IL SISTEMA SOLARE

IL SISTEMA SOLARE
laboratorio classe 2^O
a.s. 2002-2003
proff. A. Donello - G. Moro
PIANETA
Corpo oscuro rotante attorno a una stella; in particolare, ciascuno dei corpi
maggiori, a eccezione del Sole, del sistema solare.
PIANETI SOLARI
Nel nostro sistema solare si conoscono nove P.: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno,
Urano, Nettuno e Plutone.
I P. da Mercurio a Saturno erano noti fin dall’antichità, in quanto visibili a occhio nudo; Urano fu
scoperto da W. Herschel nel 1781; l’esistenza di Nettuno fu e verificata da J. G. Galle nel 1846;
nel 1930 C. W. Tombaugh scoprì Plutone.
I P. sono anche distinti in P. esterni (o superiori), quelli da Marte a Plutone e P. interni. Esiste
anche la distinzione in P. tellurici (Mercurio, Venere, Terra, Marte) e P. gioviani (Giove, Saturno,
Urano e Nettuno); quest’ultima classificazione deriva dalle analogie esistenti nella costituzione
fisica dei vari pianeti. I P. gioviani, detti anche P. giganti per le loro dimensioni, sono
caratterizzati da grandi masse, da piccole densità e da atmosfere estese, composte da idrogeno,
metano e ammoniaca. I P., a differenza delle stelle fisse, si presentano all’osservazione telescopica
come dischi più o meno estesi la cui luminosità dipende dalla distanza dal Sole e, soprattutto, dalla
Terra.
Tutti i P. brillano di luce riflessa. Il P. apparentemente più brillante è Venere; Urano è appena
visibile a occhio nudo, Nettuno e Plutone possono essere osservati con un buon telescopio.
Tutti i P., a eccezione di Mercurio e Venere, possiedono uno o più satelliti.
Tutti i P. si muovono di moto diretto su orbite ellittiche attorno al Sole, secondo le leggi di
Keplero.
SOLE
Distanza media dalla Terra:
Diametro equat. km.
Densità media (acqua=1)
km. 149.600.000
1.392.000
1,41
Massa (terra=1)
332.958
Temp. superficiale
6000 C°
Rotazione (giorni)
25,38
Il Sole e il sistema solare si trovano nella Galassia a circa 30.000 anni luce dal suo
centro. Il Sole impiega circa 250 milioni di anni per completare un giro attorno alla nostra
Galassia, ad una velocità di circa 250 Km/sec.
Il Sole è una stella di piccola grandezza (nana gialla), se paragonata ad altre stelle, ed ha
un’età stimata di circa 6 miliardi di anni. La stella più vicina al Sole, Proxima Centauri, dista
4,25 anni luce.
STRUTTURA DEL SOLE
Il Sole è costituito da un nucleo, dove avvengono le reazioni
termonucleari (15 milioni di C°), da una zona interna detta di
radiazione, da una zona superiore detta di convezione,
dalla superficie detta fotosfera, che registra una
temperatura di circa 6000 C°, sede anche delle macchie
solari. L’atmosfera solare è costituita dalla cromosfera,
dove compaiono prodigiosi effetti solari, lingue di fuoco dette
spicole e protuberanze ad arco lunghe fino a 200.000 km, e
la corona, infuocata atmosfera esterna del Sole che
raggiunge anche i 2,5 milioni di gradi C°.
interno del Sole
MACCHIE SOLARI
Sono delle macchie visivamente scure che compaiono
sulla superficie del Sole. Esse sono delle depressioni
della
superficie
che
subiscono
un
notevole
raffreddamento: 2000° C al di sotto di quella generale.
macchia solare
ENERGIA DEL SOLE
L’energia prodotta nel nucleo (attraverso il processo di fusione dell’idrogeno),
nonostante possa viaggiare alla velocità della luce, a causa delle enormi pressioni cui è
sottoposta, impiega 10 milioni di anni per arrivare in superficie; dopodiché solo 8 minuti e
poco più per giungere alla Terra. La quantità di idrogeno presente nel S. è destinata ad
esaurirsi tra circa 5 miliardi di anni.
