Fin dal lontano passato gli uomini hanno osservato il cielo notturno e si sono impegnati, in epoche e luoghi differenti, a trovare un “modello” per l’Universo, il Cosmo, utilizzando gli strumenti che avevano a disposizione, oppure attraverso ragionamenti filosofici, per arrivare a delinearne la struttura.

Ogni epoca e ogni civiltà ha avuto il suo modello di Universo. Quando l’uomo da cacciatore raccoglitore, diventò sedentario e cominciò a coltivare la terra, divenne indispensabile la necessità di individuare un sistema in grado di indicare i tempi migliori per la semina e per il raccolto.

Agli inizi del IV secolo a.C. si conoscevano abbastanza bene i movimenti dei pianeti che in alcuni casi non apparivano affatto ordinati. All’incirca 150 anni dopo Cristo, il modello di Universo fino ad allora elaborato venne sistemato e completato da quello che è considerato l’ultimo dei grandi astronomi matematici greci, Claudio Tolomeo. In questo modello chiamato TOLEMAICO o GEOCENTRICO, la Terra viene rappresentata al centro dell’Universo e tutti gli astri gli girano attorno. In questo sistema gli astri venivano distinti in: stelle mobili che cambiavano posizione nella volta celeste (che oggi sappiamo essere i pianeti) e stelle fisse, che invece non cambiavano posizione nella volta celeste e venivano raggruppate nelle costellazioni (oggi sappiamo essere le stelle e le galassie).

Col passare del tempo ci si accorse che questo sistema non andava bene, soprattutto per i pianeti esterni (Marte, Giove e Saturno, che possono essere osservati anche ad occhio nudo), quelli che viaggiano più lentamente rispetto alla Terra la quale li raggiunge e li sorpassa ad intervalli di tempo regolari. Visto da Terra, un pianeta, in alcuni giorni dell’anno, sembra rallentare il suo moto, fermarsi e tornare indietro (moto retrogrado), quindi fermarsi di nuovo per riprendere il moto diretto.

Nel 1543 uscì alle stampe un libro dal titolo «De revolutionibus orbium coelestium» dell'ecclesiastico polacco Niccolò Copernico, che spiegava e risolveva queste “stranezze” mettendo al centro dell’Universo non più la Terra ma il Sole e per questo venne chiamato Sistema Eliocentrico o Copernicano.

Sarà, però, solo grazie ad Einstein che entreremo in possesso del primo modello di Universo di sicuro valore scientifico.

Oggi una branca della fisica, la cosmologia, studia e cerca di descrivere l’Universo (anche dal punto di vista filosofico), la sua origine, la sua struttura ed ipotizza il destino cui andrà incontro, anche l’astronomia studia l’universo e le stelle, in particolare studia le origini e l'evoluzione, le proprietà fisiche, chimiche e temporali degli oggetti che formano l'universo e che possono essere osservati sulla sfera celeste.

Nel 1929 l’astronomo Hubble scoprì che quasi tutte le galassie si stanno allontanando le une dalle altre, il che implica che l'Universo è in espansione. Possiamo accorgerci che si allontanano grazie ad una proprietà fisica: l’Effetto Doppler. Quando un’oggetto luminoso, come ad esempio una galassia, si allontana da noi la sua luce subisce uno spostamento verso il rosso, mentre se si avvicina uno spostamento verso il blu. Se quasi tutte le galassie si stanno allontanando dalla nostra, vuol dire che nel passato dovevano essere più vicine e questo diede vita all'idea che l'universo abbia un inizio, portando alla formulazione della teoria del Big Bang, ovvero che l'universo sia nato da una singolarità gravitazionale (qualcosa di unico) in cui erano concentrati tutto lo spazio-tempo e la materia dell'universo. Secondo gli scienziati l'universo è nato circa 13,7 miliardi di anni fa.

I corpi celesti sono degli oggetti che si trovano nell’Universo con diverse forme e dimensioni. Ne descriveremo alcuni partendo da quelli più grandi per finire con quelli più piccoli.

Galassie: Una galassia è un grande insieme di stelle e altri oggetti celesti come ad esempio gas e polveri, legati assieme dalla reciproca forza di gravità. Le galassie sono oggetti dalle dimensioni enormi, che variano dalle più piccole galassie nane, contenenti poche decine di milioni di stelle, sino alle più imponenti galassie giganti, che arrivano a contare al loro interno anche mille miliardi di stelle. Le galassie vengono classificate a seconda della forma, che può essere a spirale (come la nostra che viene chiamata Via Lattea), ellittica, globulare ecc.. Nell'universo osservabile sono presenti probabilmente più di 100 miliardi di galassie.

Nebulose: sono enormi ammassi di polveri e gas del diametro, a volte decine di anni luce dalle quali nascono le stelle. Molte nebulose si formano quando stelle molto grandi alla fine della loro della loro vita, esaurito il carburante che le faceva brillare cos’ì intensamente (l’idrogeno ecc.), esplodono violentemente emettendo in pochi secondi l’energia di milioni di stelle, tanto da diventare visibili anche di giorno; queste stelle quando esplodono vengono chiamate supernove.

