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Sistema Solare e Pianeti Sistema Solare Il Il sistema solare è il costituito dal Sole e da una varietà di corpi celesti mantenuti in orbita dalla forza di gravità del Sole. Lo si può considerare come una sfera irregolare con un raggio di circa 100.000 UA Sistema Solare Sistema Solare Sole (99,8% della massa del sistema solare) Pianeti (8). Pianeti nani (5 riconosciuti), diversamente dai pianeti non hanno “ripulito” lo spazio circostante. Satelliti. Asteroidi (fascia degli asteroidi, fascia di Kuper). Nube di Oort (sferica, da dove hanno origine le comete). origini del sistema solare Sistema Solare Pianeti terrestri Pianeti gioviani DISTANZA MIN -MAX DAL SOLE MIL KM RIVOLUZIONE ROTAZIONE MASSA KG DIAMETRO KM DENSITA ' G/CM3 MERCURIO 46-69,8 87,97 G 58,65 G 3,4X1023 4878 5,44 VENERE 107,4-109 224,70 G 243,01 G 4,9X1024 12 103 5,24 TERRA 147-152 365,26 G 23H 56MIN 5,98X1024 12 756 5,52 MARTE 206,7-249,1 686,98 G 24H 37MIN 6,4X1023 6794 3,95 GIOVE 740,9-815,7 11,86 A 9H 55MIN 1,9X1027 142 984 1,3 SATURNO 1374-1507 29,42 A 10H 40MIN 5,69X1026 120 536 0,7 URANO 2735-3004 83,75 A 17H 18MIN 8,731025 51 118 1,21 NETTUNO 4456-4537 163,72 A 16H 17MIN 1,0X1026 49 528 1,7 satelliti Attualmente (2012) sono conosciuti 176 satelliti che orbitano intorno agli otto pianeti principali, e 8 intorno ai pianeti nani. Leggi di Keplero prima legge di Keplero I pianeti percorrono orbite ellittiche quasi complanari, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi. La linea ideale che congiunge afelio e perielio è detta linea degli apsidi. modeste eccentricità. seconda legge di Keplero Il raggio vettore che congiunge il centro del Sole al centro dei pianeti descrive aree uguali in tempi uguali. La velocità di rivoluzione dei pianeti intorno al sole non è costante, i pianeti accelerano avvicinandosi al perielio e rallentano verso l’afelio. terza legge di Keplero I quadrati dei tempi di rivoluzione (t) di ciascun pianeta sono proporzionali ai cubi del raggio medio dell'orbita (d). durata moti di rivoluzione Mercurio 88 giorni (0,241 anni) Venere 224 giorni (0,615 anni) Terra 1 anno Marte 687 giorni (1,881 anni) Giove 11,87 anni Saturno 29,45 anni Urano 84,07 anni Nettuno 164,9 anni Newton e la legge di gravitazione universale Due corpi si attraggono con una forza proporzionale alla loro massa e inversamente proporzionale alla loro distanza al quadrato G = 6,67 10-11 N m2 kg-2 Perché i pianeti non cadono sul Sole? I pianeti e il Sole ruotano intorno al baricentro del sistema Essendo il Sole molto più massiccio il baricentro cade sotto la superficie del Sole Su ciascuno dei due corpi in rotazione agisce una forza centrifuga (F1 ed F2) uguale e contraria alla forza gravitazionale (centripeta) Minore è l’attrazione gravitazionale, minore e la forza centrifuga Sole (e Mercurio) Mercurio Mariner 10 (1974) La prima, e per ben trentatré anni unica, sonda spaziale che ha visitato Mercurio. Lanciata il 3 novembre 1973, raggiunse il pianeta nel 1974 e lo sorvolò fino ad arrivare ad una distanza minima di 327 km dove riprese dettagli con dimensioni di 100 metri; in totale scattò 12.000 fotografie, mappando il 45% della superficie. Le immagini rivelarono notevoli somiglianze con la Luna. Mariner 10 La missione NASA MESSENGER è stata lanciata il 3 agosto 2004 ed è stata progettata per studiare le caratteristiche e l'ambiente del pianeta