Nettuno

Nettuno
Scoperta
Le prime osservazioni di Nettuno risalgono al Dicembre 1612 - Gennaio 1613 quando Galileo lo
considerò erroneamente stella fissa. In quel periodo difatti il suo moto era troppo esiguo per poter
essere individuato dal piccolo telescopio di Galileo.
Nel 1821 Alexis Bouvard, osservando delle deviazioni nell’orbita del vicino pianeta Urano, ipotizzò
la presenza di un corpo sconosciuto che ne perturbasse il moto.
Nel 1845-46 un matematico francese, Urbain Le Verrier, sviluppò dei calcoli, ma suscitò poco
interesse fra i suoi compatrioti. Per questo mandò una lettera al direttore dell’osservatorio di
Berlino, Johann Gottfried Galle, invitandolo a compiere delle osservazioni e così, la sera del 23
Settembre 1846, con l’aiuto di alcune tavole fornite dallo studente Heinrich d’Arrest, Galle
individuò il pianeta Nettuno, con la differenza di circa 1° dalla posizione predetta da Le Verrier.
- Anche John Couch Adams nel 1843 aveva calcolato l’orbita di un ipotetico ottavo pianeta che
potesse causare le perturbazioni osservate da Bouvard nell’orbita di Urano. Mandò i suoi calcoli a
Sir George Airy il quale lo sollecitò per ulteriori spiegazioni, ma Adams non rispose mai alla lettera
inviatagli non riuscendo così a sostenere questa sua tesi.
Tuttavia, nel Giugno del 1846, Airy lesse l’articolo pubblicato da Le Verrier e, notato che le ipotesi
da lui fatte sulla posizione di questo pianeta si discostavano di poco da quelle proposte da Adams,
convinse il direttore dell’osservatorio di Cambridge, James Challis, a compiere delle osservazioni.
Ma egli non riuscì a individuarlo.
Caratteristiche generali
Con la sua massa di 1.0243x1026 kg, questo pianeta si colloca a metà fra la
Terra e i Giganti Gassosi più grandi: infatti è circa 17 masse terrestri, ma
solo 1/19 della massa di Giove, mentre la sua densità media è di 1.64 g/cm3,
la più alta dei pianeti giganti.
La sua gravità superficiale è la più forte dopo quella di Giove, così che
questi due pianeti sono gli unici ad avere una gravità maggiore di quella
terrestre. Il suo raggio equatoriale misura 24764 km, quasi quattro volte
quello terrestre.
La distanza media fra Nettuno e il Sole è di 4.55 miliardi di km (circa 30.1 UA) e il suo periodo di
rivoluzione è di 164.79 anni terrestri (il 12 Luglio 2011 Nettuno avrà percorso completamente la
sua orbita per la prima volta dal momento della sua scoperta). La sua orbita è inclinata di 1.77°
rispetto all’eclittica con un’eccentricità pari a 0.009, mentre il suo asse di rotazione è inclinato di
28.31° rispetto al suo piano orbitale. A causa dell’inclinazione assiale simile a quella terrestre (23°)
e del lungo periodo orbitale, questo pianeta ha stagioni piuttosto simili alla Terra, ma di durata di
circa quaranta anni.
Il suo periodo di rotazione è circa 0.6713 giorni terrestri, ovvero 16.11 ore. La sua atmosfera ha una
rotazione di tipo differenziale, la più pronunciata fra tutti i pianeti del Sistema Solare, con una
differenza di periodo di rotazione fra l’equatore e i poli di circa 6 ore.
Il suo albedo di 0.41, subisce delle variazioni dovute ai cicli stagionali, come si è potuto osservare
dalle immagini del Telescopio Hubble. Si è calcolato che il prossimo valore massimo di albedo si
avrà attorno al 2025.
Struttura
La struttura interna di Nettuno è simile a quella di Urano. La sua atmosfera costituisce circa il 5-10
per cento della sua massa.
• Interno e superficie
Internamente il pianeta è formato da un nucleo di Ferro,
Nickel e silicati, con una massa stimata di circa 1.2 masse
terrestri, un raggio di circa 7500 km, una pressione di 700
GPa (milioni di volte quella sulla superficie terrestre) e
temperature di 6500-7000°K, circondato da un inviluppo
di idrogeno molecolare liquido, elio ed ammoniaca, con
temperature fino ai 2500°K.
