IL PIANETA SATURNO
Edoardo Centrella
IV AL
Premessa: Il sistema solare
Si pensa che il sistema solare abbia avuto origine circa
4,6 miliardi di anni fa da un’enorme nube di gas e
polveri detta “nebulosa solare”.
Questa nube possedeva una massa molto superiore a
quella del Sole e dopo milioni di anni collassò su sé
stessa. Questo evento dette inizio alla formazione di
una massa discoidale in rotazione con al centro una
zona calda e molto densa. Col trascorrere del tempo
questa zona si trasformò nel Sole e i pianeti si
formarono con una parte del materiale restante.
LA “FAMIGLIA” DEL SOLE
Il sistema solare ha un diametro di circa 15000 miliardi
di Km ed è costituito da 9 pianeti, suddivisi in due
regioni da un anello di asteroidi chiamato “fascia
principale”. Nella regione interna sono presenti
Mercurio, Venere, la Terra e Marte; Mentre in quella
esterna si trovano i pianeti giganti quali Giove,
Saturno, Urano, Nettuno e in una zona più remota
Plutone. Inoltre nel sistema solare sono presenti
anche altri corpi come lune (circa 140), comete e
asteroidi.
Il nuovo pianeta Eris: E’ un pianeta nano ed è
considerato il corpo più massiccio orbitante attorno a
Sole, aldilà dell’orbita di Nettuno. Il corpo celeste è
ghiacciato e orbita aldilà di Nettuno e ha dimensioni
maggiori di Plutone. Classificato dalla Unione
Astronomica Internazionale (UAI) come pianeta, si
può affermare che il sistema solare è formato da ben
10 pianeti !
SATURNO
Saturno è il secondo pianeta per
dimensioni, dopo
Giove, ed il sesto per distanza dal Sole
(1,43 MLD di KM). E’ una grande massa
di gas e liquidi, costituito
prevalentemente da idrogeno,
provvisto di un rigonfiamento sulla
zona equatoriale e una sorgente
energetica interna.
Il gigante gassoso è il meno denso
tra i pianeti ed è circondato da numerose lune
(34) e uno spettacolare sistema di anelli. Saturno
è visibile ad occhio nudo come una stella per 10
mesi l’anno e impiega circa 2,5 anni ad
attraversare ciascuna costellazione dello Zodiaco.
CENNI STORICI
Saturno è l’ultimo dei pianeti visibile ad occhio nudo e il primo
astronomo ad osservarlo fu Galileo Galilei che nel 1610 cercò di
ipotizzarne una forma. Inizialmente il pianeta gli apparve
accompagnato da altri due corpi e per questa ragione lo definì
tricorporeo. Successivamente con l’avvento di strumenti sempre
più avanzati riuscì a variare l’angolo di visualizzazione degli
anelli così da scoprire nuovi dettagli. Galileo ipotizzò varie forme
di Saturno ,anche circondato da anelli, che tuttavia erano
tangenti al pianeta.
Disegni effettuati da
Galileo sul pianeta
Saturno
Osservazione di Saturno da parte
di una ricostruzione fedele al
telescopio utilizzato da Galileo
Nei secoli successivi altri astronomi scoprirono
nuovi particolari di Saturno. Come Christiaan
Huygens che nel 1655 fu il primo a intuire la forma
circolare dei corpi intorno al pianeta e scoprì
Titano (satellite di Saturno). Nel 1675
Giandomenico Cassini individuò la prima
suddivisione degli anelli che ancora oggi porta il
suo nome, come la sonda in orbita attorno al
pianeta, e scoprì anche altri satelliti di Saturno.
L’ORBITA DI SATURNO
Saturno impiega circa 29,46 anni terrestri per
completare un’intera orbita attorno al Sole, e 10 ore e
47 minuti per compiere un giro completo sul proprio
asse. L’asse di rotazione del pianeta è inclinata di
circa 26,7° questo fenomeno permette a Saturno un
ciclo stagionale simile a quello terrestre, ma assai più
lungo. L’inclinazione dell’asse fa sì che i poli siano
alternativamente rivolti verso il Sole, facendo in modo
che dalla Terra gli anelli sembrano aprirsi e chiudersi
durate il periodo di rivoluzione del pianeta.
