00057 - ASTRONOMIA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce gli elementi di base concernenti la conoscenza della Terra, del Sistema Solare, delle Stelle e della Galassia, nonché le nozioni indispensabili alla descrizione dei moti orbitali (problema dei due corpi) e all'osservazione astronomica, quali la determinazione della posizione degli oggetti cosmici, della loro distanza e la misura della radiazione emessa.

Contenuti

PROGRAMMA DI STUDIO

L’insegnamento è suddiviso in due moduli, il primo a cura del prof. A. Cimatti e il secondo del prof. M. Moresco. I contenuti dei moduli sono coerentemente collegati alle conoscenze e le abilità che gli studenti sviluppano per acquisire competenze generali nell’ambito dell’Astronomia/Astrofisica moderna.

MODULO 1

- Cenni di trigonometria sferica. I sistemi di coordinate astronomiche. Moti apparenti dei corpi celesti. Perturbazioni delle coordinate. Il tempo e la sua misura. Le costellazioni.

- Il moto dei corpi celesti. Il problema dei due corpi. Le leggi di Keplero.

- La Terra. Le zone climatiche, le stagioni. La Luna. Le eclissi. Forze mareali.

- Introduzione ai processi atomici. Struttura atomica. Transizioni elettroniche. Righe spettrali.

- Radiazione da oggetti astronomici. Definizioni. Luminosità. Flusso. Brillanza superficiale. Spettri. Magnitudini apparenti e assolute. Indici di colore. Estinzione.

- Introduzione alla radiazione di corpo nero. Legge di Planck. Legge di Wien. Legge di Stefan-Boltzmann.

MODULO 2

- Il Sistema Solare. Pianeti interni. Pianeti esterni. Corpi minori. Origine del Sistema Solare.

- Classificazione spettrale delle stelle. Diagramma di Hertzsprung-Russell.

- Il Sole. Struttura. Produzione e trasporto di energia. Influenza del Sole sulla Terra.

- Stelle binarie. Classificazione. Stima delle masse. La relazione massa - luminosità.

- Cenni sul significato evolutivo del diagramma H-R.

- Stelle variabili.

- Ammassi e popolazioni stellari.

- Pianeti extrasolari: metodi di scoperta e proprietà osservate.

- La nostra Galassia. Struttura e componenti. Curva di rotazione. Materia oscura.

- La scala delle distanze cosmiche

- Esercitazioni in cui gli studenti applicano i metodi appresi nelle lezioni frontali a problemi di determinazione di distanze astronomiche e delle proprietà di oggetti astrofisici allo scopo di acquisire dimestichezza con le tecniche di indagine e di calcolo.

Testi/Bibliografia

Il riferimento principale per la preparazione dell’esame è il seguente testo in inglese, o la sua traduzione in italiano a seconda delle necessità o preferenze degli studenti

• Karttunen H. et al., "Fundamental Astronomy", Springer Verlag.
• Karttunen H. et al., "Fondamenti di Astronomia", UTET Università.

Con riferimento all’indice del testo “Fundamental Astronomy” (facilmente mutuabile a quello in italiano), l’elenco seguente indica se un argomento non deve essere studiato (indicato con “NO”), o se è sufficiente acquisire solo gli elementi essenziali (indicato con “CENNI”). Per gli argomenti indicati da “dispensa”, si richiede di utilizzare il materiale reso disponibile nella piattaforma Virtuale. In tutti gli altri casi, gli argomenti devono essere studiati seguendo il testo. Infine, le diapositive mostrate durante il corso sono settimanalmente rese disponibili tramite la piattaforma online Virtuale e possono essere usate come guida degli argomenti svolti a lezione e come integrazione nei casi in cui il testo non sia sufficiente (es. pianeti extrasolari). Si sottolinea che le diapositive non sono sostitutive del libro di testo, ma lo complementano.

ARGOMENTI DA STUDIARE NEL TESTO “FUNDAMENTAL ASTRONOMY”

