Lezione 2
Fenomenologia del sistema
solare
Terminologia
Pianeti:
corpi con diametro > 1000 km
Corpi minori:
1m < diametro <1000 km
Meteoroidi:
1-2 cm < diametro < 1 m
Micrometeoroidi:
0.01 mm < diametro < 1-2 cm
Polvere:
diametro < 0.01 mm
Osservabili con cui ci si deve confrontare
• I pianeti hanno orbite praticamente complanari e sono tutti in rotazione prograda
• Essi devono essersi formati su tempi scala relativamente brevi, ....
• E da materiale “freddo”, cioé non proveniente da una stella.
• La composizione chimica media è molto simile a quella solare ….
• I pianeti esterni sono grandi, hanno densità
piccole e sono circondati da veri e propri
cortei di satelliti, nonché da complessi
sistemi di anelli.
• I satelliti dei pianeti maggiori sono
prevalentemente rocciosi e si muovono
anch‘essi su orbite prograde.
• Esistono satelliti che si muovono su orbite
retrograde.
Sole
Mercurio
Venere
Terra
Marte
Giove
Urano
Nettuno
Plutone ??
….
Corpi minori (satelliti
asteroidi, comete)
Pianeti esterni o
di tipo gioviano
• I pianeti più vicini al Sole sono piccoli, con
densità media alta ed hanno superfici
rocciose fortemente craterizzate. Hanno un
numero ridotto di satelliti.
Pianeti interni o
di tipo terrestre
Esistono due famiglie di pianeti
Pianeti interni verso esterni
ALTRI OSSERVABILI
• l’asse di rotazione del Sole `e inclinato di circa 6◦ rispetto al piano
dell’eclittica.
• Esistono altri sistemi planetari.
• Tra i pianeti interni e quelli esterni esiste una fascia popolata da una
miriade di corpi rocciosi di piccole dimensioni (fascia degli asteroidi).
• Esistono oggetti (KBO) oltre l’orbita di Plutone.
• Esistono le comete.
• Le orbite planetarie non sono perfettamente coplanari
• Gli assi di rotazione dei pianeti sono orientati in direzioni significativamente
diverse.
• Diverse composizioni chimiche dei corpi
Il Sole
Oscuramento al bordo
Macchie solari
diametro: 1.390.000 km
massa: 1.989 x 1030 kg
temperatura centrale: 14,000,000 K
penombra
temperatura superficiale: 5800 K
composizione: 75% H, 25% He, 0.1% altro
ombra
Oscuramento al bordo
• La temperatura cresce dalla superficie verso il centro
Strati più freddi
Strati più caldi
fotosfera
corona
cromosfera
core
inviluppo
Altri fenomeni solari – i brillamenti
Linee di forza del
campo magnetico
Dimensioni in scala
della Terra !
I brillamenti solari nei raggi X
Ciclo di attività solare
Granulazione cromosferica
I pianeti interni o “terrestri”
Distanze
(in u.a.)
Mercurio = 0.39
Venere = 0.72
Terra = 1
Marte = 1.5
Masse
(Terra = 1)
Mercurio = 0.05
Venere = 0.89
Terra = 1
Marte = 0.11
Densità
(acqua = 1)
Mercurio = 5.43
Venere = 5.25
Terra = 5.52
Marte = 3.95
Numero
satelliti
Mercurio = 0
Venere = 0
Terra = 1
Marte = 2
Composizione
chimica
Prevalentemente:
Si, Fe, Ni, C, O, …
Atmosfera
Mercurio = no
Venere = si
Terra = si
Marte = si
Rotazione
(24 ore = 1)
Mercurio = 58.8
Venere = 244
Terra = 1
Marte = 1..029
Mercurio
Da terra
Distanza dal Sole: 57.910.000 km
Diametro: 4878 km
Massa: 3.30 x 1023 kg
Temperatura: tra 90 e 700 K
Satelliti: nessuno
Mosaico di immagini
ottenute dalla Mariner
10
1300 km !
Bacino del calore
Crateri a raggiera: recenti
Venere
Raggio: 6052 km
Densità: 5.25
Massa: 4.87 x 1024 kg
Distanza dal Sole: 108.200.000 km
Composizione della superficie: rocciosa, di tipo terrestre
Composizione chimica dell’atmosfera: CO2, acido solforico
Temperatura superficiale: tra 400 e 740 C
Numero di satelliti: nessuno
Mariner 10
HST
Sonda sovietica Venera
Immagine radar di Venere ottenuta da terra usando il radiotelescopio di
Greenbank
Immagine radar ottenuta
dalla sonda Magellan
Blu: depressioni
Verde: bassipiani
Bruno: altipiani
Bianco: montagne
Erosione o colate laviche?
