Le Comete

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Le Comete

• INDICE
• Modelli Cometari
• Struttura
• Classificazione
• Origine
• Destino
• Comete e Vita
• Missioni Spaziali

Alice Nava
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Modelli Cometari
Modello mucchio di ghiaia Comete costituite
da un insieme di materiale meteoritico di natura

porosa e contenenti una gran quantità di
gas molecolare che andava
a generare la
chioma.
Abolito
Modello palla di neve sporca Comete
costituite da un nucleo compatto composto da
materiale (Whipple, 1950)
volatile e ghiaccio.

• Supera due ostacoli che il precedente modello non
  riusciva a spiegare
• un corpo riesce a passare nelle vicinanze del
  Sole senza volatilizzare del tutto
• il fenomeno del ritardo o anticipo del passaggio
  di una cometa al perielio è dovuto
  alleffetto-razzo.

Visione artistica di un nucleo cometario.
Se la rotazione del nucleo è concorde con il moto
di rivoluzione, la reazione del getto spingerà la
cometa in avanti sullorbita allargandola e
facendo aumentare il periodo (ritardo), al
contrario se il nucleo ruota in direzione
opposta, leffetto razzo causerà una forza
frenante diminuendo così il periodo (anticipo).
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Struttura
Da un punto di vista osservativo le comete sono
formate da tre parti
IL NUCLEO agglomerato di polvere, frammenti
rocciosi e ghiacci volatili (lacqua costituisce
circa l80 della massa). A grandi distanze dal
Sole la cometa è composta dal solo nucleo. Dalla
Terra uno studio diretto è impossibile quando si
trova lontano, mentre quando si trova ad una
distanza tale da poter essere osservato è
nascosto dalla chioma.
Nucleo della cometa Borrelly.
Nucleo della cometa Wild 2.
Rappresentazione di un nucleo cometario.
Nucleo della cometa di Halley.
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LA CHIOMA densa nube di ossido di carbonio,
anidride carbonica e altri gas neutri che
vengono sublimati dalla radiazione solare ad una
distanza di circa 6-7 UA, di acqua che sublima a
3 UA. Si presenta di forma sferica o leggermente
oblata le sue dimensioni variano sia in base
alla distanza dal Sole sia in base alla sua
composizione chimica.
Sono state rilevate righe di emissione di metalli
allo stato atomico quali Na, K, Mn, Cu, Fe, Co e
Ni. Lanalisi dettagliata delle chiome ha
rilevato che le molecole osservate non sono
quelle fuoriuscite direttamente dal nucleo ciò
vuol dire che le molecole madri espulse dal
nucleo sono più complesse e costituiscono la
chioma interna tali molecole generano le
molecole figlie (radicale OH, anidride
carbonica, cianogeno e ossido di carbonio
ionizzato) che costituiscono la chioma visibile.
Cometa di Halley.
Schema della struttura e delle dimensioni tipiche
della chioma.
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LA CODA ad una distanza di 3 UA la continua
sublimazione dei ghiacci porta alla formazione
della coda.
In una cometa si identificano varie tipologie di
code
CODA di IONIComposizione gas ionizzati tra cui
vapore acqueo, anidride carbonica, monossido di
carbonio, ammoniaca, metano, formaldeide, ecc.
Colore blu-azzurro Morfologia prevalentemente
tubolare con asse opposto alla direzione del Sole.