1. Introduction 1.1 The Role of Astronomy. 1.2 Astronomical Objects of Research. 1.3 The Scale of the Universe . 2. Spherical Astronomy. 2.1 Spherical Trigonometry (CENNI). 2.2 The Earth. 2.3 The Celestial Sphere. 2.4 The Horizontal System. 2.5 The Equatorial System. 2.7 The Ecliptic System. 2.8 The Galactic Coordinates. 2.9 Perturbations of Coordinates. 2.10 Positional Astronomy. 2.11 Constellations. 2.12 Star Catalogues and Maps. 2.13 Sidereal and Solar Time. 2.14 Astronomical Time Systems. 2.15 Calendars (NO “Reduction of coordinates”). 4. Photometric Concepts and Magnitudes. 4.1 Intensity, Flux Density and Luminosity. 4.2 Apparent Magnitudes. 4.3 Magnitude Systems. 4.4 Absolute Magnitudes. 4.5 Extinction and Optical Thickness. 5. Radiation Mechanisms 5.1 Radiation of Atoms and Molecules. 5.2 The Hydrogen Atom. 5.4 Quantum Numbers, Selection Rules, Population Numbers. 5.6 Continuous Spectra. 5.7 Blackbody Radiation. 5.8 Temperatures. 6. Celestial Mechanics. 6.1 Equations of Motion (dispensa). 6.2 Solution of the Equation of Motion (dispensa). 6.3 Equation of the Orbit and Kepler’s First Law (dispensa). 6.4 Orbital Elements CENNI. 6.5 Kepler’s Second and Third Law (vedere dispensa). 6.6 Systems of Several Bodies CENNI. 6.9 Escape Velocity (dispensa). 6.11 The Jeans Limit (dimostrazione in slide). 7. The Solar System. 7.1 Planetary Configurations. 7.2 Orbit of the Earth and Visibility of the Sun. 7.3 The Orbit of the Moon (Tides: dispensa). 7.4 Eclipses and Occultations. 7.5 The Structure and Surfaces of Planets. 7.6 Atmospheres and Magnetospheres. 7.7 Albedos (CENNI). 7.9 Thermal Radiation of the Planets. 7.10 Mercury. 7.11 Venus. 7.12 The Earth and the Moon. 7.13 Mars. 7.14 Jupiter. 7.15 Saturn. 7.16 Uranus and Neptune. 7.17 Minor Bodies of the Solar System. 7.18 Origin of the Solar System. 8. Stellar Spectra. 8.1 Measuring Spectra. 8.2 The Harvard Spectral Classification. 8.3 The Yerkes Spectral Classification. 8.4 Peculiar Spectra. 8.5 The Hertzsprung--Russell Diagram. 8.6 Model Atmospheres (CENNI). 8.7 What Do the Observations Tell Us? 9. Binary Stars and Stellar Masses. 9.1 Visual Binaries. 9.2 Astrometric Binary Stars. 9.3 Spectroscopic Binaries. 9.4 Photometric Binary Stars. 12. The Sun. 12.1 Internal Structure. 12.2 The Atmosphere. 12.3 Solar Activity. 13. Variable Stars. 13.1 Classification. 13.2 Pulsating Variables. 13.3 Eruptive Variables. 16. Star Clusters and Associations. 16.1 Associations. 16.2 Open Star Clusters. 16.3 Globular Star Clusters. 17. The Milky Way. 17.1 Methods of Distance Measurement. 17.3 The Rotation of the Milky Way. 17.4 Structural Components of the Milky Way. 17.5 The Formation and Evolution of the Milky Way.

Metodi didattici

Le lezioni sono frontali e svolte utilizzando sia le diapositive (come supporto visivo) sia la lavagna tradizionale per le dimostrazioni, gli esempi e gli esercizi. Le esercitazioni al termine del Modulo 2 sono introdotte da lezioni frontali seguite dalla supervisione del docente dei gruppi di lavoro dove gli studenti svolgono in aula i compiti assegnati, consegnando i loro risultati.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Per la migliore preparazione agli esami, si invitano gli studenti a frequentare con regolarità il corso fino al suo termine. Nei casi di assenze o di studenti lavoratori, è possibile recuperare gli argomenti delle lezioni perse grazie alle diapositive rese disponibili settimanalmente in Virtuale. Gli esami sono orali, si svolgono alla lavagna (salvo necessità particolari) e hanno una durata di circa 30-40 minuti durante i quali lo studente viene tipicamente esaminato da entrambi i docenti dei due Moduli. Durante gli esami vengono posti 3-4 quesiti per verificare l'apprendimento e soprattutto la capacità dello studente di collegare tra loro in modo coerente i diversi argomenti del corso e delle esercitazioni in modo da appurare che siano stati acquisiti gli elementi di base concernenti la conoscenza dei fondamenti dell’Astronomia. La prova è riferita sia alla verifica delle conoscenze generali che all’abilità dello studente di svolgere (replicandole) le dimostrazioni fisiche e matematiche illustrate dai docenti durante il corso. Il tutto nell’ottica di favorire e attivare un processo di autovalutazione consapevole dello studente. La prova comporta un voto espresso in trentesimi con la seguente gradazione del voto finale: 18-20: preparazione molto limitata e ridotta capacità di analisi indipendente, 21-25: preparazione intermedia e moderata capacità di analisi indipendente, 26-29: preparazione ampia, ma non completa, capacità buona/molto buona di analisi indipendente, 30-30L: preparazione completa e capacità ottime/eccellenti di analisi indipendente. Si sottolinea che il voto può essere rifiutato al massimo due volte. Gli studenti si possono iscrivere agli appelli di esame attraverso la piattaforma Almaesami. Studenti con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ): sarà sua cura proporre agli interessati eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna tradizionale. Proiettore per presentazioni da computer. Proiezione schermo del computer presente in aula per mostrare siti web, animazioni, immagini su particolari argomenti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Cimatti

Consulta il sito web di Michele Ennio Maria Moresco