Questa regione interna più calda condensa, gradualmente,
in un mantello fluido ricco di acqua, ammoniaca e
metano, che ad alte temperature e pressioni diventa
conduttore, generando il campo magnetico del pianeta,
inclinato di 47 gradi rispetto all'asse di rotazione. Il suo
asse di simmetria è spostato di almeno 13500 km dal
centro geometrico del pianeta.
La superficie è semifluida e composta da Idrogeno ed
Elio e, in misura minore, metano che sfuma in una debole
atmosfera.
Per la sua composizione chimica, questo pianeta è definito da molti scienziati come ghiacciato
piuttosto che gassoso, anche se si tratta più propriamente di ghiaccio fluido molto denso e
convettivo.
• Atmosfera
L’atmosfera di Nettuno è composta da due strati principali: la troposfera, dove le temperature
diminuiscono all’aumentare dell’altitudine, e la stratosfera dove al contrario la temperatura
aumenta con l’altitudine.
Gli elementi più abbondanti sono Idrogeno ed Elio, rispettivamente l’80 e il 19 per cento e, in
misura molto minore, il metano. Il forte assorbimento da parte del metano nelle bande del rosso e
dell’infrarosso è il principale elemento che conferisce a Nettuno il suo caratteristico colore blu.
L’atmosfera è solcata da nubi di composizione diversa a seconda dell’altitudine.
Nella parte più bassa della troposfera, circa 80 km sotto il livello di riferimento (posto ad una
pressione di 100 millibar), si trovano nubi composte principalmente da ammoniaca e acido
solfidrico. 40 Km più in alto si incontra uno strato di nubi di metano.
Ad altezze maggiori, nella stratosfera, si trovano nubi di idrocarburi, originatesi dalla dissociazione
del metano da parte della luce solare.
L’atmosfera è molto attiva, sono infatti presenti venti molto intensi. La forza di questi venti sembra
sia dovuta al calore prodotto dal pianeta che provoca correnti calde ascendenti e correnti fredde
discendenti, a causa del trasferimento di calore dall’interno verso l’atmosfera.
Come Giove e Saturno, anche Nettuno possiede delle macchie ovali, la più estesa delle quali è la
Grande Macchia Scura, un vortice di dimensioni paragonabili a quelle della Terra e lunga circa ¼
del raggio di Nettuno, che ruota in senso antiorario con un periodo di circa 10 giorni rispetto al resto
dell’atmosfera. Al di sopra di essa si formano e si dissolvono in continuazione nubi simili a cirri,
formate dalla condensazione del metano fuoriuscito dagli strati inferiori per l’elevata pressione. Già
dopo pochi anni dalle osservazioni della Voyager la Grande Macchia scura non era più visibile con
HST.
A sud si osserva un’altra macchia, la Macchia Scura 2, sovrastata da correnti ascendenti di metano
che danno origine a nubi più chiare.
Oltre a queste formazioni nuvolose, ne è stata osservata un’altra tipologia, le nubi scooter, così
denominate per il fatto che si muovono attorno al pianeta più rapidamente delle altre. Si pensa che
esse siano originate da una macchia calda e profonda che genera una colonna ascendente di
idrogeno proveniente dallo strato al di sotto delle nubi di metano.
Anelli
Scoperto grazie all’osservazione di un’occultazione stellare e confermato dall’esplorazione della
sonda Voyager 2 nel 1989, Nettuno possiede un debole sistema di anelli planetari, la cui
composizione è tuttora incerta.
Si pensa che possano essere formati da particelle di ghiaccio e silicati o composti del carbonio, ma
non si ha ancora la certezza se si tratti di veri e propri anelli o piuttosto di archi di grani di polvere
che circondano il pianeta; tale incertezza è collegata in parte alla considerevole variazione del loro
spessore. Infatti il sistema anulare si compone di tre strutture principali suddivise in anelli
secondari, alcune con i bordi netti, altre formate da archi o da materia diffusa.
I nomi dati a queste strutture, ordinate a distanza crescente dal pianeta, sono:
Anello Galle, anello diffuso
Anello Le Verrier, anello interno
 Anello Lassell
 Anello Arago
Anello Adams, anello principale
 Anello Courage
 Anello Liberté
 Anello Egalité
 Anello Fraternité
La loro struttura sembra irregolare, forse a causa delle interazioni gravitazionali con i satelliti del
pianeta; essi presentano notevoli interruzioni e zone più dense note come “archi d’anello”.