Stelle: Una stella è un corpo celeste che brilla di luce propria. La stella più vicina alla Terra è il Sole, sorgente di gran parte dell'energia del nostro pianeta. Le altre stelle, ad eccezione di alcune supernovae,^{[N 1]} sono visibili solamente durante la notte.

La stella maggiormente visibile dal nostro pianeta, nonché la più vicina in assoluto, è il Sole: esso occupa la parte centrale del nostro sistema solare e si trova a una distanza media di 150 milioni di km dalla Terra; la sua vicinanza fa sì che sul nostro pianeta arrivi una quantità di luce tale che, nell'emisfero in cui esso è visibile, le altre stelle sono oscurate.^[9] Se guardato direttamente senza protezione, il Sole può persino causare danni permanenti alla vista.

Le stelle sono oggetti dotati di una massa considerevole e variabile.  Esistono stelle con una massa che può essere all’incirca un centesimo di quella del nostro Sole, mentre altre possono arrivare 150–200 maggiore del Sole. Le stelle con una massa molto più piccola del nostro Sole sono dette nane brune, corpi a metà strada tra stelle e pianeti (che non producono energia tramite la fusione nucleare), mentre quele molto più grandi vengono chiamate Giganti Blu.

La classificazione stellare è generalmente basata sulla temperatura superficiale delle stelle, che può essere stimata dal colore dell'astro; le stelle con massa maggiore sono quelle con la temperatura superficiale più alta (fino a 50.000 gradi Kelvin) e appaiono di colore blu-violetto (giganti blu), quelle con una temperatura intorno ai 10.000 gradi di colore bianco, quelle come il nostro Sole con una temperatura vicina ai 6.000 gradi di colore giallo e quelle con una temperatura intorno ai 2.000 di colore rosso (nane rosse).

Al momento della loro formazione, le stelle sono composte prevalentemente da idrogeno ed elio, con una piccola percentuale di elementi più pesanti. 

Le stelle producono la loro energia grazie ad una grande varietà di reazioni nucleari che ha luogo all'interno dei nuclei stellari e, in base alla massa e alla composizione chimica dell'astro, dà origine a nuovi elementi secondo un processo generalmente noto come nucleosintesi stellare. Durante la sequenza principale (il periodo intercorrente tra la nascita e la morte della stella) le reazioni prevalenti sono quelle di fusione dell'idrogeno, in cui quattro nuclei di idrogeno (ciascuno costituito da un solo protone) si fondono per formare un nucleo di elio (due protoni e due neutroni). La massa netta dei nuclei di elio è però minore della massa totale dei nuclei di idrogeno iniziali, e la conseguente variazione dell'energia di legame nucleare produce un rilascio di energia quantificabile per mezzo dell'equazione massa-energia di Albert Einstein, E = mc².^[2] Nel Sole la temperatura del nucleo arriva tra i 10 e i 15 milioni di gradi Kelvin.

I pianeti rocciosi o pianeti interni (quelli più vicini al Sole)

Buchi neri:

Stelle a neutroni:

Pianeti:

Planetoidi:

Satelliti naturali:

Asteroidi:

Comete:

Meteoriti:

Satelliti artificiali:

PIANETI & STELLE: CONFRONTO DIMENSIONI

I PIANETI ROCCIOSI O PIANETI INTERNI

VIAGGIO AI CONFINI DELL'UNIVERSO (DOCUMENTARIO)

Il SOLE 1

IL SOLE 2

IL SOLE 3

1. In base alle conoscenze attuali una stella come il nostro Sole (classe G) ha una vita media di quanti anni?

2. La nascita dell’Universo avvenne quanti anni fa?

3. Quanti anni sono trascorsi dalla nascita del nostro sole?

4. In base alle conoscenze attuali una stella con una massa quindici volte maggiore del nostro sole, verso fine del suo ciclo in che cosa si trasformerà:

5. Giove ha un diametro pari a circa quante volte quello della Terra?

6.  Quale di questi pianeti non è circondato da un'atmosfera?
Mercurio, Terra, Venere, Marte

7. La teoria geocentrica da chi fu formulata:

8. Numera i pianeti partendo dal più vicino al Sole.

9. Qual’è il pianeta più piccolo del sistema solare?

10. Le stelle più calde sono quelle di che colore sono?

11. La Terra ha la stessa età degli altri pianeti del sistema solare?

12. L’orbita che la Terra compie intorno al Sole è circolare o ellittica?

13. L’eccentricità dell’orbita è simile a quel­la di un’ellisse molto schiacciata o poco schiacciata?

14. Qual è il pianeta più lontano dal Sole?

15. Qual è il pianeta più grande del sistema solare?

16. Il tipo di corpo celeste che si forma nella fase finale della vita di una stella dipende da cosa?

17. Una stella blu, con una temperatura di 50.000 K è rispetto al Sole più grande o più piccola?

18. Due stelle, che si trovano a distanze diverse, hanno la stessa magnitudine apparente, ciò significa che?

19. A causa del big bang, l’Universo iniziò a: restringersi, distruggersi, collassate o a espandersi?

20. Una stella con una temperatura di 30.000 K di colore blu è rispetto al Sole vivrà di più, di meno o per lo stesso tempo?

21. Quale caratteristica di una stella si può determinare dal suo colore? Motiva la risposta (spiega perchè).

22. In quali modi vengono classificati i pianeti del Sistema Solare?