RIFERIMENTI ORBITALI
Afelio
1 503 983 449 km
Perielio
1 349 467 375 km
Circonferenza Orbitale
8 958 000 000 km
Velocità orbitale
9,639 km/s (media)
Satelliti
62
Anelli
12
Inizialmente gli anelli non sono molto visibili, solo di
“taglio”, in seguito diventa visibile sempre di più la
parte superiore degli anelli, in quanto il nord si
orienta verso il Sole. Successivamente la visione
degli anelli è nuovamente a “taglio”, a causa del
moto di rivoluzione del pianeta, e man mano che
il polo sud si orienta verso il Sole si può osservare
la parte inferiore degli anelli.
Struttura interna
La massa di Saturno è pari a 95 volte quella
terrestre, ma il suo volume è pari a 764 volte
quello della Terra. Il pianeta infatti è composto da
elementi molto leggeri come elio (25%) e idrogeno
(75%) allo stato liquido e gassoso. Saturno è il
pianeta meno denso tant’è che galleggerebbe
sull’acqua.
Ciò che si osserva del gigante gassoso non è la
sua superficie ma il suo strato più esterno
dell’atmosfera. All’ interno del pianeta elio e
idrogeno sono allo stato liquido a causa
dell’aumento della pressione e temperatura.
Negli strato ancora più interno i gas quali idrogeno
ed elio si trovano sotto forma di metalli liquidi ad
una pressione di circa 3 ML di atmosfere ed a una
temperatura di circa 20000 °C.
In questo strato si verificano correnti elettriche
generando un campo magnetico pari a circa il
71% quello terrestre. Al centro del pianeta è
presente un nucleo delle dimensioni della Terra
sottoposto ad una pressione di 8 ML di atmosfere
e con una temperatura di 12000 °C formato da
silicati ferrosi e ghiaccio
ATMOSFERA
L’ atmosfera di Saturno (alta complessivamente 26000 Km
circa) costituisce l’involucro gassoso visibile di colore giallo
pallido, caratterizzato da bande colorate di diversa tonalità
parallele all’equatore. In generale è formata da Idrogeno ed
Elio ma anche da altri elementi, che si ipotizza si siano
formati da reazioni chimiche sconosciute. Si pensa che il
pianeta sia costituito da tre strati atmosferici che
diminuiscono di temperatura man mano che sono sempre
più esterni, perché le sostanze che li compongono
condensano diversamente a quote differenti dando vita a
nuovi strati.
Lo strato più interno di Saturno è formato da nubi di
ghiaccio d’acqua, quello superiore è costituito da
idrosolfato d’ammonio ed infine lo strato più esterno è
caratterizzato dalla presenza di cristalli ghiacciati di
ammoniaca ad una temperatura di circa -140 °C. L’alta
atmosfera assorbe le radiazioni ultraviolette aumentando la
temperatura e dando vita ad un sottile strato di nebbie; ed
è proprio questo che dona al pianeta il suo tipico aspetto
uniforme.
Le nebbie si formano nello strato di atmosfera rivolto verso
il Sole. Saturno assorbe energia da Sole ma ne irradia
quasi il doppio. Il calore in eccesso viene formato da
goccioline di Elio nello strato metallico del pianeta, che
convertono la loro energia cinetica in calore man mano che
si dirigono verso il nucleo di Saturno. Il calore viene
trasferito attraverso la bassa atmosfera, e insieme al moto
di rotazione del pianeta si formano cicloni e venti che
possono raggiungere una velocità di circa 1800 K/h.