Vulcano Gulamons
La Terra
Sonda Galileo
Cratere Wolf - Australia
Cratere Clear Lakes - Canada
Cratere Newquebec - Canada
Cratere Barringer - USA
Se sono molto massicci (alcune centinaia o migliaia di
tonnellate) possono provocare una catastrofe planetaria!
Enormi quantità di polvere
vengono scaraventate nell’atmosfera
Si ha la formazione di un grande cratere e,
a causa della polvere, la radiazione solare
non può più raggiungere la superficie
terrestre! si ha, cioè, un Inverno Nucleare.
I dinosauri
Mappa sonar dello Yucatan
Transizione K-T - Gubbio
La Luna
Rosso: rocce degli altipiani
Blu: riempimenti basaltici dei Maria
Bianco: ejecta recenti
Altro: strutture intermedie
Mappa geologica della Luna
(sonda Galileo)
Mare Imbrium
Canale Hadley
Polo Sud
Marte
Distanza dal Sole: 227.940.000 km
Diametro: 6794 km
Massa: 6.42 x 1023 kg
Temperatura superficiale: 150-295 K
Satelliti: Phobos e Deimos
Calotte polari
HST
Nuvole
Deserti
Vulcani
Crateri
terreni antichi
Sopraelevato
vulcani & terreni recenti
Le sabbie di Marte
Marte
Terra
Evidenze di acqua su Marte – il labirinto della notte
Cratere Schiaparelli
L’atmosfera marziana
Evidenze di acqua su Marte – le nubi
I vulcani della Tharsis
Monte Olimpo – 26.000 m
La teoria del punto caldo
Crateri vulcanici
Crateri da impatto
Paesaggi marziani
I satelliti di Marte
Phobos
Distanza da Marte: 9378 km
Dimensioni: 27 x 21.6 x 18.8 (raggio medio 22.2 km)
Massa: 1.08 x 1016 kg
Composizione: simile a quella di Deimos
Deimos
Distanza da Marte: 23.459 km
Dimensioni: 15 x 12.2 x 11 km
(raggio medio: 12.6 km)
Massa: 1.8 x 1015 kg
La fascia degli asteroidi
• Milioni di corpi solidi con orbite comprese tra Marte e Giove
• Alcuni di loro si avvicinano pericolosamente alla Terra
Alcuni Asteroidi
nome
2062 Aten
3554 Amun
1566 Icarus
951 Gaspra
1862 Apollo
243 Ida
2212 Efesto
4 Vesta
3 Juno
15 Eunomia
1 Ceres
2 Pallas
52 Europa
10 Hygiea
511 Davida
911 Agamen.
2060 Chiron
distanza raggio massa
(in km) (in g)
144514
0.5
145710
?
161269
0.7
205000
8
220061
0.7
270000
35
323884
4.4
353400 263
2.38e20
399400 123
395500 136
413900 457
1.17e21
414500 261
2.18e20
463300 156
470300 215
475400 168
778100
88
2051900 85
scopritore e data
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Helin, 1976
Shoemaker, 1986
Baade, 1949
Neujmin, 1916
Reinmuth, 1932
?
1880?
Chernykh, 1978
Olbers, 1807
Harding, 1804
De Gasparis, 1851
Piazzi, 1801
Olbers, 1802
Goldschmidt, 1858
De Gasparis, 1849
Dugan, 1903
Reinmuth, 1919
Kowal, 1977
I pianeti esterni o di tipo gioviano
Distanze
(Terra = 1)
Giove = 5.2
Saturno = 9.5
Urano = 19.2
Nettuno = 30.1
Masse
(Terra=1)
Giove = 318
Saturno = 95
Urano = 15
Nettuno = 17
Densità
(acqua =1)
Giove = 1.33
Saturno = 0.69
Urano = 1.29
Nettuno = 1.64
Rotazione
(24 ore =1)
Giove = 0.411
Saturno = 0.428
Urano = 0.748
Nettuno = 0.802
Numero
Satelliti
Giove > 17
Saturno > 21
Urano = 15
Nettuno = 8
Giove
Distanza dal Sole: 778.330.000 km
Diametro: 142984 km
Massa: 1.9 x 1027 kg
Composizione: Giove non ha superficie solida ed è costituito
per il 90% da idrogeno e per ca. il 10% da elio, con solo
poche tracce di altri elementi.
