Il Sistema Solare - giovani astrofili laterina

Il Sole
E’ la stella madre del sistema solare,
solare attorno alla quale orbitano gli otto pianeti principali, tra cui la
Terra, i pianeti nani, i loro satelliti,
satelliti innumerevoli altri corpi minori e la polvere diffusa per lo
spazio, che forma il mezzo interplanetario.
interplanetario. Il Sole, inoltre, costituisce da solo il 99,8% della massa
del sistema. Il Sole è, propriamente, una stella di medie dimensioni, costituita essenzialmente da
idrogeno, circa il 74% della sua massa,
mass il 92% del suo volume, ed elio, circa il 24-25%
24
della massa,
il 7% del volume,, cui si aggiungono altri elementi più pesanti presenti in tracce. È’
È classificata
come una nana gialla di tipo spettrale G2 V: G2 indica che la stella ha una temperatura superficiale
di circa 5 780 K “5 507 °C”,, caratteristica che le conferisce un colore bianco, che però appare giallo
a causa dello scattering,, diffusione, dell'atmosfera terrestre; la V, 5 in numeri romani,
romani indica che il
Sole, come la maggior parte delle stelle, è nella sequenza principale,, ovvero in una
un lunga fase di
equilibrio stabile in cui l'astro fonde,
fonde nel proprio nucleo,, l'idrogeno in elio. Tale processo genera
ogni secondo una grande quantità di energia ,equivalente a 3,83 × 1026 J, emessa nello spazio sotto
forma di radiazione elettromagnetica,
elettromagnetica radiazione solare e flusso di particelle,
particelle vento solare. La
radiazione solare, emessa fondamentalmente come luce visibile ed infrarossi,, consente
conse
la vita sulla
Terra fornendo l'energia necessaria ad attivare i principali meccanismi che ne stanno alla base;
inoltre l'insolazione della superficie terrestre regola il clima e la maggior parte dei fenomeni
meteorologici. Il Sole fa parte delle
delle oltre 100 milioni di stelle di classe spettrale G2 note all'interno
della Via Lattea e supera in luminosità ben l'85% delle stelle della Galassia,, gran parte delle quali
sono deboli nane rosse.. Collocata all'interno del Braccio di Orione,, un braccio galattico secondario,
la stella orbita attorno al centro della Via Lattea ad una distanza media di circa 26 000 anni luce e
completa la propria rivoluzione in circa 225-250
225
milioni di anni. Tra le stelle più vicine,
vicine poste entro
un raggio di 17 anni luce, il Sole è la quinta più luminosa in termini intrinseci:
intrinseci la sua magnitudine
assoluta,, infatti, è pari a +4,83. Se fosse possibile osservare la nostra stella da α Centauri, il sistema
stellare più vicino, essa apparirebbe nella costellazione di Cassiopea con una magnitudine apparente
di 0,5. Il simbolo del Sole consiste di una circonferenza con un punto al centro,
centro Unicode U+2609:
; in esadecimale,, ☉ == ☉.
Osservazione
Raffronto tra le dimensioni apparenti del Sole viste dai pianeti del sistema solare; dalla Terra, il
diametro angolare apparente misura, in media, 32' 03".
1
Il Sole è l'unica stella la cui forma possa essere apprezzata semplicemente alla vista, grazie al suo
diametro angolare apparente medio di 32'
32 03" d'arco,, che varia però a seconda del punto in cui la
Terra si trova nel corso della sua orbita: raggiunge
raggiunge infatti il valore massimo 32' 35", quando il
nostro pianeta si trova al perielio,
perielio mentre il valore minimo 31' 31", all'afelio
afelio. Simili dimensioni
apparenti consentono, previo l'utilizzo di particolare strumentazione
strumentazione ed adeguate protezioni di
osservare i dettagli della superficie della nostra stella allo scopo di rivelare e studiare i fenomeni che
la caratterizzano. A occhio nudo è possibile distinguere il disco solare al tramonto o in presenza di
nebbia e nubi, quando l'intensità luminosa decresce sensibilmente. Tali osservazioni permettono,
seppure in rare circostanze,
stanze, di osservare delle macchie solari particolarmente estese. Utilizzando poi
un modesto telescopio,, dotato di un adeguato filtro o utilizzato per proiettare l'immagine della stella
su uno schermo bianco, è possibile osservare agevolmente le macchie solari e i brillamenti.
Tuttavia, a causa dei rischi a cui è soggetta la retina dell'occhio, l'osservazione del Sole senza le
giuste protezioni è dannosaa alla vista: infatti, la forte radiazione può provocare la morte di una
discreta percentuale delle cellule della retina, deputate alla visione,, oppure la degenerazione di
alcune strutture oculari, come il cristallino.
cristallino
Analemma solare
Per una fortuita coincidenza, la combinazione delle dimensioni e della distanza dalla Terra del Sole
e della Luna sono tali che i due astri appaiono nel cielo pressappoco col medesimo diametro
apparente; tale situazione è all'origine
all'origin di periodiche occultazioni della stella da parte del nostro
unico satellite naturale, che prendono il nome di eclissi solari;; le eclissi totali, in particolare,
consentono di visualizzare la corona solare e le protuberanze. Un altro tipo di osservazione non
riguarda direttamente la stella ma i suoi moti apparenti sulla volta celeste. Il moto apparente del
Sole nell'arco della giornata è sfruttato dagli uomini nella scansione delle ore, grazie anche
all'utilizzo di strumenti preposti come le meridiane.. Inoltre, la stella sembra compiere, nell'arco
nel
di
un anno, un tragitto lungo la fascia zodiacale che varia di giorno in giorno. La traiettoria descritta
dal Sole, rilevata alla stessa ora ogni giorno durante l'anno, prende il nome di
di Analemma ed ha una
forma assomigliante ad un numero 8, allineato secondo un asse nord-sud.
nord sud. La variazione della
declinazione solare annua in senso nord-sud
nord
è di circa 47°, per via dell'inclinazione dell'asse
terrestre rispetto all'eclittica di 66° 33', causa fondamentale
fondamentale dell'alternarsi delle stagioni, mentre vi è
anche una piccola variazione in senso est-ovest
est ovest causata dalla differente velocità orbitale della Terra,
che, nel rispetto delle leggi di Keplero,
Keplero, è massima al perielio e minima all'afelio.
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Il Sole ripreso nei raggi X dal satellite Yohkok
Classificazione Nana gialla (sequenza principale)
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
26-28.000 a.l. -0,32 kpc
Periodo Orbitale
2,25-2,50 x 108 anni
Velocità orbitale
217 km/s (media)
Sistema Planetario
Si (sistema Solare)
Diametro Equatoriale
Diametro Polare
Diametro Medio
Schiacciamento
Superficie
Volume
Massa
Densità Media
del Nucleo
della Fotosfera
della Cromosfera
della Corona
Acceleraz. di grav. In sup.
Velocità di fuga
Periodo di rotaz. all’equat.
a 30° di latitudine
Classe spettrale G2V
Dati Osservativi
Magnitudine apparente -26,8 da Terra (da terra)
Magnitudine assoluta
4,83
Diametro apparente
da Terra
31’31’’ min
32’03’’ med
32’35’’ max
Dati Fisici
9
1,391x10 m
a 60° di latitudine
30d 19h 12min
1,3909x109 m
a 75° di latitudine
31d 19h 12min
9
1,39095x10 m
Velocità di rotaz. All’equat. 1.993 m/s
9x10-6 m
Inclinaz. asse sull’eclittica
7,25°
18 2
6,0877x10 m
sul piano Galattico
67,23°
1,4122x1027 m3
A.R. polo Nord
286,13° (19h4’30’’)
30
1,9891x10 kg
Declinazione
63,87° (63° 52’)
1,408x103 kg/m3
Temperatura superficiale
5.778 K (media)
5
3
1,5x10 kg/m
della Corona
5x108 K
2x10.4 kg/m3
del Nucleo
Ca 15,7x106 K
-6
3
5x10 kg/m
Luminosità
3,827x1026 W
10-12 kg/m3
Radianza
2,009x107 W/srxm2
2
274,0 m/s (27,04 g)
Metallicità
Z=0,0177 [Fe/H]=0
617,54 km/s
Età stimata
4,57x109 anni
27d 6h 36min
28d 4h 48min
All’epoca j 2000
3
Prime conoscenze
Storia delle osservazioni
Il complesso megalitico di Stonehenge.
L'uomo, fin dalle sue origini, ha reso oggetto di attenzioni e spesso venerazione molti fenomeni
naturali, tra cui il Sole. Le prime conoscenze astronomiche dell'uomo preistorico, che riteneva le
stelle dei puntini immutabili "incastonati" nella sfera celeste, consistevano essenzialmente nella
previsione dei moti del Sole, della Luna e dei pianeti sullo sfondo delle stelle fisse. Un esempio di
questa, proto astronomia, è dato dagli orientamenti dei primi monumenti megalitici, che tenevano
conto della posizione del Sole nei vari periodi dell'anno: in particolare i megaliti di Nabta Playa, in
Egitto e Stonehenge in Inghilterra, erano stati costruiti tenendo conto della posizione dell'astro
durante il solstizio d'estate. Molti altri monumenti dell'antichità sono stati costruiti tenendo in
considerazione i moti apparenti del Sole: un esempio è il Tempio di Kukulkan, meglio noto come El
Castillo a Chichén Itzá, nel Messico, che è stato progettato per proiettare ombre a forma di serpente
durante gli equinozi. Il moto apparente del Sole sullo sfondo delle stelle fisse e dell'orizzonte fu
utilizzato per redigere i primi calendari, impiegati per regolare le pratiche agricole. Rispetto alle
stelle fisse, infatti, il Sole sembra compiere una rotazione attorno alla Terra nell'arco di un anno, sul
piano dell'eclittica, lungo la fascia zodiacale; per questo la nostra stella, contrariamente a quanto
oggi assodato, fu considerata dagli antichi astronomi greci come uno dei pianeti che ruotavano
attorno alla Terra, la quale era ritenuta al centro dell'Universo; tale concezione prende il nome di
sistema geocentrico o sistema aristotelico – tolemaico
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Sviluppo di una conoscenza scientifica moderna
Il cosmo secondo la concezione eliocentrica di Copernico
Una delle prime "spiegazioni scientifiche" sul Sole venne fornita dal filosofo greco Anassagora, che
lo immaginava come una grande sfera di metallo infiammato più grande del Peloponneso, e riteneva
impossibile che potesse esser trascinato dal carro del dio Helios. Per aver insegnato questa dottrina,
considerata "eretica", venne accusato dalle autorità di empietà, imprigionato e condannato a morte,
anche se venne in seguito rilasciato grazie all'intervento di Pericle. Eratostene di Cirene,
probabilmente, fu il primo a calcolare accuratamente la distanza della Terra dal Sole, nel III secolo
a.C.; secondo quanto tramandatoci da Eusebio di Cesarea, egli calcolò la distanza dalla nostra stella
in «σταδίων µυριάδας τετρακοσίας καὶ ὀκτωκισµυρίας», stadìōn myrìadas tetrakosìas kài
oktōkismyrìas, ovvero 4 080 000 stadi, equivalenti a 149 milioni di chilometri: un risultato
sorprendentemente molto simile a quello attualmente accettato, da cui differisce di appena l'1%. Un
altro scienziato che sfidò le credenze del suo tempo fu Nicolò Copernico, che nel XVI secolo
riprese e sviluppò la teoria eliocentrica, che considerava il Sole al centro dell'Universo, già
postulata nel II secolo a.C. dallo scienziato greco Aristarco di Samo. È grazie anche all'opera di
importanti scienziati del XVII secolo, come Galileo Galilei, Cartesio e Newton, che il sistema
eliocentrico
arrivò,
infine,
a
prevalere
su
quello
geocentrico.
Galileo fu inoltre il pioniere dell'osservazione solare, grazie al cannocchiale; lo scienziato pisano
scoprì nel 1610 le macchie solari, che riteneva essere dei piccoli oggetti che transitavano tra la
Terra ed il Sole; tuttavia l'osservazione diretta del Sole costò a Galileo la perdita quasi totale della
vista. Isaac Newton, il padre della legge di gravitazione universale, osservò la luce bianca solare
attraverso un prisma, dimostrando che essa era composta da un gran numero di gradazioni di colore,
mentre verso la fine del XVIII secolo William Herschel scoprì la radiazione infrarossa, presente
oltre la parte rossa dello spettro solare.
5
Nell'Ottocento e nel Novecento
Le linee di Fraunhofer dello spettro solare.
Nel XIX secolo la spettroscopia conseguì enormi progressi: Joseph von Fraunhofer, considerato il
"padre" di questa disciplina, effettuò le prime osservazioni delle linee di assorbimento dello spettro
solare, che attualmente vengono chiamate, in suo onore, linee di Fraunhofer. Nei primi anni dell'era
scientifica moderna gli scienziati si interrogavano su quale fosse la causa dell'energia solare.
William Thomson, iI barone Kelvin, ipotizzò che il Sole fosse un corpo liquido in graduale
raffreddamento, che emetteva nello spazio la sua riserva interna di calore; l'emissione energetica
venne spiegata da Kelvin e Hermann von Helmholtz attraverso la teoria detta meccanismo di
Kelvin-Helmholtz, secondo la quale l'età del Sole era di soli 20 milioni di anni: un valore
nettamente inferiore ai 4,6 miliardi di anni suggeriti per il nostro pianeta dagli studi geologici. Nel
1890 Joseph Lockyer, scopritore dell'elio nello spettro solare, suggerì che la stella si fosse formata
dalla progressiva aggregazione di frammenti rocciosi, simili alle meteore. Una possibile soluzione
alla discrepanza tra il dato di Kelvin-Helmholtz e quello geologico arrivò nel 1904, quando Ernest
Rutherford suggerì che l'energia del Sole potesse essere originata da una fonte interna di calore,
generata da un meccanismo di decadimento radioattivo. Fu tuttavia Albert Einstein a fornire lo
spunto decisivo sulla questione, con la sua relazione massa-energia E=mc².
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Rappresentazione grafica della deflessione da parte del campo gravitazionale del Sole di un'onda radio inviata dalla sonda Cassini
Lo stesso Einstein riuscì a dimostrare, tra il 1905 ed il 1920, la ragione del particolare moto
orbitale di Mercurio, attribuita inizialmente alle perturbazioni di un pianeta più interno, chiamato
dagli astronomi Vulcano. Einstein suppose che il particolare moto del pianeta non fosse dovuto ad
alcuna perturbazione planetaria, bensì all'intenso campo gravitazionale del Sole, la cui enorme
massa genera una curvatura nello spazio-tempo. L'entità della curvatura dipenderebbe dalla
relazione:
.
dove G è la costante di gravitazione universale, M è la massa del corpo, R indica la deflessione dei
raggi, misurata in gradi, e c è la velocità della luce nel vuoto. Tale curvatura sarebbe dunque
responsabile della precessione del perielio del pianeta e della lieve deflessione che la luce e
qualunque altra radiazione elettromagnetica, in conseguenza della teoria della relatività generale,
subirebbe in prossimità del campo gravitazionale del Sole. Si è calcolato che la curvatura
spaziotemporale provocherebbe uno spostamento nella posizione di una stella pari a 1,7 secondi
d'arco. Nel 1919 il fisico inglese Arthur Eddington confermò questa teoria in occasione di un'eclissi.
L'anno successivo il fisico inglese ipotizzò che l'energia solare fosse il risultato delle reazioni di
fusione nucleare, causate dalla pressione e dalla temperatura interna del Sole, che trasformerebbero
l'idrogeno in elio e produrrebbero energia a causa della differenza di massa. La teoria venne
ulteriormente sviluppata negli anni trenta dagli astrofisici Subrahmanyan Chandrasekhar e Hans
Bethe; quest'ultimo studiò nei dettagli le due principali reazioni nucleari che producono energia
nelle stelle, ovvero la catena protone-protone ed il ciclo del carbonio-azoto, calcolando il
quantitativo energetico sviluppato da ciascuna reazione.
7
Nel 1957 venne poi pubblicato un articolo, intitolato Synthesis of the Elements in Stars, in cui
veniva proposto un modello consistente con i dati a disposizione, e a tutt'oggi valido, secondo il
quale la maggior parte degli elementi nell'Universo furono creati dalle reazioni nucleari all'interno
delle stelle, a eccezione di idrogeno, elio e litio, formatisi in massima parte durante la nucleo sintesi
primigenia e dunque già presenti in notevole quantità prima che si formassero le prime stelle.
Missioni spaziali
Con l'avvento, nei primi anni cinquanta, dell'era spaziale e l'inizio delle esplorazioni del sistema
solare, numerose sono state le sonde appositamente progettate per studiare la nostra stella.
Alcune immagini del Sole riprese a differenti lunghezze d'onda dalla sonda STEREO.
I primi satelliti progettati per osservare il Sole furono i Pioneer 5, 6, 7, 8 e 9 della NASA, lanciati
tra il 1959 e il 1968. Le sonde orbitarono attorno al Sole ad una distanza di poco inferiore a quella
dell'orbita terrestre ed effettuarono le prime misure dettagliate del vento e del campo magnetico
solare. La sonda Pioneer 9 operò per molto tempo, trasmettendo dati fino al 1987. Negli anni
settanta la sonda Helios 1 e la stazione spaziale Skylab fornirono agli scienziati nuovi e significativi
dati sull'emissione del vento solare e sulla corona. Ulteriori dati sono stati forniti dalla sonda della
NASA Solar Maximum Mission, lanciata nel 1980, che aveva lo scopo di osservare le radiazioni
ultraviolette, i raggi gamma ed X emanati dai flare solari durante il periodo di massima attività. Gli
anni novanta videro il lancio di numerose sonde, come la giapponese Yohkoh , 1991, progettata per
osservare i flare solari alle lunghezze d'onda dei raggi X, e la Solar and Heliospheric Observatory
SOHO, 1995, frutto della collaborazione tra ESA e NASA; quest'ultima in particolare ha garantito
sin dal suo lancio una costante osservazione della nostra stella in gran parte delle lunghezze d'onda
8
dello spettro elettromagnetico,, permettendo anche la scoperta di un gran numero di comete radenti.
Queste sonde hanno tuttavia effettuato osservazioni dettagliate solamente delle regioni equatoriali
del Sole, visto che le loro orbite erano situate sul piano dell'eclittica.
dell'
. La sonda Ulysses venne invece
progettata per studiare le regioni polari,, operando anche misurazioni del vento solare e dell'intensità
del campo magnetico. Lanciata nel 1990,, la Ulysses fu inizialmente diretta verso Giove in modo da
sfruttare l'effetto fionda gravitazionale del gigante gassoso ed allontanarsi dal piano delle orbite
planetarie. Nel 1998 fu lanciata la sonda TRACE,, finalizzata ad individuare le connessioni tra il
campo magnetico della stella e le strutture di plasma associate, grazie anche all'ausilio di immagini
ad alta risoluzione della fotosfera e della bassa atmosfera del Sole. A differenza della fotosfera, ben
studiata attraverso la spettroscopia,
spettroscopia, la composizione interna del Sole è poco conosciuta. La missione
Genesis fu progettata per prelevare dei campioni di vento solare e avere una misura diretta della
composizione della materia costituente la stella. Nel 2006 è stata lanciata la missione Solar
Terrestrial Relations Observatory,
Observatory STEREO,, che consiste di due navicelle identiche poste in orbite
che permettono di ottenere una visione stereoscopica della stella.
Posizione all'interno della Galassia
La posizione del Sole all'interno della Via Lattea (NASA).