TERRA
Distanza dal Sole media: Km
Diametro equatoriale Km
Densità (acqua=1)
Massa (terra = 1)
Rotazione (ore)
Rivoluzione (giorni)
Temperatura media superf.
Satelliti
149.598.000
12.756
5,517
1
23,934
365,25
20 C°
1 (Luna)
La terra vista dallo spazio
Il terzo pianeta in ordine di distanza dal Sole, il più grande dei pianeti interni; l’unico
corpo celeste del sistema solare che ospita la vita; è circondato da un’atmosfera
composta principalmente da azoto e ossigeno.
Possiede un unico satellite: la Luna
LUNA
Distanza dalla Terra media Km.
Diametro equator. Km.
Densità (acqua=1)
Massa (Terra = 1)
Rotazione (giorni)
Rivoluzione (giorni)
Gravità (Terra = 1)
384.400
3.476
3,334
0,0123 (1/81)
27,32
idem
0,167 (1/6)
CARATTERISTICHE
La Luna è completamente priva di atmosfera, di
vegetazione e di acqua. È cosparsa di crateri,
deserti, depressioni note come mari, montagne alte
fino a 8.200 metri.
Dalla Terra si vede solo un emisfero lunare,
rimanendo l’altro perennemente nascosto alla nostra
vista.
La faccia nascosta della Luna è stata esplorata per
la prima volta nel 1959, grazie all’invio di satelliti
artificiali. L’uomo vi ha posto piede nel 1969.
Cratere lunare
MOVIMENTI DELLA LUNA
La Luna accompagna la Terra nella sua rotazione annua attorno
al Sole, compiendo nel frattempo dei giri attorno alla terra di un
mese ciascuno. Nello stesso tempo la luna ruota su se stessa con
il risultato di mostrare alla Terra sempre la stessa faccia.
La lunga notte lunare si alterna quindi al giorno e di conseguenza
si ha un forte raffreddamento; tra le 2 zone si raggiungono i +100
e i -100 gradi centigradi.
ECLISSI
Quando la Luna passa nell’ombra della Terra (schema:
Sole - Terra - Luna), non più illuminata dal Sole, si dice
che avviene una eclisse lunare; tuttavia la L. non
scompare del tutto, ma resta debolmente illuminata di un
colore rossastro.
Quando è la L. a frapporsi tra il Sole e la Terra, si ha
l’eclisse solare; è tuttavia un fenomeno più raro del
precedente.
eclissi solare
MERCURIO
Distanza dal Sole media km.
Diametro equator. Km
Densità (acqua=1)
Massa (terra = 1)
Rotazione (giorni)
Rivoluzione (giorni)
Temperatura media (al Sole)
Satelliti
57.920.000
4.878
5,50
0,0558 (1/18)
58,65
87,9
C° 410
0
Dei cinque pianeti visibili a occhio nudo, Mercurio è il più difficile da osservare; esso sarà
visibile solo la mattina prima della levata del Sole a est o la sera subito dopo il tramonto a
ovest. Si presenta con la superficie cosparsa di crateri ed assomiglia molto alla Luna.
La sua distanza dal Sole va da un minimo di 46 milioni di km. ad un massimo di 69,5
milioni di km.
La temperatura dell’emisfero esposto al sole è di 410° C, di quello non illuminato è di –
170° C. E’ il pianeta che ruota attorno al Sole più velocemente e nel minor tempo.
ATMOSFERA
È presente un’atmosfera altamente rarefatta a causa delle modeste dimensioni del
pianeta e dell’elevato calore fornitogli dalla vicinanza col Sole.
VENERE
Distanza dal Sole media Km
Diametro equator. Km
108.000.000
12.104
Densità (acqua=1)
5,25
Massa (terra = 1)
0,8148
Rotazione (giorni)
242,98
Rivoluzione (giorni)
224,7
Temperatura media
700 C°
Satelliti
0
Venere è l’oggetto più brillante del cielo notturno, se si esclude la Luna. Per
dimensioni è il più simile alla Terra ed è anche il pianeta alla Terra più vicino. Altri
nomi con cui è noto sin dall’antichità: Vespero (se visibile di sera) e Lucifero (se
visibile ad oriente al mattino).
