Il nostro posto nello spazio

Alzate lo sguardo in una notte limpida e ogni stella che potete vedere con i vostri occhi appartiene a una galassia, la Via Lattea. Siete in piedi su una palla di roccia che gira, intorno a una stella comune tra miliardi. Questa lezione scopre esattamente dove.

Ogni stella che potete vedere con i vostri occhi appartiene alla Via Lattea.

Guarda.

Stai fuori in una notte limpida. Il terreno sotto i tuoi piedi fa parte di una palla rocciosa larga 12.742 km. Quella palla, la Terra, gira una volta al giorno e corre intorno a una stella, il Sole, una volta all’anno.

Il Sole è così grande che circa 1,3 milioni di Terre potrebbero stare al suo interno. È così pesante che contiene quasi tutta la massa di tutto ciò che orbita intorno ad essa: pianeti, lune, pianeti nani, asteroidi e comete. Insieme, il Sole e tutto ciò che è tenuto dalla sua gravità costituiscono il sistema solare.

Nell’immagine sopra, il punto giallo al centro è il Sole. Premi Play e guarda i pianeti muoversi. Più un pianeta è vicino al Sole, più velocemente ruota:

• Mercury Dura 88 giorni.
• Terra Ci vuole un anno.
• Nettuno, il pianeta più lontano, impiega quasi 165 anni.

Il nostro sistema solare è uno dei miliardi di sistemi stellari in un’enorme spirale di stelle chiamata Via Lattea. In una notte molto buia si può vedere come una debole banda di luce attraverso il cielo. Ogni stella che puoi vedere con i tuoi occhi appartiene ad essa.

Capisci?

Le distanze nello spazio sono così grandi che i chilometri diventano scomodi, quindi gli astronomi usano righelli più grandi.

L’unità astronomica (au) È approssimativamente la distanza media tra la Terra e il Sole. Dal 2012 ha un valore esatto: 149.597.870.700 metri, circa 149,6 milioni di km. Con esso, il sistema solare diventa facile da immaginare:

Mondo	Distanza media dal Sole
Mercury	0,39 a
Terra	1,00 a
Giove	5.2 o
Nettuno	30.1 au

Light-time è il tempo necessario alla luce per coprire una distanza. La luce si muove a 299.792 km al secondo, quindi:

Tempo = distanza ÷ velocità della luce

Per 1 au: 149.597.871 km ÷ 299.792 km/s ≈ 499 s, o 8 minuti e 19 secondi. Quando si guarda il Sole (mai direttamente, danneggia gli occhi), si vede la luce che lo ha lasciato circa otto minuti fa. La luce solare impiega oltre quattro ore per raggiungere Nettuno.

L’anno luce La distanza che la luce percorre in un anno: circa 9,46 trilioni di km, o 63.241 au. La stella più vicina dopo il Sole, Proxima Centauri, dista circa 4,2 anni luce. La Via Lattea ha un diametro di circa 100.000 anni luce.

Maestro.

L’au era misurata: veniva definita attraverso la costante gravitazionale di Gauss, quindi la sua lunghezza in metri era una quantità che gli astronomi dovevano determinare. Il raggio radar di Venere e il tracciamento delle sonde spaziali alla fine del XX secolo lo hanno ridotto a pochi metri. Nel 2012 l’Unione Astronomica Internazionale lo ha reso un numero fisso (Risoluzione B2), quindi l’au è ora semplicemente un’unità, come il metro.

Quello che oggi possiamo misurare con molta precisione è il parametro gravitazionale del Sole, GM☉ = 1.32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻², dal moto dei pianeti e delle navicelle spaziali. Il prodotto G × M è conosciuto molto meglio di G o M da solo, perché G è una delle costanti meno note con precisione in fisica. Questo è il motivo per cui la meccanica orbitale funziona con μ = GM, come vedrai nel percorso del Navigatore.

Due conseguenze pratiche:

1. La distanza della Terra non è costante. L’orbita della Terra ha un’eccentricità di circa 0,0167, quindi la sua distanza dal Sole varia da circa 147,1 milioni di km (inizio gennaio, perielio) a 152,1 milioni di km (inizio luglio, afelio). Le stagioni non sono causate da questo: Gennaio è inverno nell’emisfero nord. La vera causa è trattata nella lezione sulle Stagioni.
2. Il tempo-luce è un vero e proprio limite ingegneristico. Un comando radio a un rover su Marte richiede tra i 3 e i 22 minuti in una sola direzione, a seconda di dove entrambi i pianeti si trovano nelle loro orbite. Le astronavi lontane devono essere in grado di agire da sole.