Galle è un anello largo ma debole, situato a 41900 km da Nettuno.
Adams, il più esterno, è situato a 62930 km dal centro del pianeta. Da alcune osservazioni compiute
su di esso si è scoperto che gli anelli che lo compongono sono estremamente instabili, forse a causa
dell'attrazione gravitazionale del satellite Galatea, tanto che entro la fine del XXI secolo l'anello
Liberté potrebbe scomparire.
L'origine di questi archi densi e luminosi è tuttora un enigma e nessuna delle teorie proposte sembra
dare una risposta soddisfacente, anche se è stata avanzata l'ipotesi che derivino dalla disgregazione
di piccole meteoriti.
Satelliti
Visto che Nettuno ha preso il nome dal Dio romano del mare, le sue lune prendono il nome da vari
Dei minori del mare e ninfe della mitologia greca.
I satelliti sono in tutto 13. In ordine di distanza: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larissa, Proteus,
Triton, Nereid, S/2002 N 1, S/2002 N 2, S/2002 N 3, Psamathe, S/2002 N 4.
Triton, scoperto nel 1846 da W. Lassell, è di gran
lunga il più grande dei satelliti del pianeta e l’unico
abbastanza massivo da avere una forma pressoché
sferica.
È l’oggetto più freddo misurato nel Sistema Solare con
una temperatura superficiale di 40°K. Ha un atmosfera
estremamente sottile dominata da azoto.
La sua densità è di circa 2.066 g/cm3, indice del fatto
che al suo interno è contenuta più roccia rispetto ai
satelliti ghiacciati di Saturno e Urano. Inoltre, in tutto il
Sistema Solare è l’unico satellite di grandi dimensioni
che orbiti in direzione opposta alla rotazione del suo pianeta.
La superficie è percorsa da enormi crepe; le immagini raccolte dalla sonda Voyager 2 mostrano
eruzioni di geyser che proiettano azoto e particelle di polvere scura a diversi km nell’atmosfera.
Una gran parte del pianeta è ricoperta da un particolare paesaggio di depressioni circolari separate
da rilievi ruvidi, il cosiddetto terreno cantaloupe. Questo tipo di terreno, che copre l’emisfero nord,
è diverso da qualunque altro nel Sistema Solare. Le depressioni non sono crateri dovuti a impatti; la
loro origine è ancora sconosciuta, forse sono dovute alla fusione e al collasso della superficie
ghiacciata.
La vasta calotta polare sud è sede di depositi di colore rosa, che si crede contengano metano
ghiacciato. Al di sopra di essi sono presenti delle strisce scure, presumibilmente ghiaccio o polvere
carbonacea depositata dai geyser.
Vi è inoltre una banda blu-verde che si estende intorno a Triton vicino all’equatore: si tratta di
depositi di azoto ghiacciato.
Proteus, come altre 5 lune, non fu scoperto da Terra perché è situato vicino al piano equatoriale di
Nettuno e si perde nel bagliore della luce solare riflessa dal pianeta. E’ uno degli oggetti più scuri
del Sistema Solare. Orbita nella stessa direzione della rotazione del pianeta ad una distanza di
92800 km sopra le nuvole, e completa un orbita in 26 h e 54 min. Ha una forma irregolare e non
mostra segni di attività geologiche.
Gli altri satelliti, più piccoli, presentano come Proteus forme irregolari e non mostrano segni di
attività geologica. Nereide ha l’orbita più eccentrica (e = 0.75) di qualunque altro satellite nel
Sistema Solare: la sua distanza dal pianeta varia da 1.353.600 km a 9.623.700 km.
Formazione
Vi sono due ipotesi principali per la formazione dei giganti ghiacciati come Nettuno. Infatti, le
regioni più esterne del Sistema Solare risulterebbero troppo poco dense per permettere la
formazione di corpi tanto grandi.
La prima ipotesi è che si siano formati per instabilità del disco protoplanetario.
Una seconda ipotesi, attualmente molto accreditata, suggerisce che essi si siano formati in una
regione più vicina al Sole e siano poi migrati nelle loro orbite attuali dopo che il disco
protoplanetario si era estinto. Questa ipotesi viene spiegata in maniera abbastanza dettagliata dal
cosiddetto Modello Nice.
Stefania Cavina