Mercurio. Mariner 10 riuscì ad osservare solo un emisfero con una risoluzione di 1 km. L'inserzione in orbita è avvenuta il 18 marzo 2011 Per il 2013 è previsto il lancio della sonda BepiColombo, frutto della collaborazione tra l'Agenzia Spaziale Europea e la Agenzia spaziale giapponese. Arriverà a destinazione nel 2019. La missione sarà dedicata all'esplorazione completa del pianeta e del relativo ambiente, NASA Messenger Venere superficie Venere Mappa topografica costruita dalla sonda Magellano Nel 1990 Magellano si inserì in orbita attorno a Venere e iniziò una dettagliata mappatura radar. Venne mappato il 98% della superficie atmosfera di Venere (UV) Lista degli oggetti artificiali su Venere Venera 3 URSS 1966 958 Sconosciuta Venera 4 capsula URSS 1967 1104 19° N, 38° E Venera 5 capsula URSS 1969 1128 3° S, 18° E Venera 6 capsula URSS 1969 1128 5° S, 23° E Venera 7 capsula URSS 1970 1180 5° S, 351° E Venera 8 capsula URSS 1972 1180 10° S, 335° E Venera 9 lander URSS 1975 2015 32° N, 291° E Venera 10 lander Pioneer Venus Bus URSS 1975 2015 16° N, 291° E USA 1978 290 37.9° S, 290.9° E Pioneer Venus sonda Large USA 1978 300 4.4° N, 304.0° E Pioneer Venus sonda North USA 1978 90 59.3° N, 4.8° E Pioneer Venus sonda Day USA 1978 90 31.3° S, 317.0° E Pioneer Venus sonda Night USA 1978 90 28.7° S, 56.7° E Venera 11 lander URSS 1978 2015 14° S, 299° E Venera 12 lander URSS 1978 2015 7° S, 294° E Venera 13 lander URSS 1982 2015 7.5° S, 303° E Venera 14 lander Vega 1 modulo di discesa URSS 1982 2015 13.25° S, 310° E URSS 1985 1500 7.5° N, 177.7° E Vega 1 balloon URSS 1985 6,9 Sconosciuta Vega 2 modulo di discesa URSS 1985 1500 8.5° S, 164.5° E Vega 2 balloon URSS 1985 6,9 Sconosciuta Nazionalità Atterraggio Massa totale stimata (kg) Massa (kg) 22.642 Posizione e coordinate Missioni su Venere: Venera 1 Andata persa il 19/02/1961, una settimana dopo il lancio da Baikonur. Venera 2 Flyby Venera 3 Probabilmente si è schiantata sul pianeta. Venera 4 Venera 4 fu lanciata da un Tyazheliy Sputnik (67-058B) per una missione di studio diretto dell'atmosfera. Venera 5 Venera 5 fu lanciata da un Tyazheliy Sputnik (69-001C) per una missione che ottenesse dati dell'atmosfera. La navicella spaziale era simile a quella del Venera 4, sebbene avesse un disegno più massiccio, e trasmise dati per 53 minuti mentre scendeva nell'atmosfera appesa ai paracaduti. Venera 6 Venera 6 fu lanciata da un Tyazheliy Sputnik (69-002C) per una missione che ottenesse dati dell'atmosfera. La navicella era simile alla Venera 4, sebbene avesse un disegno più massiccio come la 5, e trasmise dati per 51 minuti mentre scendeva nell'atmosfera appesa ai paracaduti. Venera 7 Venera 7 fu lanciata da un Tyazheliy Sputnik per una missione che studiasse l'atmosfera e altri fenomeni del pianeta. Trasmise dati per 35 minuti a potenza normale (e 23 minuti a debole potenza) mentre scendeva nell'atmosfera appesa ai paracaduti. Venera 8 Sopravvissuta per 50 minuti. Venera 9 Sonda da 5 tonnellate di peso fu lanciata mediante un vettore Proton., l’8 giugno 1975- Il sistema era attrezzato per l'atterraggio e così rinviò a terra le prime immagini (in bianco e nero) della superficie di Venere, dove il lander sopravvisse per 53 minuti prima di soccombere. Venera 10 Si separò dall'orbiter il 23 ottobre, atterrando il 25 Ottobre 1975 alle ore 05:17 UTC, col sole praticamente allo zenit. Misurò la distribuzione di pressione e temperatura