martedì 15 novembre 2016

Immaginiamo di viaggiare come la Luce! E se il viaggio durasse un intero anno? Ecco l'ANNO LUCE
































Nel post precedente abbiamo visto l'Unità Astronomica, che serve per le distanze all'interno del Sistema Solare. Seguitemi in questo per scoprire come mai ho scelto questa immagine per il nuovo tema.

Quando si lascia il nostro Sistema e ci si inoltra nel Cosmo verso le prime stelle più vicine, è necessario ricorrere all'Anno Luce.

Intanto c'è da dire, come troverete spesso sul web, che NON è una misura di TEMPO, infatti se uno pensa alla parola "anno" rischia di confondere il concetto.

                                                                            
                                                                                                       GROSSO EQUIVOCO
                                                                                                                                  "1 Anno/luce" e "1 anno terrestre"              NON sono la stessa cosa                                                                         
                                                                                                                         
         Devo chiarire subito questo enorme equivoco in cui molti ancora cadono perché non hanno ragionato bene sull'argomento.                                                                                                                                                                                                        Stiamo infatti parlando di velocità diverse, quella della Luce e quella delle navicelle di invenzione umana.                                                                                            La luce ha una velocità pazzesca, finora mai eguagliata se non nella fantascienza, vedi Star Trek ad esempio. Con quella velocità la luce in 1 anno di corsa raggiunge la Nube di Oort.                                                                                                                                                                                                                                  La nostra sonda Voyager 1 come vedremo (la navicella terrestre più lontana in assoluto), ha da poco raggiunto e superato i confini del Sistema Solare, ma voi lo sapete a quanto corrispondono questi confini (cioè a quale distanza dal Sole)?                                                                                                                      Non arriviamo neanche a 20 miliardi di km, infatti siamo a circa 19 ore/luce (quasi 1 singolo giorno/luce).
Voyager 1 ha impiegato 30 anni terrestri per fare questo tragitto: questo perché viaggia ad una velocità di circa 62.000 km/h, una velocità per noi eccezionale ma per il Cosmo è più veloce una lumaca.
                                                                                                                                        Quindi, il nostro anno terrestre è una misura di Tempo, sono i nostri familiari 365 giorni, fatti di tante ore, minuti e secondi, punto e basta.
                                                                                                                                        L'Anno luce non è una misura di Tempo, bensì una distanza, infatti in quei 365 giorni a noi tanto familiari la luce correndo a ben 300.000 km/secondo ha percorso qualcosa come circa 10.000 miliardi di km!!!! (sarebbero per l'esattezza 9.461 ma arrotondo per comodità) non le 20 unità di cui ci vantavamo con la Voyager 1.                                                                                                                                                                                    Significa aggiungere altri 261 Sistemi Solari!!!!! (1 Sistema Solare intero è circa 36 miliardi di km)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Capite?
                                                                                                                                      Quindi, quando troverete le tabelle in fondo al post, con le distanze delle stelle più vicine, e quando sentirete parlare di anni luce di distanza, ricordatevi questo esempio:
                                                                                                                                Proxima Centauri, la stella a noi più vicina, è a 4,28 Anni/luce = NON significa che dista da noi 4 anni terrestri, NO, facciamo il conto insieme passo passo, così potete verificare di persona (armatevi di calcolatrice) e FATE ATTENZIONE AI NUMERI:
                                                                                                                                         - la distanza percorsa dalla luce in un intero anno terrestre è                                             9.436.000.000.000 KM (= 9.463 miliardi di km)
                                                                                                                                          - moltiplichiamo X 4,28 (la distanza in anni/luce) =                                                           41.637.000.000.000 KM (= 41.637 miliardi di km), questa è la distanza totale di Proxima da noi
                                                                                                                                                                                                                                                                   Ora la domanda è:                                                   la Voyager, 1 viaggiando a 62.000 km/h, quanto tempo impiega a percorrere tutti questi 41.637 mld di km? Qui bisogna considerare che parliamo di distanze, non di tempo, quindi
                                                                                                                                         - dobbiamo dividere la distanza totale ottenuta per i km percorsi dalla Voyager 1 in 1 ora
      41.637 mld km DIVISO 62.000 km =                                                                                674.564.516 ORE, questo è quante ore impiegherebbe Voyager 1 a coprire quella distanza fino Proxima
                                                                                                                                          - ora dobbiamo renderci comprensibili quella montagna di ore, traducendole in anni terrestri.
Quante ore ci sono in 1 anno terrestre?
In 1 giorno = 24 ore
in 1 anno terrestre = 365 giorni
365 giorni X 24 ore = 8.760 ore in 1 anno
Ora dividiamo il totale di ore per questo totale per ottenere quanti anni ci mette Voyager 1 a raggiungere Proxima:
674.564.516 DIVISO 8.760 =                                                                                                                                                                                                                                       77.005 ANNI TERRESTRI !!!
                                                                                                                                            Signore e Signori, la sonda Voyager 1, viaggiando alla bellezza di più di 62.000 km/h, per raggiungere la stella a noi più vicina, Proxima Centauri, distante "solo" 4,28 Anni/Luce, impiega ben 77.000 anni terrestri.                                                                                                                                                                                          Capite o no ora che "anni/luce" e "anni terrestri" non coincidono?!!!! Proprio non si devono confondere.                                                                                                                                         