(
9
Il Sole orbita ad una distanza dal centro della Via Lattea stimata in 26 000 ± 1400 anni luce (7,62 ±
0,32 kpc). La stella è situata in una regione periferica della Galassia, e più precisamente all'interno
della Bolla Locale, una cavità nel mezzo interstellare della Cintura di Gould, collocata nel bordo più
interno del Braccio di Orione, un braccio galattico secondario posto tra il Braccio di Perseo e il
Braccio del Sagittario; i due bracci sono separati da circa 6500 anni luce di distanza. La nostra stella
si trova attualmente nella Nube Interstellare Locale, un addensamento del mezzo interstellare
dovuto all'unione della Bolla Locale con l'adiacente Bolla Anello I. Data la relativa lontananza dal
centro galattico, da altre regioni ad elevata densità stellare e da forti sorgenti di radiazioni quali
pulsar o oggetti simili, il Sole, e dunque il sistema solare, si trova in quella che gli scienziati
definiscono zona galattica abitabile. Il sistema solare impiega circa 225–250 milioni di anni per
completare una rivoluzione attorno al centro della Galassia, anno galattico; perciò il Sole avrebbe
completato 20–25 orbite dal momento della sua formazione ed 1/1250 di orbita dalla comparsa
dell'essere umano sulla Terra. La velocità orbitale della nostra stella è di circa 220 km/s; a questa
velocità il sistema solare impiega circa 1400 anni per percorrere un anno luce, il che equivale ad
una unità astronomica, UA, ogni 8 giorni. La direzione apparente verso cui si muove la nostra stella
durante la propria rivoluzione attorno al centro di massa della Galassia prende il nome di apice
solare e punta verso la stella Vega e la costellazione di Ercole, con un'inclinazione di circa 60° in
direzione del centro galattico. Si ritiene che l'orbita del Sole abbia una forma ellittica quasi
circolare, tenendo conto delle perturbazioni causate dalla diversa distribuzione delle masse nei
bracci della spirale galattica; inoltre il Sole oscilla al di sopra e al di sotto del piano galattico
mediamente 2,7 volte ogni orbita, secondo un andamento assimilabile ad un moto armonico. Poiché
la densità stellare è piuttosto alta nel piano galattico e nei suoi pressi, tali oscillazioni coincidono
spesso con un incremento nel tasso degli impatti meteoritici sulla Terra, responsabili talvolta di
catastrofiche estinzioni di massa. Tale incremento è dovuto al fatto che le altre stelle esercitano
delle forze mareali sugli asteroidi della Fascia principale o della Cintura di Kuiper o sulle comete
della Nube di Oort, che vengono di conseguenza dirette verso il sistema solare interno.
Il Sole da α Centauri
Se intorno al sistema di α Centauri, il sistema stellare più vicino al sistema solare (distante circa 4,3
anni luce), orbitassero dei pianeti di tipo roccioso, nei quali si fossero sviluppate forme di vita
intelligenti in grado di osservare il cielo e comprenderne i meccanismi, esse lo vedrebbero non
molto diverso da come lo vediamo noi. Le differenze resterebbero circoscritte ad alcuni particolari:
ad esempio, la stella Sirio si verrebbe a trovare nella costellazione di Orione, ad alcuni gradi da
Betelgeuse, anziché nel Cane Maggiore; la costellazione del Centauro sarebbe privata della sua
stella più luminosa, mentre Cassiopea si troverebbe ad avere una luminosa stella di magnitudine 0,5
in più: si tratta del Sole. La posizione della nostra stella è facilmente calcolabile, poiché essa si
troverebbe agli antipodi di α Centauri vista dalla Terra: avrebbe dunque un'ascensione retta di 02h
39m 35s ed una declinazione di +60° 50′ 00″, che la porterebbe a trovarsi alla sinistra di Segin, ε
Cassiopeiae; la costellazione assumerebbe a questo punto non più la ben nota forma a "\/\/", bensì
una forma simile a questa: "/\/\/".
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La costellazione di Cassiopea come apparirebbe da α Centauri.
Ciclo vitale
Il ciclo vitale del Sole sul diagramma H-R:
1. Protostella;
2. Stella T Tauri;
3. Sequenza principale (G V);
4. Gigante rossa;
5. Nana bianca.
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Il Sole è una stella di popolazione I,
I o terza generazione, la cui formazione sarebbe stata indotta
dall'esplosione, circa 5 miliardi di anni fa, di una o più supernovae nelle vicinanze di un'estesa nube
molecolare del Braccio di Orione. È accertato che, circa 4,57 miliardi di anni fa, il rapido collasso
della nube, innescato dalle supernovae, portò alla formazione di una generazione di giovanissime
stelle T Tauri, tra le quali
uali anche il Sole, che, subito dopo la sua formazione, assunse un'orbita quasi
circolare attorno al centro della Via Lattea, ad una distanza media di circa 26 000 a.l. Le inclusioni
ricche in calcio-alluminio,, residuate dalla formazione stellare, formarono poi un disco proto
planetario
attorno
alla
stella
nascente.
Tale ipotesi è stata formulata alla luce dell'alta abbondanza di elementi pesanti, quali oro ed uranio,
nel nostro sistema planetario.. Gli astronomi ritengono che questi elementi siano stati sintetizzati o
tramite una serie di processi nucleari endoergonici durante l'esplosione della
lla supernova, fenomeno
che prende il nome di nucleosintesi delle supernovae,
supernovae o grazie alle trasmutazioni,
trasmutazioni per mezzo di
successivi assorbimenti neutronici,
neutronici da parte di una stella massiccia di popolazione II,
II o di seconda
generazione. Il Sole è attualmente nella sequenza principale del diagramma Hertzsprung-Russell,
Hertzsprung
ovvero in una lunga fase di stabilità durante la quale
qu l'astro genera energia attraverso la fusione, nel
suo nucleo, dell'idrogeno in elio;
elio la fusione nucleare inoltre fa sì che la stella sia in uno stato di
equilibrio, sia idrostatico,, ossia non si espande, a causa della pressione di radiazione delle reazioni
termonucleari, né si contrae, per via della forza di gravità, cuii sarebbe naturalmente soggetta,
soggetta sia
termico.. Una stella di classe G2 come il Sole impiega, considerando
considerando la massa, circa 10 miliardi,
1010, di anni per esaurire completamente l'idrogeno nel suo nucleo.
Schema che rappresenta le dimensioni del Sole nella sequenza principale e nella fase di gigante rossa.
12
Il Sole si trova a circa metà della propria sequenza principale. Al termine di questo lungo periodo di
stabilità, ossia tra circa 5 miliardi di anni, il Sole entrerà in una fase di forte instabilità che prende il
nome di gigante rossa:: nel momento in cui l'idrogeno contenuto nel nucleo si esaurirà, i suoi strati
più esterni si espanderanno e si raffredderanno, assumendo una colorazione rossastra; quando la
temperatura interna sarà aumentata
umentata sino a 100 milioni K,, avrà inizio la fusione dell'elio, che
produrrà
carbonio
e
ossigeno.
e saranno colossali, prossime ad 1 UA (circa 100 volte quelle attuali), tanto che la sua atmosfera
esterna ingloberà quasi sicuramente il pianeta Mercurio e molto probabilmente Venere. Incerto è
invece il destino della Terra.. Alcuni astronomi ritengono che anche il nostro pianeta verrà inglobato
dalla stella morente; altri invece ipotizzano che il pianeta si salverà, poiché la perdita di massa da
parte della nostra stella farebbe allargare la sua orbita, che slitterebbe di conseguenza sino a quasi
1,7 UA. Il nostro pianeta sarà però inabitabile:
inab
gli oceani saranno evaporati a causa del forte calore
e gran parte dell'atmosfera verrà dispersa nello spazio dall'intensa energia termica, che incrementerà
l'energia cinetica delle molecole del gas atmosferico consentendo loro di vincere l'attrazione
gravitazionale del nostro pianeta. Entro 7,8 miliardi di anni il Sole rilascerà gli strati più esterni, che
verranno spazzati via dal vento della stella morente
mo
formando una nebulosa planetaria,
planetaria mentre le
parti più interne collasseranno e daranno
dara
origine ad una nana bianca,, che lentamente si raffredderà
sino a diventare, nel corso di centinaia di miliardi di anni, una nana nera.. Questo scenario evolutivo
è tipico di stelle con una massa simile a quella del Sole, ossia che non hanno una massa
sufficientemente elevata da esplodere come supernovae.
Caratteristiche morfologiche e rotazione
13
Il Sole è una sfera di plasma quasi perfetta,
perfetta le cui dimensionii sono di poco più grandi di quelle di
una stella di media grandezza, ma comunque decisamente più piccole di quelle di una ben più
imponente gigante blu o gigante rossa. Possiede un'ellitticità
un'
stimata in circa 9 milionesimi: infatti,
il suo diametro polare differisce da quello equatoriale di appena 10 km. Tale differenza sussiste
perché la rotazione del corpo sul proprio asse origina all'equatore una forza, che tenderebbe a fargli
assumere una forma ellissoidale:
ellissoidale la forza centrifuga.. Tuttavia, poiché la rotazione della stella è
molto lenta, la forza centrifuga è 18 milioni di volte più debole della gravità superficiale; da ciò ne
consegue che la stella non possieda un rigonfiamento equatoriale molto pronunciato, caratteristica
propria invece di alcune stelle, come Achernar,, le quali possiedono elevate velocità di rotazione.
Inoltre, gli effetti mareali esercitati dai pianeti sulla stella non ne influenzano significativamente la
forma. Poiché si trova allo stato di plasma e non possiede, al contrario di un pianeta roccioso, una
superficie solida,, la stella è soggetta ad una rotazione differenziale, ovvero ruota in maniera diversa
a seconda della latitudine:: infatti la stella ruota più velocemente all'equatore che non ai poli ed il
periodo di rotazione varia tra i 25 giorni dell'equatore e i 35 dei poli. Tuttavia, poiché il punto di
vista osservativo dalla Terra cambia man mano che il nostro pianeta compie il proprio moto di
rivoluzione,, il periodo di rotazione apparente all'equatore è di 28 giorni. Inoltre, la densità dei gas
che costituiscono
ostituiscono la stella diminuisce esponenzialmente all'aumentare della distanza dal centro.
Struttura
Spaccato della struttura del Sole:
14
1. Nucleo
2. Zona radiativa
3. Zona convettiva
4. Fotosfera
5. Cromosfera
6. Corona
7. Macchia solare
8. Granulazione fotosferica
9. Protuberanza ad arco.
Il Sole possiede una struttura interna ben definita, la quale non è, tuttavia, direttamente osservabile a
causa dell'opacità alla radiazione elettromagnetica degli strati interni della stella. Un valido
strumento per determinare la struttura solare è fornito dall'elio sismologia, una disciplina che,
esattamente come la sismologia, studia la diversa propagazione delle onde sismiche per rivelare
l'interno della Terra, analizza la differente propagazione delle onde di pressione (infrasuoni) che
attraversano l'interno del Sole. L'analisi elio sismologica è spesso associata a simulazioni
computerizzate, che consentono agli astrofisici di determinare con buona approssimazione la
struttura interna della nostra stella. Il raggio del Sole è misurato dal suo centro sino al limite della
fotosfera, lo strato al di sopra del quale i gas sono abbastanza freddi o rarefatti da consentire
l'irraggiamento di un significativo quantitativo di energia luminosa; è perciò lo strato meglio
visibile ad occhio nudo. La struttura interna del Sole, come quella delle altre stelle, appare suddivisa
in involucri concentrici; ogni strato possiede delle caratteristiche e delle condizioni fisiche ben
precise, che lo contraddistinguono dal successivo.
Gli strati sono, partendo dal centro verso l'esterno:
•
•
•
•
•
•
Il nucleo;
La zona radiativa;
La tachocline (disegna la zona all’interno del sole tra radioattiva e convettiva tra fluido e denso)
La zona convettiva;
La fotosfera, la superficie del Sole
L'atmosfera, suddivisa in:
o Cromosfera;
o Zona di transizione
o Corona.
15
Nucleo
La fusione dell'idrogeno
Il nucleo solare comprende il 10 % del volume totale della stella, ma costituisce oltre il 40 % della
sua massa totale. È qui che avvengono le reazioni di fusione nucleare,, la fonte principe dell'energia
solare. Gli astrofisici ritengono che il nucleo solare abbia delle dimensioni prossime agli 0,2 raggi
solari, con una densità superiore a 150 000 kg/m³, 150 volte quella dell'acqua
acqua, una temperatura di
circa 13 600 000 K, per raffronto, la temperatura superficiale della stella è 2350
2
volte inferiore –
5 785 K –, ed una pressione di quasi
quas 500 miliardi di atmosfere;; è la combinazione di simili valori a
favorire la fusione nucleare dell'idrogeno
idrogeno in elio.. Il nucleo è l'unica regione della nostra stella in cui,
attualmente, avvenga la fusione nucleare. L'energia
L'
prodotta dalle reazioni nucleari mantiene alta la
temperatura della stella; la radiazione elettromagnetica che ne risulta deve poi percorrere tutti gli
altri strati del corpo celeste, perdendo così parte della sua energia, per poi diffondersi nello spazio
come luce o flusso di particelle.
Zona radiativa
Situata all'esterno del nucleo, la zona radiativa si estende da circa 0,2 sino a 0,7 raggi solari; essa
assorbe l'energia prodotta dal nucleo e la trasmette per irraggiamento, donde
dond il nome, agli strati
superiori. Pressione e temperatura sono ancora abbastanza elevate da permettere il trasferimento
dell'energia allo strato successivo. In questa fascia avviene il trasferimento dell'energia creata nel
nucleo verso lo strato superiore, la zona convettiva; la zona radiativa appare priva di moti
convettivi:: infatti, mentre la materia diventa
d
più fredda a quote crescenti, il gradiente di temperatura
resta minore di quello del tasso di caduta adiabatica,, il che agevola il trasferimento di energia per
irraggiamento.
16
Rielaborazione computerizzata dei dati elio sismologici che mette in evidenza la disposizione
disposizi
e la struttura
della zona radiativa, della tachocline e della zona convettiva.
L'energia viene trasferita verso gli strati più esterni
erni in maniera molto lenta: infatti, gli ioni di
idrogeno ed elio emettono fotoni,
fotoni, che viaggiano attraverso una breve distanza prima di essere
riassorbiti e riemessi da altri ioni. Una recente analisi dei dati raccolti dalla missione SOHO
suggerisce che la velocità di rotazione della
ella zona radiativa sia leggermente inferiore a quella del
nucleo.
Zona convettiva
La zona convettiva ha uno spessore di circa 200 000 km e si trova nella porzione più esterna del
Sole, a partire da circa il 70% del raggio solare. L'area è caratterizzata da temperature e densità
inferiori a quelle degli strati sottostanti; di conseguenza, l'energia ed il calore non possono essere
trasferiti attraverso l'irraggiamento, ma tramite moti convettivi. La materia più calda e meno densa
viene
ne portata in superficie, dove cede parte della propria energia termica;; una volta raffreddata, la
materia risprofonda alla base della zona convettiva, dove riceve nuovamente il
i calore proveniente
dalla zona radiativa. A differenza dello strato sottostante, dunque, nella zona convettiva la materia è
in costante movimento. Questo costante e turbolento movimento sembra essere una delle cause
fondamentali della dinamo solare.
solare Le colonne termiche della zona convettiva lasciano dei segni
sulla fotosfera solare che prendono il nome di granuli o supergranuli solari.
17
Fotosfera
. La temperatura effettiva del Sole area gialla raffrontata con quella di un corpo nero delle stesse
dimensioni che emetta la medesima quantità di energia radiante area grigia.
La fotosfera è lo strato superficiale del Sole, al di sotto del quale la stella diviene opaca alla luce
visibile; si tratta dunque del primo strato visibile, dal quale l'energia proveniente dall'interno è libera
di propagarsi nello spazio. È sede di fenomeni
fenome come le macchie solari e i flare, brillamenti.
È caratterizzata da una densità di 1023 particelle al m3, equivalente
te all'1% della densità
dell'atmosferaa terrestre al livello del mare, mentre il suo spessore varia da alcune decine fino a
qualche centinaia di chilometri. Il cambiamento di opacità rispetto agli strati inferiori, la sua opacità
è infatti lievemente inferiore
ore a quella dell'atmosfera
dell'
terrestre, è dovuto alla diminuzione del numero
−
di ioni idruro (H ), che assorbono con facilità la luce visibile; la luce da noi percepita è invece
prodotta dalla ricombinazione tra gli elettroni liberi e gli atomi di idrogeno per generare ioni H−.
Poiché gli strati più alti della fotosfera sono più freddi di quelli più profondi, l'immagine del Sole
appare più luminosa al centro, e si fa via via più tenue man mano che si procede
procede verso il bordo del
perimetro del disco visibile; questo fenomeno è chiamato oscuramento al bordo,
bordo ed è causato da un
fenomeno di prospettiva. Lo spettro fotosferico
fotosferico presenta caratteristiche simili a quelle dello spettro
continuo di un corpo nero riscaldato alla temperatura di 5777 K,, e appare intervallato dalle linee di
assorbimento della tenue atmosfera stellare. All'osservazione diretta la fotosfera presenta un aspetto
granuloso, dovuto alla presenza della
della granulazione e della supergranulazione.
Durante i primi studi dello spettro ottico della fotosfera, furono trovate alcune linee di assorbimento
che non corrispondevano con nessun elemento noto sulla Terra. Nel 1868,
1868 Norman Lockyer
ipotizzò che queste linee fossero causate da un nuovo elemento, che chiamò elio, come l'omonimo
dio greco del Sole; venticinque anni dopo, l'elio venne isolato sulla Terra.
Flare = da inglese fuochi d’artificio
18
Atmosfera
L'atmosfera del Sole risulta visibile durante un'eclissi totale.
Gli strati al di sopra della fotosfera costituiscono l'atmosfera solare e risultano visibili a tutte le
lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi gamma passando per la
luce visibile. Gli strati sono, in ordine: la cromosfera, la zona di transizione, la corona e l'eliosfera;
quest'ultima, che può essere considerata la tenue prosecuzione della corona, si estende sin'oltre la
Fascia di Kuiper, fino all'elio pausa, dove forma una forte onda d'urto di confine, bow shock, con il
mezzo interstellare. La cromosfera, la zona di transizione e la corona sono molto più caldi della
superficie solare; la ragione di questo riscaldamento resta tuttora sconosciuta. Qui si trova anche lo
strato più freddo del Sole: si tratta di una fascia chiamata regione di minima temperatura
“temperature minimum in inglese”, posta circa 500 km sopra la fotosfera: quest'area, che ha una
temperatura di 4000 K, è sufficientemente fredda da consentire l'esistenza di alcune molecole, come
il monossido di carbonio e l'acqua, le cui linee di assorbimento sono ben visibili nello spettro solare.
Cromosfera
Al di sopra della fotosfera si trova una sottile fascia spessa circa 2000 km, chiamata cromosfera (dal
greco χρῶµα, χρώµατος - chroma, chromatos -, che significa colore, a causa dei suoi brillamenti
19
colorati visibili subito prima e subito dopo le eclissi totali di Sole.. È un sottile involucro costituito
da gas rarefatto che appare di colore rossastro; in realtà, lo strato è trasparente. La colorazione
rossastra è dovuta agli
gli atomi di idrogeno, che alle più basse pressioni della cromosfera emettono
radiazioni di tale colore.
Diagramma della bassa atmosfera solare.
La cromosfera è interessata da diversi fenomeni
fenomeni emissivi di origine magnetica, come le spicule e le
protuberanze solari.. La temperatura nella cromosfera
cromosfera aumenta gradualmente man mano che ci si
allontana dalla stella, raggiungendo i 100 000 K negli strati più esterni.