Esagono
sull’emisfero
boreale di
Saturno,
ripreso dalla
sonda
Voyager
TEMPO ATMOSFERICO
Dalla Terra sono visibili tempeste atmosferiche gigantesche che si
formano nell’alta atmosfera composte da ammoniaca ghiacciata
bianca. Avvengono ogni 30 anni circa durante l’estate dell’emisfero
settentrionale, ma non se ne conosce la causa. L’ultima grande
macchia bianca ha quasi ricoperto l’intera zona equatoriale per circa un
mese ed è stata scoperta il 25 Settembre del 1990. La sonda Cassini
nel 2004 localizzò un area in cui queste manifestazioni atmosferiche
erano frequenti, denominata «vicolo delle tempeste».
La scintillante tempesta Dragone, considerata un gigantesco temporale,
ripresa nel 2004 presso il vicolo delle tempeste
Tempesta su Saturno: ripresa dal satellite Cassini il
15 Marzo 2011, viene considerata la più grande
tempesta mai verificata con una superficie di oltre 8
volte quella della terra. Le tempeste saturniane non
sono affatto frequenti e finora si sono verificate a 30
anni circa l’una dall’altra con una durata di vari mesi.
CAMPO MAGNETICO
L’esistenza della magnetosfera di Saturno è stata accertata
dalla sonda Pioneer 11 nel 1979. La formazione della
magnetosfera è data dallo strato interno del pianeta
contenente idrogeno liquido, dove si verificano frequenti
scariche elettriche, e dall’elevate velocità di rotazione. La
magnetosfera è formata da fasce toroidali di radiazione nella
quali si trovano ioni e nuclei atomici ionizzati, che si
estendono fino a 2 Km anche in direzione opposta al Sole. Le
interazioni tra Magnetosfera e ionosfera danno vita a aurore
polari.
AURORE POLARI
Come la Terra, anche Saturno è caratterizzato dalla presenza di
aurore polari che si verificano raramente, soltanto due volte
nell’arco nel moto di rivoluzione del pianeta. Le aurore sono
causate dall’interazione del vento solare con l’alta atmosfera in
corrispondenza del campo magnetico saturniano, che non
essendo disposto equamente sull’intera superficie, comporta che
le aurore ai due emisferi non siano identiche.
Immagine
immortalata
da Hubble
nel 1990.
Raffigura le
due aurore di
Saturno ai
due emisferi.
Il 26
Gennaio
coincide
con
l’arrivo
del vento
solare.
SATURNO: IL SIGNORE DEGLI ANELLI
Gli anelli di Saturno sono i più visibili del Sistema solare e per
questa ragione è stato soprannominato «Il Re dei pianeti».
Vennero osservati per la prima volta da Galileo nel 1610, che li
definì «orecchie». Successivamente Christiaan Huygens li
descrisse come bande di diverso aspetto che variavano a
seconda della posizione del pianeta rispetto alla Terra. Gli anelli
sono costituiti prevalentemente da ghiaccio d’acqua sporco ad
alta riflettività e le dimensioni variano da granuli di polvere a
interi blocchi di qualche metro che circoscrivono orbite separate
attorno al pianeta.
Gli anelli sono classificati con delle lettere
secondo l’ordine di scoperta. Gli anelli più
evidenti sono C, B ed A, circondati da altri,
quasi invisibili, costituiti da particelle minuscole.
Gli anelli esterni a quelli principali sono F, G ed
E, l’anello D è interno a C e completa l’intero
sistema. Gli anelli mutano aspetto nel tempo e
le lune che vi si trovano mantengono le
particelle confinate all’interno di essi , formando
discontinuità come la divisione di Encke.
LA DIVISIONE DI ENCKE
La divisione di Encke consiste in uno spazio
vuoto all’interno dell’anello «A» causato
dalla presenza dell’orbita di Pan, satellite
più interno di Saturno. Nella divisione è
stato scoperto un ulteriore anello più sottile.
LA DIVISIONE DI CASSINI
La divisione di Cassini è collocata tra l’anello «B» e l’anello «A». Prende il
nome dallo scopritore Giandomenico Cassini nel 1675. La divisione è dovuta
all’influsso gravitazionale del satellite Mimas, che espelle il materiale a causa
del suo passaggio. Al contrario degli altri anelli la divisione è ricca di carbonio e
silicati che si ipotizzano siano residui dei resti di una luna.
