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IL TEMPO E LA MATERIA – Dal Big Bang all’Antropocene

13 ottobre 2016

L’Associazione IL GECO e LA TORRE DEL SOLE sono lieti di presentare un ciclo di conferenze che percorreranno l’evoluzione del rapporto tra tempo e materia. Dalla rapidissima evoluzione che ha fatto seguito al Big Bang, si passerà a trattare la lenta evoluzione della materia nel cosmo, dalla formazione delle stelle a quella dei pianeti. Successivamente si focalizzerà l’attenzione sul Pianeta Terra e la sua evoluzione geologica, che ha portato negli ultimi secoli a una salto concettuale ardito quanto la rivoluzione copernicana, laddove si è dovuta abbandonare una visione della storia del Pianeta imperniata sulla scala dei tempi umani. Si passerà poi a investigare il ruolo fondamentale del tempo nella nascita ed evoluzione della vita sulla Terra e si concluderà infine con una panoramica della storia geologica d’Italia che ne metterà in rilievo alcune peculiarità che la rendono quel Paese vario e affascinante che ci circonda.

Le conferenze si terranno presso LA TORRE DEL SOLE di Brembate di Sopra (BG) alle ore 21.00 con il seguente calendario:

19 ottobre 2016 IL TEMPO DELL’UNIVERSO – Prof. Andrea Grieco

2 novembre 2016 IL TEMPO DELLE STELLE E DEI PIANETI – Prof. Andrea Grieco

16 novembre 2016 IL TEMPO DELLA TERRA – Prof. Giovanni Grieco

30 novembre 2016 IL TEMPO DELLA VITA – Dott.ssa Silvia Morlotti

14 dicembre 2016 IL TEMPO DELL’ITALIA – Dott. Davide Chies

Costo di partecipazione all’intero ciclo di conferenze € 45 – per la singola conferenza € 10

Info e prenotazioni: 035 621515 – info@latorredelsole.it

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Temi trattati durante le conferenze:

IL TEMPO DELL’UNIVERSO All’inizio del XX secolo si crede che l’Universo sia eterno e infinito, uniformemente popolato di stelle. La pubblicazione della teoria della relatività generale, nel 1916, e la scoperta dell’espansione cosmologica delle galassie determina un cambiamento radicale di paradigma, paragonabile al passaggio dal modello geocentrico a quello eliocentrico. La materia e l’energia, lo spazio e il tempo hanno avuto un’origine in un evento di proporzioni inimmaginabili: il Big Bang. Nei primi istanti di “vita” dell’Universo le forze e le particelle fondamentali interagiscono in modo tale da produrre, dopo circa trecentomila anni, gli elementi fondamentali da cui si formeranno le prime stelle.

IL TEMPO DELLE STELLE E DEI PIANETI La nascita delle stelle è un passo fondamentale nell’evoluzione cosmologica. Dalle “ceneri” del Big Bang si accendono queste fornaci nucleari che portano alla sintesi degli elementi più pesanti dell’elio. Le attuali conoscenze teoriche e osservative consentono di tracciare un quadro sufficientemente dettagliato dell’evoluzione stellare. Una delle conseguenze della nucleosintesi di elementi pesanti è la formazione di sistemi planetari che ospitano pianeti rocciosi. Pianeti potenzialmente simili alla terra e che, negli ultimi anni, abbiamo scoperto sempre più numerosi in sistemi planetari di altre stelle. Un primo passo per la scoperta di altre Terre?

IL TEMPO DELLA TERRA Le scienze della Terra hanno sofferto nello sviluppo storico della scienza di un forte ritardo, legato, in buona misura, alla difficoltà di concepire II tempo geologico in termini di milioni e miliardi di anni. Il passaggio dal tempo ciclico, misurato fin dall’antichità tramite i moti celesti, al tempo lineare della storia geologica della Terra ha costituito un fondamentale progresso nella storia della civiltà. Nel contempo esso apre una nuova serie di problematiche: quanto è lungo questo tempo lineare? Come è possibile misurarlo? Con che grado di precisione? E come sono cambiati i processi e i fenomeni geologici che si sono succeduti sul nostro Pianeta?

IL TEMPO DELLA VITA Quali spunti di riflessione sul concetto di tempo e la sua misura possono darci le scienze biologiche? La temporalità entra a gamba tesa nella biologia a varie scale e in tanti modi. La biologia, come oggi la intendiamo, non può fare a meno della prospettiva storica. Dall’accettazione della teoria dell’evoluzione per selezione naturale di Darwin nella seconda metà del XIX secolo, tutto ciò che i biologi studiano e scoprono è assolutamente inscindibile dal contesto evolutivo, cioè da un contesto di trasformazione della materia e della sua organizzazione complessa, dove forma e funzione sono uniti dal concetto di processo. Frecce, cicli, scale, catene di eventi; le principali rappresentazioni umane del concetto di tempo riempiono articoli e libri riguardanti il mondo vivente e ogni volta la scelta non è priva di ragioni e conseguenze più o meno volute: prima o dopo? progresso o regressione? gradualità o discontinuità? Si tratta di domande chiave, se si vuoi cogliere il ritmo dell’evoluzione.