Zona di transizione
Al di sopra della cromosfera si trova la zona di transizione, in cui la temperatura sale rapidamente
dai circa 100 000 K degli strati più esterni della cromosfera, fino al milione di K della corona; tale
incremento causa una transizione di fase dell'elio,, che qui diventa completamente ionizzato per le
elevate temperature. La zona di transizione non possiede un limite di altitudine ben definito: forma
infatti una sorta di alone attorno alle formazioni
formaz
della cromosfera come le spicole ed i filamenti, ed
è in moto costante e caotico. La zona di transizione non è visibile facilmente da terra, ma è ben
rilevabile dallo spazio attraverso strumenti sensibili alle lunghezze d'onda dell'ultravioletto
dell'
distante.
20
Corona
Un'espulsione
espulsione di massa coronale ripresa dalla sonda SOHO.
La corona è la parte più esterna dell'atmosfera solare, non ha limiti definiti e si estende nello spazio
per decine di milioni di chilometri in modo molto tenue. È costituita da plasma ad elevatissima
temperatura (oltre
ltre un milione di kelvin). Tuttavia, essendo il plasma molto rarefatto, la temperatura
non è da intendersi nel significato convenzionale; si parla in questo caso di temperatura cinetica.
cinetica Gli
strati interni della corona hanno una densità di 1014 – 1016 kg/m3 ,l'atmosfera
l'atmosfera terrestre al livello del
mare ha una densità di 2 × 1025 kg/m3, ed è sede di numerosi fenomeni di tipo magnetico, come le
espulsioni di massa, CME, e gli anelli coronali.. Gli astrofisici non sono ancora riusciti a
comprendere
ndere perché la corona abbia una temperatura così elevata, ma ritengono che una parte del
calore sia originato dalla riconnessione delle linee del campo magnetico solare, l'argomento è
trattato più ampiamente nel paragrafo Problema del riscaldamento coronale.
Vento solare
Anche il Sole, come altre stelle, emette un flusso di particelle dall'atmosfera superiore: il vento
solare. Il vento solare è formato da plasma e la sua composizione chimica è identica a quella della
corona: 73% idrogeno e 25% elio,
elio, con il restante 2% formato da elementi in tracce. Nei pressi della
Terra, la velocità del vento solare varia tra 200 e 900 km/s, in media 450 km/s.
km/s Ogni secondo la
9
stella perde, tramite il vento solare, una quantità di materia pari a 1,37 × 10 kg; si tratta tuttavia di
una perdita insignificante, poiché in un anno corrisponde a 2,18 × 10−14 volte la massa complessiva
del Sole.
21
Disegno che rappresenta le strutture dell'eliosfera.
Il vento solare trasporta con sé, a causa del peculiare comportamento del plasma magnetizzato, il
campo magnetico del Sole in tutto lo spazio interplanetario, fino ad una distanza massima di circa
160 unità astronomiche. Il vento solare si muove in direzione radiale rispetto al Sole, ed a causa
della sua rotazione le linee di campo si curvano a formare una spirale. Alcuni studi ipotizzano che il
vento solare svolga un'importante funzione protettiva nei confronti dei pianeti, in quanto
"schermerebbe" i raggi cosmici grazie alla sua natura ionizzata.
Eliosfera
Il vento solare crea una "bolla" nel mezzo interstellare, che prende il nome di eliosfera. L'eliosfera
si estende da una distanza di circa 20 raggi solari, 0,1 UA, dalla superficie del Sole fino alle regioni
più estreme del sistema solare. Il suo limite più interno è definito come la regione in cui il flusso del
vento solare diventa "superalfvénico", ossia supera la velocità dell'onda di Alfvén; le forze
dinamiche e di turbolenza all'esterno di questo limite non possono comunque influenzare la forma
della corona solare, poiché entro questo limite il flusso viaggia a velocità inferiori o uguali a quelle
dell'onda di Alfvén. Il vento solare viaggia in maniera continua attraverso l'eliosfera, fino a che non
si scontra con l'elio pausa, ad oltre 50 UA dal Sole. Nel dicembre del 2004, la sonda spaziale
Voyager 1 attraversò l'elio pausa; entrambe le sonde Voyager, nell'avvicinarsi al confine col l'elio
pausa, hanno registrato un livello sempre più alto di particelle energetiche.
22
Campo magnetico
Rappresentazione artistica della corrente elio sferica diffusa.
Il moto turbolento del plasma e delle particelle cariche della zona convettiva generano un potente
campo magnetico, caratterizzato da poli appaiati (nord e sud) disposti lungo tutta la superficie
solare. Il campo inverte il proprio verso ogni undici anni, in corrispondenza del massimo del ciclo
solare. Il campo magnetico solare è all'origine di diversi fenomeni che prendono complessivamente
il nome di "attività solare"; tra essi si annoverano le macchie fotosferiche, i flare o brillamenti e le
variazioni nell'intensità del vento solare, che diffonde materia attraverso il sistema solare. La
rotazione differenziale della stella causa una forte deformazione delle linee del campo magnetico,
che appaiono aggrovigliate su se stesse; su di esse si dispone il plasma delle eruzioni solari, che
vanno a formare vasti anelli di materia incandescente, noti come anelli coronali. Le deformazioni
delle linee di campo danno luogo alla dinamo e al ciclo un decennale dell'attività solare, durante il
quale l'intensità del campo magnetico subisce delle variazioni. La densità del flusso magnetico
solare è di 10−4 tesla, valore del magnetismo, in prossimità della stella. L'interazione tra il campo
magnetico solare ed il plasma del mezzo interplanetario crea una corrente elio sferica diffusa, ossia
un piano che separa regioni in cui il campo magnetico converge in direzioni diverse.
Ciclo solare
Il ciclo solare, detto anche ciclo dell'attività magnetica solare, è il tempo, della durata media di
undici anni, che intercorre tra un periodo di minimo dell'attività solare e il successivo minimo; la
lunghezza del periodo non è strettamente regolare ma può variare tra i dieci e i dodici anni. È anche
la principale causa delle periodiche variazioni di tutti i fenomeni solari che influiscono sul tempo
meteorologico spaziale.
23
Il ciclo solare 23 (1996-2006 con massimo nel 2001) visto nei raggi X dalla sonda SOHO.
Alimentato da un processo di tipo idromagnetico, all'origine del campo magnetico solare stesso, il
ciclo solare:
•
•
•
•
•
modella l'atmosfera ed il vento solare;
modula l'irradianza solare;
modula il flusso delle radiazioni a lunghezza d'onda corta, dagli ultravioletti ai raggi X;
modula la frequenza dei fenomeni eruttivi, come i flare e le espulsioni di massa;
modula indirettamente il flusso dei raggi cosmici ad alta energia che penetrano nel sistema solare.
Il ciclo solare si divide in due fasi: una fase di massimo, in cui l'attività della stella si presenta più
frenetica, e una fase di minimo, in cui l'attività è meno intensa. L'attività solare durante il minimo
coincide spesso con temperature più fredde rispetto alla media sulla Terra, mentre le fasi di
massimo più ravvicinate tendono ad essere correlate a temperature più alte rispetto alla media.
Poiché i campi magnetici possono influire sui venti stellari, arrivando ad agire come dei "freni" che
rallentano progressivamente la rotazione della stella man mano che essa compie il proprio percorso
evolutivo, le stelle non più giovani, come il Sole per l'appunto, compiono la propria rotazione in
tempi più lunghi e presentano un'attività magnetica meno intensa. I loro livelli di attività tendono a
variare in maniera ciclica e possono cessare completamente per brevi periodi di tempo. Un esempio
fu il minimo di Maunder, durante il quale il Sole andò incontro ad un settantennio, nel corso del
XVII secolo, di attività minima; in questo periodo, noto anche come "Piccola era glaciale", l'Europa
subì
un
brusco
calo
delle
temperature.
I primi minimi solari di considerevole durata furono scoperti attraverso l'analisi dendrocronologia
degli anelli annuali dei tronchi di alcuni alberi, il cui spessore dipende dalle condizioni ambientali
in cui vivono i vegetali; le linee più sottili sembravano coincidere con i periodi in cui le temperature
globali erano state al di sotto della media.
24
Macchie solari
Un gruppo di macchie solari; si noti la granulazione fotosferica.
Osservando il Sole con dei filtri adatti, è possibile scorgere lungo la sua superficie le caratteristiche
macchie fotosferiche,, aree ben definite che appaiono più scure rispetto al resto della fotosfera a
causa dellaa loro temperatura più bassa, dell'ordine dei 4500 K.
K. Si tratta di regioni ad intensa attività
magnetica, nelle quali la convezione,
convezione visibile nel resto della superficie
cie sotto forma di granulazione,
risulta inibita dal forte campo magnetico,
magnetico, che riduce il trasporto di energia dalle regioni interne più
calde alla superficie. Le macchie solari più grandi possono estendersi anche per migliaia di
chilometri. Il numero di macchie solari visibili sulla superficie del Sole non è costante, ma varia
durante il ciclo solare. Normalmente, durante il minimo solare le macchie sono assenti o molto
esigue; quelle che appaiono si trovano di solito alle alte latitudini, lontane dell'equatore.
dell'equatore Man mano
che il ciclo prosegue, avanzando verso il massimo, le macchie
macchie si fanno sempre più frequenti e
tendono a spostarsi verso le zone equatoriali della stella, in osservanza della legge di Spörer. Le
macchie di solito si trovano in coppie
coppie di polarità magnetica opposta; la polarità magnetica delle
macchie si inverte durante ogni ciclo solare, cosicché se in un ciclo una assume le caratteristiche di
un polo nord magnetico, al ciclo successivo essa diventa un sud magnetico.
La variazione nel numero delle macchie solari dal XVII secolo al 2007.
2007
25
Eventualità di fenomeni ciclici a lungo termine
Una recente
cente teoria afferma che possano esistere delle instabilità magnetiche all'interno del Sole che
causano delle fluttuazioni con periodi di 41 000 o 100 000 anni; tali fluttuazioni potrebbero fornire
una spiegazione sia delle ere glaciali che del ciclo di Milankovitch.. Tuttavia, come molte teorie in
astrofisica, anche questa non può essere verificata direttamente.
Composizione chimica
Il Sole, come ogni altro corpo celeste nell'Universo, è costituito da elementi chimici.
chimici Molti
scienziati hanno analizzato questi elementi per conoscerne l'abbondanza, le loro relazioni con gli
elementi costitutivi dei pianeti e la loro distribuzione all'interno della stella.
Grafico che mette in luce la percentuale degli elementi nella fotosfera solare.
La stella ha "ereditato" la sua composizione chimica da quella del mezzo interstellare da cui ha
preso origine: l'idrogeno e l'elio, che ne costituiscono la grande parte, si sono costituiti grazie alla
nucleo sintesi del Big Bang,, mentre gli elementi più pesanti sono stati sintetizzati dalla nucleo
sintesi delle stelle più evolute, che, al termine della propria evoluzione, li hanno diffusi nello spazio
circostante. La composizione del nucleo è fortemente alterata dai processi di fusione nucleare, che
hanno aumentato la percentuale in massa dell'elio
dell'elio a discapito dell'idrogeno: infatti l'idrogeno
costituisce il 34% della massa del nucleo, mentre l'elio costituisce il restante 64%. La percentuale di
elementi pesanti, detti convenzionalmente metalli,, è rimasta invece pressoché invariata. Gli
elementi più pesanti, presenti in tracce soprattutto negli strati più superficiali, sono: litio, berillio e
boro; neon,, la cui quantità effettiva sarebbe maggiore di quella precedentemente stimata tramite le
osservazioni elio sismologiche gli elementi del gruppo 8 della tavola periodica,
periodica cui appartengono
ferro, cobalto e manganese. Numerosi astrofisici hanno preso anche in considerazione l'esistenza di
relazioni di frazionamento della massa tra le composizioni isotopiche dei gas nobili,
nobili quali neon e
xeno,, presenti nell'atmosfera solare e in quelle planetarie.
26
Poiché le parti più interne della stella sono radiative e non convettive, la fotosfera, costituita
essenzialmente da idrogeno, circa il 74% della sua massa, il 92% del suo volume,
volume elio, circa il 2425%
% della massa, il 7% del volume, ed elementi in tracce, ha mantenuto e mantiene tuttora una
composizione chimica essenzialmente immutata dalla formazione della stella, tanto che molti
molt
tendono a considerarla come l'esempio della composizione chimica primordiale del sistema solare.
Fino al 1983 era diffusa la convinzione che l'intera stella avesse la stessa composizione della sua
atmosfera; tuttavia nello stesso anno si scoprì che proprio il frazionamento degli elementi nel Sole
era all'origine della distribuzione degli stessi al suo interno. Tale frazionamento è determinato da
vari fattori, quali la gravità,, che fa sì
s che gli elementi più pesanti, come l'elio, in assenza
assenz di altri
elementi più pesanti, si dispongano nel centro di massa dell'astro, mentre gli elementi meno pesanti,
quindi l' idrogeno, si diffondano attraverso gli strati esterni del Sole; la diffusione dell'elio
all'interno del Sole tende a velocizzarsi nel corso del tempo.
Produzione di energia: le reazioni nucleari
Ogni secondo nel nucleo della nostra stella 600 000 000 di tonnellate di idrogeno,
idrogeno equivalenti a 3,4
38
× 10 protoni, vengono convertite in 595 740 000 tonnellate di elio.. Dopo questa trasformazione,
4 260 000 tonnellate di idrogeno, pari allo 0,75%, sembrano esser state perse; in realtà questa massa
mancante si è trasformata direttamente in energia, ossia in radiazione elettromagnetica,
elettromagnetica secondo
l'equazione massa-energia di Albert Einstein:
Einstein E=mc².
Schema della catena protone-protone,, il principale metodo di produzione di energia all'interno del Sole.
L'idrogeno è fuso secondo una serie di reazioni che prende il nome di catena protone-protone:
protone
4 1H → 2 2H + 2 e+ + 2 νe (4,0 MeV
M + 1,0 MeV)
2 1H + 2 2H → 2 3He + 2 γ (5,5 MeV)
2 3He → 4He + 2 1H (12,9 MeV)
Le precedenti
recedenti reazioni possono essere quindi riassunte nella formula:
4 1H → 4He + 2 e+ + 2 νe + 2 γ (26,7 MeV)
27
dove e+ è un positrone, γ è un fotone nella frequenza dei raggi gamma, νe è un neutrino elettronico,
H ed He sono rispettivamente gli isotopi dell'idrogeno e dell'elio. L'energia rilasciata da queste
reazioni è espressa in milioni di elettronvolt, ed è solo una minima parte dell'energia
complessivamente liberata. La concomitanza di un gran numero di queste reazioni, che avvengono
continuamente e senza sosta sino all'esaurimento dell'idrogeno, genera l'energia necessaria per
sostenere il collasso gravitazionale cui la stella sarebbe naturalmente sottoposta. L'energia così
generata, ogni secondo, è pari a 3,83 × 1026 joule, 383 yottajoule, YJ,, equivalente a 9,15 × 1010
megatoni di tritolo: una quantità di energia impensabile da riprodurre sulla Terra. Per capire
l'enormità di questa energia, che espressa in wattora, Wh, equivale a 112 500 000 000 terawattora,
TWh, il solo dato che può fungere da termine di paragone è la produzione mondiale di energia
elettrica, che nel 2005 è stata di 17 907 TWh. Detto in altri termini, per eguagliare l'energia prodotta
dal Sole in un solo secondo, tutti gli impianti di produzione di energia elettrica del nostro pianeta
dovrebbero funzionare a pieno regime per i prossimi 6 282 459 anni; oppure, considerato che una
comune lavatrice consuma circa 1 kWh per ciascun lavaggio, ogni secondo il Sole potrebbe
teoricamente fornire energia per 112,5 miliardi di miliardi di lavaggi. I fotoni, emessi ad alta
energia, dunque nelle frequenze dei raggi γ ed X, vengono assorbiti in appena alcuni millimetri di
plasma solare e quindi rimessi in direzioni casuali, con un'energia minore; per questo motivo la
radiazione necessita di un tempo lunghissimo per raggiungere la superficie della stella, tanto che si
calcola che un fotone, per raggiungere la fotosfera, impieghi tra 10 000 e 170 000 anni. I fotoni, una
volta raggiunta la fotosfera dopo questo "lungo viaggio", vengono emessi principalmente sotto
forma di luce visibile, anche se non mancano emissioni in tutte le lunghezze d'onda dello spettro
elettromagnetico. Al contrario dei fotoni, i neutrini liberati dalle reazioni interagiscono molto più
debolmente con la materia, e quindi raggiungono la superficie quasi immediatamente. Per molti
anni le misurazioni del numero dei neutrini prodotti nel nucleo solare diedero risultati più bassi di
quanto teorizzato di un fattore 3. Tale discrepanza, nota come problema dei neutrini solari, è stata
recentemente risolta grazie alla scoperta degli effetti di un fenomeno noto come "oscillazione del
neutrino": il Sole, infatti, emette esattamente il numero di neutrini ipotizzati in via teorica, ma i
rivelatori non riuscirono ad identificarne i 2/3 poiché le particelle avevano cambiato sapore, il
numero quantico delle particelle elementari correlato alle loro interazioni deboli. È di fondamentale
importanza ricordare come il processo di fusione nucleare all'interno del Sole, come tutti i processi
fisici che implicano una trasformazione, avvenga nell'assoluto rispetto della legge di conservazione
dell'energia, primo principio della termodinamica: nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si
trasforma. I meccanismi di fusione nucleare che alimentano il Sole non sono totalmente compatibili
con le iniziali formulazioni del principio di conservazione di massa ed energia, ma lo divengono
grazie all'equazione di Einstein. Egli infatti comprese e dimostrò che il principio di conservazione,
complessivamente considerato, coinvolge sia la materia che l'energia, considerate non più come due
realtà distinte ma unitarie, dato che l'una può trasformarsi nell'altra secondo una precisa relazione
matematica; la somma di massa ed energia resta sempre costante nell'universo.
Energia solare
L'energia solare è la fonte primaria di energia sulla Terra. Il quantitativo di energia luminosa che
giunge ad ogni unità di superficie esposta direttamente alla radiazione solare prende il nome di
costante solare ed il suo valore è approssimativamente di 1370 W/m². Moltiplicando questo valore
per la superficie dell'emisfero terrestre esposto in ogni istante al Sole si ottiene una potenza
maggiore di 50 milioni di giga watt, GW. Tuttavia, poiché la luce solare subisce un'attenuazione
28
nell'attraversare l'atmosfera terrestre, alla superficie del nostro pianeta il valore della costante
scende a circa 1000 W/m², raggiunto in condizioni di tempo sereno quando il Sole è allo zenit,
ovvero i suoi raggi sono perpendicolari alla superficie.
superficie. Tenendo poi in conto il fatto che la Terra è
uno sferoide in rotazione, l'insolazione
insolazione media varia a seconda dei punti sulla superficie e, alle
latitudini europee, è di circa 200 W/m².
Le reazioni della fase luce dipendente della fotosintesi clorofilliana.