ATMOSFERA
Venere è circondato da un ampio strato di nubi (60 Km dalla superficie) la cui
composizione, ormai nota, è al 93-97% di anidride carbonica. Questa atmosfera
riflette i raggi solari fino al 70%. La temperatura alla superficie supera i 700 gradi e
ciò è possibile a causa dell’effetto serra provocato dall’atmosfera stessa. La
pressione al suolo raggiunge le 95 atmosfere.
MARTE
Distanza dal Sole media Km
Diametro equator. Km
Densità (acqua=1)
Massa (terra = 1)
Rotazione (ore)
Rivoluzione (giorni)
Temperatura media superf.
Satelliti
227.900.000
6.794
3,98
0,1078 (1/9)
24,6230
687
- 60 C°
2
FISICA e ATMOSFERA
superficie di Marte
Su Marte le stagioni marziane durano circa il doppio di
quelle terrestri, perché l’anno marziano dura 687 giorni.
Marte possiede le montagne più alte del sistema solare,
raggiungendo con l’Olympus Mons (un vulcano) l’altezza di
24.000 m.
L’atmosfera è molto rarefatta e completamente priva di
ossigeno, mentre abbonda di anidride carbonica per l’80% e
azoto per il 15% , con una bassa percentuale di vapore
acqueo. Questo significa che su Marte l’acqua scarseggia e
non può dar luogo ad ampie calotte glaciali, anche se queste
sono presenti ai poli del pianeta e sono formate per lo più di
anidride carbonica congelata. La temperatura è varia e
subisce forti sbalzi, dai 20 25 gradi diurni ai -80 gradi notturni
durante l’estate.
Marte e le calotte polari
SATELLITI
Sono due, dalla forma irregolare
e cosparsi di crateri.
Phobos ha l’asse maggiore di
25 Km, quello minore di 16 Km e
dista da Marte 9350 Km in
media; il suo cratere (foto) ha un
diametro di 10 Km.
Deimos ha l’asse maggiore di
15 Km e l’asse minore di 10 Km
circa; dista da Marte 23.000 Km.
Deimos
Phobos
GIOVE
Distanza dal Sole media km
Diametro equator. km
778.140.000
142.800
Diametro polare km
135.500
Densità (acqua=1)
1,32
Massa (terra = 1)
317,82
Rotazione (ore)
9,84
Rivoluzione (anni)
11,86
Temperatura media superf.
Satelliti
- 130 C°
16
È il più grande pianeta del sistema solare e presenta particolarità veramente uniche. In
passato ci si era chiesti se Giove fosse un pianeta o una stella, ciò a causa del fatto che
irradia misteriosamente il doppio dell’energia ricevuta dal Sole. Inoltre, nonostante la sua
massa colossale, ha una velocità di rotazione che è 2,5 Volte quella terrestre.
In realtà Giove non ruota come un corpo solido, ovvero il periodo di rotazione non è lo
stesso per le diverse parti della superficie: le regioni equatoriali ruotano più velocemente di
quelle polari, con zone distinte ognuna delle quali ha una sua velocità di rotazione.
COME APPARE
La luminosità di Giove è tale da superare quella di Sirio che è la stella più brillante del
cielo.
Al telescopio appaiono le note strisce parallele all’equatore, di colore rosso o violaceo,
separate da fasce scure. Una delle formazioni più stabili è la famosissima Macchia
Rossa, ovvero una chiazza di forma ovale di oltre 40.000 Km di larghezza e 15.000 di
lunghezza. Questa macchia, una sorta di gigantesco ciclone, ha la caratteristica di
cambiare spesso posizione e colore.
SATELLITI
Sono 16 di cui i primi 4, scoperti da Galileo, sono
detti Galileani (o Medicei). Io, Europa, Ganimede e
Callisto furono scoperti nel 1609-10, appaiono
grandi e brillanti e sono visibili con un piccolo
binocolo. Tutti gli altri satelliti non superano i 190
km. di diametro.
Le loro dimensioni sono maggiori di quelle della
Luna ed equivalenti a quelle di Mercurio.
Ganimede è il satellite più grande del sistema
solare, con i suoi 5.250 Km di diametro.