Detto in altre parole, non risponde tanto alla domanda
"Quanto tempo impiega la luce, quanto ci mette a raggiungere...?"
perché questa domanda può portare fuori strada,
bensì
"che distanza, quanti km percorre la luce...?"

Quindi è una misura di spazio, una distanza:
l'anno luce infatti è la distanza percorsa dalla luce che viaggia ad una velocità impressionante, circa 300.000 km/secondo, nel vuoto, correndo per la durata di un anno terrestre, cioè 365 giorni (un riferimento per noi comodo).




E' poi ovvio che noi diciamo che in 3 minuti la luce partendo dal Sole arriva su Mercurio, e quei 3 minuti sono i nostri 180 secondi; ma in quel "tempo terrestre" la luce ha percorso una distanza che non ha confronti o termine di paragone per noi, e questo fatto diventa gigante quando si comincia ad uscire dal sistema solare e si passa a distanza cosmiche per cui il nostro Tempo non ha quasi più senso (vedi Voce "guardare nel passato").


                                                                                                                                                                             
Proviamo a fare  un esempio, secondo me il primo possibile per far capire quanto sia fuori dalla nostra portata il concetto di "anno luce".                                                                              
                                                                                                                               
       Il nostro Sistema Solare, considerato nella sua estensione globale fino alla Eliopausa, arriva a circa 36 miliardi di km, indicativamente 242 UA.                                                                                    
        L'anno luce, 9.461 miliardi di km, equivale a 262 Sistemi Solari completi, messi in fila uno dopo l'altro.
                                                                                                                                    Considerato che occorre avere già un'idea di quanto siano vaste le distanze all'interno Sistema Solare (quindi vi invito ad andare a vedere il post l'Emozione di un viaggio nel vuoto Cosmico), provate a farlo mentalmente lo sforzo, aggiungendone uno dopo l'altro: prima 1, poi 2, 3, 4, 5, ...10, 11, 12 .... poi 20, 30, 40..., 100 e si riparte con 1, 2, 3, 10,.., 20.., 30.., 40,..., 200, e ancora 1, 2, 3  fino a 62.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             E' chiaro che ci siamo persi già prima di arrivare a 5, perché capite che è una distanza per noi ovviamente al di là di ogni immaginazione, la nostra mente semplicemente si rifiuta di elaborare una tale profondità, va in corto circuito; è un po' come nei sogni, se vi è mai capitato, quando improvvisamente si cade da un'altezza vertiginosa, il sistema non regge e ti svegli.                                                                                                                                                    
       Però il fatto che possiamo "provare", dico provare non a caso, a visualizzare diverse unità di Sistema Solari in fila.... ce la dice lunga sulla differenza abissale che passa tra l'unità astronomica (U.A. o in inglese A.U.) e l'Anno Luce (A.L. o in inglese L.Y.), visto che l'UA è "solo" la distanza tra il Sole e la Terra.                                                                                                                                                  



