Il transito di Venere e la misura dell`Unità astronomica

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Il transito di Venere e la
misura dell’Unità
astronomica
Francesco Poppi
INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna

“Fisica in barca”
Rimini, 19-20 maggio 2011


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Cos’è il transito di un pianeta?

Si parla di transito di un pianeta quando dalla Terra
vediamo la sagoma del pianeta transitare sul disco solare.
Si hanno transiti solo per i pianeti interni (Mercurio e
Venere), pianetini o comete.
Durante i transiti, Sole, pianeta e Terra devono essere
quasi allineati (evento raro).


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Condizioni perché si verifichi un transito:
il pianeta deve essere in congiunzione inferiore e
contemporaneamente sulla linea dei nodi


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Movimenti planetari di Venere e Terra
2 6

t
1

0 giorni

2

91

3

182

4

273

5

365

6

456

7

547

8

584

4
2
7
7

6

3

1
8
5

3

8

1 5

4

Terra

365,25 g

Venere

224,70 g

Periodo Sinodico 583,92 g


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Orbite planetarie e posizioni
reciproche
dei pianeti
Nodo discendente

Inclinazione dell’orbita = 3,4°
Passaggio della Terra ai due nodi :
 7 dicembre

Venere
Sole

.
Terra

 5 giugno
Condizioni per il transito :

 allineamento Sole - Venere - Terra (584 g)
 vicino al nodo
Combinazione molto rara
Nodo ascendente


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Le previsioni dei transiti
Con il Sistema Tolemaico e
quello Copernicano si hanno
solo previsioni qualitative.
Keplero scopre le tre leggi del
moto dei pianeti e pubblica le
Tavole Rudolphines nel 1627,
che permettono un calcolo
molto più accurato dei moti
planetari.


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Le previsioni dei transiti
di Venere
1631, 7 dicembre
1639, 4 dicembre
1761, 6 giugno
1769, 3 giugno
1874, 9 dicembre
1882, 6 dicembre
2004, 8 giugno
2012, 6 giugno
2117, 11 dicembre
2125, 8 dicembre


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La proiezione di Venere sul disco solare è di circa un 1’
d’arco, al limite della visibilità ad occhio nudo


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Nel 1639 Jeremiah Horrocks (1618-41) e William
Crabtree (1610-44) furono i primi astronomi far uso
del telescopio per osservare il passaggio di Venere.


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“L’osservazione del passaggio di Venere sul disco
solare sarà, nel prossimo secolo, l’unico modo per
scoprire la reale distanza della Terra dal Sole”.
(Edmund Halley, 1691)


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L'angolo di parallasse non è
altro che l'angolo che si
forma tra le due linee di
vista di due osservatori che
guardano uno stesso
oggetto, posti ad una certa
distanza tra loro.

d = r / sen p


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I transiti del 1761 e del 1769
La prima collaborazione scientifica internazionale
su grande scala.
Vengono svolte centinaia
di osservazioni in
numerosi luoghi differenti
sparsi in tutto il globo.


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Le spedizioni per i transiti di Venere
5 Tobolsk

9 Fort
Prince of
Wales

11 Pondichèry
7 Manila
4 Rodriguez
3 Mauritius
2 Reunion
1 Città del capo

8 Bassa
California

6 Begkulu

10
Tahiti


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I transiti del 1761 e del 1769
James Cook: il primo
viaggio con l’Endeavour

The South Seas
Project


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I transiti del 1761 e del 1769
Le peripezie di
Jean-Baptiste
Gentil de la
Galaisière (Le
Gentil, Francia)

Marzo
1760
Ottobre
1771
Maggio Marzo
1761 1768

Luglio
1760
Marzo
1770

Agosto
1766

Giugno
1761

“Questo è il destino che spesso viene riservato agli
astronomi. Ho viaggiato per migliaia di leghe, ho
attraversato immensi oceani, lasciando la terra natia
solo per essere spettatore di una nube fatale”


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Misure dell’Unità Astronomica
1761/69
Problemi nelle osservazioni
tempo meteorologico

atmosfera di Venere
effetto goccia nera
Risultati 1761:
U.A.=125 ÷ 154 milioni di
km
Risultati 1769:
U.A.=147 ÷ 154 milioni di