a varie altezze, fotografò il suolo e misurò la velocità del vento al suolo. Sopravisse 65 minuti. Venera 11 Il suo modulo di discesa era stato disegnato per studiare in dettaglio la composizione chimica dell'atmosfera, la natura delle nuvole e il bilanciamento termico dell'atmosfera. Sopravvisse operativamente per ben 95 minuti, ma purtroppo non ritrasmise immagini della superficie. Venera 12 Il lander portava strumenti progettati per studiare in dettaglio la composizione chimica dell'atmosfera, la natura delle nubi, il bilanciamento termico dell'atmosfera. La discesa durò circa un'ora e rimase operativo per 110 minuti. Portavano strumentazione atta a prendere misurazioni chimiche e isotopiche, monitorare lo spettro di dispersione della luce solare e registrare le scariche elettriche durante la sua fase di discesa attraverso l'atmosfera venusiana. Il lander era dotato di videocamere per prendere immagini della Venera 13 e 14 superficie, una camera a pressione per la "cottura del campione di suolo" prelevato, uno spettrometro a fluorescenza X, e un sismometro per condurre investigazioni sulla superficie. Venera 13 funziono per 127 minuti, Venera 14 per 57 minuti. Il suo orbiter, assieme a quello della Venera 16, furono posti in un'orbita press'a poco polare con un periastro a 62° di latitudine Nord, con i loro piani orbitali sfasati di approssimativamente di un angolo di 4° l'una rispetto all'altra. In otto mesi mapparono l'emisfero settentrionale del Venera 15 e 16 pianeta fino ai 30° di latitudine nord (con una risoluzione di 1-2 km), fornendo una prima vera cartina superficiale del pianeta, anche se parziale: questo permise di studiare le proprietà superficiali del pianeta su ampia scala. Vega 1 e 2 e moduli di discesa Fu lanciata nel 1985 per studiare Venere e la cometa di Halley, utilizando il progetto base delle Venera, includendo landers e palloni atmosferici i quali rimandarono i dati per circa due giorni. Venera 9 (1975) Venera 13 (1982) La sonda Venus Express dell'ESA sta studiando dettagliatamente il pianeta dalla sua orbita polare, in cui si è inserita con successo nell’ aprile 2006. volcanic peak Idunn Mons (at 46°S, 214.5°E) in the Imdr Regio area of Venus: imaging spectrometer (VIRTIS) aboard ESA’s Venus Express spacecraft. Terra Marte Programma Mariner (flyby). Il Mariner 3 venne lanciato il 5 novembre 1964 ma la copertura protettiva non riuscì ad aprirsi. Tre settimane dopo, il 28 novembre 1964, venne lanciata con successo la sonda Mariner 4. Essa raggiunse Marte il 14 luglio 1965, fornendo le prime immagini ravvicinate di un altro pianeta. Esse mostravano dei crateri da impatto simili a quelli lunari, alcuni dei quali sembravano ricoperti di brina o ghiaccio. La NASA continuò il programma Mariner con un altro paio di sonde per il flyby (Mariner 6 e 7), che raggiunsero il pianeta nel 1969. Mariner 9 entrò con successo nell'orbita di Marte, dopo il fallimento del lancio della sonda gemella Mariner 8. Mariner 9 fotografò la superficie di Marte, che fornì indizi della possibilità che un tempo fosse presente acqua allo stato liquido. Scattata dal Mariner 4 nel 1965, questa è la prima immagine ravvicinata mai ripresa di Marte e mostra un'area di circa 330 km per 1200 km. Programma Mars e primi landers e orbiters. Nel 1971 l'unione sovietica inviò con successo Mars 2 e Mars 3, quasi un decennio dopo il lancio di Mars 1. Entrambe trasportavano