La radiazione solare consente la vita sul nostro pianeta: infatti rende possibile la presenza di acqua
allo stato liquido,, indispensabile alla vita, e permette la fotosintesi da parte dei vegetali, che
producono l'ossigeno necessario a gran parte dei viventi.. La fotosintesi si serve dell'energia di tale
radiazione, che viene immagazzinata in legami chimici,, per sintetizzare composti organici,
essenzialmente glucidi, a partire da sostanze inorganiche,
inorganiche CO2 e H2O.. Anche l'uomo si serve
dell'energia dell Sole, che viene raccolta da strutture, quali i pannelli solari,, adibite a diversi scopi,
come il riscaldamento dell'acqua o la produzione di energia elettrica, pannelli fotovoltaici.
fotovoltaici Inoltre,
l'energia immagazzinata nel petrolio e in tutti gli altri combustibili fossili deriva da quella della
nostra stella, che è stata convertita in energia chimica grazie alla fotosintesi delle piante vissute
milioni di anni fa. La radiazione ultravioletta,
ultravioletta UV, solare ha un'importante funzione antisettica e
viene impiegata per la disinfezione di alcuni oggetti e delle acque grazie al metodo SODIS.. È
responsabile dell'abbronzatura e delle scottature dovute ad un'eccessiva esposizione al Sole, ma ha
anche un ruolo fondamentale in medicina: infatti
tti induce la sintesi, da parte della pelle, delle
vitamine del gruppo D,, indispensabili per il benessere osseo.. La quantità di ultravioletti che
raggiunge la superficie terrestre è notevolmente inferiore a quella registrata alla sommità
dell'atmosfera:
fera: infatti, le molecole di ozono, che vanno a costituire una fascia, detta ozonosfera,
nella parte inferiore della stratosfera,
stratosfera schermano e riflettono nello spazio buona parte della
radiazione. La quantità di UV varia
aria anche a seconda della latitudine ed è massima all'equatore e alle
regioni tropicali, dove è maggiore l'insolazione. Tale variazione è responsabile di diversi
adattamenti biologici, come ad esempio il colore della pelle delle diverse popolazioni umane diffuse
nelle differenti regioni del globo.
29
Fonte di energia alternativa
L'insolazione media annua alla sommità dell'atmosfera e alla superficie.
La quantità di energia solare che arriva
arriv sul suolo terrestre è enorme circa diecimila volte superiore a
tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso,
complesso, ma poco concentrata, nel senso che è
necessario raccogliere energia da aree molto vaste per ricavarne quantità significative; inoltre è
piuttosto difficile da convertire in energia facilmente sfruttabile come quella elettrica
elettri con efficienze
accettabili. Per il suo sfruttamento ai fini della produzione elettrica occorrono prodotti
prodo in genere di
costo elevato come pannelli fotovoltaici,
fotovoltaici che rendono l'energia
gia solare notevolmente costosa rispetto
ad altre fonti energetiche. Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l'uso del
fotovoltaico è un settore della ricerca molto attivo ma che, per il momento, non ha ancora
conseguito risultati di grosso rilievo. Viceversa, l'energia solare può essere convenientemente
utilizzata per generare calore solare termico.
termico. Tre sono le tecnologie principali per trasformare in
energia sfruttabile
ttabile l'energia del Sole:
•
•
•
Il pannello solare termico sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche,
contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un
serbatoio di accumulo. Le temperature in genere sono inferiori ai 100 °C.
Il pannello solare a concentrazione sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per
concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termo vettore,
vettore un fluido in grado di
trasportare il calore ricevuto dal Sole ai sistemi di accumulo e scambio, o una serie di specchi piani che
concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore
fondono. In entrambi i casi "l'apparato ricevente" si riscalda a temperature
temperature relativamente elevate (400 °C ~
600 °C) utili a fini sia puramente termici che termoelettrici.
Il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi
eleme semiconduttori per produrre
direttamente energia elettrica quando sollecitati dalla luce,
luce effetto fotoelettrico.
30
Questioni teoriche aperte
Sebbene sia la stella più vicina alla Terra e sia oggetto di innumerevoli studi da parte degli
scienziati, molte questioni riguardo al Sole rimangono ancora insolute, come, ad esempio, il perché
l'atmosfera solare esterna abbia una temperatura di oltre un milione di kelvin mentre la temperatura
alla fotosfera sia di poco inferiore ai 6000 K. Attualmente gli astrofisici sono interessati a scoprire i
meccanismi che regolano il ciclo delle macchie solari,
s
le cause dei flare e delle protuberanze solari,
l'interazione magnetica tra la cromosfera e la corona e le cause del vento solare.
Problema dei neutrini solari
Schema sul numero di neutrini prodotti dal Sole: la colonna sinistra rappresenta i risultati
risulta teorici; la destra i
risultati sperimentali.
Per molti anni il numero di neutrini solari rilevati sulla Terra è stato da un terzo alla metà del
numero predetto dal Modello Solare Standard;
Standard questo risultato anomalo fu chiamato problema dei
neutrini solari.. Le teorie proposte per risolvere il problema suggerivano una riconsiderazione della
temperatura interna
rna del Sole, che sarebbe stata dunque più bassa di quanto precedentemente
accettato per spiegare un così basso afflusso di neutrini, oppure affermavano che i neutrini
potessero oscillare,, vale a dire che potessero mutare negli irrilevabili neutrini tau o nei neutrini
muonici mentre coprivano la distanza Sole - Terra. Negli anni ottanta furono
furon costruiti alcuni
rivelatori di neutrini, fra i quali il Sudbury Neutrino Observatory e il Super-Kamiokande
Kamiokande, allo scopo
di misurare il flusso dei neutrini solari con la maggiore accuratezza possibile. I risultati così ottenuti
permisero di scoprire che i neutrini hanno una massa a riposo estremamente piccola ed
effettivamente possono oscillare. Inoltre, nel 2001 il Sudbury Neutrino Observatory fu in grado di
individuare tutti e tre i tipi di neutrino direttamente, trovando che l'emissione totale di neutrini del
31
Sole si accorda con il Modello Solare Standard. Tale proporzione si accorda con quella teorizzata
dall'effetto Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein conosciuto anche come "effetto materia", che descrive
l'oscillazione dei neutrini nella materia. Il problema, pertanto, risulta ora risolto.
Problema del riscaldamento coronale
Anelli coronali ripresi dalla sonda TRACE con un filtro a 171 Å.
È noto che la fotosfera solare ha una temperatura di circa 6 000 K. Al di sopra di essa si estende
l'atmosfera stellare, la quale raggiunge, in corrispondenza della corona, una temperatura di
1 000 000 K; l'alta temperatura della corona induce a ritenere che la fonte di tale calore sia qualcosa
di diverso dalla conduzione termica della fotosfera. Si pensa che l'energia necessaria per riscaldare
la corona sia fornita dal movimento turbolento del plasma della zona convettiva. Sono stati proposti
due meccanismi per spiegare il riscaldamento coronale: il primo è quello dell'onda di calore, in cui
si afferma che dalla zona convettiva vengono prodotte delle onde sonore, gravitazionali e
magnetodinamiche, che si propagano verso l'esterno e si disperdono nella corona, cedendo la
propria energia al plasma coronale sotto forma di energia termica. L'altra teoria prende in
considerazione il calore magnetico: l'energia magnetica viene continuamente prodotta dai moti della
zona convettiva e viene rilasciata attraverso le riconnessioni magnetiche sotto forma di vasti
brillamenti o eventi simili di intensità minore. Al giorno d'oggi non è chiaro se le onde siano un
meccanismo di riscaldamento efficiente; si è scoperto che tutte le onde si dissipano o si rifrangono
prima ancora di raggiungere la corona, ad eccezione di quelle di Alfvén, le quali, tuttavia, non si
disperdono con facilità nella corona. L'obiettivo delle ricerche attuali verte sulla causa e sul
meccanismo di riscaldamento. Una possibile soluzione per spiegare il riscaldamento coronale
considera i continui brillamenti che interessano la fotosfera su piccola scala, ma questo resta ancora
un campo di ricerca aperto.
32
Problema del Sole giovane debole
I modelli teorici sull'evoluzione del Sole suggeriscono che nel periodo compreso fra 3,8 e 2,5
miliardi di anni fa, ossia durante l'eone
l'
Arche ano,, il Sole avesse soltanto il 75% della luminosità
che mostra attualmente. Una stella così debole non sarebbe stata in grado di mantenere l'acqua
l'
allo
stato liquido sulla superficie terrestre, rendendo dunque impossibile lo sviluppo della vita.
vita Tuttavia,
le prove geologiche dimostrano che la Terra abbia mantenuto una temperatura
temperatura media relativamente
costante lungo tutta la sua esistenza, e anzi che la giovane Terra fosse persino più calda di quella
attuale. Fra gli scienziati c'è consenso sul fatto che l'atmosfera della Terra nel suo lontano passato
fosse più ricca di gas serra,, come il diossido di carbonio, il metano e/o l'ammoniaca
ammoniaca rispetto ad
oggi, i quali trattenevano il calore a sufficienza da compensare la minor quantità di energia solare
assorbita dal pianeta.
Sistema planetario
Raffigurazione artistica del sistema solare. Le dimensioni dei pianeti e le distanze non sono in scala.
Il Sole è una tra le numerose stelle a possedere un proprio sistema planetario,
planetario il sistema solare,
costituito da tutti i corpi che sono mantenuti in orbita attorno alla stella dalla sua attrazione
gravitazionale. Questi si suddividono in tre principali categorie: pianeti, pianeti nani e corpi minori.
I pianeti del sistema solare sono otto; in ordine di distanza dalla stella: Mercurio,
Merc
Venere, Terra,
Marte, Giove, Saturno ,conosciuti
conosciuti fin dall'antichità, Urano scoperto nel 1781 e Nettuno scoperto nel
1846.. I pianeti si distinguono in terrestri o rocciosi e gassosi o gioviani,, a seconda delle loro
caratteristiche chimico-fisiche;
fisiche; i primi, solidi, densi e poco massicci, si trovano nella parte più
interna e calda del sistema solare; i secondi, gassosi, poco densi ed estremamente massicci, sono
propri delle zone più esterne e fredde del sistema. Tradizionalmente
Tradizionalmente si contavano nove pianeti: il
nono era Plutone,, scoperto nel 1930. Nel 2006 l'Unione
Unione Astronomica Internazionale ha tuttavia
deciso di declassare quest'ultimo al rango di pianeta nano,, promuovendo in questa categoria anche
l'asteroide Cerere e l'oggetto
oggetto trans-nettuniano
trans
Eris.. Recentemente è stata introdotta una nuova
categoria di oggetti, i plutoidi,, della quale fanno parte i pianeti nani trans-nettuniani;
trans
ad oggi,
settembre 2008, fanno parte di questa categoria quattro oggetti: oltre ai già citati Plutone ed Eris,
Haumea e Makemake;; si ritiene però che il numero di pianeti nani sia destinato a crescere nei
prossimi anni. Tutti i pianeti nani sin'ora scoperti si trovano, per definizione,
definizione all'interno di cinture
asteroidali.
33
Al novero dei corpi minori appartiene un vastissimo numero di oggetti; tra essi si ricordano gli
asteroidi,, disposti in cinture asteroidali: tra Marte e Giove si estende la fascia principale,
principale composta
da milioni di oggetti rocciosi caratterizzati da orbite più o meno variabili; oltre Nettuno si stende
una seconda cintura asteroidale, la fascia di Kuiper,, la cui densità effettiva è sconosciuta. Ancora
più esternamente, tra 20 000 e 100 000 UA di distanza dalla stella, si trova la nube di Oort, ritenuta
il luogo d'origine delle comete. Tutti questi oggetti costituiscono però una minima parte del sistema:
infatti il 99,8% della massa complessiva del sistema solare è costituito dal Sole. All'interno del
sistema solare
olare lo spazio tra un corpo celeste e un altro non è vuoto: pulviscolo, gas e particelle
elementari costituiscono il mezzo interplanetario.
interplanetario
Il Sole nella cultura
Etimologia e altri nomi
Il termine "Sole" deriva dal latino sol, solis,, che deriverebbe, a sua volta, dal sanscrito सऊरयअस,
sûryas, in origine svaryas,, la cui radice svar- significa risplendere.. Dalla medesima radice deriva
l'aggettivo greco σείριος, séirios;
séirios originariamente σϝείριος, swéirios, splendente;
splendente tale aggettivo,
soprattutto nella sua forma personificata ὁ Σείριος, ho Séirios, che significa Colui che risplende,
risplende era
uno degli epiteti con cui era indicato, soprattutto in ambito poetico-letterario
letterario, il Sole. È da notare
anche come dal medesimo aggettivo derivi il nome della stella più luminosa del cielo notturno,
notturno
Sirio, α Canis Majoris.. Il prefisso elio-, che indica diversi
si aspetti riguardanti il Sole, come eliografia, elio-sismologia e via dicendo,
dicendo deriva dal greco Ἥλιος, Helios,, che era il nome con cui gli
Antichi Greci designavano correntemente l'astro e la divinità preposta.
preposta Il termine ἥλιος,
principalmente nella variante dorica αἔλιος, āèlios, che sta per un antico ayelios,
ayelios deriverebbe da una
radice indoeuropea us- allungata in aus-, che significa ardere, rilucere.. In estremo Oriente il
significato "Sole" è dato dal simbolo 日, cinese pinyin rì,, nonostante sia anche chiamato 太阳, tài
yáng. In vietnamita queste parole Han sono note come nhật e thái dương rispettivamente, mentre la
parola vietnamita originale mặt
ặt trời
trờ significa letteralmente "volto dei cieli". La Luna e il Sole sono
associati ad Yin e Yang, rispettivamente
pettivamente Yang il Sole e Yin la Luna, come opposti dinamici.
Nella mitologia e nella religione
Il Sole alato, un antico simbolo (risalente al III millennio a.C.) di Horus,, identificato in seguito con Ra.
34
In molte culture antiche, a partire dalla preistoria,, il Sole era concepito come una divinità o un
fenomeno soprannaturale; il culto ad esso tributato era centrale in molte civiltà, come quella inca, in
Sud America, e azteca, nel Messico.
Messico Nella religione egizia il Sole era la divinità più importante; il
faraone stesso, considerato una divinità in terra, era ritenuto il figlio del Sole. Le più antiche
divinità solari erano Wadjet, Sekhmet,
Sekhmet Hathor, Nut, Bast, Bat e Menhit.. Hathor, identificata poi con
Iside, generò e si prese cura di Horus, identificato in seguito con Ra.. I moti del Sole nel cielo
rappresentavano, secondo la concezione del tempo, una lotta ingaggiata dall'anima del faraone ed
Osiride.. L'assimilazione al culto solare
so
di alcune divinità locali, Hnum-Ra,
Ra, Min-Ra,
Min
Amon-Ra,
raggiunse il culmine al tempo della quinta dinastia. Durante la diciottesima dinastia,
dinastia il faraone
Akhenaton tentò di trasformare la tradizionale religione politeista egiziaa in una pseudo - monoteista,
nota come Atonismo.. Tutte le divinità, compreso Amon, furono sostituite da Aton,
Aton la divinità solare
che regnava sulla regione di Akhenaton. Diversamente dalle altre divinità, Aton non possedeva
forme multiple: la sua unica effigie era il disco solare. Tale culto non sopravvisse a lungo dopo la
morte del faraone che lo introdusse e ben presto il tradizionale politeismo fu riaffermato dalla stessa
casta sacerdotale, che tempo prima aveva abbracciato il culto atonistico. Nella mitologia greca la
divinità solare principale fu Elio,
Elio figlio dei Titani Iperione e Teia.. Il dio viene normalmente
rappresentato alla guida del carro del sole, una quadriga tirata da cavalli che emettono fuoco dalle
narici.. Il carro sorgeva ogni mattina dall'Oceano
dall'
e trainava il Sole nel cielo, da est a ovest, dove si
trovavano i due palazzi del dio. In epoca più recente, Elio fu assimilato ad Apollo.
Apollo
Eliogabalo gran sacerdote del Sole, Simeon Salomon,, 1866. Eliogabalo era, per diritto ereditario, gran
sacerdote del dio solare di Emesa, El-Gabal;
El
; già all'età di quattordici anni esercitava il proprio sacerdozio.
sacerdozio
Il culto del Sole in quanto tale trovò terreno fertile anche a Roma;; il primo tentativo di introdurre il
culto solare fu ad opera dell'imperatore
imperatore Eliogabalo, sacerdote del dio solare siriano El-Gabal. El è il
nome della principale divinità semitica,
semitica mentre Gabal, che è legato al concetto
oncetto di "montagna",
"montagna" si
35
confronti con l'ebraico gevul e l'arabo jebel, è la sua manifestazione ad Emesa, suo principale luogo
di culto. La divinità fu in seguito importata nel pantheon romano e assimilato al dio solare romano
noto come Sol Indiges in età repubblicana e poi Sol Invictus nel II e III secolo. Un altro importante
culto solare, a carattere misterico, fu il mitraismo, da Mitra, sua divinità principale, che fu importato
nell'Urbe dalle legioni stanziate in Medio Oriente, principalmente in Siria. Tuttavia l'affermazione
del culto solare, il Sol Invictus, si ebbe con Aureliano, il quale si proclamò suo supremo sacerdote.
Le celebrazioni del rito della nascita del Sole, il Natale del Sole infante, più tardi Dies Natalis Solis
Invicti, Natale del Sole invitto, avvenivano il 25 dicembre, con particolare solennità in Siria ed
Egitto, province in cui tale culto era radicato da secoli. Il rito prevedeva che celebranti, ritiratisi in
appositi santuari, ne uscissero a mezzanotte, annunciando che la Vergine aveva partorito il Sole,
raffigurato nelle sembianze di un infante. Il culto del Sol Invictus perdurò sino all'avvento del
Cristianesimo e alla sua ufficializzazione come religione di stato con l'editto di Tessalonica di
Teodosio I, il 27 febbraio 380. Il 7 marzo 321, l'imperatore Costantino I decretò che il settimo
giorno della settimana, il Dies Solis, diventasse il giorno del riposo; il decreto non era stato emanato
a favore di alcuna religione, ma era un atto di regolamentazione delle attività settimanali che entrò a
far parte del corpo legislativo romano.
(LA)
(IT)
« Imperator Constantinus. Omnes iudices
« L'imperatore Costantino. Nel venerabile
urbanaeque plebes et artium officia cunctarum
venerabili Die Solis quiescant. Ruri tamen positi
agrorum culturae libere licenterque inserviant,
quoniam frequenter evenit, ut non alio aptius
die frumenta sulcis aut vineae scrobibus
commendentur, ne occasione momenti pereat
commoditas caelesti provisione concessa.
* Const. A. Helpidio. * <A. CCCXXI PP. V. Non.
giorno del Sole, si riposino i magistrati e gli
abitanti delle città, e si lascino chiusi tutti i
negozi. Nelle campagne, però, la gente sia libera
legalmente di continuare il proprio lavoro,
perché spesso capita che non si possa
rimandare la mietitura del grano o la semina
delle vigne; sia così, per timore che negando il
momento giusto per tali lavori, vada perduto il
momento opportuno, stabilito dal cielo.
<Emanato il VII giorno di Marzo, Crispo e
Mart. Crispo II et Constantino II Conss.> »
Costantino, consoli per la seconda volta> »
( Codice Giustiniano 3.12.2)
36
Mosaico di Gesù come il Christo Sole; Mausoleo M nella necropoli del III secolo sotto la Basilica di San Pietro
in Vaticano.
Alcuni cristiani approfittarono tuttavia del decreto imperiale per trasferire il significato dello
Shabbat ebraico al Dies Solis, che, sin dall'epoca di Giustino, II secolo, iniziò ad assumere tra le
comunità cristiane il nome di Dies Dominica, Giorno del Signore, memoriale settimanale della
Risurrezione di Gesù avvenuta, secondo il racconto evangelico, il primo giorno dopo il sabato, Mt
28,1; Mc 16,1; Lc 24,1; Gv 20,1; il 3 novembre 383, per volere di Teodosio, il Dies Solis viene
infine ufficialmente rinominato Dies Dominica. Dopo aver abbracciato la fede cristiana, nel 330
l'imperatore fece coincidere con un decreto il Dies Natalis Solis Invicti con la data di nascita di
Gesù, considerato dai cristiani il "Sole di giustizia" profetizzato da Malachia ,Mal, 4:2,
ufficializzando per la prima volta il festeggiamento cristiano. Così scriveva un secolo prima
Cipriano, vescovo di Cartagine: Come ha magnificamente agito la Provvidenza nel far sì che, nel
giorno in cui è nato il Sole, sia nato il Cristo!. Nel 337 papa Giulio I ufficializzò la data liturgica del
Natale da parte della Chiesa cristiana, oggi divisa in cattolica, ortodossa e copta, come riferito da
Giovanni Crisostomo nel 390: In questo giorno, 25 dicembre, anche la natività di Cristo fu
definitivamente fissata in Roma.
