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- Fondamenti di astronomia -
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La sfera celeste
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Quello che appare ad un osservatore posto sulla sfera terrestre, che guarda il cielo nelle ore notturne, è di vedere tutti gli astri che compongono la volta celeste, indistintamente tutti alla stessa distanza, ciò è dovuto alla loro considerevole lontananza dalla Terra. Gli astri appaiono come se si trovassero su di una sfera convenzionale, detta sfera celeste, di raggio infinitamente grande avente per centro il punto dell’osservatore. In realtà questa scelta di immaginare l’osservatore al centro della sfera celeste comporterebbe una differente sfera celeste, avente il centro coincidente con la posizione dell’osservatore sulla sfera terrestre, per ogni osservatore distinto sulla Terra, il che porterebbe ad assumere una sfera celeste differente per ogni osservatore. In considerazione delle dimensioni infinitesime della Terra rispetto alla sfera celeste, facendo eccezione solo per alcuni copri celesti vicini alla Terra come la luna, si conviene di trascurare il raggio terrestre e di ipotizzare l’osservatore come posto al centro della Terra. Con questa semplificazione di far coincidere l’osservatore terrestre, indipendentemente dalla posizione reale dell’osservatore sulla Terra, con il centro della Terra, è possibile proiettare sulla sfera celeste, gli elementi caratteristici della sfera terrestre quali i paralleli i meridiani i poli e l’equatore. Per un osservatore sulla Terra tutti gli astri, che oltre alle stelle e la luna comprendono anche i pianeti, appaiono in moto apparente opposto alla rotazione terrestre.
Poli celesti
Il prolungamento dell’asse terrestre su entrambi i poli intersecherà la sfera celeste in due punti detti poli celesti, rispettivamente polo celeste nord e polo celeste sud in relazione alla parte di provenienza.
Equatore astronomico
E’ l’intersezione della sfera celeste con il piano dell’equatore, talvolta chiamato anche come orizzonte celeste.
Posizione sulla sfera terrestre
Le definizioni citate hanno valore generale, e prescindendo dalla posizione dell’osservatore sulla Terra. Spesso è opportuno considerare la normale all’osservatore sulla superficie terrestre. Supponendo di trascurare gli effetti della forza gravitazionale e della forza centrifuga che danno origine ad una composizione vettoriale avente come risultante il vettore gravità, il quale nel geoide terrestre non converge al centro della Terra. A meno di piccoli errori possiamo comunque considerare la verticale all’osservatore come il prolungamento del raggio della sfera terrestre, passante per l’osservatore.
Zenit e nadir
Il prolungamento della verticale dell’osservatore sulla sfera celeste individua due punti detti rispettivamente zenit e nadir, lo zenit [I1]
[I2]
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[E2]
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[F2]
[S1]
individua la porzione dell’emisfero celeste visibile, viceversa il Nadir quello opposto o non visibile.
Orizzonte astronomico
E’ il cerchio massimo ottenuto dall’intersezione della sfera celeste con il piano perpendicolare alla verticale dell’osservatore passante per l’origine della Terra. L’orizzonte astronomico dipende dalla posizione dell’osservatore sulla Terra e può coincidere con l’equatore celeste qualora l’osservatore si trovasse in uno dei due poli terrestri. 
Il sistema solare
I corpi celesti che compongono il sistema solare si distinguono dalle stelle per il loro movimento; infatti mentre le stelle appaiono immobili sulla sfera celeste, i corpi celesti sono animati da movimenti complessi. I pianeti sono corpi celesti che vengono illuminati dal Sole intorno al quale gravitano
[F1].[S1].[S2]
In ordine di distanza dal Sole abbiamo: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno, Plutone. La Terra ha un satellite gravitazionale che è la Luna.
Leggi di Keplero
[I1]
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Legge delle traiettorie: i pianeti descrivono orbite ellittiche intorno al Sole di cui il Sole occupa uno dei fuochi.
Legge delle aree: le aree descritte dal raggio vettore, (distanza Sole pianeta) sono proporzionali ai tempi per descriverle.
Legge dei tempi: il rapporto del cubo dei semiassi maggiori dell’ellittiche descritte nell’orbite dei pianeti, è proporzionale al rapporto del quadrato dei rispettivi tempi di rivoluzione.
Traiettoria apparente del Sole sulla sfera celeste
Il pianeta Terra oltre ad effettuare una rotazione intorno al proprio asse, si muove intorno al Sole descrivendo una traiettoria ellittica [F1]
[E1]
[S1]
obbedendo alle leggi di Keplero, dove il Sole occupa uno dei due fuochi. Supponendo di costruire la sfera celeste con al centro il Sole, avremo la Terra che orbiterà seguendo la traiettoria ellittica su di un piano avente un’inclinazione di 23° 27’, rispetto all’equatore celeste riferito al Sole. Il moto apparente del Sole sulla sfera celeste è chiamato eclittica e per definizione si assume che la sfera celeste e l’eclittica si incontrano in due soli punti chiamati equinozi. La scelta ha un suo significato ed è quello che in tale occasione la posizione tra il Sole e la Terra fa giungere i raggi solari sulla Terra perpendicolare all’equatore e tangenti ai poli, cosicché la durata del giorno e della notte è esattamente uguale in ogni parte del mondo. La linee costituente l’asse maggiore dell’ellittica si chiama linea degli apsidi su di essa in corrispondenza opposta si trovano il perielio ed afelio rispettivamente punto più vicino e più distante tra Terra e Sole, (al perielio [F1] [S1] la Terra dista circa 147 milioni di chilometri dal Sole mentre la distanza Terra Sole è di circa 150 milioni di chilometri all'afelio ) detti punti sull’eclittica, costituiscono i solstizi. [F1] [S1]
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