Ganimede
SATURNO
Distanza dal Sole media milioni km
Diametro equator. km
1427
120.900
Diametro polare km
108.900
Densità (acqua=1)
0,7
Massa (terra = 1)
95,11
Rotazione (ore)
10,66
Rivoluzione (anni)
29,46
Temperatura media superf.
Satelliti noti
- 180 C°
18
Saturno è stato considerato, dall’antichità più remota e fino al 1781 (anno della scoperta
di Urano), l’estremo limite del sistema solare.
Era chiamato il lento dio errante, data la lentezza (circa 30 anni) con cui riappariva nella
stessa posizione tra le costellazioni.
È il secondo pianeta del sistema solare dopo Giove e ha un diametro 10 volte quello
della Terra. L’elevata velocità di rotazione fa si che lo schiacciamento dei poli sia
notevole. Ha un’atmosfera composta principalmente da metano e ammoniaca.
ANELLI
Caratteristica fondamentale è il sistema di anelli
circonda il pianeta. Lo spessore degli anelli è molto
limitato (50-60 Km) ed è costituito da minuscole
particelle che si muovono indipendentemente
seguendo orbite che giacciono tutte sullo stesso
piano. Tali particelle sono costituite da un involucro
di ghiaccio che ricopre una massa solida di
ammoniaca congelata. Il loro diametro varia da
pochi millimetri ad alcuni chilometri.
anelli di saturno
SATELLITI
Il numero dei satelliti non è certo in quanto se
ne scoprono sempre di nuovi, ultimi quelli
osservati dal passaggio della sonda Voyager.
Il più grande è Titano che è considerato, con i
suoi 5.150 Km di diametro, il più grande del
sistema solare dopo Ganimede. Di notevoli
dimensioni sono inoltre Giapeto, Rea, Dione,
Teti, tutti con un diametro superiore ai 1000 km.
Titano
URANO
Distanza dal Sole media milioni km
Diametro equator. km
2871
51.800
Diametro polare km
48.700
Densità (acqua=1)
1,21
Massa (terra = 1)
14,52
Rotazione (ore)
17,2
Rivoluzione (anni)
Temperatura media superf.
Satelliti noti
84
- 180 C°
15
Urano è l’ultimo dei pianeti visibili anche a occhio nudo dalla terra, scoperto nel 1781 da
W. Herschel. È molto difficile distinguerlo data la modesta luminosità, per tanto si rende
necessario un semplice binocolo o un piccolo telescopio.
Anche Urano possiede un sistema di anelli, scoperti nel 1977 e in seguito dal Voyager 2.
I colori che compongono Urano sono di diverse sfumature di azzurro, grigio e verde, con
una serie di fasce di colore scuro che corrono parallele all’ equatore.
Le osservazioni spettroscopiche dell’atmosfera di U. mostrano una rilevante presenza di
metano nonché di idrogeno, come in tutte le atmosfere dei pianeti giganti.
SATELLITI
Dei 15 satelliti noti di Urano, 10 dei quali scoperti tra il 1985 e 1986 e con diametri non
superiori ai 120 Km, solo cinque sono i satelliti che erano noti in passato: Ariel, Umbriel,
Titania, Oberon e Miranda.
Il diametro di questi satelliti, escluso Miranda (400 Km), supera il migliaio di km: data la
distanza sono visibili dalla Terra solo con i più potenti telescopi.
NETTUNO
Distanza dal Sole media milioni km
Diametro equator. km
4471
48.400
Densità (acqua=1)
1,67
Massa (terra = 1)
17,2
Rotazione (ore)
15,8
Rivoluzione (anni)
164,8
Temperatura media superf.
Satelliti noti
- 225 C°
8
Fu osservato per la prima volta il 23 settembre del 1846 da J. G. Galle e L. d’Arrest.
Non è visibile a occhio nudo, occorre un piccolo telescopio.
Nettuno è molto simile a Urano, anche se leggermente più piccolo e più pesante.
Nettuno appare di colore opaco verde – azzurrognolo e poco illuminato.
Nel 1986 si è scoperto intorno a Nettuno un anello incompleto (caso unico nel sistema
solare).