IL TEMPO DELL’ITALIA Breve viaggio nell’Italia geologica. Dal fascino delle Dolomiti alla massiccia mole dell’Etna, l’Italia si caratterizza per l’estrema diversità geologica, che ne ha fatto il campo di prova per scienziati di tutto il mondo. Il nostro Paese racchiude in poco spazio una varietà notevolissima di ambienti, testimoni della sua complessa storia geologica: un patrimonio assai prezioso, da rivalutare e conservare. In questo breve viaggio attraverso antichi vulcani, enormi oceani, catene montuose e grandi ghiacciai scopriremo come sia nata la bellezza naturale di ciò che vediamo oggi. Una storia turbolenta e più recente di quanto si possa credere, specialmente se paragonata a quella del Pianeta Terra.

Note biografiche

Andrea Grieco:
Laurea in Fisica con una tesi sulle stelle pulsanti, svolta presso l’Osservatorio Astronomico di Brera-Merate. Docente di matematica e fisica e vice-preside presso il Liceo scientifico e Linguistico “G. Bruno” di Melzo, dove è anche responsabile del laboratorio di fisica e delle attività di formazione. Ha collaborato con l’Università Statale di Milano in qualità di Tutor per i corsi SILSIS. Socio fondatore dell’Associazione Cernuschese Astrofili, di cui è stato Presidente, e dell’Osservatorio Astronomico “G. Barletta” a Cernusco sul Naviglio. Svolge da anni attività di divulgazione scientifica presso le scuole e la cittadinanza con conferenze, lezioni, mostre e eventi osservativi. Docente per l’Università del Sapere di Cassano d’Adda. Dal 1995 si occupa di consulenza per problematiche relative all’inquinamento elettromagnetico.

Giovanni Grieco:
Laurea e Dottorato di ricerca in Scienze Geologiche, è attualmente Professore Associato presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Milano, è titolare del corso di “Materie Prime e industria” per la laurea triennale in Scienze Geologiche, del corso di “Giacimenti Minerari” per la laurea magistrale in Scienze della Terra e “Georisorse e ambiente” per la laurea triennale in Scienze Naturali. Ha pubblicato decine di articoli scientifici su riviste internazionali. Si occupa inoltre di formazione degli insegnanti ed è un attivo divulgatore. E’ impegnato inoltre con l’associazione Il Geco in progetti educativi nell’ambito delle azioni Europee Erasmus+. E’ anche autore di un romanzo a sfondo geologico e di un testo scolastico per i licei scientifici.

Silvia Morlotti:
Laureata in Scienze Naturali all’Università degli studi di Milano si è specializzata nell’ambito della storia del pensiero evolutivo, dei suoi legami con le scienze geologiche e la climatologia. I suoi interessi di ricerca riguardano il contesto pre-darwinista italiano, e i legami tra la scienza biologica e lo sviluppo dell’identità culturale italiana del secondo Ottocento. Ha lavorato in ambito divulgativo al Museo di Storia Naturale di Milano, ha avuto nell’ultimo anno le prime esperienze di insegnamento e collabora con l’Associazione Il Geco.

Davide Chies:
Laureato con il massimo dei voti in Scienze della Terra presso l’Università degli Studi di Milano. Ha svolto attività di tesi magistrale sulle cromiti della Grecia settentrionale e ha partecipato al progetto geoturistico Erasmus+ Sole per l’Associazione Il Geco. Attivo camminatore delle Alpi, giocatore di pallacanestro e amante della scienza.

Associazione ILGECO Strada Provinciale 139 Km1 20083 Gaggiano (Mi) tel. 3487237630 ilgeco@ilgeco.eu http://www.ilgeco.eu
La Torre del Sole Via Caduti sul Lavoro 2 – 24030 Brembate di Sopra (Bg) tel. 035 621515 info@latorredelsole.it http://www.latorredelsole.it

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5 – 9 SETTEMBRE: CAMPUS “ASPETTANDO LA SCUOLA”

12 agosto 2016
campus astronomia SETTEMBRE
Da lunedì 5 a venerdì 9 settembre proponiamo:

CAMPUS SCIENZE ASTRONOMICHE

rivolto a bambini tra i 7 e i 12 anni

Costo € 65,00 (Sconto per fratello/sorella 10%)

Programma attività (dalle ore 14.30 alle 18.00):

Primo giorno – Il Sole, la nostra stella.
Secondo giorno – I pianeti del Sistema Solare.
Terzo giorno – Oltre Plutone, viaggio nell’Universo.
Quarto giorno – A caccia d’alieni: altra vita nello Spazio.
Quinto giorno – I misteri del Cosmo, ciò che i nostri occhi non possono vedere.

