Il sistema solare

CAPITOLO 4
Il sistema solare
Il sistema solare è formato da corpi celesti diversi tra loro per natura e dimensioni ma accomunati da stesa origine e
costretti a muoversi in uno spazio definito e governato dalla forza gravitazionale del sole di diametro 3 a.l. (30 000
miliardi di km). Esso comprende una stella di modeste dimensioni, il sole, 9 pianeti, 63 satelliti, numerosi anelli di
materiali, asteroidi, comete, meteoroidi e materia interstellare. La massa del sistema solare è concentrata nel 99,8 5
nel sole.
Il sole è una stella di raggio 700 000 km con una densità di 1,4 g/cm3 con un accelerazione di gravità di 28 quella
terrestre. Esso ruota intorno al proprio asse, ma con velocità diversa a seconda della latitudine, meno all’equatore e
più ai poli. Esso è una potentissima fonte di energia; la costante solare è la quantità di energia prodotta da 1 m2 in 1
secondo dalla superficie del sole.
Possiamo dividere convenzionalmente il sole in 3 parti:
 L’interno del sole, formato da un nucleo avvolto da una zona radioattiva che passa a sua volta a una zona
convettiva
 La superficie visibile detta fotosfera
 L’atmosfera distinta in due strati; cromosfera e corona
All’interno del nucleo vi è un reattore nucleare a fusione mantenuto stabile dalla forza di gravità. In esso vi sono 15
milioni di K. L’energia in esso prodotta si trasferisce verso l’esterno con un processo di radiazione che interessa
l’involucro circostante chiamato zona radioattiva in cui gli atomi dei gas assorbono ed emettono energia, ma per la
minore temperatura non danno luogo a reazioni nucleari.
Alla profondità di 10 000 km i gas diventano meno stabili, per la minor pressione e si innescano movimenti
convettivi e quindi l’energia è trasportata per convezione nella zona convettiva; la parte sommitale di questa zona
forma la superficie luminosa del sole.
La fotosfera è l’involucro che irradia quasi tutta la luce solare e corrisponde al disco luminoso del sole: la sua
temperatura di 6mila K gli da il uso colore giallo.
La superficie non è liscia, ma ha una struttura a granuli brillanti; essi sono l’affiorare di gigantesche bolle di gas
della parte convettiva. Essi durano pochi minuti, ma tutti i granuli fanno sembrare la superficie del sole in continua
ebollizione.
Le macchie solari sono zone scure depresse rispetto alla superficie divise in una zona più scura, ombra e una più
chiara, penombra. Esse solo punti “freddi” della fotosfera variabili per dimensioni e numero, ma la loro comparsa ha
una periodicità di circa 11 anni. La cromosfera è un involucro trasparente di gas incandescenti che avvolge la
fotosfera. Esso è visibile solo durante un eclissi totale di sole ed è un sottile alone rosso il cui bordo esterno è
sfrangiato in numerose punte luminose dette spicole. La corona è la parte più esterna dell’atmosfera solare ed è
formata da un involucro di gas ionizzati sempre più rarefatti man mano che ci si allontana dalla cromosfera. La sua
luminosità è molto bassa. Nella sua parte più esterna le particelle hanno velocità sufficiente da staccarsi e si
disperdono nello spazio come vento solare.
Le protuberanze sono grandi nubi di idrogeno che si innalzano dalla cromosfera e penetrano nella corona. Sono
immense fiammate, vortici, archi giganteschi.
I brillamenti o flares sono violentissime esplosioni di energia, veri e propri lampi di luce associati a potenti scariche
elettriche. Nel corso di tali esplosioni la temperatura può raggiungere milioni di gradi e vengono liberate enormi
quantità di energia. Sulla terra essi provocano aurore polari e tempeste magnetiche. Questi fenomeni periodici o
temporanei risultano collegati al ciclo undiciennale delle macchie solari.
L’interno del sole è formato dal 98 % di idrogeno ed elio sotto forma di elettroni liberi e nuclei atomici e il restante 2
% di altri elementi. Gli strati più esterni sono formati da circa 85 % di idrogeno, circa 15 % di elio e meno dell 1%
degli altri elementi più pesanti. Questo ci fa capire che il sole è fatto di materia riciclata ovvero atomi formatisi in
stelle passate più grandi del sole.
I pianeti visibili ad occhio nudo si distinguono perche cambiano sensibilmente la con regolare periodicità loro
posizione nella volta celeste. Il primo a riconoscere ciò fu Copernico col suo sistema copernicano, ma Keplero
formulò le tre leggi fondamentali del movimento dei pianeti.
1. I pianeti descrivono intorno al sole orbite ellittiche quasi complanari e il Sole è uno dei due fuochi dell’ellisse
e ruotano in senso antiorario.
2. Il raggio vettore tracciato dal Sole a uno qualsiasi dei pianeti descrive aree uguali in intervalli di tempi uguali.
Essi si muovono più velocemente se vicini al sole e più lentamente se lontani.
© Federico Ferranti S.T.A.
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3. I quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro
orbite ellittiche. T²/a³(che può essere raggio se l’orbita è circolare o semiasse maggiore se l’orbita è
ellittica) = k. La velocità media di un pianeta è tanto minore quanto esso è più lontano dal sole.
Newton descrisse invece la legge di gravitazione universale F = Gm1m2/r².
I pianeti del sistema solare sono diversi per dimensione, natura e distanza dal sole, ma vengono divisi in due gruppi:
quelli di tipo terrestre (Mercurio, Venere, Terra, Marte) e quelli di tipo gioviano (Giove, Saturno, Urano e Nettuno).
Le più grandi differenze tra i due gruppi sono nelle dimensioni e nella densità (maggiore nei primi e minore nei
secondi). I primi sono fatti di rocce e metalli, mentre i secondi di idrogeno elio e ghiacci. I primi hanno atmosfere
tenue o nulle mentre i secondi hanno atmosfere dense. Questo deriva dalla lontananza dal sole e dalla loro massa. Più
c’è massa e più le particelle sono attratte, inoltre la bassa temperatura dovuta alla lontananza dalla stella fa si che le
molecole abbiano poca velocità per sfuggire all’atmosfera. Inoltre i primi hanno pochi satelliti, mentre i secondi ne
hanno molti o hanno anche anelli.
La distanza dal sole dei pianeti è regolata dalla legge di Titius Bode:
Assumendo la distanza Terra-Sole pari ad una unità astronomica, i semiassi maggiori (a) delle orbite di ciascun
pianeta seguono approssimativamente la relazione
Dove k assume valori corrispondenti alle potenze di due: 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128...
L’unico pianeta che si discosta da questa legge è Nettuno.
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