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03.01 QUESTIONI DI PESO

In questo exhibit le bilance restituiscono il peso di chi vi sale sopra su vari pianeti/stelle/corpi celesti.

Il funzionamento è molto semplice, si sale sulla bilancia e si preme il pulsante relativo al pianeta su cui ci si vuol pesare.

Le cose da dire sono molte: si potrebbe partire con la differenza tra massa e peso. Sulla terra facciamo l'errore di misurare entrambe le cose in Kg. In realtà solo la massa si misura in Kg, il peso è una forza ed andrebbe misurata in Newton. La massa di qualcosa, che indica quanto quella cosa resiste ai cambiamenti di moto, non varia da pianeta a pianeta; resta sempre la stessa. Il peso invece è misura di quanto intensamente un corpo attrae a se gli altri corpi, logicamente questa cambia da corpo a corpo.

Per calcolare la forza peso esercitata da un corpo su di un altro si usa la formula di Newton: F=Gm1M2/R^2. G è la costante universale di gravità, m1 la massa del corpo (piccolo) M2 la massa del corpo grande ed R è la distanza del corpo piccolo dal centro del corpo grande che corrisponde alla fine al raggio del pianeta.

Le bilance forniscono per ciascun corpo celeste in cui ci si pesa i valori di M, R e g. Quest'ultimo parametro si chiama costante di accelerazione gravitazionale è calcolabile a partire dagli altri due ed è quello che racchiude in un unico valore (che varia da corpo a corpo) M R e G.

Alla fine della fiera per calcolare in Newton la forza peso di qualcosa basta moltiplicare la massa del corpo per per la costante gravitazionale del pianeta. P=mg e poi riportare tutto in Kg-Peso.

Dalla formula di Newton si capisce che maggiore è la massa di un corpo, più saremo pesanti su quel corpo, ma si vede che entra in gioco anche la distanza del corpo dal centro del pianeta e che questo termine, essendo al quadrato, è più importante. Come conseguenza di questo si ha che su Antares (stelle dalla massa enorme ma dal raggio sconsiderato) l'attrazione gravitazionale (quindi il peso) è minore che su Gaspra che ha una massa irrisoria ma è anche molto, molto piccolo.

03.03 LA GRANULAZIONE DEL SOLE

Questo exhibit mostra ciò che succede sulla superficie del sole e più in generale delle stelle.

Il funzionamento è semplice, si schiaccia il bottone che accende il fornello per qualche tempo e si osserva quello che succede.

Si può dire che nel Sole le radiazioni provenienti dall'interno del nucleo riscaldano il plasma (si può precisare che il plasma è il quarto stato della materia, oltre lo stato gassoso, continuando a scaldare un gas si ottiene il plasma) e che questo inizia a muoversi di moti convettivi (come le foglioline di tè nella tazza...) formando delle colonne di gas infuocato. Questo movimento continuo genera sulla fotosfera delle zone più chiare ed altre più scure. Le zone chiare (dette celle solari o granuli) sono le regioni in cui il gas è più caldo. Le celle chiare sono circondate da zone più scure dove il gas inizia a raffreddarsi e si reimmerge verso il centro della stella. L'insieme dei granuli sulla fotosfera solare conferisce al Sole un aspetto granulare. Il fenomeno è chiamato granulazione. Ogni granulo è grande circa mille chilometri ed una durata di dissipazione che varia da pochi minuti fino a venti minuti.

03.05 COSTELLAZIONI 3D

In questo exhibit vediamo come le stelle che formano una costellazione non abbiano nulla di particolare che le distingua.

Occorre sistemare le stelle giuste al posto giusto per ricreare la costellazione di Orione visibile sullo sfondo.

Si può dire che di notte le stelle ci appaiono tutte alla stessa distanza (e nemmeno troppo lontane). E’ di fatto impossibile accorgersene ad occhio ma in realtà alcune stelle si trovano a pochi anni luce da noi ed altre a centinaia se non a migliaia.

Chiarito questo allora si ha come conseguenza che le costellazioni sono tali solo viste dalla terra. Con questo exhibit ci possiamo rendere conto di questo, ricostruendo la costellazione di Orione

03.04 SPAZIO-TEMPO E GRAVITÀ

Secondo la Teoria della Relatività di Einstein, lo spazio ed il tempo si deformano in prossimità di corpi molto massicci, come stelle o pianeti, oppure quando un corpo si muove a una velocità tanto elevata da essere comparabile a quella della luce. In tali situazioni lo spazio si “accorcia” ed il tempo “rallenta”. Questi singolari fenomeni di deformazione dello spazio e del tempo sono tanto più pronunciati quanto più è forte l'attrazione gravitazionale o elevata la velocità. Siccome le distorsioni di spazio e tempo sono legate tra loro, si preferisce considerare le due entità come un'unica realtà chiamata spazio-tempo che possiamo dunque considerare come qualcosa di "flessibile".

In pratica lo spazio-tempo si comporta come un telo elastico che modifica la propria forma nei pressi di un peso che vi viene appoggiato sopra. Tale analogia permette di capire diverse implicazioni teoriche della relatività generale:

- azione a distanza sempre attrattiva: uno dei dilemmi storici era comprendere come la gravità riuscisse ad agire su corpi così distanti fra loro senza che ci fosse un legame fisico. Con la Teoria della Relatività, invece, è abbastanza semplice intuire che i corpi seguono traiettorie in funzione di come è curvo lo spazio-tempo. Si spiegano facilmente quindi il perché del senso solo attrattivo e della dipendenza dalla distanza e dalla massa.

- fionda gravitazionale: è un meccanismo sfruttato dalle agenzie spaziali per accelerare le sonde interplanetarie. Avvicinandosi a un corpo celeste, la maggiore curvatura dello spazio-tempo intorno imprime un'accelerazione alla sonda che lo sfiora. Il pianeta o la stella agiscono sulla sonda proprio come una fionda!

- buco nero: quest'oggetto è così massiccio e compatto che nelle sue vicinanze lo spazio-tempo finisce col "chiudersi su se stesso", diventando una trappola da cui neppure la luce può fuggire una volta che ci è caduta dentro.

- leggi di Keplero!

03.02 ATMOSFERE PLANETARIE

Questo exhibit mostra i movimenti atmosferici dei giganti gassosi.

Il funzionamento è semplicissimo, si fa girare la semisfera e si osserva quello che succede.

Si può fare riferimento ai pianeti del sistema solare, che sono 8, di cui 4 terrestri e 4 gassosi. Quello che si vede simula l’atmosfera di questi ultimi, che sono enormi palle di gas. Con la rotazione si può vendere la formazione delle bande e dei vortici. Si può notare che la velocità dei gas all’equatore del pianeta è maggiore rispetto alla velocità dei gas nelle zone a latitudine maggiore.