Serata Finale venerdì 9 settembre:

Serata per tutta la famiglia. Verranno consegnati gli attestati di partecipazione, si potrà assistere ad uno spettacolo nella sala Planetario e, tempo meteorologico permettendo, osserveremo alcuni oggetti celesti al telescopio dell’osservatorio astronomico, posizionato alla sommità della Torre.
Il costo della serata per ogni accompagnatore è di € 3

 

Iscrizioni entro il 21 agosto e dal 1 al 4 settembre

(il centro resterà chiuso dal 22 al 31 agosto)

 

Per informazioni e iscrizioni:
tel. 035 621515
mail info@latorredelsole.it

I BUCHI NERI

17 giugno 2016

EINSTEIN E LA RELATIVITÀ

Agli inizi del secolo scorso, Albert Einstein formula la teoria della Relatività, che va ad affiancare la teoria di gravitazione  di Isaac Newton. Per Newton la gravità crea un campo simile a quello prodotto da un magnete:  questo campo fa sì che la Terra eserciti su una mela o sulla Luna una “forza” che le attira. È un fatto normale: tutti i corpi che possiedono una massa esercitano tale forza. Einstein, invece, formula un’altra ipotesi : tutti i corpi dotati di massa, dal Sole fino a una biglia, curvano lo spazio attorno a se stessi. Per avere un’idea di ciò che significa basta pensare a una palla appoggiata su un materasso: deforma la superficie su cui poggia e scorre. Questo esempio riguarda uno spazio a due dimensioni, mentre Einstein pensava ad uno spazio a tre dimensioni:un po’ più difficile da immaginare. La Relatività generale ipotizza anche che un oggetto con densità molto elevata e con una grande massa può collassare su se stesso fino a concentrarsi in un punto a densità infinita. Quel punto è chiamato singolarità. La singolarità deforma così pesantemente lo spazio attorno a sé che neppure la luce, se vi passa sufficientemente vicino, può uscirne. Siamo così arrivati a immaginare un buco nero.

Deformazione Spazio-Tempo da parte della Terra

BUCHI NERI

La stella (ormai supernova, ovvero già esplosa) deve avere una massa davvero elevata per poi collassare su se stessa e formare così una regione di spazio che attira tutto ciò che vi si avvicina. La forza di attrazione gravitazionale di esso è immensa: qualunque cosa che gli passi troppo vicino viene catturata e vi cade dentro, senza poterne più uscire. Nemmeno un raggio di luce, che è la cosa più veloce che esista in natura, può sfuggire a questo mostro: non potendo emettere radiazioni, esso è completamente oscuro e non può essere “visto”. Da ciò deriva l’aggettivo “nero” che gli viene attribuito. Cosa succede però quando due buchi neri sono vicini? Dato che attraggono a sé tutto ciò che li circonda cominceranno ad avvicinarsi sempre più fino a fondersi l’uno con l’altro. Questa “unione” da origine a due “eventi” importanti: la creazione di un buco nero ancora più massiccio e la creazione di onde gravitazionali.

Buco Nero che risucchia una stella.

ONDE GRAVITAZIONALI

Quando due buchi neri si fondono, le loro masse si uniscono ma non sarà mai una somma perfetta, la parte “mancante” verrà trasformate in una energia diversa, quella delle onde gravitazionali che inizieranno ad espandersi verso tutto l’universo.Questo fenomeno è un’ulteriore conferma alla teoria della relatività di Einstein secondo cui la massa può trasformarsi in energia ( E=mc² ).

Buchi Neri in relazione tra loro creando onde gravitazionali

TEORIA DEI “WORMHOLE”

Un Wormhole, anche detto ponte di Einstein-Rosen o  tunnel spazio-temporale, è un passaggio nello spazio-tempo che permetterebbe di percorrere istantaneamente enormi distanze intergalattiche. Questa teoria prevede che due buchi neri riescano a deformare lo spazio-tempo a sufficienza da incontrarsi in un punto, formando cosi una specie di “ponte” di collegamento istantaneo a prescindere dalla distanza effettiva.

Due buchi neri connessi tra loro

 

 

Per approfondire cliccate sui seguenti link:

http://www.lescienze.it/argomento/buchi%20neri

http://www.treccani.it/enciclopedia/buchi-neri_(Enciclopedia-dei-ragazzi)/

http://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-black-hole-k4.html

 

                                                                                         Sara Fusco

Flavio Orlando

Tirocinanti presso “La Torre del Sole”

Giugno 2016

 

TRA CIELO E TERRA – CAMPUS 2016 ragazzi 7 – 11 anni

24 maggio 2016
loc campus 2016 BIS

Campus dedicato al mondo dell’astronomia, delle scienze geologiche e naturalistiche.

