine, le dimensioni dell'universo sono così enormi che tutti gli eventi celesti che hanno luogo, si verificano su tempi che hanno scala di migliaia, milioni o anche miliardi di anni. Ed è per questo che è molto difficile condurre uno studio approfondito del cosmo.
Principi dell'osservazione del cielo: orientamento e meccanica celeste
Tutti gli oggetti osservabili sono disposti su quella che può essere considerata, in via immaginaria, una cupola celeste di raggio infinito che circonda l'intero nostro pianeta. Noi però saremo in grado di osservare solo una metà di questa sfera; chi vive nell'emisfero boreale, osserverà la parte superiore, chi abita nell'emisfero australe, vedrà la parte inferiore.
Tutti gli oggetti che siamo in grado di vedere proiettati su questa sfera, si trovano in realtà a distanze molto differenti, solo che a noi ci appaiono depositati tutti sullo stesso piano a causa di alcuni limiti funzionali: primo tra tutti la nostra vista fisica.
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Movimenti della sfera celeste
Da migliaia di anni l'uomo ricorre all'astronomia per impostare la propria vita quotidiana: si è stabilito che la rotazione della Terra attorno al proprio asse corrisponde a un giorno. Questa rotazione corrisponde al movimento della sfera celeste che impiega esattamente 23 ore e 56 minuti a compiere un apparente giro completo attorno al pianeta. Ho usato il termine apparente perché in realtà le stelle sono fisse nelle loro posizioni e non si muovono, ma siamo noi che, ancorati alla superficie della Terra, ci spostiamo con essa seguendo il suo moto di rotazione. Quindi si può dire che la dinamica della sfera celeste segue il senso contrario di quella della Terra che, ruotando da Ovest verso Est, fa apparire il moto delle stelle variare da Est verso Ovest.
Inoltre il nostro pianeta ruota attorno a un asse che passa per il polo Nord e il polo Sud: di conseguenza anche la sfera celeste ruota attorno a delle estensioni immaginarie di essi: il polo Nord celeste e il polo Sud celeste.
Polaris è una stella che si trova prospetticamente e casualmente nelle vicinanze del polo Nord celeste, punto del cielo verso il quale è diretto il polo Nord terrestre. Attorno alla stella polare sembra compiersi il movimento di tutte le altre stelle, che percorrono delle circonferenze concentriche (di raggio variabile).



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