Anche Nettuno, come gli altri pianeti giganti, irraggia nello spazio più energia di quanta ne
riceva.
SATELLITI
Tritone e Nereide sono i due satelliti di Nettuno più
grandi (altri 6 sono stati solo di recente scoperti). Il
primo è tra i più grandi satelliti conosciuti, con i suoi
3.500 Km di diametro. Esso dista dal pianeta
quanto la Luna dista dalla Terra (circa 355.000 Km)
e anche le sue dimensioni sono molto simili a
quelle della Luna. Tritone ha anche un’atmosfera,
probabilmente di metano.
Nereide ha invece un diametro di appena 390 Km.
Nettuno e i suoi satelliti
PLUTONE
Distanza dal Sole media milioni km
Diametro equator. km
5.910
2.520
Densità (acqua=1)
1,3
Massa (terra = 1)
1/454
Rotazione (giorni)
6,39
Rivoluzione (anni)
247,7
Temperatura media superf.
Satelliti noti
- 230 C°
3
Scoperto da C. Tombaugh nel 1930. È visibile solo con telescopi con almeno una trentina
di centimetri di diametro.
Il piano dell’orbita di Plutone risulta molto inclinato (più di 17 gradi) sul piano generale del
sistema solare, e la sua orbita è estremamente allungata (7.440 - 4.400 mil. di Km) il che
significa che, per un certo tratto, Plutone si trova dentro all’orbita di Nettuno venendo a
incrociarsi con questa.
Sull’origine di Plutone alcuni sostengono che in tempi remoti il pianeta fosse un satellite di
Nettuno. Oggi si tende a non considerarlo più un pianeta.
Plutone dovrebbe essere riuscito a trattenere la propria atmosfera. Il pianeta però si trova
a tale distanza dal Sole da risultare completamente ghiacciato.
SATELLITI
Dal 1978 era noto un solo satellite, denominato
Caronte; più che di satellite si dovrebbe parlare
di un sistema binario Plutone-Caronte, ruotante
intorno al comune baricentro posto a circa 800
Km dalla superficie di Plutone e a 17.450 Km da
Caronte.
Caronte ha un diametro di 1.200 km circa e dista
da Plutone 19.500 km.
Nel 2006 il telescopio spaziale Hubble ha
scoperto due altri piccoli satelliti.
Plutone, Caronte e i nuovi satelliti
PIANETINI
Tra le orbite di Marte e Giove vi è una concentrazione di
migliaia (oltre 5.000) di piccoli e piccolissimi corpi celesti
denominati pianetini: è la cosiddetta fascia degli
asteroidi, posta tra 350 e 450 milioni di km. dal Sole.
I più grandi sono: Cerere, Pallade, Vesta, Hygiea.
Solamente una dozzina di essi ha un diametro superiore ai
100 km. Moltissimi sono poco più che enormi sassi vaganti
che non superano il km. di diametro.
Cerere è il primo pianetino, scoperto da G. Piazzi la notte
del 1° gennaio 1801. Ha un’orbita compresa tra quelle di
Giove e di Marte e, con un diametro di circa 1.000 km, è
anche il più grande dei pianetini e si trova a una distanza
media dal Sole di 410 milioni di km.
Cerere
COMETE
Oggetti minori del Sistema Solare, costituiti da un nucleo del diametro di una ventina di
km. e composto da elementi volatili allo stato di ghiaccio frammisti a polveri e detriti di
tipo meteorico, da una o più code lunghe anche decine di milioni di km. e da una chioma.
Le C. percorrono in genere orbite molto eccentriche, con periodi di rivoluzione che vanno
da pochi anni a migliaia di anni. Il periodo in cui sono visibili è quando transitano vicine al
Sole, in quanto il suo calore fa evaporare il nucleo costituendo gli elementi visibili (talvolta
anche a occhio nudo) della coda e della chioma.
La più famosa delle C. è la cometa di Halley, che ha un periodo di 76 anni, apparsa nel
1986.
Di recente (1997) è apparsa, ben visibile ad occhio nudo, anche la cometa di Hale-Bopp.
cometa di Halley
cometa di Hale-Bopp (foto D. Tirelli)