Informazioni teoriche, giochi e laboratori ludico pratici per imparare la scienza nel modo più divertente. Osservazioni del sole al telescopio, viaggi virtuali alla scoperta delle stelle con il planetario; fossili, minerali, vulcani per parlare della lunga storia del nostro mondo. Le segrete proprietà dell’acqua, animali e piante del pianeta più affascinati.

PERIODO ATTIVITÀ’

Dal 11 al 15 luglio – DA 7 A 11 ANNI ore 9 – 12,30 scienze naturalistiche (visita alle Cornelle sabato 16 luglio). Ore 14,30 – 18 scienze astronomiche (serata finale venerdì 15 luglio )

Dal 18 al 22 luglio – DA 7 A 11 ANNI ore 9 – 12,30 scienze astronomiche (serata finale venerdì 22 luglio). Ore 14,30 – 18 scienze del pianeta Terra.

Dal 25 al 29 luglio – DA 7 A 13 ANNI ora 9 – 12,30 scienze del pianeta Terra – DA 7 A 11 ANNI Ore 14,30 – 18 scienze astronomiche (serata finale venerdì 29 luglio) – DA 7 A 13 ANNI.

Dal 1 al 5 agosto – DA 7 A 11 ANNI ore 9 – 12,30 scienze naturalistiche (visita alle Cornelle sabato 6 agosto). Ore 14,30 – 18 scienze astronomiche (serata finale venerdì 5 agosto).

COSTI: – FULL TIME (9,00-18,00) € 150,00 – PART TIME CON PRANZO (9,00-14,15) € 90,00 – PART TIME (9,00-12,30) O (14.30-18,00) € 65,00 Per informazioni: contattare la segreteria a info@latorredelsole.it o al numero 035/621515

Scarica la brochure dettagliata QUI

campus 2016 brochure pag 1

campus 2016 brochure pag 2

VIVERE NELLO SPAZIO

18 marzo 2016

Durante la permanenza a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) gli astronauti devono vivere e lavorare in un ambiente molto diverso da quello a cui sono abituati sulla Terra. In questo ambiente devono lavarsi, andare in bagno, mangiare, bere e mantenersi in forma e in salute. L’assenza di peso a bordo della ISS rende necessari alcuni adattamenti nello svolgimento di queste comuni attività.

La ISS orbita a 400 chilometri dalla superficie terrestre e tutto ciò che occorre agli astronauti deve esservi trasportato dalla Terra. Gli astronauti devono pertanto razionare le proprie riserve di acqua e cibo e ridurre al minimo la produzione di rifiuti.

 

Samantha Cristoforetti, la prima donna italiana ad abitare la ISS

Provate a saltare da un ponte attaccati ad un elastico o a sperimentare lo stallo in un aeroplano. Vi sentirete come se il peso del vostro corpo fosse ridotto a zero. gli astronauti provano lo stesso senso di apparente assenza di peso;  si dice che ci si trova a “gravità zero”. Questa pero, come l’espressione assenza di peso, contiene qualcosa di sbagliato. La gravità è sempre presente, infatti essa tiene in orbita la navicella spaziale e, benché gli astronauti non sentano il proprio peso, sono comunque attratti dal campo gravitazionale della terra. Ciò che causa la sensazione dell’assenza di peso è il fatto che astronauti e navicella stanno cadendo insieme verso la terra. Essere in orbita è in pratica un continuo cadere. La ISS pur essendo in caduta libera non si schianta al suolo perché l’astronave è anche dotata di un moto parallelo alla superficie terrestre. E’ la combinazione del moto uniformemente accelerato di caduta libera e del moto rettilineo uniforme (MRU) che conferisce alla ISS il moto circolare attorno alla Terra. Con queste condizioni non si può camminare, ma si galleggia. Gli oggetti vanno alla deriva dappertutto,  e quelli pesanti diventano facili da sollevare. Gli astronauti possono a volte provare una nausea temporanea detta mal di spazio, ma i problemi più seri sono la perdita del tono muscolare  e la decalcificazione delle ossa.

Molte cose che per noi sembrano banali da fare sulla terra non lo sono a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), per esempio fare il bucato, lavarsi i capelli, usare il bagno, cucinare e soprattutto dormire!

  • GLI INDUMENTI:

Sulla Stazione non c’è modo di lavare gli indumenti. Una volta usati, diventano immondizia. Tutti gli astronauti hanno sei paia di pantaloni. Altri tipi di indumenti sono contenuti nei cosiddetti bricks (mattoni), che rappresentano la dotazione per due settimane. Ciascun brick contiene 7 slip, 2 magliette, 2 pantaloncini e una maglietta da sport, 3 paia di calzini e, per le donne, un reggiseno (o canottiera, se preferita) e 2 reggiseni sportivi. La Nasa offre quattro opzioni agli astronauti per l’uso dei propri indumenti sporchi: indossarli di nuovo, buttarli via, farci crescere delle piante o darli in pasto ai  batteri.