CODA di POLVERIComposizione polveri
prevalentemente di silicati e composti del
carbonio. Colore arancio-rossastroMorfologia
tipicamente ricurva ed aperta a ventaglio.
Linterazione tra il campo magnetico dello spazio
interplanetario, il quale porta con sé particelle
cariche provenienti dal vento solare, e la chioma
determina linfittimento delle linee di forza del
campo le molecole elettricamente cariche che si
trovano nella chioma vengono incanalate dietro al
nucleo dalla parte opposta al Sole.
Le particelle neutre e le polveri presenti nella
chioma sono soggette alla forza gravitazionale
(attrattiva) e alla pressione di radiazione
(direzione opposta al Sole) la polvere riceve
quindi una spinta in direzione opposta al Sole ma
tende anche a seguire la traiettoria del nucleo.
Cometa Hale-Bopp.
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CODA di SODIO identificata per la prima volta
nel 1910 nella cometa C/1910 A1 negli anni
successivi anche in altre comete fu osservato
questo elemento. Nel 1997 fu osservata nella
cometa Hale-Bopp.
La velocità degli atomi di sodio sembra crescere
lungo la coda (da 58 km/s, ad una distanza dal
nucleo di 5 milioni di km, a 95 km/s, ad una
distanza di 11 milioni di km) inoltre
dallabbondanza di questi atomi è chiaro che non
possono derivare dal nucleo. Lipotesi è che
questo atomi sono rilasciati da qualche specie di
natura sconosciuta allinterno della chioma e poi
accelerati in direzione antisolare per
fluorescenza.
Coda di sodio della cometa Hale-Bopp.
CODA di FERRO recentemente osservata nella
cometa McNaught. Si pensa che questi atomi di
ferro neutro provengano dallevaporazione di
grani di troilite (FeS) e non direttamente dal
nucleo, perché la sublimazione del ferro richiede
una temperatura superiore ai 1000 K, mentre la
troilite può sublimare a 680 K (temperatura
compatibile con i valori attesi della chioma
della cometa).
Coda di ferro della cometa McNaught.
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ROTAZIONE DELLE CODE fenomeno prospettico
osservato quando la cometa attraversa il piano
dellorbita terrestre. Superato il perielio sono
proprio le code di polveri e di ioni a precedere
la cometa nella suo viaggio di allontanamento dal
Sole.
Anticoda della cometa Arend-Roland fotografata il
25 aprile 1957.
DISTACCO DELLA CODA DI IONI dovuto alla polarità
del campo magnetico attraversato dalla cometa.
Quando il campo magnetico ha polarità opposta
alla coda questa si indebolisce e si stacca
dalla cometa.
Distacco della coda della cometa di Halley
ripresa il 6 e il 7 luglio 1990.
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Orbite
I parametri orbitali che definiscono unorbita
sono
Epoca (Tau) specifica listante del
passaggio al perielio.
Inclinazione (i) angolo fra il piano dell
orbita e leclittica.
Periodo orbitale (P) o semiasse maggiore (a)
determina le dimensioni dellorbita P2 a3.
Longitudine del nodo ascendente (O) Con (i)
definisce il piano dellorbita.
Eccentricità (e) determina la forma
dellorbita
Distanza del perielio dal nodo (?) specifica
lorientazione dellorbita allinterno del piano.
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Classificazione
Le comete si possono dividere in 3 classi