Nella letteratura e nella musica
Nella cultura, il Sole è usato principalmente come un riferimento mitologico e mistico-religioso, più
che in ambito letterario: a differenza delle stelle infatti, che sono citate come meraviglie notturne
dai poeti e dai letterati, il Sole in letteratura è utilizzato soprattutto come riferimento per l'alternarsi
del dì e della notte. Non mancano tuttavia dei forti riferimenti specificatamente dedicati a questa
stella in letteratura, in pittura e persino nella musica. Uno dei testi più celebri ed anche più antichi
della letteratura italiana che fa riferimento al Sole è in Cantico di Frate Sole, noto anche come
Cantico delle creature scritto da San Francesco d'Assisi, completato, secondo la leggenda, due anni
prima della sua morte, avvenuta nel 1226. Il Cantico è una lode a Dio, una preghiera permeata da
una visione positiva della natura, poiché nel creato è riflessa l'immagine del Creatore. Con la nascita
della scienza storiografica, fra Settecento e Ottocento e con gli ideali romantici delle "radici
popolari della poesia", l'opera venne presa in considerazione dalla tradizione critica e filologica.
37
). Dettaglio dal monumento equestre a Niccolò
Domenico di Michelino, La Divina Commedia di Dante (1465).
da Tolentino.
Anche Dante Alighieri,, da buon conoscitore dell'astronomia,
dell'
, non manca di citare il Sole nelle sue
opere, utilizzandolo appunto come riferimento astronomico: nel Primo Canto del Paradiso, ad
esempio, descrive la luce del Sole, spiegando che dal momento che illumina l'emisfero in cui si
trova il Purgatorio, la città di Gerusalemme,
Gerusalemme, che si trova dalla parte opposta della Terra, è in quel
momento immersa nell'oscurità della notte. Dante si sofferma così ad osservare lo splendore del
nostro astro, imitando laa sua guida, Beatrice. Anche nelle favole si fa saltuariamente ricorso alla
figura del Sole, in cui però esso appare come un personaggio a tutti gli effetti; fra gli esempi più
noti vi sono, oltre a quelle di Fedro le favole scritte da Jean de La Fontaine,, uno scrittore francese
vissuto nel Seicento, come Il Sole e le Rane o Il Sole e il Vento.. Il Sole ha influenzato in modo
diretto persino alcuni brani di musica sinfonica:
sinfonica durante il Romanticismo e le fasi successive infatti,
i compositori riprendono frequentemente dei
dei temi "naturali" con l'intento di tradurli in partiture per
vari strumenti musicali.. Uno degli esempi
esemp meglio noti è il tramonto orchestrato da Ludwig Van
Beethoven nelle battute finali della sua Sesta Sinfonia, un brano ricco di innumerevoli riferimenti
naturalistici. Altro esempio molto noto è dato dalla Sinfonia delle Alpi di Richard Strauss,
Strauss in cui
sono presenti esplicitamente, sia nell'orchestrazione che proprio come titolo delle varie sezioni del
poema sinfonic,o dei richiami al sorgere e al tramontare del Sole. Altri autori hanno descritto in
musica le varie fasi della giornata, con un richiamo alla levata del Sole, fra i quali Anton Bruckner
nella quarta sinfonia e Modest Musorgskij,
Musorgskij nel brano intitolato Una notte sul Monte Calvo,
Calvo ripreso
anche da Walt Disney per il finale del suo celebre Fantasia.
Fra i vari riferimenti presenti
ti nella musica del Novecento,, un importante riferimento italiano è
dato dal titolo della celebre Canzone del Sole,
Sole firmata da Lucio Battisti e Mogol e registrata
38
Uso del termine Sol
Il tramonto del Sole al termine di un Sol marziano visto dal rover Spirit della NASA sul bordo del cratere
Gusev.
Il termine Sol è la forma latina di Sole, da cui deriva la parola italiana; il nome Sol viene comunque
compreso anche dai cittadini dei paesi anglosassoni, dove però predomina la forma Sun. Il termine
Sol è usato di frequente in inglese nella fantascienza, come Star Trek, come nome comune per
designare la stella presso la quale si svolgono gli avvenimenti narrati. Per estensione, la locuzione
Sistema Solare è spesso usata per definire il sistema planetario della narrazione. Il termine Sol è
anche usato dagli astronomi anglofoni per indicare la durata di un giorno solare su Marte. Un giorno
solare terrestre è di circa 24 ore, mentre un giorno marziano, o sol, è di 24 ore, 39 minuti e 35,244
secondi. Sol è inoltre la parola usata per "Sole" in portoghese, in spagnolo, islandese, danese,
norvegese, svedese, catalano e galiziano. La valuta peruviana è chiamata nuevo sol, Nuovo Sole; in
persiano il termine Sol è usato per indicare l'anno solare.
39
Mercurio
E’ il primo pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole e il più piccolo in dimensioni. Si
tratta di un pianeta terrestre di dimensioni modeste, con un diametro inferiore alla metà di quello
terrestre; appare pesantemente craterizzato, anche
anche a causa della mancanza di un'atmosfera
apprezzabile che possa attutire gli impatti meteorici o coprirne le tracce; per questo il suo aspetto
ricorda da vicino quello della Luna.
Luna Mercurio è dunquee il più piccolo dei pianeti rocciosi del
sistema solare interno. Il suo nome deriva
de
da quello dell'omonima divinità romana;
romana il suo simbolo
astronomico ( , Unicode: ☿)) consiste di una rappresentazione stilizzata del caduceo del dio. Nelle
culture dell'Estremo Oriente il pianeta è designato come l'astro dell'acqua (水星
(水星), uno dei cinque
elementi fondamentali. Il pianetaa è sprovvisto di anelli e satelliti naturali.
Cenni storici
Si tratta del pianeta più vicino al Sole,, di non semplicissima osservazione, ma comunque già noto
alle popolazioni antiche, come Egizi, Cinesi, Sumeri, terzo millennio a.C..
a.C. Le difficoltà
nell'individuarlo dipendono dalla piccola distanza dal Sole, che ne disturba sempre la visione
durante il crepuscolo o poco prima dell'alba. I Sumeri lo chiamavano Ubu-idim-gud-ud; i
Babilonesi,, che ci hanno tramandato la prima osservazione dettagliata dei pianeti, utilizzavano i
nomi gu-ad o gu-utu. I Greci assegnarono
assegn
a Mercurio due nomi: Apollo,, la stella del mattino, ed
Hermes,, la stella della sera. La comprensione
comprensione del fatto che si trattasse di un unico pianeta è
attribuita a Pitagora.. Sempre a causa delle grandi difficoltà osservative, fino al '900 era opinione
comune che in realtà esistesse un altro
altro pianeta ancora più vicino al Sole di Mercurio, Vulcano, in
seguito identificato con lo stesso corpo celeste. Più recentemente, nel 1631 Pierre Gassendi fu il
primo ad osservare un transito di Mercurio innanzi al Sole,, secondo le previsioni fornite da
Giovanni Keplero. Nel 1639 Giovanni Battista
Bat
Zupi,, utilizzando un telescopio, scoprì le fasi di
Mercurio, analoghe a quelle di Venere e della Luna. Questo
uesto fornì la prova definitiva che Mercurio
orbita intorno al Sole. Le anomalie osservate nell'orbita del pianeta fecero ipotizzare a Urbain Le
Verrier nel 1859 l'esistenza di un altro pianeta, che chiamò Vulcano;; si supponeva che l'orbita
l'
di
Vulcano si svolgesse interamente all'interno di quella di Mercurio. Il primo a dare una spiegazione
corretta delle anomalie della precessione del perielio di Mercurio fu Albert Einstein grazie alla
relatività generale nel 1915.. Solo negli anni sessanta del Novecento,, grazie alle osservazioni radio e
radar, si è calcolato con precisione il periodo di rotazione del pianeta, che prima si pensava uguale a
quello di rivoluzione.
40
Osservazione di Mercurio
dalla Terra
Mercurio mentre transita davanti al Sole
Trattandosi di un pianeta interno rispetto alla Terra, Mercurio appare sempre molto vicino al Sole,
la sua elongazione massima è di 28,3°, al punto che i telescopi terrestri possono osservarlo solo di
rado. La sua magnitudine apparente oscilla tra -0,4 e +5,5 a seconda della sua posizione rispetto alla
Terra e al Sole. Durante il giorno la luminosità solare impedisce ogni osservazione, e l'osservazione
diretta è possibile solamente subito dopo il tramonto, sull'orizzonte ad ovest, oppure poco prima
dell'alba verso est. Inoltre l'estrema brevità del suo moto di rivoluzione, solamente 88 giorni, ne
permette l'osservazione solamente per pochi giorni consecutivi, dopo di che il pianeta si rende
inosservabile da Terra. Come nel caso della Luna e di Venere, anche nel caso di Mercurio è visibile,
da Terra, un ciclo delle fasi, sebbene con strumenti amatoriali sia abbastanza difficoltoso rendersene
conto.
Parametri orbitali
Confronto delle dimensioni dei quattro pianeti terrestri: da sinistra, Mercurio, Venere, la Terra e Marte
.
41
L'orbita di Mercurio risulta essere ellittica solo in prima approssimazione; è infatti soggetta alla
precessione del perielio,, effetto che mise in difficoltà gli astronomi del XIX secolo.
secolo Esso risulta
spiegabile al momento attuale solo tramite la teoria della relatività generale,, che proprio su questo
quest
fenomeno ha avuto uno dei suoi banchi di prova. Mercurio si muove su un'orbita di eccentricità
0,2056, a una distanza dal Sole compresa fra 46 000 000 e 69 000 000 km, con un valore medio di
58 000 000 km ,rispettivamente
rispettivamente 0,307, 0,466 e 0,387 unità astronomiche.. Il periodo siderale di
Mercurio è di 88 giorni, mentre il periodo sinodico è di 115,9 giorni. Il piano orbitale è inclinato
sull'eclittica di 7º. L'orbita dii Mercurio è soggetta a variazioni, dovute alle perturbazioni da parte
degli altri pianeti; il fenomeno è particolarmente studiato e conosciuto per quanto riguarda il moto
della linea degli apsidi, che fornisce una delle prove sperimentali della teoria della
del relatività
generale. La velocità media siderale del pianeta è pari a 48 km/s; si tratta della più alta fra i pianeti
del sistema solare.. Il moto di rotazione mercuriano, al contrario,
contrario, è molto lento: esso impiega 58,6
giorni per compiere un giro su se stesso, e completa quindi tre rotazioni ogni due rivoluzioni, un
chiaro esempio di risonanza orbitale
rbitale.. Questo fa sì che la durata dell'esposizione ai raggi solari per
ogni punto della suaa superficie sia molto elevata, 176 giorni:
giorni: Mercurio è il solo pianeta del sistema
solare sul quale la durata del giorno, intesa come insolazione, è maggiore di un periodo di
rivoluzione
Atmosfera
Analogamente alla Luna, per via della sua bassa attrazione gravitazionale Mercurio è sprovvisto di
atmosfera, fatta eccezione per esili tracce di gas probabilmente frutto dell'interazione del vento
solare con la superficie del pianeta. La composizione atmosferica è stata determinata come segue:
potassio 31,7%, sodio 24,9%, ossigeno atomico 9,5%, argon 7,0%, elio 5,9%,
5,9% ossigeno molecolare
5,6%, azoto 5,2%, anidride carbonica 3,6%, acqua 3,4%, idrogeno 3,2%. La pressione
atmosferica al suolo, misurata dalla sonda Mariner 10,, è nell'ordine di un millesimo di pascal. A
causa dell'assenza di un meccanismo di distribuzione del calore ricevuto dal Sole e della sua
rotazione estremamente lenta, che espone lo stesso emisfero alla luce solare diretta per lunghi
periodi, l'escursione termica su Mercurio è la più elevata finora registrata
registrata nell'intero sistema solare;
l'emisfero illuminato raggiunge i 600 K, 700 K nelle zone equatoriali, quello in ombra scende
spesso fino a 90 K.
Superficie
Il cratere Zola, su Mercurio.
42
Similmente alla Luna, il suolo mercuriano è ampiamente craterizzato a causa dei numerosi impatti
di asteroidi che hanno contrassegnato il suo passato e presenta bacini riempiti da vecchie colate
laviche, ancora evidenti a causa della mancanza quasi assoluta di un'atmosfera. Alcuni crateri sono
circondati da raggi. Si esclude la presenza sul pianeta di placche tettoniche. In verità, non soltanto
Mercurio e la Luna hanno subito urti con meteoriti; è tuttavia normale che i pianeti in possesso di
un'atmosfera consistente risentano in misura assai minore dell'effetto degli impatti, poiché i corpi
incidenti vengono fortemente erosi dall'attrito atmosferico. Inoltre l'atmosfera stessa erode
lentamente la superficie del pianeta, cancellando le tracce dell'urto. Oltre all'atmosfera ci sono
diversi elementi che cancellano i crateri causati da asteroidi che non sono infatti presenti su
mercurio, come il vento e l'acqua. Inoltre un così ampio numero di crateri induce molti studiosi a
presupporre che il pianete, come la Luna, manchi da numerosi secoli di attività interna. I crateri più
piccoli di Mercurio hanno diametro minore di 10 km, quelli più grandi superano i 200 km e
prendono il nome di bacini. Al centro di molti crateri, spesso riempiti da antiche colate laviche
ancora evidenti, s'innalzano piccole formazioni montuose. Il bacino più grande e più noto è il Mare
Caloris, dal diametro di circa 1400 km: si tratta di una grande pianura circolare circondata da anelli
di monti. Questo bacino deve il suo nome al fatto che si trova sempre esposto alla luce del sole
durante il passaggio di Mercurio al perielio e pertanto è uno dei punti più caldi del pianeta. La
superficie di Mercurio presenta infine dei corrugamenti e delle faglie che attraversano il bordo dei
crateri: queste ultime sono state probabilmente provocate dalla contrazione della crosta. La ridotta
distanza di Mercurio dal Sole e l'assenza di atmosfera lo rendono un pianeta con una grande
escursione termica, con temperature superiori a 350 °C nella zona esposta al sole, mentre nella parte
in ombra arrivano a -170 °C. Inoltre l'insolazione media della superficie mercuriana è pari a circa 6
volte e mezzo quella della Terra; la costante solare ha un valore di 9,13 kW/m². Sulla superficie di
Mercurio l'accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,377 volte quella terrestre. A titolo di
esempio si potrebbe affermare che un uomo dalla massa di 70 kg che misurasse il proprio peso su
Mercurio facendo uso di una bilancia tarata sull'accelerazione di gravità terrestre registrerebbe un
valore pari a circa 25,9 kg. Da recenti calcoli dati dal primo passaggio della sonda Messenger, si è
rilevato un rimpicciolimento del pianeta di circa cinque chilometri.
Struttura interna
Mercurio.
La densità di Mercurio, pari a 5,43 kg/dm³, si discosta molto da quella lunare e, al contrario, è molto vicina
a quella terrestre. Questo lascia supporre che, nonostante le somiglianze con la Luna, la
43
struttura interna del pianeta sia più vicina a quella della Terra, con un nucleo particolarmente
massiccio, fino all'80% del raggio mercuriano, formato da elementi pesanti. Ricerche pubblicate nel
2007 su Science, condotte con radar di alta precisione negli Stati Uniti e in Russia, hanno
confermato l'idea di una frazione liquida nel nucleo di ferro-nichel. È quindi possibile distinguere
un nucleo interno solido ed un nucleo esterno liquido. Il mantenimento di un nucleo liquido per
miliardi di anni richiede la presenza di un elemento più leggero, come lo zolfo, che ne abbassi la
temperatura di fusione dei materiali. L'idea che il nucleo di Mercurio potesse essere liquido era già
stata avanzata per spiegare la presenza di un debole campo magnetico attorno al pianeta, rilevato
per la prima volta dal Mariner 10 e quantificato in un centesimo di quello terrestre. Il campo rimane
comunque difficilmente spiegabile, date le piccole dimensioni di Mercurio e la sua moderata
velocità di rotazione. Si suppone che il nucleo sia circondato da un mantello e da una spessa crosta.
Esplorazione di Mercurio
La prima immagine dell'emisfero "sconosciuto" di Mercurio inviata da Messenger il 14 gennaio 2008
Mercurio è stato visitato per la prima volta nel 1974-75 dalla sonda statunitense Mariner 10, che ha
teletrasmesso a terra fotografie registrate nel corso di tre successivi sorvoli. Concepito per
l'osservazione di Venere e Mercurio, il Mariner 10 venne lanciato il 3 novembre 1973 e raggiunse il
pianeta nel 1974. La sonda statunitense si avvicinò fino ad alcune centinaia di chilometri dal
pianeta, trasmettendo circa 6000 fotografie e mappando il 40% della superficie mercuriana. La
NASA ha lanciato nel 2004 la sonda Messenger, il cui primo passaggio ravvicinato di Mercurio,
avvenuto il 14 gennaio 2008, è stato seguito dallo fly-by di ottobre 2008 e sarà replicato il
settembre2009 prima dell'ingresso in orbita attorno al pianeta previsto per il 18 marzo 2011. In
seguito al primo fly-by di Mercurio, la sonda Messenger, ha inviato a terra le prime immagini
dell'emisfero "sconosciuto" di Mercurio. Per il 2013 è invece previsto il lancio, da parte dell'ESA,
della missione spaziale Bepi Colombo, così battezzata in onore dello scienziato, matematico e
ingegnere Giuseppe Colombo, 1920-1984, volta esclusivamente all'esplorazione del pianeta più
interno.
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Classificazione Pianeta Terrestre
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
57.509.176 km
Periodo Orbitale
87,86935 giorni
Periodo Sinodico
115,8776 giorni
Circonf. Orbitale
360.000.000 km
Perielio
46.001.272 km
Afelio
69.817.079 km
Diametro Equatoriale
Superficie
Volume
Massa
Densità Media
Acceleraz. di grav. In sup.
Velocità di fuga
Velocità di rotaz. All’equat.
Periodo di rotazione
Inclinazione Assiale
Pressione atmosferica
Temperatura superficiale
(All'epoca J2000)
Dati Osservativi
38.860 m/s minimo
47.360 m/s medio
58.980 m/s max
Inclinaz. Orbitale
7,00487°
Long. Nodo Ascendente
48,33167°
Satelliti e Anelli
no
Dati Fisici
Velocità orbitale
4879,4 km
7,5 × 1013 m²
6,083 × 1019 m³
3,302 × 1023 kg
5,427 × 103 kg/m³
3,701 m/s2(0,377 g)
4 435 m/s
3,0256 m/s
58,6462 giorni
~0,01°
Tracce
100 K minima
440 K media
700 k max
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Venere
E’ il secondo pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole,, con un'orbita
un'
della durata di
224,7 giorni terrestri.. Il suo simbolo astronomico è la rappresentazione stilizzata della mano della
dea Venere che sorregge uno specchio ( ; Unicode: ♀). È l'oggetto naturale più luminoso nel
cielo notturno, con l'eccezione della Luna, raggiungendo una magnitudine
dine apparente di -4.6. Venere
raggiunge la sua massima brillantezza poco prima dell'alba
dell'
o poco dopo il tramonto,
tramonto e per questa
ragione è spesso chiamata la "Stella del Mattino" o la "Stella della Sera". Venere è il pianeta più
caldo del sistema solare e non è dotato di satelliti o anelli, poiché ha un campo magnetico debole.