  • IL SONNO:

La Stazione orbita attorno alla Terra ogni 90 minuti, tra il 57° parallelo Nord e il 57° parallelo Sud, e gli astronauti vivono, ogni giorno, 16 albe e 16 tramonti. Non ha molto senso, dunque, parlare di notte e di giorno: per ogni astronauta sono pianificate circa 5-6 ore di sonno. Ciascun membro dell’equipaggio ha a disposizione un piccolo alloggio personale, nella zona della Stazione chiamata Tranquillity  (l’unico ambiente in cui si possa godere di una certa privacy), con un sacco a pelo ancorato al muro.

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  • L’IGIENE:

per lavarsi i capelli ci si cosparge dell’acqua sui capelli tramite un beccuccio (stando attenti a non far disperdere le gocce nella Stazione), bagnandoli fino alla punta e poi si friziona lo scalpo con shampoo che non necessita di risciacquo. Alla fine si attende semplicemente che l’acqua evapori da sola.

Come si fanno i propri bisogni a 400 chilometri di quota? Anche in questo caso, il comfort è ridotto al minimo. , l’equipaggio ha a disposizione un tubo con un imbuto giallo per l’urina e una sorta di scatola con buco per le feci. Se il bagno è particolarmente spartano, comunque, lo stesso non si può dire per la carta igienica. Gli astronauti ne hanno a disposizione ben quattro tipi diversi

  • IL CIBO:

La ISS è dotata di due scaldavivande, un frigorifero e un distributore d’acqua. I cibi solidi sono serviti su un vassoio magnetico dove sono attaccate le posate, mentre bevande e zuppe si sorseggiano tramite cannucce (per evitare la dispersione nella Stazione). Gli astronauti hanno a disposizione il cosiddetto bonus food, una scorta di cibo aggiuntivo e personalizzato che possono portare con sé dalla Terra.
L’acqua che bevono gli astronauti a bordo della Iss è sempre la stessa – quella che si ottiene attraverso il sistema di riciclo della Stazione (sì, anche dall’urina e da quella evaporata dai capelli, per esempio). Di tanto in tanto, però, i veicoli cargo che arrivano dalla Terra portano taniche da 400 litri di acqua fresca.

  • COMUNICAZIONI:

Si può comunicare con la terra grazie al sistema satellitare Tdrs (Tracking and Relay Data Satellites) della Nasa: questi satelliti sono in orbita geostazionaria (ovvero se si guarda il satellite dalla Terra sembra occupare in cielo sempre la stessa posizione) a 36mila chilometri e vengono usati come ripetitori per le comunicazioni e l’invio di dati per i veicoli spaziali – tra cui appunto la ISS. In questo modo la comunicazione con la Stazione Spaziale Internazionale risulta più veloce e soprattutto costante. Allo stesso modo sul percorso inverso, i dati dalla ISS scendono alle stazioni di Terra. Con il termine “Dati” si intende tutto ciò che proviene dalla Stazione Stazione attraverso i sei canali video, i quattro canali audio “Spazio-Terra”, i  flussi di dati dagli esperimenti a bordo, i comandi per la ISS e tutti i dati relativi allo condizione degli equipaggiamenti di bordo con cui si monitorano l’ISS e tutti i suoi moduli. Il tutto avviene via radio. Gli astronauti da lassù possono navigare in Internet o chiamare Terra attraverso un telefono “voice over IP”.

  • PERMANENZA NELLO SPAZIO:

Non esiste un tempo “standard” di permanenza degli astronauti nello spazio: missioni diverse con tempi di permanenza diversi, ma tipicamente gli astronauti incaricati di eseguire esperimenti rimangono a bordo della stazione spaziale per metà anno.

Si va dalle missioni di coloro che sono incaricati di portare rifornimenti ed eseguire riparazioni alla stazione, i quali rimangono nello spazio tipicamente un paio di settimane, a coloro che vi rimangono per tempi più lunghi, per eseguire esperimenti. Siccome c’è una missione di rifornimento ogni 2/3 mesi, questi ultimi restano nello spazio per qualche mese, tipicamente metà anno. Il record di permanenza nello spazio è detenuto dal sovietico Valeriy Polyakov, con 438 giorni (più di 14 mesi) di permanenza sulla MIR, tra il 1994 e il 1995. Oggi si tende a far durare le missioni di meno, perché si è scoperto che le lunghe permanenze hanno effetti deleteri sulla salute delle persone, di conseguenza si cerca di minimizzare i rischi inutili.