un lander e arrivarono su Marte nel 1971. Il lander di Mars 2 entrò nell'atmosfera marziana con un angolo troppo ripido e venne distrutto, mentre il lander di Mars 3 funzionò solo per 20 secondi dopo l'atterraggio. Erano i primi artefatti umani a toccare Marte. Nel 1973 l'unione sovietica inviò altre quattro sonde: solo l’orbiter Mars 5 ebbe successo: trasmise 60 immagini prima di avere un guasto alle comunicazioni. Mars 5 1973 Programma Viking (orbiters e landers) Nel 1976 le due sonde Viking della NASA entrarono nell'orbita di Marte e entrambe inviarono un lander che effettuò con successo un atterraggio morbido sulla superficie del pianeta. Queste due missioni inviarono le prime immagini a colori e dettagliati dati scientifici Mentre l'orbiter Viking 1 stava cercando un punto di atterraggio adatto per il lander, il 25 luglio 1976 fotografò una zona che venne soprannominata la "faccia su Marte". 1976 Viking 2001 Mars Global Surveyor Viking 1 1976 Monte Olimpo, altezza 24 km (Viking 1) Fotografia della "Ares Vallis“, Mars Pathfinder 1997 Cratere Gusev, Rover Spirit 2004 Mars rovers Mars Exploration Rover Opportunity, Victoria Crater, 2006. “Opportunity", è insieme a “Spirit” iuno dei due rover della NASA giunti su Marte nel mese di gennaio 2004. https://www.youtube.com/watch?v=Q_dN5Ne0IH4 Hubble ST Cratere Gusev, Spirit 2004 deimos e phobos Canali di Marte osservati da Giovanni Schiaparelli nel 1877. Guerra dei Mondi (1898) asteroidi Piccoli corpi rocciosi di forma irregolare e con dimensione compresa tra pochi km e poche centinaia di km. Attualmente ne sono stati catalogati circa 50.000. La maggior parte è concentrata in fasce: - Fascia degli asteroidi (tra Marte e Giove) - Troiani (due gruppi intorno a Giove) - Fascia di Kuiper (oltre Nettuno, tra 30 e 50 UA) Fascia degli asteroidi Giove Pioneer 10 Pioneer 10 Lanciata il 3 marzo 1972, il Pioneer 10 fu la prima sonda spaziale ad attraversare la fascia principale degli asteroidi del sistema solare, e la prima ad effettuare nel 1973 osservazioni dirette di Giove. Pioneer 11 Il Pioneer 11 fu la seconda missione spaziale,a raggiungere Giove e la prima ad esplorare Saturno e i suoi anelli. La sonda fu lanciata da Cape Canaveral il 6 aprile 1973. Il 1º settembre 1979 raggiunse Saturno. Pioneer 10 e 11 Le sonde Pioneer sono stati i primi oggetti costruiti dall'uomo destinate a lasciare il sistema solare. Secondo la NASA, ci si aspetta che esse durino più della Terra e del Sole. Queste sonde spaziali contengono una placca destinata ad eventuali esseri extraterrestri. Il Pioneer 10, il primo oggetto creato dall'uomo a lasciare il Sistema solare il 13 giugno 1983, sta viaggiando in direzione della stella Aldebaran, nella costellazione del Toro, distante 65 anni luce. La sonda impiegherà più di 2 milioni di anni per raggiungere le sue vicinanze. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/ 1/14/Pioneer_F_Plaque_Location_-_GPN2000-001621.jpg Voyager 1 e 2 Le due sonde spaziali identiche Voyager 1 e Voyager 2 sono state lanciate nel 1977 (il 5 settembre ed il 20 agosto da Cape Canaveral). Voyager 1 1979 Voyager 1 e 2 Voyager 1 (destinazione: Giove, Saturno, Titano), una delle prime esploratrici del sistema solare esterno, è ancora funzionante ed è attualmente l'oggetto più lontano creato dall'uomo. In data 11 settembre 2011 la Voyager 1 si trovava a una distanza di 17,6 miliardi di km dal Sole. La sonda si sta