Un po' per gioco, vediamo dove troviamo la luce che viaggia a quella velocità, se con un cronometro, come in una gara, volessimo monitorare le tappe (cifre approssimate per comodità):




(Nb: ricordate sempre di leggere questo tempo come
la distanza percorsa negli X minuti/ore/giorni/anni di corsa della luce a 300.000 km/s, detti infatti

"minuti/luce" = la distanza percorsa negli x minuti di corsa della luce a 300.000 km/s
"ore/luce"la distanza percorsa nelle x ore di corsa della luce a 300.000 km/s
"giorni/luce"la distanza percorsa negli x giorni di corsa della luce a 300.000 km/s
"anni/luce"la distanza percorsa negli x anni di corsa della luce a 300.000 km/s


Pronti? Via!

- in 3'/luce (minuti) raggiunge Mercurio
- in 6'/luce Venere
- in 8,2'/luce come sappiamo arriva sulla Terra
- in un quarto d'ora/ luce (13') raggiunge Marte
- in 20'/luce raggiunge la 1^ fascia di asteroidi, che attraversa in circa un quarto d'ora

- in 3 quarti d'ora/luce (43') arriva su Giove
- in 1h/luce ha percorso circa 1 miliardo di km (circa 7 UA)

Vi consiglio proprio in questo punto, se avete un'ora di tempo libero, di andare a vedere il video del post l'Emozione di Viaggiare nel Vuoto Cosmico infinito, dove "sperimentate" le distanze di cui stiamo parlando. in modo molto più pratico. Proseguiamo:

- in 1h 20'/luce raggiunge Saturno
- in 2h 40'/luce arriva su Urano

- in 4h 10'/luce è su Nettuno e sulla vasta 2^ fascia di asteroidi detta di Kuìper, che attraversa in 3 h circa (ben più vasta e densa della 1^ fascia infatti)

- in circa 14h/luce (quindi quasi 4 volte tanto il tempo impiegato per arrivare sino a Nettuno e fascia Kuiper) raggiunge il limite interno della Eliopausa (equivalente a circa 100 UA e 15 mld di km)



Ora attenzione un salto che da un'idea di come le distanze vadano in iper-velocità quando ci si inoltra nello spazio profondo:



- in 28 giorni/luce (ricordate "la distanza percorsa in 28 giorni di corsa della luce a 300.000 km/s") raggiunge la supposta Nube di Oort (equivalente a 5.000 UA e 750 mld di km), che però è così immensa che la luce impiega ben 1 anno e 7 mesi/luce per attraversare (equivalente a 100.000 UA e 15.000 mld di km). Per approfondire tale Nube andate a vedere il post Fasce di Asteroidi.

Partendo da sinistra, Sistema Solare pianeti interni e 1^ fascia asteroidi, al centro Sistema Solare
pianeti esterni e fascia di Kuiper, il tutto a destra racchiuso in quel punto bianco che è al centro dell'immensa
supposta Nube di Oort



























- l'Anno Lucepiù o meno nel mezzo della Nube di Oort segniamo questa importante e famosa tappa, equivalente a 63.000 UA e a 9.460 mld di km, ma per noi inimmaginabile.
Così ecco spiegato il perché dell'immagine scelta per il post: la luce ha corso per un intero anno terrestre (365 giorni) alla velocità di 300.000 km/s per arrivare fino qui.