  • MANTENERSI IN FORMA:

Gli effetti fisici principali sugli astronauti sono la decalcificazione delle ossa (una specie di osteoporosi accelerata), riduzione della massa muscolare, principalmente dovuta al fatto che muoversi è molto più agevole, per cui il corpo tende a liberarsi della massa muscolare inutile, ed effetti di accumulo di radiazioni. I primi due sono reversibili: una volta rientrato sulla terra, un individuo in buona salute recupera la consistenza delle ossa e tono muscolare nel giro di qualche mese. Le radiazioni invece sono un fenomeno di accumulo, ché può portare a lungo andare all’aumento del rischio di patologie tipo leucemie, tumori, ecc…
Quanto a quest’ultimo aspetto, fortunatamente la MIR e la ISS hanno orbite basse, ancora in gran parte schermate dal campo magnerico terrestre, per cui le dosi a cui sono soggetti gli astronauti sono minori di quelle dello spazio interplanetario.

Ogni membro della ISS trascorre fino a due ore al giorno su diverse macchine ginniche. I medici a terra tengono sotto controllo la forma fisica dell’equipaggio e registrano i cambiamenti. Se necessario, possono raccomandare agli astronauti di modificare i loro programmi di esercizi. A bordo della ISS, gli astronauti dispongono di diverse attrezzature ginniche. Vi sono due tapis-roulant, una macchina per gli esercizi di resistenza e una bicicletta ergometrica. Un computer portatile tiene sotto controllo la frequenza cardiaca e gli altri segni vitali mentre l’astronauta usa le macchine. In ogni caso, essi devono essere fissati alla macchina per non volare via! Tutto questo esercizio è necessario per contrastare il declino fisico già citato. Inoltre, facilita il riadattamento degli astronauti alla normale gravità una volta rientrati sulla Terra.

 

Giovanni Facchinetti e Roberto Fradegrada.

studenti del liceo scientifico Giulio Natta (Bergamo),
in alternanza scuola-lavoro presso il Parco Astronomico “La Torre del Sole”.

 

Le onde gravitazionali

2 marzo 2016

L’onda gravitazionale è una deformazione della curvatura dello spaziotempo che si propaga con moto ondulatorio.

L’ esistenza delle onde gravitazionali fu prevista nel 1916 da Albert Einstein come conseguenza della sua teoria della relatività generale, ed è stata confermata sperimentalmente nel 2016.

Secondo questa teoria l’ universo sarebbe composto da una “trama” che forma lo spazio-tempo .

In presenza di un corpo, con una determinata massa, lo spazio-tempo viene deformato .

Se un secondo corpo si avvicina a questa distorsione, comincerà a “cadere” a spirale verso il centro di essa, diminuendo la propria orbita fino alla collisione con il primo corpo.

Ogni corpo che si muove genera delle increspature nello spazio-tempo che noi interpretiamo come onde gravitazionali.

Le onde gravitazionali possono essere quindi considerate a tutti gli effetti una forma di radiazione gravitazionale che si propaga alla velocità della luce.

Al passaggio di un’onda gravitazionale, le distanze fra punti nello spazio tridimensionale si contraggono ed espandono ritmicamente: effetto difficile da rilevare, perché anche gli strumenti di misura della distanza subiscono la medesima deformazione e perché la precisione degli strumenti odierni ci permette di rilevare solamente onde gravitazionali di elevatissima intensità, come quelle generate dalla fusione di due buchi neri.

Introduciamo le onde gravitazionali con un’ analogia con fenomeni ondosi:

  • Un onda in un fluido crea una vibrazione, per esempio, nell’aria, il suono si propaga creando delle oscillazioni delle particelle fino a che il nostro timpano percepisce le vibrazioni e le traduce nelle varie frequenze e ci dona “il suono”.
  • Analogamente possiamo spiegare il movimento delle onde gravitazionali con un fenomeno simile, quando un corpo cade in acqua, dal punto di contatto, tra il corpo e la superficie dell’acqua, si iniziano a creare delle onde concentriche che si propagano, allontanandosi dal loro punto di origine, le onde gravitazionali si comportano allo stesso modo, allungano e accorciano i corpi (inclusi quelli che noi usiamo per le misurazioni) rendendoci ancora più impercettibile il loro passaggio.

In base alla teoria della Relatività Generale di Einstein, che le aveva già ipotizzate cento anni fa, la loro velocità coincide con la velocità della luce.

Fin dagli anni cinquanta sono stati effettuati esperimenti per rilevare le onde gravitazionali, ma gli strumenti utilizzati non avevano mai permesso di rilevare il loro debole segnale.

Ad oggi si conoscono molte possibili sorgenti osservabili di questo tipo di radiazione: sistemi binari di stelle (soprattutto quelle a neutroni), pulsar, esplosioni di supernove, buchi neri e galassie in formazione.