Satelliti: oltre 17
La Terra in scala
La macchia rossa
Giove e la Shoemaker Levy
La cometa Shoemaker Levy, scoperta nel 1993,
impatto del frammento G nel 1995
16-22 luglio 1994
Gli anelli di Giove
I satelliti Medicei di Giove – Io
Pennacchio di 300 km
I satelliti Medicei di Giove – Europa, Ganimede e Callisto
Europa
Callisto
Ganimede
Saturno
Da Terra
Distanza dal Sole: 1.429.400.000km
Diametro equatoriale: 120536 km
Diametro polare: 108,728 km
Massa: 5.68x1026 kg
Composizione: simile a quella di Giove (nucleo roccioso (?),
mantello di idrogeno liquido e atmosfera esterna di idrogeno
ed elio)
Satelliti: > 21
Dallo spazio: sonda Cassini
La superficie di Saturno
I primi 18 satelliti di Saturno
distanza raggio massa
(103 km) (103 km) (kg)
Pan
Atlas
Prometheus
Pandora
Epimetheus
Janus
Mimas
Enceladus
Tethys
Telesto
134
138
139
142
151
151
186
238
295
295
scopritore
data
10
?
Showalter 1990
14
?
Terrile
1980
46 2.70e17 Collins
1980
46 2.20e17 Collins
1980
57 5.60e17 Walker
1980
89 2.01e18 Dollfus
1966
196 3.80e19 Herschel 1789
260 8.40e19 Herschel 1789
530 7.55e20 Cassini
1684
15
?
Reitsema 1980
distanza raggio massa
(103 km) (103 km) (kg)
Calypso
295
Dione
377
Helene
377
Rhea
527
Titan
1222
Hyperion 1481
Iapetus
3561
Phoebe
12952
scopritore
data
13
?
Pascu
1980
560 1.05e21 Cassini
1684
16
?
Laques
1980
765 2.49e21 Cassini
1672
2575 1.35e23 Huygens 1655
143 1.77e19 Bond
1848
730 1.88e21 Cassini
1671
110 4.00e18 Pickering 1898
I satelliti di Saturno (sonda Cassini)
Encelado
Dione
Prometeo
Febe
Mimas
Giapeto (Cassini)
Giapeto –mappa di albedo
Titano !!!
Urano
Distanza dal Sole: 2.870.990.000 km
Raggio equatoriale: 51.118 km
Raggio polare: 49.946
Massa:8.68 x 1025 kg
Composizione atmosfera: 83% H, 15 He, 2% Metano
Composizione della superficie: rocce e ghiacci, solo 15% di idrogeno e tracce di elio
(simile a Nettuno)
Satelliti: 15
Gli anelli di Urano
Ofelia
Puck
Oberon
Galatea
Belinda
Ariel
L’incredibile MIranda
Nettuno
Distanza dal Sole: 4,504,000,000 km
Raggio equatoriale: 49,528 km
Raggio polare: 48600 km
Massa:1.024 x 1026kg
Composizione atmosfera:
83% H, 15, He, 2% Metano
Composizione della superficie:
rocce e ghiacci, solo 15% di idrogeno e
tracce di elio (simile ad Urano)
Satelliti: 8
Gli anelli di Nettuno
La macchia nera di Nettuno
I satelliti di Nettuno
Tritone
(orbita retrograda)
Despina
Nereide
Thalassa
Galatea
Plutone
La migliore immagine da Terra
R = ca. 600 Km, densità = ca. 1.4 g cm-3
R = ca. 1170 Km, densità = ca. 2 g cm-3
Caronte
Plutone
Immagine di HST
Plutone e Caronte – mappa di albedo
Le comete
nucleo - relativamente solido e stabile fatto di “neve sporca”
chioma - una densa nube di gas sublimati dal nucleo
nube di idrogeno - enorme nube (milioni di Km in diametro) di HI
coda di polvere - ca. 10 milioni di km fatta di polvere
coda di gas - oltre 100 milioni di km, plasma trascinato dal vento solare
West
Cometa Hale Bopp
H2O, OH, H2O+, CO, CO2, CO+, HCO+
H2S, SO, SO2, H2CS, OCS, CS
CH3OH, H2CO, HCOOH
HCN, CH3CN, HNC, HC3N, HNCO, CN, NH3, NH2, NH
CH4, C2H2, C2H6, C3, C2
e, in più, i seguenti isotopi:
H13CN, HC15N, C34S
Cometa di Halley
Fascia di Edgeworth - Kuiper
Edgeworth -Kuiper
QB-1