Classificato come un pianeta terrestre,
terrestre, a volte è definito il "pianeta gemello" della Terra, poiché i
due mondi sono molto simili per quanto riguarda criteri quali
qu dimensioni e massa.
massa
Caratteristiche
Confronto delle dimensioni dei quattro pianeti terrestri: da sinistra, Mercurio,, Venere, la Terra e Marte.
ter
del sistema solare,, il che significa che, come la Terra, è un
Venere è uno dei quattro pianeti terrestri
corpo roccioso. In dimensioni e massa è molto simile alla Terra, ed è spesso descritta come il suo
"gemello", inoltre, Venere sta subendo la stessa evoluzione che ha avuto la Terra nella sua
formazione. Il diametro di Venere è inferiore a quello terrestre di soli 650 km, e la sua massa è
l'81,5% di quella terrestre. A causa di questa differenza di massa, sulla superficie di Venere
l'accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,88 volte quella terrestre. A titolo di esempio, si
potrebbe affermare che un uomo dalla massa di 70 kg che misurasse il proprio peso su Venere,
facendo uso di una bilancia tarata sull'accelerazione di gravità terrestre, registrerebbe un valore pari
a circa 61,6 kg. Tuttavia, a dispetto di queste somiglianze, le condizioni sulla superficie venusiana
sono molto differenti da quelle terrestri, a causa della spessa atmosfera di biossido di carbonio.
carbonio La
massa dell'atmosfera di Venere, infatti, è costituita per il 96,5% da biossido di carbonio,
carbonio mentre il
restante 3,5% è composto soprattutto
rattutto da azoto.. In effetti Venere ha l'atmosfera più densa tra tutti i
pianeti terrestri; la notevole percentuale di biossido di carbonio è dovuta al fatto che Venere non ha
un ciclo del carbonio per incorporare nuovamente questo elemento nelle rocce e nelle strutture di
superficie,
uperficie, né una vita organica che lo possa assorbire in biomassa. È proprio il biossido di carbonio
ad aver generato un potentissimo effetto serra a causa del quale il pianeta è divenuto così caldo che
si ritiene che gli antichi oceani di Venere siano evaporati, lasciando una asciutta superficie desertica
46
con molte formazioni rocciose. Il vapor acqueo si è poi dissociato a causa dell'alta temperatura e
l'idrogeno è stato diffuso nello spazio interplanetario dal vento solare. La pressione atmosferica
sulla superficie del pianeta è pari a 92 volte quella della Terra, ed è data, appunto, per la maggior
parte dal biossido di carbonio e da altri gas serra.. Il pianeta è inoltre ricoperto da
d un opaco strato di
nuvole composte da acido solforico,
solforico, altamente riflettenti, che, insieme alle nubi dello strato
strat
inferiore, impediscono alla sua superficie di essere visibile dallo spazio; questa impenetrabilità ha
originato molteplici discussioni, perdurate fino a quando i segreti del suolo di Venere furono rivelati
dalla planetologia nel ventesimo secolo.
secolo
Geografia
La superficie di Venere.
La superficie di Venere è stata mappata nel dettaglio solo nel corso degli ultimi venti anni; il
progetto Magellano ha elencato circa un migliaio di crateri di
di meteoriti: un numero
sorprendentemente basso se confrontato a quello della Terra. Circa l'80% della superficie di Venere
è formata da lisce pianure vulcaniche. Il resto è costituito da due altipiani definiti continenti, uno
nell'emisfero nord del pianeta e l'altro appena a sud dell'equatore. Il continente più a nord è
chiamato Ishtar Terra, da Ishtar,
Ishtar la dea babilonese dell'amore, e ha circa le dimensioni
dell'Australia. I Monti Maxwell,, il più alto massiccio montuoso su Venere, si trovano su Ishtar
Terra. Nel punto più alto i monti raggiungono gli 11 km al di sopra dell'altezza media della
superficie del pianeta. Il continente a sud è chiamato Aphrodite Terra,, dalla dea Greca dell'amore, e
ha circa le dimensioni del Sud America.
America La maggior parte di questoo continente è ricoperta da un
intrico di fratture e di faglie.. Oltre a crateri da impatto, montagne e valli, comuni ai pianeti rocciosi,
Venere è caratterizzata da alcune strutture di superficie
superficie assolutamente peculiari. Fra queste vi sono:
strutture vulcaniche chiamate farra,
farra, larghe da 20 a 50 km e alte da 100 a 1000 m; fratture radiali, a
forma di stella chiamate novae;; strutture con fratture sia radiali sia concentriche chiamate aracnoidi
per la loro somiglianza con le tele di ragno; e infine le coronae,, anelli circolari di fratture a volte
circondate da una depressione. Tutte
Tutte queste strutture hanno un'origine vulcanica. In effetti, la
superficie di Venere appare geologicamente molto giovane, i fenomeni vulcanici sono molto estesi,
47
e lo zolfo nell'atmosfera dimostrerebbe, secondo alcuni esperti, l'esistenza di fenomeni vulcanici
attivi ancora oggi. Tuttavia, questo solleverebbe un enigma: l'assenza di tracce del passaggio di lava
che accompagni una caldera tra quelle visibili. Quasi tutte le strutture di superficie di Venere
prendono il nome da figure femminili storiche e mitologiche. Le uniche eccezioni sono
rappresentate dai Monti Maxwell, il cui nome deriva da James Clerk Maxwell, e da due regioni
chiamate Alpha Regio e Beta Regio. Queste tre eccezioni si verificarono prima che il corrente
sistema fosse adottato dall'Unione Astronomica Internazionale, l'ente che controlla la nomenclatura
dei pianeti.
Struttura
Anche se vi sono poche informazioni dirette sulla sua struttura interna, le somiglianze in termini di
dimensioni e di densità tra Venere e la Terra suggeriscono che i due pianeti possano avere una
struttura interna simile: un nucleo, un mantello e una crosta. Come quello della Terra, il nucleo
venusiano è almeno parzialmente liquido. Le dimensioni leggermente inferiori di Venere
suggeriscono che le pressioni siano più basse nella parte interna rispetto a quelle terrestri. La
differenza principale tra i due pianeti è l'assenza di placche tettoniche su Venere, dovute
probabilmente alla superficie asciutta. Questo determina una minore dispersione di calore dal
pianeta, impedendogli di raffreddarsi e dando una plausibile spiegazione alla mancanza di un campo
magnetico generato internamente. Si ritiene che Venere sia soggetta a periodici episodi di
movimenti tettonici, dove la crosta sarebbe subdotta rapidamente nel corso di pochi milioni di anni,
con intervalli di alcune centinaia di milioni di anni di relativa stabilità. Questo contrasta fortemente
con la condizione più o meno stabile di subduzione e di deriva continentale che si verifica sulla
Terra; tuttavia, la differenza è spiegabile con l'assenza su Venere di oceani, che agirebbero come
lubrificanti nella subduzione. Le rocce superficiali di Venere avrebbero meno di mezzo miliardo di
anni poiché l'analisi dei crateri di impatto suggerisce che le dinamiche di superficie avrebbero
modificato la superficie stessa, eliminando gli antichi crateri, negli ultimi miliardi di anni.
Parametri orbitali
L'orbita di Venere è quasi circolare e le variazioni della sua elongazione massima sono dovute più
alla variazione della distanza tra Terra e Sole che alla forma dell'orbita di Venere.
Queste misurano sempre un angolo compreso tra 45° e 47°, dando al pianeta una visibilità più
prolungata prima del sorgere del Sole o dopo il tramonto. Quando l'elongazione è massima, Venere
può restare visibile per diverse ore. L'eclittica sull'orizzonte è il fattore più importante per la
visibilità di Venere. Nell'emisfero boreale l'inclinazione è massima dopo il tramonto nel periodo
dell'equinozio di primavera, oppure prima dell'alba nel periodo dell'equinozio d'autunno. È
importante anche l'angolo formato dalla sua orbita e l'eclittica: infatti Venere può avvicinarsi alla
Terra fino a 40 milioni di chilometri e raggiungere un'inclinazione di circa 8° sull'eclittica, avendo
un forte effetto sulla sua visibilità. La rotazione di Venere è retrograda e molto lenta: un giorno dura
circa 243 giorni terrestri. Alcune ipotesi sostengono che la causa sia da ricercarsi nell'impatto con
un asteroide di dimensioni ragguardevoli. A causa della rotazione retrograda, il moto apparente del
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Sole è opposto a quello terrestre;
errestre; quindi, chi si trovasse su Venere, vedrebbe l'alba a ovest e il
tramonto ad est. Siccome il pianeta impiega 225 giorni terresti per compiere un'intera rivoluzione
attorno al Sole, su Venere il giorno è più lungo dell'anno. Tuttavia, tra un'alba e l'altra trascorrono
soltanto 117 giorni terrestri, perché, mentre il pianeta ruota su se stesso in senso retrogrado, esso si
sposta anche lungo la propria orbita, compiendo il moto di rivoluzione, che procede in senso
opposto rispetto a quello di rotazione;
rotazione; ne deriva che lo stesso punto della superficie si viene a
trovare nella stessa posizione rispetto al Sole ogni 117 giorni terrestri.
Osservazione dalla Terra
Venere in colori reali
Poiché il pianeta si trova vicino al Sole,, può essere visto di solito soltanto per poche ore e nelle
nell
vicinanze del Sole stesso: durante il giorno la luminosità solare lo rende difficilmente visibile; è
invece molto brillante subito dopo il tramonto, Vespero,, sull'orizzonte ad ovest, oppure poco prima
dell'alba, Lucifero, verso est, compatibilmente con la sua posizione. Ha l'aspetto di una stella
lucentissima, di colore giallo-biancastro.
biancastro. Le orbite del pianeta sono interne rispetto a quelle della
Terra, quindi
uindi lo vedremo muoversi alternativamente ad est e ad ovest del Sole. La sua elongazione,
la distanza angolare
golare tra un pianeta e il Sole, può variare tra un valore massimo a ovest e un valore
massimo a est. Periodicamente passa davanti o dietro al Sole, entrando quindi in "congiunzione":
"
quando il passaggio avviene dietro, si ha una congiunzione superiore,, visibile prima dell'alba,
dell'alba
quando avviene davanti si ha una congiunzione inferiore,visibile
,visibile dopo il tramonto.
tramonto A parte il Sole e
la Luna,, Venere è l'unico corpo celeste che, sia pur eccezionalmente, è visibile ad occhio nudo
anche di giorno, a condizione che la sua elongazione dalla stella sia massima e che il cielo sia
si
particolarmente terso.
49
Atmosfera
Il prolungamento della falce in un'immagine in falsi colori
Osservazione
Molto tempo prima dell'arrivo delle sonde sovietiche sul suolo di Venere, erano già state acquisite
le prove che il pianeta disponeva di un'atmosfera:
1. anzitutto, prima e dopo la congiunzione inferiore,
inferiore, il pianeta presenta una "falce" con le estremità
molto angolate rispetto al normale angolo teorico di 180° (osservabile, ad esempio, nella Luna).
Questa è la prova dell'esistenza di un'atmosfera, dal momento che il prolungamento delle
del punte
della falce è dovuto alla riflessione della luce solare anche nell'emisfero non esposto al Sole, in virtù
di un fenomeno di diffusione, o crepuscolo, provocato dall'atmosfera.
2.
Quando Venere occulta una stella, l'occultamento non è istantaneo ma progressivo; cioè quando il
disco del pianeta inizia a sovrapporsi a quello della stella, la luce della stella è ancora parzialmente
visibile.
le. Ciò si verifica perché la luce è in grado di penetrare parzialmente l'atmosfera.
Analogamente, quando la stella ricompare, la luminosità
luminosità non riappare improvvisamente, cosa che si
verifica invece nel caso dell'occultamento di una stella da parte
pa della Luna, ma in modo continuo.
50
Ma fu durante il transito del 1761 che l'astronomo russo Mikhail Lomonosov poté effettuare la
prima osservazione diretta dell'atmosfera di Venere. Al telescopio, infatti, il pianeta, visto davanti al
Sole, mostrava un margine non netto ma sfumato, cioè appariva circondato come da un alone: la
prova palese dell'esistenza di un'atmosfera.
Venere nel transito del 2004. Chiaramente visibile l'alone analogo a quello osservato da Lomonosov nel
1761
Composizione
L'atmosfera di Venere è molto diversa da quella della Terra; essa è estremamente spessa, e consiste
soprattutto di anidride carbonica e una piccola percentuale di azoto.. La massa atmosferica è circa 93
volte quella dell'atmosfera terrestre, mentre la pressione sulla superficie del pianeta è circa 92 volte
quella della Terra - una pressione equivalente a quella presente a circa mille metri di profondità in
un oceano terrestre. La densità sulla superficie è di 65 kg/m3, 6,5% di quella dell'acqua.
dell'acqua L'enorme
atmosfera ricca di CO2, insieme alle nubi di diossido di zolfo,, genera il più forte effetto serra del
sistema solare, creando una temperatura sulla superficie di oltre 460 °C. Questo rende la superficie
di Venere più calda di quella di Mercurio,
Mercurio e di qualunque altro
ltro pianeta del sistema solare,
solare anche se
Venere è due volte più lontana dal Sole di Mercurio e riceve solo il 25% dell'irradiazione di
Mercurio. A causa dell'assenza di acqua su Venere, non vi è umidità relativa sulla superficie. Gli
studi hanno suggerito che, miliardi di anni fa, l'atmosfera di Venere fosse molto più simile a quella
terreste di quanto non lo sia ora, e che vi fossero distese d'acqua probabilmente abbondanti sulla
superficie;
perficie; ma l'effetto serra fu moltiplicato dall'evaporazione dell'acqua originale, che generò un
livello critico di gas serra nell'atmosfera.
51
Tempo atmosferico
Venere è un mondo con una situazione climatica estrema ed invariante. L'inerzia termica e lo
spostamento del calore da parte dei venti nella parte più bassa dell'atmosfera fanno sì che la
temperatura della superficie di Venere non cambi significativamente tra giorno e notte, nonostante
la rotazione estremamente lunga del pianeta: quindi la superficie di Venere è isotermica, cioè
mantiene una temperatura costante tra il giorno e la notte e tra l'equatore e i poli. La modesta
inclinazione assiale del pianeta - meno di tre gradi, in confronto ai 23,5° dell'asse terrestre contribuisce a diminuire ulteriormente i cambiamenti stagionali delle temperature. L'unica
variazione apprezzabile si ha con l'aumento dell'altitudine: nel 1990 la Sonda Magellano,
effettuando riprese radar, rilevò una sostanza molto riflettente che si trovava sulla cima dei picchi
montuosi più alti, simile nell'aspetto alla neve che si trova sulle montagne della Terra; questa
sostanza potrebbe formarsi in un processo simile a quello che causa la neve sulla Terra, sebbene la
sua temperatura sia molto più alta. Essendo troppo volatile per condensare sulla superficie, si eleva
in forma gassosa verso cime più alte e più fredde, su cui cade poi come precipitazione. La natura di
questa sostanza non è conosciuta con certezza, ma alcune speculazioni propongono che si possa
trattare di tellurio elementare o persino di solfuro di piombo, galena. Il tellurio è un metallo raro
sulla Terra, ma potrebbe essere abbondante su Venere. Anche secondo lo studioso delle atmosfere
Dave Greenspun, il tellurio potrebbe assumere, sui picchi montuosi di Venere, dove la temperatura
è più bassa rispetto alle altre zone della superficie, la forma di una specie di neve metallica. I venti
sulla superficie sono lenti, con una velocità di pochi chilometri all'ora, ma a causa dell'alta densità
dell'atmosfera, essi spirano con una notevole forza e trasportano polvere e pietre. Basterebbe solo
questo a rappresentare un ostacolo al movimento di un uomo sulla superficie, anche se il calore e la
pressione non fossero un problema. Nello strato più alto delle nubi, invece, i venti soffiano con
grande intensità, fino a 300 km/h, e sferzano l'intero pianeta con un periodo di 4-5 giorni. Le nubi di
Venere sono soggette a frequenti scariche elettriche, fulmini, e anzi la loro composizione ne
favorisce la formazione più frequentemente di quelle sulla Terra. L'esistenza di fulmini è stata
controversa fin da quando le sonde sovietiche Venera avevano osservato scariche elettriche nella
parte bassa dell'atmosfera, che si succedevano con cadenze che sembravano decine o centinaia di
volte più frequenti dei lampi sulla Terra. Gli scienziati sovietici chiamarono questo fenomeno "il
drago elettrico di Venere". In seguito, nel 2006 - 2007, la sonda Venus Express osservò chiaramente
un'onda elettromagnetica di elettroni: era la prova che un fulmine si era appena scaricato. La sua
apparenza intermittente indicava una traccia associata con attività climatica. Il tasso di fulmini è,
secondo le stime più prudenti, la metà di quello sulla Terra. Le nuvole riflettono circa il 60% della
luce solare nello spazio, e impediscono l'osservazione diretta della superficie di Venere nello spettro
visibile. A causa dello strato di nubi, nonostante Venere sia più vicina al Sole di quanto lo sia la
Terra, la superficie venusiana non ne è altrettanto riscaldata o illuminata. A mezzogiorno la
luminosità di superficie corrisponde, grosso modo, a quella osservabile sulla Terra in una giornata
molto nuvolosa. Le nubi coprono l'intero pianeta, e sono quindi più simili a una spessa coltre di
nebbia che alle nuvole terrestri. Per questo motivo, un ipotetico osservatore che si trovasse sulla
superficie, non sarebbe mai in grado di vedere direttamente il Sole, ma potrebbe soltanto
intravederne la luminosità. In assenza dell'effetto serra causato dall'anidride carbonica
dell'atmosfera, la temperatura sulla superficie di Venere sarebbe abbastanza simile a quella
terrestre.