Per confermare l’ esistenza delle onde gravitazionali, gli scienziati si sono avvalsi principalmente di due interferometri: LIGO, composto da due rilevatori situati alle estremità orientali e occidentali dell’ America, e VIRGO nel pisano italiano.

Questi strumenti sono costituiti da due bracci gemelli, l’ uno perpendicolare all’altro, dalla lunghezza di 3-4 km nei quali, a vuoto, passano due fasci laser originati da un unico fascio diviso con uno specchio. Tramite speciali specchi è possibile far viaggiare i laser avanti e indietro all’interno del tubo in modo da allungare il tragitto fino a 300 km. Quando i due fasci si riuniscono si produce una figura d’ interferenza: come conseguenza del passaggio di un onda, il laser e tutto lo spazio-tempo nella stessa direzione vengono modificati, al contrario, il laser (e relativo spazio) perpendicolare non subisce lo stesso allungamento, questa differenza viene percepita dagli interferometri che segnalano di aver trovato “qualcosa”. Questi segnali sono tuttavia sommersi di “rumori” dovuti a fenomeni casuali non desiderati, che possono essere scambiati a prima vista per qualcosa che non sono. Per evitare ciò sono stati piazzati più rilevatori in luoghi diversi della terra in modo tale da poter confermare la validità dei dati rilevati.

È stato proprio uno di questi strumenti , in particolare il LIGO , a captare le prime onde gravitazionali inviate dalla fusione di due buchi neri rispettivamente da 36 e 29 masse solari per un totale di 62 masse solari: la massa mancante , equivalente a 3 masse solari, è stata convertita in energia sotto forma di onde gravitazionali. Novecento scienziati insieme a squadre di fisici teorici hanno da subito iniziato a calcolare forma, intensità e frequenza delle onde. Dopo una lunga e intensa fuga di notizie , l’ 11 febbraio 2016 è stata confermata l’osservazione delle onde gravitazionali. Questa scoperta permetterà agli scienziati di studiare l’ universo da una nuova prospettiva. Si potranno, infatti, rilevare i motivi della rotazione delle stelle di neutroni, le pulsazioni delle pulsar e si potrà mappare la struttura interna di esse.

Abbiamo scoperto un nuovo modo di vedere il nostro universo e con esso, abbiamo la possibilità di compiere incredibili scoperte nel futuro prossimo. Il cielo non sarà più lo stesso. Immaginate di poter percepire il mondo che ci circonda con tatto, olfatto, gusto e vista e un giorno, tutto a un tratto di iniziare a sentire: sarebbe un giorno meraviglioso. Questo è esattamente ciò che è successo agli astronomi di tutto il mondo. Da oggi potranno “sentire” l’ universo, in modo da aggiungere nuovi tasselli di conoscenza di tutto ciò che fin’ora è rimasto invisibile.

Flavio Orlando e Daniel Esposto,

studenti dell’ Istituto Giulio Natta (Bergamo),

in alternanza scuola-lavoro presso  il Parco Astronomico “La Torre Del Sole “

Vi invitiamo ad approfondire il tema sul sito LeScienze.it

Altrimenti non perdetevi la conferenza sulle Onde Gravitazionali del 4 Maggio 2016 ore 21, tenuta dal Dr. Andrea Castelli (Ph.D. – Università di Bologna), presso il Parco Astronomico La Torre del Sole di Brembate di Sopra. Per maggiori dettagli consultate il sito http://www.latorredelsole.it

RADIOASTRONOMIA

19 gennaio 2016

La radioastronomia è lo studio dei fenomeni celesti attraverso la misura delle onde radio emesse da processi fisici che avvengono nello spazio. Le onde radio sono onde elettromagnetiche di lunghezza d’onda molto maggiore rispetto alla luce visibile. Data la debolezza dei segnali astronomici la radioastronomia è effettuata utilizzando grandi antenne radio denominate radiotelescopi, che sono utilizzati singolarmente o combinando i segnali raccolti da più antenne collegate tra di loro, attraverso le tecniche di interferometria radio e la sintesi di apertura.

La radioastronomia è un campo relativamente nuovo della ricerca astronomica, e il suo utilizzoha portato ad alcune delle più importanti scoperte.

La scoperta della radiazione cosmica di fondo, considerata una delle conferme fondamentali della teoria del Big Bang, è stata fatta attraverso la radioastronomia.

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Radiotelescopio di Arecibo (Porto Rico)

Onde radio  

In fisica le onde radio o radioonde sono onde elettromagnetiche, appartenenti allo spettro elettromagnetico, nella banda di frequenza compresa tra 0 e 300 GHz ovvero con lunghezza d’onda da 1 mm all’infinito.