• Comete a lungo periodo
• Periodo gt 200 yr
• Orbite casuali
• Eccentricità prossima ad 1
• Afelio tra 10.000 e 100.000 UA

• Comete a corto periodo
• Periodo lt 20 yr
• Orbite poco inclinate
• Bassa eccentricità
• Afelio tra lorbita di Marte e quella di Giove

• Comete a periodo intermedio
• Periodo compreso tra 20 e 200 yr
• Orbite abbastanza inclinate
• Bassa eccentricità
• Afelio oltre lorbita di Giove e quella di
  Nettuno

Hale Bopp
Encke
Halley
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NOMENCLATURA
Dal 1995 lUnione Astronomica Internazionale
(UAI) stabilì nuovi criteri per la
classificazione delle comete P/ comete
periodiche C/ comete a periodo molto grande o
non periodiche D/ comete perdute A/ comete
divenute asteroidi X/ comete di cui non si può
calcolare lorbita Dopo una di queste lettere
compare - la data della scoperta
- una
lettera, indicante la quindicina di ogni mese
(per esempio
A va dal 1 gennaio al
15, B va dal 16 al 31 gennaio etc..)
-
un numero, indicante lordine di scoperta delle
comete.
LE GRANDI COMETE con questo nome sono indicate
quelle comete che diventano particolarmente
brillanti e che sono visibili ad occhio nudo.
McNaught, la grande cometa del 2007.
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Origine
Nube Interna - forma più schiacciata (toro)
- estensione compresa tra
3000 e 20.000 UA -
popolazione di 2x1012 - 1013 oggetti
NUBE di OORT (Oort, 1950)
Nube Esterna - forma sferica
- estensione compresa tra 20.000 e
100.000 UA -
popolazione di 2x1012 oggetti
Partendo dallosservazione delle casualità delle
caratteristiche orbitali Oort concluse che la
zona di provenienza dovesse essere una nube
sferica. Le comete vengono periodicamente
distrutte dopo numerosi passaggi nel Sistema
Solare interno. Se le comete fossero state vicino
al Sole dallorigine del Sistema Solare, oggi
sarebbero tutte distrutte. Il fatto che ne
vediamo ancora implica una diversa origine
secondo la teoria, la Nube di Oort contiene
miliardi di nuclei cometari che sono stabili
poiché la radiazione solare è troppo debole per
avere un effetto a quelle distanze. La nube
assicura un rifornimento continuo di nuove comete
che rimpiazzano quelle distrutte. La teoria
sembra confermata dalle osservazioni, che ci
mostrano come le comete provengano da ogni
direzione con simmetria sferica.
Nube di Oort.
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- localizzata oltre lorbita di Nettuno e 100 UA
dal Sole - popolazione composta sia da oggetti
molto piccoli (raggio di pochi km) che da
asteroidi (raggio di 50-2000 km) - probabilmente
è il serbatoio delle comete a corto periodo.
FASCIA di KUIPER (Kuiper, 1951)
Un approccio statistico basato sulle scoperte
fatte fino ad ora, conduce ad ipotizzare
lesistenza di una popolazione di circa 3.5x104
oggetti di tipo asteroidale di una popolazione
cometaria di circa 1010 elementi. Questi oggetti
sembrano confinati in un disco abbastanza sottile
nei pressi del piano delleclittica e ciò va a
favore dellidentificazione di questa zona come
serbatoio delle comete a corto periodo. Un
ulteriore prova proviene dalle integrazioni
numeriche.
Fascia di Kuiper Legenda rosso Sole azzurro
pianeti giganti verde oggetti della fascia di
Kuiper rosa troiani di Giove arancio
centauri giallo troiani di Netiuno
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Destino
ESAURIMENTO MATERIALE VOLATILE ripetuti passaggi
nei pressi del Sole fanno sì che il calore e
lazione del vento solare disperdano nello spazio
i materiali volatili e le polveri. Una volta
esaurito il materiale volatile, la cometa si
trasforma in un corpo tipicamente asteroidale con
un orbita stabile, difficilmente riconoscibile
dalla Terra.
Prograssiva disgregazione del nucleo della cometa
73P/Schwassmann-Wachmann 3.
FRAMMENTAZIONE NUCLEO non è altro che una
modifica del corpo stesso che porta alla
divisione netta o parziale del nucleo cometario.
Il verificarsi della frammentazione comporta non
solo la riduzione della massa del nucleo, ma
anche un forte squilibrio strutturale indotto
dalle fratture.
Stelle Cadenti disgregazione progressiva di un
nucleo cometario. Quando la Terra attraversa i