dirigendo in direzione della costellazione dell'Ofiuco e tra circa 40.000 anni passerà ad una distanza di circa 1,6 anni luce dalla stella AC+793888. Voyager 1 e 2 portano con sé il Voyager Golden Record che contiene immagini e suoni della Terra, assieme a qualche istruzione su come suonarlo, nel caso qualcuno lo trovasse. http://en.wikipedia.org/wiki/Contents_of_the_Voyager_Golden_Record Nel 1990 la Voyager 1 ha scattato diverse fotografie ad oltre 6 miliardi di chilometri di distanza dalla Terra. La più celebre è la Pale Blue Dot che mostra la Terra della dimensione di meno di un pixel. Voyager 2 fu progettata per osservare Giove e Saturno. Durante il viaggio, i tecnici si resero conto che potevano sfruttare un allineamento planetario piuttosto raro per far proseguire la sonda verso Urano e Nettuno. Dalla Voyager 2 vengono la maggior parte delle informazioni che abbiamo su questi due pianeti. La Voyager 2 è attualmente il terzo oggetto più lontano creato dall'uomo, dopo la sonda Voyager 1 e Pioneer 10. Tra circa 296.000 anni passerà a circa 4,3 anni luce dalla stella Sirio, distante da noi 8,6 anni luce. Saturno Cassini–Huygens è una missione lanciata nel 1997, con il compito di studiare il sistema di Saturno. La sonda si compone di due elementi: l'orbiter Cassini della NASA ed il lander Huygens dell'ESA. Cassini è la prima sonda ad essere entrata nell'orbita di Saturno, il 1º luglio 2004 e la quarta ad averlo visitato (dopo Pioneer 11 e le Voyager 1 e 2). La sonda Huygens si è separata dalla nave madre e si è diretta verso la principale luna di Saturno, Titano. Saturno e Titano Titano Il 14 gennaio 2005 Huygens è scesa nell'atmosfera di Titano e durante la corsa ha raccolto dati sull'atmosfera, immagini della superficie, rumori dall'ambiente circostante, continuando a trasmettere il suo segnale per altre tre ore. Urano Nettuno pianeti nani Corpo celeste di tipo planetario orbitante di forma sferoidale, ma che non è stato in grado di "ripulire" la propria fascia orbitale da altri oggetti di dimensioni confrontabili. fascia asteroidi: Cerere transnettuniani: Plutone, Eris, Haumea, Makemake pianeti nani potenziali altri pianeti nani cerere Hubble ST transneptunians objects 2002 TC Asteroidi: fascia di Kuiper meteore F Frammenti di asteroidi o comete che entrano nell’atmosfera terrestre e si incendiano (stelle cadenti). meteoriti Oggetti, principalmente provenienti da asteroidi, che riescono ad attraversare l’atmosfera ed a precipitare al suolo. Ogni anno cadono sulla Terra migliaian di tonnellate di materiale, principalmente micrometeoriti. Willamette Meteorite. Oggetto di venerazione per I nativi americani della tribù Clackamas (Oregon). Non si conosce il cratere d’impatto. Conservato al museo di storia naturale della città di New York. Meteor crater (69 km), Coconino, Arizona. Il meteorite Canyon Diablo colpì la Terra circa 49.000 anni fa. comete Corpi di piccola massa, con raggi mediamente di pochi km, composti prevalentemente da ghiaccio intorno ad un nucleo solido, che diventano visibili (coda) quando si avvicinano al Sole. Alcune comete presentano orbite periodiche, come ad esempio la cometa di Halley (75 anni). cometa di Halley Observation of Halley's Comet, recorded in cuneiform on a clay tablet between 22 and 28 September 164 BCE, Babylon, Iraq.British Museum. The comet's appearance in 1066 was recorded on the Bayeux Tapestry. The Adoration of the