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Spettro elettromagnetico

Storia

La storia della radioastronomia sperimentale comincia negli anni trenta.  Agli inizi del secolo  le comunicazioni radiofoniche avevano mosso i primi passi e subito si era capito che esse avrebbero rivoluzionato il modo di vivere degli uomini.
A quel tempo fra l’altro, si cercava di comprendere la natura di alcuni tipi di interferenze che disturbavano le comunicazioni transoceaniche.

Presso i “Bell Laboratories”, a Holmdel nel New Jersey,  un giovane ingegnere di nome Karl Jansky  venne incaricato di investigare  sulla  natura  dei  disturbi  nelle comunicazioni  telefoniche. Jansky  realizzò  un rudimentale radiotelescopio, dotato di un’antenna orientabile, sulla  frequenza di 20,5 MHz con l’obiettivo di individuare la natura di quelle interferenze. Operando con questo strumento, Jansky ben presto si accorse che dall’altoparlante del ricevitore, collegato all’antenna, usciva un debole segnale, una sorta di fischio. Sul momento  lo attribuì ad interferenze provenienti dal Sole, ma misure più accurate, effettuate in seguito, mostrarono in modo inequivocabile una periodicità  del  radio segnale  di 23 ore e 56 minuti con un ritardo di 4 minuti rispetto alle canoniche 24 ore giornaliere e ciò escludeva la natura solare del disturbo. Dopo diversi mesi, Jansky intuì che la sorgente responsabile del fischio era al di fuori del Sistema Solare, in direzione della costellazione del Sagittario, in pratica della regione centrale della nostra Galassia. Tuttavia, questa scoperta, pur così importante, passò quasi inosservata salvo il fatto che venne pubblicata sul “New York Times” nel maggio del ’33. In seguito, il nome di Karl Jansky venne associato all’unità di misura del flusso radio, il jansky (Jy), corrispondente a 10-26 W m-2 Hz-1.

Queste prime scoperte furono confermate da Grote Reber nel 1938. Dopo la Seconda guerra mondiale furono fatti sostanziali miglioramenti nella tecnologia radioastronomica da astronomi europei ed americani. Il campo della radioastronomia cominciò a fiorire.

La scoperta delle pulsar o stelle a neutroni

Nella seconda metà degli anni 60, un gruppo di radioastronomi dell’Università di Cambridge si occupò dello studio matematico nello scintillio delle radiosorgenti nello spazio interplanetario. In particolare uno di loro, Jocelyn Bell, dimostrò che nei suoi grafici apparivano dei deboli segnali separati da intervalli di tempo di 1,3 secondi, che riconobbe non dovuti ad interferenze o ad instabilità dei recettori utilizzati. Durante l’installazione di un’antenna aveva, infatti, scorso una piccola traccia sulla registrazione stampata e, grazie a successive osservazioni, riuscì a misurare un segnale straordinariamente periodico, che proveniva sempre dalla stessa regione del cielo. Ripetute più volte quelle osservazioni, il gruppo dei radioastronomi stabilì che quelle emissioni pervenivano da un oggetto astronomico di natura fino allora sconosciuto. Dopo averne scoperto altri, furono denominati PULSAR (dall’inglese pulsating radio source) .

Non fu facile spiegare la natura delle pulsar. La caratteristica osservata di quest’oggetto era l’emissione d’impulsi di periodo brevissimo che imponeva che si trattasse di un oggetto di piccolo volume e di grande massa e regolarità sorprendente, e proprio quest’ultima caratteristica favoriva i modelli basati sulla rotazione dell’oggetto emettitore.

Da quando la prima pulsar è stata scoperta nel 1967 da Bell e Anthony Hewish nell’osservatorio radio astronomico di Cambridge, gli astrofisici hanno ottenuto molte più informazioni su questi oggetti inusuali. Numerose radio pulsar sono state scoperte attraverso telescopi ottici, a raggi X e raggi gamma.

Pulsar

Pulsar

Oggi sappiamo che le pulsar sono ciò che resta di grandi e vecchie stelle, le supergiganti rosse, che giunte alla fine della loro vita sono esplose violentemente lasciando un resto superdenso chiamato “stella di neutroni”.

Ma questa è solo una delle tante storie rivelate dalla radioastronomia.

Giorgia Rota e Elena Chioda,
studentesse del liceo scientifico Lorenzo Mascheroni (Bergamo),
in alternanza scuola-lavoro presso il Parco Astronomico “La Torre del Sole”

 

Vi invitiamo ad approfondire questo tema partecipando alla conferenza di giovedì 28 gennaio ore 21.00 presso la Sala Conferenze della Torre del Sole:

“VISIONI E SUONI DELLA RADIOASTRONOMIA”

Relatore: Andrea Possenti – Astrofisico

INAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari

Ingresso: €3,00locandina Possenti_718_1014_1_90_708_1000_0_0

 

 


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