Proseguendo ancora è d'aiuto questo semplice schema come traccia:




- in 3,26 anni/luce segniamo la tappa "Parsec" equivalente a 206.265 UA e 30.900 mld di km (unità di misura internazionale che serve poi per misurare la distanza della stelle più vicine fino a 100 parsec)

- in 4,2 anni/luce, cioé 1,29 parsec equivalenti a 268.000 UA e 39.700 mld di km raggiungiamo finalmente la stella a noi più vicina, Proxima Centauri, seguita poco dopo dalle altre due stelle Alpha e Beta Centauri



a sx l'Unità Astronomica, a destra 4,3 Anni Luce, quindi
rappresentazione chiaramente non in scala
Trascritto per gli amici stranieri che seguono il blog e usano il traduttore:

"La Voyager 1 è la sonda più lontana dalla Terra, in 30 anni terrestri ha percorso 1/600 di anno luce ed impiegherà 72.000 anni terrestri per coprire la distanza (4,3 anni luce) che ci separa da Alpha Centauri."




una bellissima immagine di Alpha e Proxima Centauri, sembrano così "vicine", eppure ora sappiamo
quanto esse siano inarrivabili per le nostre piccole menti

Quando il mezzo che percorre le distanze nello spazio è la luce, i tempi sono quelli che stiamo elencando. Ma quando si tratta di mezzi più lenti, alla portata umana, i tempi cambiano in maniera drastica:
- solo per far notare di che razza di distanze stiamo parlando, abbiamo detto qui sopra che la Sonda Voyager 1 raggiungerà Alpha Centauri distante appena 4,3 Anni Luce, in 72.000 anni terrestri, perchè viaggia a "soli" 62.000 km/h.


- qui a fianco abbiamo un altro esempio: in questo caso l'oggetto che vorremmo raggiungere è un pianeta che si trova a ben 1.400 anni luce. In questo caso la Voyager 1 (accelerata grazie all'effetto fionda gravitazionale di Giove) impiega addirittura 24 milioni di anni terrestri. Se cambiamo mezzo, l'Apollo 11 che viaggia invece a 38.000 chiaramente impiegherà più tempo, 39 milioni di anni terrestri.

Capite che i tempi cosmici per noi sono da capogiro?! E siamo ancora vicini....


                                                                                               
                                                                                                                                          Tenete presente, voglio ricordarlo proprio in questo preciso punto, che le Stelle Giganti e Nebulose più conosciute e famose e studiate si trovano all'interno della nostra galassia, tanto per capire il fatto che sembrano così proiettate nel cosmo chissà dove, mentre in realtà sono nella nostra Via Lattea, così riusciamo anche a quantificare e dare mentalmente una collocazione meno astratta a queste meraviglie del nostro Universo.                                                                                                                                                                             



- in 26.000 anni/luce cioé 8,5 kpc (kilo-parsec, "kilo" sta per migliaia) raggiunge il centro della nostra galassia, la Via Lattea 

(come già detto in altre sedi, ripeto anche qui che troverete varie volte che certi dati non coincidono, tipo qui la distanza dal centro della galassia e il diametro della galassia. Non fatevi però cruccio, non è grave, quando troverò dati veramente attendibili correggerò; per intanto queste differenze non cambiano il concetto di base). 

















- più di 110.000 anni/luce impiega invece per percorrere la nostra galassia da estremità ad estremità (noi siamo in periferia ma non all'estremità, quindi più vicini al centro)

Noi siamo all'interno del puntino rosso, quindi alla periferia della galassia


Considerazioni:

Mercurio è vicinissimo al Sole, questo lo sappiamo, ma teniamo presente che quel "vicinissimo" corrisponde a 3 lunghi minuti fatti di 180 secondi, per ognuno dei quali la luce viaggia alla sua incredibile velocità di 300.000 km al secondo. Distanze incredibili a cui davvero non stiamo dietro.