52
Venere nella cultura umana
Nell'antichità
Un codice Maya rappresentante l'osservazione di Venere
Essendo uno degli oggetti più luminosi nel cielo, il pianeta è conosciuto sin dall'antichità e ha avuto
un significativo impatto sulla cultura umana. È descritto dai Babilonesi in svariati documenti in
scrittura cuneiforme, come il testo detto La Tavola di Venere di Ammisaduqa. I Babilonesi
chiamarono il pianeta Ishtar, la dea della mitologia babilonese, connaturata con la dea Inanna dei
Sumeri, personificazione dell'amore ma anche della battaglia. Gli Egizi identificavano Venere con
due pianeti diversi, e chiamavano la stella del mattino Tioumoutiri e la stella della sera Ouaiti. Allo
stesso modo, i Greci distinguevano tra la stella del mattino Φωσφόρος, o Phosphoros, e la stella
della sera Ἓσπερος, o Hesperos; tuttavia, nell'epoca Ellenistica, si comprese che si trattava dello
stesso pianeta. Hesperos fu tradotto in Latino come Vespero e Phosphoros come Lucifero "portatore
di luce", termine poetico in seguito utilizzato per l'angelo caduto allontanato dal cielo. Gli Ebrei
chiamavano Venere Noga "luminoso", Helel "chiaro", Ayeleth-ha-Shakhar "cervo del mattino" e
Kochav-ha-'Erev "stella della sera". Venere era importante per la civiltà Maya, che sviluppò un
calendario religioso basato in parte sui suoi movimenti, e si basava sulle fasi di Venere per valutare
il tempo propizio per eventi quali le guerre. Il popolo Maasai definì Venere Kileken, e ha una
tradizione orale, incentrata sul pianeta, denominata "Il bambino orfano". Venere ha un ruolo
significativo nelle culture degli australiani aborigeni, come i Yolngu nell'Australia del Nord. Gli
Yolngu si radunavano per aspettare la comparsa di Venere, che chiamavano Barnumbirr, e che,
secondo la tradizione, permetteva di comunicare con i propri cari morti. Nell'astrologia occidentale,
influenzata dalle connotazioni storiche legate alle divinità dell'amore, si ritiene che Venere influenzi
questo aspetto della vita umana. Nell'astrologia indiana del Veda, Venere è nota come Shukra,
ovvero "chiara, pura" in Sanscrito. Gli antichi astronomi cinesi, Coreani, Giapponesi e Vietnamiti
chiamavano il pianeta "la stella d'oro". Nella spiritualità Lakota, Venere è associata con l'ultima
fase della vita e con la sagge
53
Nella letteratura
Transito di Venere rispetto al Sole
L'impenetrabile strato di nuvole che ricopre Venere ha dato agli scrittori di fantascienza del passato
totale libertà di speculare sulle condizioni della sua superficie. Il pianeta è stato spesso
rappresentato come significativamente più caldo della Terra, ma, nonostante questo, ancora
abitabile dagli uomini. Il genere ha raggiunto il suo picco tra il 1930 e il 1950 circa, quando gli
scienziati avevano rivelato alcune caratteristiche di Venere, ma non si era ancora consapevoli delle
aspre condizioni della sua superficie. Robert Heinlein ha ambientato la sua serie Future History su
Venere, ispirato dalla tesi del chimico Svante Arrhenius sulla presenza di una palude fumosa sulla
quale la pioggia cadeva incessantemente. A tale ipotesi si è rifatto anche Ray Bradbury nel racconto
breve Pioggia senza fine. Isaac Asimov descrisse invece il pianeta come ricoperto da un immenso
oceano ricco di vita acquatica. Mentre la conoscenza scientifica di Venere avanzava, autori di
fantascienza come Arthur C. Clarke hanno cercato di tenere il passo con le nuove informazioni.
Dubbi linguistici
L'aggettivo Venusiano,, derivante dal latino Venus, è spesso utilizzato in riferimento a Venere;
tuttavia la forma più corretta sarebbe quella, oggi poco utilizzata, di Venereo,
Venereo derivata dal Latino
venereus o venerius;; il termine arcaico Citereo, dal latino Cytherea derivante dal nome
dell'isolaCitera sacra alla dea Afrodite,
Afrodite, è ancora occasionalmente usato. Venere è il solo pianeta nel
Sistema Solare che abbia ricevuto un nome di figura femminile.
54
Esplorazioni
È oggi noto che Venere possiede una superficie rovente, sulla quale insiste un'atmosfera corrosiva
con un'altissima pressione. In passato questi dati erano tuttavia sconosciuti, e ciò lasciò campo
aperto a qualsiasi ipotesi. Carl Sagan teorizzò, per esempio, che Venere fosse coperta da un oceano,
non di acqua ma di idrocarburi. Altri studiosi ritenevano che il pianeta fosse ricoperto da paludi,
mentre altri ancora ipotizzavano un mondo desertico. Gli scienziati sovietici delle missioni Venera
erano così propensi ad aspettarsi un oceano che sulla sonda Venera 4, lanciata nel 1967, installarono
un morsetto fatto di zucchero bianco raffinato che, a contatto con l'acqua, o un altro fluido dotato
della giusta composizione e temperatura, si sarebbe sciolto, facendo scattare l'antenna, che con
questo stratagemma si sarebbe salvata dall'affondamento della sonda. Ma su Venere la sonda
Venera 4 non solo non trovò un oceano, ma non raggiunse neppure la superficie: smise infatti di
trasmettere quando la pressione atmosferica superò le 15 atmosfere: soltanto una frazione delle 93
atmosfere presenti sulla superficie del pianeta. Si trattava, comunque, di un risultato straordinario:
per la prima volta un veicolo costruito dall'uomo aveva comunicato dati relativi all'analisi delle
condizioni di un ambiente extraterrestre. Isovietici studiarono quindi una sonda più resistente. Il
team di V. G. Perminov ipotizzò dapprima che tale sonda dovesse resistere a una pressione di 60
atmosfere, quindi di 100, e infine di 150 atmosfere. Per tre anni, il team di Perminov testò le sonde
in condizioni estreme e, per simulare l'atmosfera di Venere, costruì la più grande pentola di Papin
del mondo - in pratica una pentola a pressione gigantesca - in cui le sonde venivano immesse finché
non si schiacciavano o fondevano. Finalmente, il 15 dicembre 1970, la Venera 7 trasmise il segnale
tanto atteso: la prima sonda costruita dall'uomo era atterrata su un altro pianeta e aveva comunicato
con la Terra. Nel 1975 i sovietici inviarono la sonda Venera 9, equipaggiata con un disco frenante
per la discesa nell'atmosfera e di ammortizzatori per l'atterraggio, che trasmise immagini in bianco e
nero della superficie di Venere, mentre le sonde Venera 13 e 14 rimandarono le prime immagini a
colori di quel mondo.
Foto a colori della superficie di Venere inviate dalla sonda russa Venera 13
55
Nuvole nell'atmosfera di Venere, rivelate dall'osservazione ai raggi ultravioletti missione Pioneer ,Venus, 1979.
Classificazione Pianeta Terrestre
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
108 208 926 km
Periodo Orbitale
224,70059 giorni
Periodo Sinodico
583,92 giorni
Circonf. Orbitale
680 milioni di km
Perielio
107 476 002 km
Afelio
108 941 849 km
Diametro Equatoriale
Superficie
Volume
Massa
Densità Media
Acceleraz. di grav. In sup.
Velocità di fuga
Velocità di rotaz. All’equat.
Periodo di rotazione
Inclinazione Assiale
Pressione atmosferica
Temperatura superficiale
Albedo
Magnitudine
(All'epoca J2000)
Velocità orbitale
Inclinaz. Orbitale
Long. Nodo Ascendente
Satelliti e Anelli
Dati Fisici
12 103,7 km
4,6 × 1014 m²
9,28 × 1020 m³
4,8685 × 1024 kg
5,204 × 103 kg/m³
8,87 m/s2
10,4 km/s
1,81 m/s
243 giorni
2,64°
93 000 hPa
228 K (min)
737 K (media)
773 K (max)
0,65
-4,6
4,6 (media)
56
34 784 m/s (min)
35 020 m/s (media)
35 259 m/s (max)
3,86°
76,68069°
no
La Terra
E’il pianeta su cui vive l'umanità
umanità, il terzo in ordine di distanza dal Sole.. È il più grande dei pianeti
terrestri del sistema solare,, sia per quanto riguarda la massa sia per il diametro
metro, ed è l'unico corpo
planetario del sistema solare adatto a sostenere la vita,, almeno tra quelli conosciuti alla scienza
moderna, anche se vi sono ipotesi e in alcuni casi anche deboli indizi a sostegno della tesi per cui la
vita, probabilmente in forma microscopica, sarebbe stata presente o potrebbe tuttora sussistere su
alcuni corpi del sistema solare come Marte, Venere e alcuni satelliti naturali dei pianeti gassosi. È il
primo pianeta conosciuto a possedere acqua in tutti e tre gli stati, solido, liquido, gassoso, sulla sua
superficie, ed il solo nell'Universo
Universo noto per la presenza di vita. Possiede un campo magnetico,
magnetico che,
insieme ad una atmosfera composta in prevalenza da azoto ed ossigeno,, la protegge dalle radiazioni
nocive alla vita; l'atmosfera inoltre funziona come scudo contro le piccole meteore,
meteore causandone la
distruzione per calore da attrito prima del raggiungimento della superficie. La formazione della
Terra è datata circa 4,54 miliardi
liardi di anni,
anni e possiede un solo satellite naturale,
naturale la Luna, la cui età di
formazione, datata su alcuni campioni
campioni delle rocce più antiche, è risultata compresa tra 4,29 e 4,56
miliardi di anni fa. Il suo asse di rotazione è inclinato rispetto alla perpendicolare al piano
dell'eclittica:: questa inclinazione, combinata con la rivoluzione della Terra intorno al Sole, è causa
dell'alternarsi delle stagioni. Le condizioni atmosferiche primordiali sono state alterate in maniera
preponderante dalla presenza di forme di vita, le quali hanno creato un diverso equilibrio ecologico,
plasmando la superficie del pianeta. Circa il 71% della superficie è coperta da oceani ad acqua
salata, mentre il restante 29% è rappresentato dai continenti e dalle isole. La superficie esterna è
suddivisa in diversi segmenti rigidi, o placche tettoniche,, che si spostano lungo la superficie in
periodi
di di diversi milioni di anni. La parte interna,, attiva dal punto di vista geologico, è composta da
uno spesso strato relativamente solido o plastico, denominato mantello,, e da un nucleo, diviso a sua
volta in nucleo esterno, dove si genera il campo magnetico,, ed un nucleo interno solido, costituito
principalmente da ferro e nichel.
nichel. Tutto ciò che riguarda la composizione della parte interna della
terra resta comunque pura ipotesi e manca di verifica ed osservazione diretta. Importanti sono le
influenze esercitate sulla Terra dallo spazio esterno; infatti la
la Luna è all'origine del fenomeno delle
maree,, stabilizza lo spostamento dell'asse terrestre ed ha lentamente modificato la lunghezza del
periodo di rotazione del pianeta (rallentandolo); un bombardamento di comete durante le fasi
primordiali ha giocato un ruolo fondamentale nella
nella formazione degli oceani e, in un periodo
successivo, alcuni impatti di asteroidi hanno provocato significativi cambiamenti delle
caratteristiche della superficie e ne hanno alterato la
l vita presente. Il simbolo astronomico della
Terra è un cerchio con all'interno una croce (Unicode:
(
U+2641, ♁):
): la linea orizzontale rappresenta
l'equatore,, mentre quella verticale un meridiano (
57
, occasionalmente anche
).
Classificazione Pianeta Terrestre
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
149.597.887,5 km
Periodo Orbitale
365,256 – 366 giorni
Circonf. Orbitale
Perielio
Afelio
Diametro Equatoriale
Superficie
Volume
Massa
Densità Media
Acceleraz. di grav. In sup.
Velocità di fuga
Velocità di rotaz. All’equat.
Periodo di rotazione
Giorno Siodereo
Pressione atmosferica
Temperatura superficiale
Albedo
Inclin. Asse su eclittica
924 375 700 km
147 098 074 km
152.097.701 km
(All'epoca J2000)
Velocità orbitale
Inclinaz. risp. Equa. sole
Long. Nodo Ascendente
Satelliti e Anelli
Dati Fisici
12 756,274 km
5,100 656 ×1014m2
1,083207
83207 3×1021m3
5,9742 × 1024 kg
5,5153 × 103 kg/m³
9,7801 m/s²
11 186 m/s
465,11 m/s
0,997 257 giorni
23,934 ore
101 300 Pa
185 K min
287 K media
331 K max
0,367
23,439 281°
K 276 = °C 0
58
29,291 km/s min
29,783 km/s medio
30,287 km/s max
7,25°
348,739 36°
1 Luna
Etimologia
Il termine "terra" deriva dall'omologo latino terra, che probabilmente era originariamente tersa,
sottinteso materia, vale a dire secca, arida correlata al verbo torreo presente in "torrido"; dalla
radice indoeuropea tars- con il significato di essere secco, disseccarsi che trovasi nel sanscrito
trsyami, nel tedesco Durst, nell'inglese thirst e nel greco θερσαίνω.
Storia della Terra
La Terra vista dalla Luna.
Gli scienziati sono riusciti a ricostruire la storia della Terra. La Terra e gli altri pianeti del sistema
solare si formarono 4,57 miliardi di anni fa. Inizialmente liquefatto il pianeta andò a raffreddarsi,
formando una crosta terrestre sempre più di tipo granitica, simile all'odierna. La Luna, si formò
subito dopo, probabilmente a causa dell'impatto tra la Terra e un pianetino grande quanto Marte e
avente circa il 10% della massa della Terra, conosciuto come Theia. Nell'urto tra i due corpi, un po'
della massa di questo piccolo corpo celeste si unì alla Terra ed una porzione fu espulsa nello spazio,
ma abbastanza materiale sopravvisse per formare un satellite orbitante. L'attività vulcanica,
decisamente maggiore dell'odierna, produsse l'atmosfera primordiale, molto ricca di biossido di
carbonio. Il vapore acqueo condensandosi produsse gli oceani. Circa 3,5 miliardi di anni fa nacque
la prima forma di vita. Lo sviluppo della fotosintesi permise ad alcune forme di vita di assorbire
l'energia solare; l'ossigeno, prodotto di scarto della fotosintesi, si accumulò nell'atmosfera e creò
uno strato di ozono una forma di ossigeno molecolare [O3]) nell'atmosfera superiore.
L'incorporazione di cellule più piccole in altre di dimensioni maggiori fece si che si svilupparono
cellule più complesse delle cellule procarioti, chiamate eucarioti. Protette dallo strato di ozono che
impediva ai raggi ultravioletti, dannosi per la vita, di attraversare l'atmosfera, le varie forme di vita
colonizzarono la superficie della Terra. La primordiale struttura geologica di microplacche
continentali andò verso una primaria aggregazione, formando dei continenti che occasionalmente si
univano per formare un supercontinente. Circa 750 milioni di anni fa, mya, il primo supercontinente
59
conosciuto (la pangeaRodinia) cominciò a dividersi in continenti più piccoli. I continenti in seguito
si riunirono per formare la Pannotia, 600 – 540 mil. di anni, mya, e finalmente la Pangea, che si
divise in continenti più piccoli circa 180 milioni di anni fa ponendo le basi per la situazione
geografica moderna. Dal 1960 si è ipotizzato che diverse ere glaciali tra i 750 ed i 580 milioni di
anni fa, durante il Neoproterozoico, abbiano coperto di ghiaccio la maggior parte del pianeta.
Questa ipotesi, non ancora accettata dall'intera comunità scientifica, è conosciuta con il nome di
Terra a palla di neve, e deve il particolare interesse al fatto che precede l'esplosione del Cambriano,
dove le forme di vita multicellulari cominciarono a proliferare. Successivamente al Cambriano,
circa 530 milioni di anni fa, si sono succedute cinque estinzioni di massa. L'ultima di esse, avvenuta
65 milioni di anni fa, probabilmente causata da una collisione meteoritica provocò, l'estinzione dei
dinosauri e di altri animali, tra cui le ammoniti, ma risparmiò alcuni piccoli animali, come i
mammiferi, che presero il sopravvento nel periodo successivo. In seguito i mammiferi si
diversificarono, finché un animale africano, assomigliante ad una scimmia, guadagnò l'abilità di
mantenere una posizione eretta. Questa evoluzione permise l'utilizzo di utensili, incoraggiò la
comunicazione al fine di provvedere ad una migliore nutrizione e creò i presupposti per lo sviluppo
di una maggiore area cerebrale. Lo sviluppo della agricoltura, e della civiltà, permise agli esseri
umani di plasmare la Terra in un tempo così breve come nessuna altra forma di vita era riuscita a
fare, influenzando sia la natura, sia la quantità delle altre forme di vita. La fase recente delle ere
glaciali incominciò circa 40 milioni di anni fa, intensificandosi durante il Pleistocene, circa 3
milioni di anni fa. Le regioni polari sono state sottoposte a svariati cicli di glaciazioni e disgeli,
succedutisi ogni 40-100 000 anni. L'ultima di queste fasi terminò 10 000 anni fa, lasciando il
pianeta in una situazione morfo-climatica abbastanza stabile fino ai giorni nostri.
Età della Terra
Modelli chimici basati sull'attuale abbondanza di isotopi radioattivi con lunghissimi tempi di
decadimento e l'analisi composizionale di materiale non differenziato proveniente da meteoriti e
dalla Luna datano la formazione della Terra a 4,65 miliardi di anni fa. La difficoltà principale nella
determinazione dell'età della Terra è legata al fatto che nessuna roccia attualmente affiorante sul
pianeta presenta questa età; ciò è dovuto alla natura fluida o plastica della totalità della crosta
terreste durante il primo miliardo di anni circa. Inoltre processi di differenziazione magmatica
separavano in questa prima fase i vari elementi concentrandone solo alcuni all'interno della crosta
terrestre. Questo frazionamento rende difficile stabilire con esattezza il contenuto iniziale di alcuni
geocronometri e pertanto non è possibile calcolare con esattezza le abbondanze iniziali. Le rocce
più antiche rinvenibili sul pianeta sono rocce continentali, si ritrovano nei cratoni e hanno un'età
pari a 4,1 miliardi di anni. La maggior parte della crosta oceanica è più giovane, perché
continuamente riciclata dai meccanismi legati alla tettonica delle placche: le rocce più antiche in
questo tipo di crosta sono giurassiche e hanno un'età di 100 milioni di anni. L'età della Terra fu
determinata da Clair Patterson nel 1953, utilizzando metodi radiometrici legati al decadimento
dell'uranio.
60
Caratteristiche fisiche
La Terra è il maggiore sia per dimensione che per massa dei quattro pianeti terrestri,
terrestri insieme a
Mercurio, Marte e Venere,, composto per lo più da roccia e silicati; tale termine è contrapposto ai
giganti gassosi,, pianeti appartenenti al sistema solare esterno.. Sempre tra i pianeti terrestri è quello
con la maggiore densità, la più alta gravità e il più forte campo magnetico.
Forma
La forma della Terra viene correttamente definita come geoide,, ma è decisamente simile ad uno
sferoide oblato, solido di rotazione che si ottiene dalla rotazione di un'ellisse attorno al proprio asse
minore,, da cui si discosta per un massimo di 100 metri. Il diametroo medio dello sferoide di
riferimento è circa 12 742 km, tuttavia, in maniera più approssimativa si può definire come
40 009 km/π, dato che il metro è stato originariamente definito come 1/10 000 000 della distanza tra
l'equatore e il polo nord passando per Parigi, Francia. La rotazione della Terra è la causa del
rigonfiamento equatoriale,, che comporta un diametro equatoriale di 43 km maggiore di quello
polare. Le maggiori deviazioni locali sulla superficie sono: il Monte Everest,
Everest con 8850 m, sopra il
locale livello del mare, e la Fossa delle Marianne,
Marianne con 10 924 m, sotto il locale livello marino.
marino Se si
paragona la Terra ad un perfetto ellissoide, essa ha una tolleranza di circa una parte su 584, o di
0,17%, che è minore dello 0,22% di tolleranza ammesso nelle palle da biliardo.
biliardo A causa della
presenza del rigonfiamento, inoltre, il luogo maggiormente distante dal centro della Terra è situato
attualmente sul Monte Chimborazo in Ecuador.