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Com’è cambiata la conoscenza
della distanza Terra-Sole nel tempo
Anassimandro
Ipparco
Tolomeo
Copernico
Keplero
Horrocks (Venere)
media oss. Venere
Newcomb
Pianetino Eros
radar (IAU)

V sec. a.C.
II sec. a.C.
II sec. d.C.
1543
1609
1639
1761/69
1890
1900
1976

~ 350.000 km
~ 15.000.000 km
~ 8.000.000 km
~ 9.600.000 km
~ 22.400.000 km
~ 87.700.000 km
~ 151.000.000 km
149.668.465 km
149.552.887 km
149.597.870 km


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I transiti del 1874 e 1882
Molte altre spedizioni in vari luoghi del
mondo.
Viene raffinato il valore dell’Unità
Astronomica:

Nuova Zelanda

U.A.=148,99 ÷ 149,63 milioni di km

Cairo

I. Mauritius
I. Rodriguez


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L’ Unità Astronomica
Il valore odierno dell’Unità Astronomica,
dedotto da misure radar, è
U.A. =149.597.870 km
(IAU 1976)


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La misura di U.A.
(metodo semplificato)


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Per prima cosa determiniamo il rapporto tra le distanze
Sole – Venere – Terra
Dall’elongazione massima di Venere si ottiene
SV/ST = sen 46° = 0.72 da cui
ST = 1 ; SV = 0,72 ; TV (minima) = 0,28


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Sempre nell’assunzione di orbite circolari, ricaviamo
la velocità con cui Venere transita sul Sole
Periodo sinodico di Venere = 584 gg

VV’ = TV’ sen b = SV’ sen a sen b / sen a ≈ b/a = SV’/TV’ = 0,72 / 0,28
a = (360°x60 ’ ) /
b = a (0,72/0,28)
(584ggx24h)
b = a (0,72/0,28) = (360x60)x0,72 / (584x24)x0,28 = 4’

V = Venere in congiunzione inferiore
V’ = Venere un’ora dopo la congiunzione


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C1D1 = Δt1 x 4’
C2D2 = Δt2 x 4’

da cui si ricava C1B1 = C1D1/2
da cui si ricava C2B2 = C2D2/2

Raggio Sole = SC1= SC2= 16’
SB1 = sqrt[(16’)2 - (C1B1)2]
SB2 = sqrt[(16’)2 - (C2B2)2]
B1B2 = (SB1 – SB2) / 60 = angolo di parallasse in gradi della Terra
vista dal Sole (NON angolo di parallasse di Venere)

B1B2/A1A2 = B1V/A1V = 0,72 UA / 0,28 UA
B1B2 = 72/28 A1A2 km
A1B1 = B1B2 / sen (angolo di parallasse)


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Esempio, transito di Venere del 6 giungo 2012:
Osservatore A1 a Adelaide
Osservatore A2 a Pechino

eclipse.gsfc.nasa.gov/transit/venus/city12-1.html
contatto interno iniziale
Adelaide
22:34
Pechino
22:27

1)

contatto interno finale
4:27
4:31

Δt
5:53 = 5,88 h
6:04 = 6,07 h

www.horlogeparlante.com/it/distance.php
distanza tra Adelaide e Pechino è pari a 8.629 km

U.A. ~ 180.000.000 km

2) formula della corda = 2 raggio x sen (angolo sotteso / 2)
3) Distanza osservatore dal piano dell’eclittica =
RTerra x sen (90° - altezza max Sole)

U.A. ~ 162.000.000 km

U.A. = 151.396.466 km


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Componente perpendicolare
= Rterra x sen(90°- a)
al piano dell’eclittica
a = altezza max del Sole


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Il 6 giugno 2012

Zone di visibilità del transito di Venere


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Durata dei transiti
Un transito di Venere dura da 5 ad 8 ore
t1

t2
t3

t4

t1 :
t2 :
t3 :
t4 :

1o contatto
2o contatto
3o contatto
4o contatto

t1, t4 : contatti esterni
t2, t3 : contatti interni
t2 – t1 : entrata del pianeta
t4 – t3 : uscita del pianeta


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…all’alba del 6 giugno 2012


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ATTENZIONE alla vista!

Non osservare mai direttamente il Sole, tanto meno
se attraverso un cannocchiale o un binocolo!


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Bologna, 8 giugno 2004


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I transiti e la ricerca dei pianeti
extrasolari


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Grazie