Il Sistema Solare la luce lo copre in circa 8 ore, 8 lunghissime ore (i secondi sono 28.800 = 60 secondi x 60 minuti x 8 ore), per cui avete una vaga idea di quanto sia grande. Eppure questa distanza ancora non è niente rispetto a quella coperta dalla luce in un anno di viaggio.

Giove si trova ad una distanza dal Sole che è più o meno simile a quella a cui si trova Saturno da Giove.
Urano invece si trova ad una distanza che è pari alle due distanze dei pianeti giganti sommate tra loro, quindi molto molto più lontano.
Nettuno è addirittura quasi il doppio della distanza di Urano, quindi incredibilmente ai confini del nostro Sistema Solare, se ci pensate.


Eppure questo è davvero niente, ma proprio briciole (anche queste briciole in realtà sarebbero troppo grandi... qui si parla davvero di micro-briciole), rispetto alle distanze del cosmo quando si comincia ad inoltrarsi verso le stelle vicine. E' importante rendersi conto di questo ragionamento e provare ad immaginare le distanze più vicine, per capire l'astronomia e il fascino dello spazio.
          A questo proposito, anche se apparentemente può sembrare che non c'entri con un blog di astronomia divulgativa, preparerò anche un post comparativo sulle grandezze dal micro al macro, tutto materiale disponibile sul web, come al solito, che però io faccio la fatica di raccogliere, verificare, selezionare, riorganizzare, finalizzare ed ottimizzare in un post che sia sintetico, interessante, di facile lettura e possibilmente anche bello.


Il tema delle unità di misura usate per le distanze nello spazio si trova ovviamente dappertutto in un blog di astronomia e rappresenta l'ABC, quindi per la parte interessante delle stelle a noi più vicine vi invito a visitare il post Vicinato e Gruppi di Galassie 1/3.

Per concludere metto qualche immagine informativa per farsi un'idea delle distanze di cui stiamo parlando relative a tali stelle a noi più prossime.
Un semplice assaggio in questa foto dove potete apprezzare, alla luce di questo post che chiarisce l'Anno Luce, le distanze di alcune principali stelle che fanno parte del nostro vicinato.






























Alcune delle Stelle Giganti più famose con la relativa distanza e la Costellazione di appartenenza.

Vi invito a rivedere ora queste distanze in Anni/Luce facendo riferimento alla finestra iniziale dove invito a non confonderle con gli anni terrestri per non cadere in errore.




Per il concetto di magnitudine vedere il post Il Sole 1/3


Qui le distanze sono in Parsec, che vedremo meglio in altro post, ma sappiamo già che 1 parsec = 3,26 Anni Luce.

La sostanza del discorso nella finestra iniziale sul non confondere l'anno/Luce con l'anno terrestre non cambia, poiché il parsec si basa sull'A.L.










In questa tabella la distanza non solo di alcune stelle, ma anche di ammassi di Stelle (star cluster), Centro Galattico della Via Lattea, altre galassie, ammassi di galassie (galaxy cluster) e quasar.

Stesso discorso della finestra iniziale sull'anno/Luce da non confondere con l'anno terrestre. Qui troviamo i multipli del parsec, kilo e mega, di cui accenneremo nel post relativo.


Per finire, due tabelle, la prima in anni luce crescenti un lungo sguardo sintetico sulle distanze sempre più profonde nel cosmo, che per noi equivale a dire "tornare indietro nel passato fino all'origine del Cosmo, vedi voce "guardare nel passato"".



















La seconda, una tabella d'obbligo, con i riferimenti esatti delle 3 unità di misura.



Vi ringrazio per avermi seguito fin qui in questo affascinante viaggio; se tornare subito al post sull'Unità Astronomica basta cliccare, oppure al post Distanze e tempi di percorrenza, o in alternativa al post TABELLE per tradurre tutte queste cifre impossibili, e non mancate di visitare l'Emozione del Viaggio nel Vuoto Cosmico, dove trovate video e file interattivo veramente utili.

Arrivederci al prossimo post.




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