punti dintersezione dellorbita di una cometa,
le polveri disperse dalla coda penetrano
nellatmosfera provocando il fenomeno quale noi
lo conosciamo.
Sciame meteorico delle Leonidi nel 1998.
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MODIFICA ORBITA dovuto ad un passaggio
ravvicinato ad un pianeta che può portare anche
alla espulsione dal Sistema Solare.
Laplace introdusse il concetto di sfera di
attività una sfera concentrica al pianeta entro
la quale lazione gravitazionale del Sole diventa
inferiore a quella del pianeta stesso. Quanto più
una cometa si avvicinerà a questa sfera tanto più
la sua orbita potrà subire modifiche.
Grafico rappresentante la sfera di attività la
cui formula è RP aP (MP/MSol)2/5.
Collisioni con la Terra
Tunguska, Siberia..
Meteor Crater, Arizona.
Cratere Manicougan, Quebec.
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Schema dellorbita di una cometa che interseca
lorbita terrestre.
Schema generale du tutto quello che riguarda una
cometa.
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Comete e Vita
PANSPERMIA è una teoria scientifica secondo la
quale la vita sulla Terra sarebbe arrivata dallo
spazio sempre secondo questa ipotesi i semi
della vita viaggiano allinterno delle comete o
meteoriti diffondendosi fra i pianeti.
Una concreta evidenza di questa teoria è data dal
successo della missione Stardust che ha permesso
di portare sulla Terra le particelle della cometa
Wild 2. Lo studio approfondito di tali particelle
ha portato alla luce la presenza di
- molecole
organiche
- ammine e amminoacidi
- olivine e
pirosseni
Olivina.
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Missioni Spaziali
Si suppone che le comete si siano formate quando
ancora il Sistema Solare era allinizio della sua
evoluzione ed è proprio per questo motivo che si
pensa che il materiale contenuto in esse possa
aiutare a capire levoluzione del nostro pianeta
e quindi del Sistema Solare. Lo scopo delle
missioni è proprio quello di riuscire a studiare
la struttura del nucleo e della superficie, la
composizione e le sue origini.
Tracce di particelle cometarie (STARDUST).
Fotografia del nucleo di Temple 1 ottenuta 67 sec
prima dellimpatto del proiettile Impactor
(DEEP IMPACT 1).
Immagini dellimpatto della cometa Shoemaker-Levy
9 su Giove (GALILEO).
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MISSIONE DATA LANCIO
OBIETTIVO
ICE agosto
1978 cometa
Giacobini-Zinner Vega 1
dicembre 1984 Venere,
cometa Halley Vega 2
dicembre 1984 Venere,
cometa Halley Suisei
gennaio 1985 cometa
Halley Sakigake
agosto 1985 cometa
Halley Giotto
luglio 1985 cometa
Halley e Grigg-Skjellerup Galileo
ottobre 1989
Giove, impatto cometa Shoemaker-Levy 9 Deep
Space 1 ottobre 1998
cometa Borrelly, asteroide
Braille Stardust
febbraio 1999 cometa P/Wild
2, asteroide Annefrank Genesis
agosto 2001
campioni di Vento Solare in L1 CONTOUR
luglio 2002
cometa Encke, Schwassmann-Wachmann-3 e
dArrest Rosetta
marzo 2004 cometa
67P/Churyumov-Gerasimenko Deep Impact
gennaio 2005
cometa P/Temple 1 New Horizons
gennaio 2006 Plutone e
Fascia Kuiper
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...Alcune spettacolari immagini...
Cometa Mrkos.
Cometa Ikeya-Seki (C/1965 S1).
Cometa West.
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Cometa Neat (C/2001 Q4).
Cometa McNaught, la grande cometa del 2007.
Cometa Hyakutake, la grande cometa del 1996.
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Cometa Humanson (C/1961 R1) con la sua tortuosa
coda di ioni.
Cometa Swift-Tuttle.
Cometa Halley (1P/Halley).
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Cometa Austin C/1989 X1.
Cometa Swan.
Cometa Machholz e le Pleiadi.
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Vista simultanea della luce crepuscolare
(giallo-rosso presso lorizzonte) e zodiacale
(cono blu al di sopra). Mercurio è la stella
più in basso. Le Pleiadi in alto a sinistra e la
cometa Hale-Bopp a destra.
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La cometa di Halley si allontana sullo sfondo
della Via Lattea dopo il passaggio del 1986. La
rivedremo nei pressi della Terra solo nel 2061.