Magi (circa 1305) by Giotto, who purportedly modeled the star of Bethlehem on Halley, which had been sighted 4 years prior to this painting. A photograph of Halley's Comet taken during its 1910 approach. Halley's Comet on 8 March 1986 Comete halley Halley's Comet observed in 2003 at 28 AU from the Sun Nube di Oort exopianeti Missione Kepler Il Kepler spacecraft è un osservatorio spaziale americano (NASA) lanciato in orbita intorno alla Terra nel 2009. La Missione Keplero è progettata per osservare una specifica regione della Via Lattea, fornendo dati su quante delle stelle in quella determinata zona presentano pianeti con caratteristiche simili a quelle della Terra. 02/02/2011 This illustration shows all 1,235 of the potential alien planet candidates NASA's Kepler mission has found to date (2011). The planets are pictured crossing front of their host stars, which are all represented to scale. Carl Sagan, “Pale Blu Dot”. «Da questo distante e vantaggioso punto di vista, la Terra può non sembrare di particolare interesse. Ma per noi, è diverso. Guardate ancora quel puntino. È qui. È casa. È noi. Su di esso, tutti quelli che amate, tutti quelli di cui avete mai sentito parlare, ogni essere umano che sia mai esistito, hanno vissuto la propria vita. L’insieme delle nostre gioie e dolori, migliaia di religioni, ideologie e dottrine economiche, così sicure di sé, ogni cacciatore e raccoglitore, ogni eroe e codardo, ogni creatore e distruttore di civiltà, ogni re e suddito, ogni giovane coppia innamorata, ogni madre e padre, figlio speranzoso, inventore ed esploratore, ogni predicatore di moralità, ogni politico corrotto, ogni “superstar”, ogni “comandante supremo”, ogni santo e peccatore nella storia della nostra specie è vissuto lì su un minuscolo granello di polvere sospeso dentro ad un raggio di sole. La Terra è un piccolissimo palco in una vasta arena cosmica. Pensate ai fiumi di sangue versati da tutti quei generali e imperatori affinché, nella gloria e nel trionfo, potessero diventare i signori momentanei di una frazione di un puntino. Pensate alle crudeltà senza fine impartite dagli abitanti di un angolo di questo pixel agli abitanti scarsamente distinguibili di qualche altro angolo, quanto frequenti i loro malintesi, quanto smaniosi di uccidersi a vicenda, quanto ferventi i loro odi. Le nostre ostentazioni, la nostra immaginaria autostima, l’illusione che abbiamo una qualche posizione privilegiata nell’Universo, sono messe in discussione da questo punto di luce pallida. Il nostro pianeta è un granellino solitario nel grande, avvolgente buio cosmico. Nella nostra oscurità, in tutta questa vastità, non c’è nessuna indicazione che possa giungere aiuto da qualche altra parte per salvarci da noi stessi. La Terra è l’unico mondo conosciuto che possa ospitare la vita. Non c’è nessun altro posto, per lo meno nel futuro prossimo, dove la nostra specie possa migrare. Visitare, sì. Abitare, non ancora. Che vi piaccia o meno, per il momento la Terra è dove ci giochiamo le nostre carte. È stato detto che l’astronomia è un’esperienza di umiltà e che forma il carattere. Non c’è forse migliore dimostrazione della follia delle vanità umane che questa distante immagine del nostro minuscolo mondo. Per me, sottolinea la nostra responsabilità di occuparci più gentilmente l’uno dell’altro, e di preservare e proteggere il pallido punto blu, l’unica casa che abbiamo mai conosciuto».