I SATELLITI
Saturno possiede uno svariato numero di satelliti;
se ne contano 62, soprannominati dagli astronomi
con nomi dei Titani. I satelliti sono classificabili in
tre gruppi. Il primo è costituito dalle lune principali
grandi e sferiche, il secondo gruppo è costituito
dalle lune interne e di forma irregolare. I corpi di
entrambi i gruppi orbitano sia dentro che fuori il
sistema di anelli saturniano. Il terzo gruppo di
satelliti è molto distante dagli altri due (luna più
distante orbita oltre 23000 ML di Km da Saturno). I
corpi appartenenti al terzo gruppo hanno forme
irregolari e orbite inclinate, tipiche degli oggetti
catturati. Dalla Terra le lune saturniane sembrano
soltanto punti più o meno luminosi, ma le sonde
Cassini e Voyager hanno rilevato che molte di loro
sono mondi dalle caratteristiche uniche.
LE LUNE DI SATURNO
PROMETHEUS: Prometheus è una piccola luna a
forma di «patata» che orbita sul lato interno
dell’anello F interagendo con esso. La sonda
Cassini nel 2004 ha ripreso l’interazione della luna
con l’anello e sembra che il corpo stia strappando
particelle da esso.
MIMAS: E una delle lune maggiori di Saturno e
orbita esternamente al sistema di anelli. Mimas è
un satellite sincrono, ovvero mostra sempre la
stessa faccia al pianeta, proprio come la luna
terrestre. La sua superficie non è completamente
sferica e la sua lunghezza è superiore di 30 Km
rispetto alla larghezza e profondità. La luna
possiede un grande cratere con un diametro di
circa 130 Km, soprannominato Herschel dallo
stesso scopritore.
TITANO: UNA LUNA PARTICOLARE
Titano è la seconda luna per dimensioni dell’intero sistema solare ed
è grande quasi quanto Mercurio. Il satellite è perennemente ricoperto
da un velo di nebbia che nasconde la sua superficie. Titano è dotato
di un’atmosfera avente una composizione chimica simile e quella
terrestre prima della comparsa della vita. L’atmosfera di Titano è
ricca di Azoto e nei pressi della superficie avviene la formazione di
nubi di metano che causano piogge e successivamente laghi della
sostanza stessa. In seguito, i laghi, evaporano e il ciclo ricomincia
( simile al ciclo dell’acqua terrestre). Titano è un satellite tra i più
densi con una temperatura superficiale di circa -180 °C e
un’atmosfera cupa a causa dello «smog» presente.
MISSIONE SPAZIALE CASSINI-HUYGENS
Cassini–Huygens è una missione robotica
interplanetaria, cui hanno collaborato
NASA/ESA lanciata il 15 Ottobre del 1997 per
studiare il sistema di Saturno. La navicella è
composta da un orbiter (cassini) e da un
lander (huygens). Cassini è la prima navicella
ad essere entrata nell’orbita di Saturno, il 1°
luglio del 2004. In precedenza il pianeta era
stato visitato da altre sonde quali Pioneer 11
e Voyager 1 e 2. Il 25 Dicembre del 2004 la
sonda Huygens si separa dall’orbiter e si
dirige verso la densa atmosfera di Titano;
occorreranno ben 2,30 ore prima che la
sonda atterri. Nel tragitto huygens ha
analizzato l’atmosfera del satellite rilevando
dati e immagini.
MITOLOGIA
Anche Saturno ha un’origine mitologica, il nome infatti
deriva dal Dio romano dell’agricoltura ( in latino Saturnus).
Il simbolo astronomico rappresenta una falce ( del Dio
dell’agricoltura) e lo scorrere del tempo. Nell’antichità
classica era identificato come la divinità greca Crono
(Kronos-tempo).
Simbolo
astronomico
di Saturno
Saturno, museo
nazionale del
bardo, Tunisi
Vera passione per la conoscenza in un
giovane è quella che si mantiene viva
nonostante la scuola.
Giovanni Soriano, Maldetti. Pensieri in
soluzione acida, 2007