Geosfera
L'interno della Terra, detto anche geosfera, è costituito da rocce di diversa composizione e fase,
solida, principalmente,
ente, ma talvolta anche liquida.
liquida
Grazie allo studio dei sismogrammi si è giunti a considerare l'interno della terra suddiviso in una
serie di gusci; difatti si è notato che le onde sismiche subiscono fenomeni di rifrazione
nell'attraversare
l'attraversare il pianeta. La rifrazione consiste nella modifica della velocità e della traiettoria di
un'onda quando questa si trasmette ad un mezzo con differente densità.. Si sono potute così rilevare
superfici in profondità in cui si verifica una brusca accelerazione e deviazione
zione delle onde, e in base
a queste sono state identificate quattro zone sferiche concentriche: la crosta,, il mantello, il nucleo
esterno e il nucleo interno. L'interno della Terra, come quello degli altri pianeti terrestri,
terrestri è diviso
chimicamente in una crosta formata da rocce da basiche ad acide, un mantello ultrabasico e un
61
nucleo terrestre composto principalmente da ferro. Il pianeta è abbastanza grande da avere un
nucleo differenziato in un nucleo interno solido e un nucleo esterno liquido, che produce un debole
campo magnetico a causa della convezione del suo materiale elettricamente conduttivo. Dal punto
di vista delle proprietà meccaniche, la crosta e la porzione superiore del mantello formano
lalitosfera, rigida; mentre una porzione intermedia del mantello, che si comporta in un certo senso
come un fluido enormemente viscoso, costituisce l'astenosfera. Materiale proveniente
dall'astenosfera si riversa continuamente in superficie attraverso vulcani e dorsali oceaniche non
conservando però la composizione originale perché soggetto a cristallizzazione frazionata. Lo
schema seguente riassume le profondità, la caratteristica principale per la definizione dei vari gusci
che compongono la Terra e la loro densità:
Profondità Km
0-60
0-35
35-60
35-2900
100700
7002900
29005100
5100≈6375
Porzione Terrestre
Proprietà
Densità
cm3
Litosfera: varia tra i 5 km ed i 120 km; comprende crosta e
la parte più superficiale del mantello superiore.
Crosta: varia tra i 5–10 km di quella oceanica, ai 30-70 di
quella continentale.
Mantello litosferico o litosfera densa: parte superficiale del
mantello superiore.
Mantello terrestre
fisiche
-
chimiche
2,2-2,9
fisiche
3,4-4,4
fisiche e
chimiche
3,4-5,6
fisiche
-
fisiche
-
fisiche e
chimiche
fisiche e
chimiche
9,9-12,2
Mantello superiore, di cui la parte superficiale si associa
alla litosfera. La parte più spessa è detta astenosfera, di
100–250 km di spessore. La parte inferiore è definita "zona
di transizione" verso il mantello superiore, o mesosfera, da
non confondere con l'omonimo strato atmosferico.
Mantello inferiore, di circa 2000 km di spessore.
Nucleo esterno
Nucleo interno
62
12,8-13,1
Proprietà chimico-fisiche della geosfera
Tabella degli ossidi della Crosta terrestre di F. W. Clarke
Composto
Formula
diossido di silicio
SiO2
59,71%
ossido di alluminio
Al2O3
15,41%
ossido di calcio
CaO
4,90%
ossido di magnesio
MgO
4,36%
ossido di sodio
Na2O
3,55%
ossido di ferro
FeO
3,52%
ossido di potassio
K2O
2,80%
triossido di ferro
Fe2O3
2,63%
acqua
H2O
1,52%
diossido di titanio
T iO2
0,60%
anidride fosforica
P2O5
0.22%
Totale
99,22%
63
La massa della Terra è circa di 5,98x1024 kg, ovvero quasi 6000 trilioni di tonnellate.
È costituita principalmente da:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ferro (32,1%)
ossigeno (30,1%)
silicio (15,1%)
magnesio (13,9%)
zolfo (2,9%)
nichel (1,8%)
calcio (1,5%)
alluminio (1,4%)
altri elementi (1,2%)
Si ritiene che il nucleo sia costituito principalmente di ferro, 88,8%, con piccole quantità di nichel,
5,8%, e zolfo, 4,5%. Il geochimico F. W. Clarke ha calcolato che poco più del 47% della crosta
terrestre è composta da ossigeno. I costituenti più comuni sono rappresentati dagli ossidi; cloro,
zolfo e fluoro sono le uniche importanti eccezioni, sebbene la loro presenza totale nelle rocce sia
inferiore all'1%. Gli ossidi principali sono i silicati, gli ossidi di alluminio, di ferro, di calcio,
magnesio, potassio e di sodio. I silicati sono la componente acida della crosta terrestre, andando a
rappresentare e costituire tutti i principali minerali delle rocce intrusive. Analizzando 1672
campioni di tutti i tipi di rocce, Clarke ha dedotto che il 99,22% di esse erano composte da solo 11
ossidi, mentre i rimanenti costituenti erano presenti solo in quantità veramente ridotte. La
temperatura all'interno della Terra aumenta con un gradiente geotermico di circa 25 °C/km nella
crosta, per poi diminuire a 0.7 °C-0.8 °C/km nelle altre zone; è direttamente collegata alla
pressione. Raggiunge i 5270 K, circa 5000 °C, ed una pressione di 3600 kbar nella porzione di
nucleo interno. Il calore interno è stato generato in parte durante la formazione del pianeta e da
allora ulteriore calore è stato continuamente generato dal decadimento radioattivo di isotopi
dell'uranio, del torio e del potassio. Il calore trasmesso dall'interno all'esterno del pianeta deriva dai
moti convettivi del mantello, anche se, essendo le rocce cattive conduttrici termiche, rappresenta
solo un ventimillesimo dell'energia che il pianeta riceve dal Sole. La densità media della Terra è di
5,515 g/cm³, rendendolo il pianeta più denso del Sistema Solare; tuttavia non è costante, ma è
direttamente proporzionale all'aumentare della profondità. Nella crosta terrestre passa da 2,2 a
2,9 g/cm³, per aumentare progressivamente nel mantello, con una densità da 3,4 a 5,6 g/cm³, e
giungere nel nucleo a valori compresi tra i 9 e i 13 g/cm³.
64
Tettonica a zolle
1- Astenosfera; 2- Litosfera; 3- Punto caldo; 4- Crosta oceanica; 5- Placca in subduzione; 6Crosta continentale; 7- Zona di rift continentale, Nuovo margine di placca; 8- Placca a
margine convergente; 9- Placca a margine divergente; 10- Placca a margine trasforme; 11Vulcano a scudo; 12- Dorsale oceanica; 13- Margine di placca convergente; 14- Strato
vulcano; 15- Arco isola; 1616 Placca 17- Astenosfera; 18- Fossa
Mappa delle placche tettoniche della Terra
In accordo con la teoria della tettonica a zolle,
zolle, che è oramai accettata dalla quasi totalità degli
esperti in Scienze della Terra, la zona più esterna della Terra è suddivisa in due parti: la litosfera,
comprendente la crosta terrestre e la parte più superficiale del mantello superiore, e l'astenosfera
l'
che
forma la parte più interna e profonda del mantello. L'astenosfera si comporta come un liquido sovra
65
riscaldato che fa muovere le placche litosferiche, ed è estremamente viscoso. La litosfera
sostanzialmente galleggia sulla astenosfera ed è suddivisa in quelle che comunemente sono
chiamate placche tettoniche. Queste placche sono segmenti rigidi che si muovono le une rispetto
alle altre secondo tre tipologie di movimento: convergente, divergente e trasforme. Un'ultima
tipologia di movimento avviene quando due placche si muovono lateralmente rispetto ad un'altra,
utilizzando una faglia strike-slip. Tramite gli spostamenti di queste placche il pianeta è stato
plasmato, alternando momenti in cui era presente un solo super-continente, a situazioni simili alla
odierna. Esistono le placche litosferiche di tipo continentale e di tipo oceanico. Inoltre la collisione
tra due o più placche tettoniche è la base per la genesi delle catene montuose, sulla parte di placca
litosferica di tipo continentale; mentre una loro divergenza può portare alla nascita di una dorsale
oceanica, sulla parte di placca litosferica di tipo oceanica e; quindi, di nuova crosta. Pertanto i limiti
tra le placche tettoniche sono zone di elevata attività geologica e di intensi sforzi, e lungo di esse si
concentrano la maggior parte delle aree sismiche, con terremoto anche di forte intensità, e delle aree
vulcaniche.
Le placche principali sono:
Area
Nome della placca
Copertura
106 km² 106 mi²
Placca africana
61,3
23,7
Africa
Placca antartica
60,9
23,5
Antartide
Placca australiana
47,2
18,2
Australia
Placca euroasiatica
67,8
26,2
Asia e Europa
Placca nordamericana
75,9
29,3
Nord America e nord-est Siberia
Placca sudamericana
43,6
16,8
Sud America
Placca pacifica
103,3
39,9
Oceano pacifico
66
Numerose sono le placche minori o di più piccola dimensione, tra esse le principali sono: la Placca
indiana, la Placca arabica, la Placca caraibica,
caraibica la Placca di Nazca lungo la costa occidentale del Sud
America e la Placca scozzese nell'Oceano
nell'
Atlantico meridionale. Le placche a movimento più
rapido si trovano nelle zone oceaniche, con la Placca di Cocos che si sposta con un tasso di
75 mm/anno e la Placca pacifica che si sposta con un tasso di 52–69 mm/anno. All'estremo, la
placca con il movimento più lento è quella euroasiatica,, in movimento con un tasso medio di circa
21 mm/anno.
Superficie
La superficie terrestre può variare enormemente da luogo a luogo. Circa il 70,8% della superficie è
coperta da acqua; inoltre la maggior parte della piattaforma continentale si trova al di sotto del
livello marino. Nella parte sommersa del pianeta sono presenti tutte le caratteristiche tipiche di un
territorio montuoso, comprendenti un sistema di dorsali medio oceaniche, dei vulcani sommersi,
delle fosse oceaniche, dei canyons
ons sottomarini, degli altipiani e delle piane abissali. Il rimanente
29,2% emerso consiste di montagne, deserti, pianure, altipiani e altre zone geomorfologiche minori.
La superficie planetaria si modifica costantemente secondo tempi geologici a causa dei movimenti
delle varie placche tettoniche e dell'erosione;
dell'
; inoltre le sue caratteristiche geografiche, create o
deformate dai movimenti tettonici, sono sottoposte
sottoposte agli influssi meteorologici,
meteorologici pioggia, neve,
ghiaccio, vento,, a svariati cicli termici, ad es. gelo/disgelo delle zone alpine od elevata escursione
termica giornaliera
iornaliera nel caso dei deserti, ed all'azione chimica. Infine, nel modellamento del pianeta,
sono compresi anche grandi eventi come glaciazioni e impatti meteorici. Durante la migrazione di
due placche tettoniche continentali, la crosta oceanica viene sub dotta al di sotto dei margini di
queste ultime. Nello stesso tempo, a causa della risalita di materiale mantellico,
mantellico nuova crosta
oceanica viene generata lungo margini divergenti nelle dorsali medio oceaniche.
oceaniche
Carta della Terra rappresentante le altimetrie e le batimetrie.. Dati del Centro dati nazionale geofisico
Americano (NGDC) Terrain Base Digital Terrain Model.
Model
67
Questo ciclo sostituisce continuamente il materiale di crosta oceanica in un processo che ha portato
essa ad avere una età minore di 100 milioni di anni. La placca oceanica più antica, localizzata nel
Pacifico Occidentale, è stata stimata con una età di circa 200 milioni di anni. Per comparazione la
crosta continentale più antica, datata grazie alla presenza di fossili, ha una età di circa 3 miliardi di
anni. I movimenti subduttivi delle varie placche vengono regolati da contrasti di densità; infatti le
placche continentali sono formate da rocce meno dense, specialmente da rocce intrusive, come
graniti ed andesiti, mentre quelle oceaniche sono formate da rocce effusive, prevalentemente
basaltiche. Questa differenza costitutiva spiega il perché nel contrasto tra due placche di tipologia
differente sia sempre quella oceanica ad andare in subduzione. Differente sviluppo ha il caso in cui
le due placche appartengano allo stesso tipo, per cui intervengono fattori più sensibili come gli
sforzi e le direzioni di movimento. Su entrambe le tipologie di crosta si possono trovare, in casi
favorevoli alla loro messa in posto, le rocce sedimentarie. Esse sono formate dall'accumulo di
sedimenti in maniera spesso così individuabile, quando è presente una stratificazione, da poter
risalire indietro nel tempo alle condizioni presenti all'atto della formazione di ogni singolo strato ed
alla evoluzione di tali condizioni verso il presente. Inoltre le rocce sedimentarie sono le uniche in
cui possono esser ritrovati fossili, fondamentali per una datazione precisa della roccia stessa e per
trarre informazioni paleo ambientali su clima, geografia, fauna e sulla flora presente in quella
epoca. Va aggiunto anche che in tali rocce vengono ricercati e sfruttati quasi tutti i principali
giacimenti di idrocarburi e carboniferi. Circa il 75% di tutta la superficie dei continenti è coperta da
sedimenti, sebbene essi formino solamente circa il 5% della crosta. La terza tipologia di roccia
presente sul pianeta, dopo quelle vulcaniche, intrusive ed effusive, e quelle sedimentarie, è quella
delle rocce metamorfiche. Esse derivano dalla trasformazione di rocce pre-esistenti di qualsiasi tipo
attraverso l'influenza di alte pressioni, di alte temperature o di entrambe queste variabili. Il processo
metamorfico può essere di varia intensità, provocando sia una semplice ricristallizzazione di alcune
specie minerali verso altre maggiormente stabili, sia la parziale fusione e deformazione della roccia,
trasformandola in una completamente differente. Attraverso i processi di fusione, si crea inoltre una
circolazione di fluidi caldi all'interno della roccia. All'interno di questi fluidi vengono portati in
soluzione e concentrati, laddove presenti, elementi rari altrimenti dispersi in quantità infinitesimali.
Le rocce metamorfiche o i depositi derivanti dal loro smantellamento, pertanto, sono uno dei luoghi
preferenziali di ricerca di giacimenti di materie prime, di pietre e metalli preziosi. I minerali
maggiormente abbondanti sulla superficie terrestre sono i silicati, i quali includono principalmente:
quarzo, feldspato, anfibolo, mica, pirosseno e olivina. Tra i minerali carbonatici, invece, i più
comuni sono: calcite, aragonite e dolomite. La componente pedologica e la parte più esterna della
Terra, nonché la più sottile, e riguarda il suolo ed i processi che portano alla sua formazione. La
pedosfera si pone come contatto tra la litosfera, l'atmosfera, l'idrosfera e la biosfera. Si calcola che
la parte arabile di superficie sia il 13,31% della superficie emersa, con solo il 4,71% di essa
utilizzata per colture permanenti. Quasi il 40% della terra è attualmente utilizzata per agricoltura e
pastorizia, con una stima di circa 1,3 × 109 ettari (3,3 × 109 acri ad uso agricolo e 3,4 × 109 ettari,
8,4 × 109 acri, di pastorizia. Il rilievo della superficie terrestre varia dal punto più basso, −418 m del
Mar Morto, ad una stima del 2005 della massima altitudine di 8848 m della cima del Monte
Everest; inoltre l'altezza media della terra posta al di sotto del livello marino è di 686 m.
68
Biosfera
La Terra è l'unico pianeta conosciuto ospitante la vita. Le forme di vita del pianeta compongono la
biosfera.. Le teorie correnti pongono la sua nascita a qualche centinaio di milioni di anni dopo la
formazione del pianeta, tra 3,5 e 4 miliardi di anni fa. La biosfera è divisa in vari biomi, abitati da
una popolazione di flora e fauna all'incirca simile. Sulla terra, i biomi sono separati principalmente
principalment
secondo la latitudine.. I biomi a nord del circolo polare artico e a sud del circolo polare antartico
sono relativamente vuoti di vita animale e vegetale, mentre quelli più popolati si trovano vicino
all'equatore. La complessa interazione fra biosfera e singole forme di vita ha portato alcuni autori
all'ipotesi Gaia secondo la quale la vita sulla terra è possibile grazie al comportamento degli esseri
viventi che mantengono una delicata omeostasi.
Atmosfera
Gli strati dell'atmosfera terrestre
La Terra ha un'atmosfera relativamente spessa, composta per il 78% di azoto, per il 21% di
ossigeno e per l'1% di argon,, più tracce di altri gas tra cui il biossido di carbonio e l'acqua.
L'atmosfera separa la superficie terrestre dall'ambiente inospitale dello spazio, blocca buona parte
delle radiazioni solari, modera le temperature
temperature sulla superficie ed è il veicolo di trasporto del vapore
acqueo e di altre sostanze gassose. I suoi vari strati, la troposfera, la stratosfera,
stratosfera la mesosfera, la
termosfera e l'esosfera sono diversi attorno al globo e variano anche assieme alle stagioni. È proprio
dell'atmosfera il fenomeno dell'effetto
effetto serra,
serra dove alcune molecole riesconoo a trattenere e riflettere
al suolo l'energia termica emessa dalla superficie, mantenendo così elevate le temperature. I
principali gas responsabili di questo fenomeno sono il diossido di carbonio,
carbonio il vapore acqueo, il
metano e l'ozono.. L'effetto serra, in misura adeguata, è fondamentale per il pianeta; infatti senza
questo "scudo termico", la temperatura media della superficie terrestre sarebbe di circa -18 °C, e
non sarebbe possibile la vita.
69
Atmosfera superiore
Al di sopra della troposfera, l'atmosfera è solitamente suddivisa in: stratosfera,
stratosfera mesosfera e
termosfera.. Ciascuna di queste zone possiede una tipica variazione della temperatura in funzione
dell'altitudine.
dine. Proseguendo in altitudine, si incontra la esosfera e successivamente la magnetosfera,
dove avviene l'iterazione tra il campo magnetico terrestre e il vento solare.. Una fondamentale zona
per la vita presente sul pianeta è l'ozonosfera,
l'
, parte della stratosfera in cui una elevata
concentrazione di ozono scherma la superficie terrestre dai raggi ultravioletti.
ultravioletti La linea di Kármán,
situata a 100 km di altitudine,
dine, è comunemente usata per definire il confine tra l'atmosfera terrestre e
lo spazio.
Luna ripresa dall'orbita terrestre parzialmente oscurata dalla presenza dell'atmosfera. NASA image.
A causa della elevata energia termica, alcune molecole della parte esterna dell'atmosfera riescono
ad accelerare fino a raggiungere una velocità tale che le permette di fuggire dalla gravità del
pianeta. L'effetto è che l'atmosfera è in lentissima, ma costante perdita di materia nello spazio. Dato
che l'idrogeno ha un peso molecolare basso, raggiunge la sua velocità di fuga più rapidamente e più
facilmente rispetto ad altre molecole, ed abbandona l'atmosfera ad un tasso maggiore. Per questo
motivo, la Terra è in un ambiente ossidante, piuttosto che riducente,, con importanti conseguenze
sulla natura chimica della vita. Tuttavia l'atmosfera ricca di ossigeno riesce a preservare la maggior
parte dell'idrogeno rimanente legandolo sotto forma di molecole
mol
di acqua.
Magnetosfera
La magnetosfera è un fenomeno naturale, un dipolo magnetico con poli non coincidenti con quelli
geografici e non statici ed avente momento dipolare (asse) inclinato di 11,3º rispetto all'asse
all'
di
rotazione terrestre.. Nonostante le numerose ipotesi sulla presenza di questo campo, le teorie si sono
orientate verso un modello analogo a quello di una dinamo ad autoeccitazione. L'intensità del
campo magnetico terrestre non è costante nel tempo, ma subisce notevoli variazioni. Esse hanno
portato, nel corso delle ere geologiche, alla deriva dei poli magnetici rispetto ai continenti e a
ripetuti fenomeni di inversione del campo, con scambio reciproco dei poli magnetici Nord e Sud. Il
magnetismo terrestre ha una notevole importanza per la vita sulla Terra. Infatti esso si estende per
svariate
ariate decine di migliaia di chilometri nello spazio, formando una zona chiamata magnetosfera, la
cui presenza genera una sorta di "scudo" elettromagnetico che devia e riduce il numero
nume di raggi
cosmici che se arrivassero alla superficie del pianeta porterebbero alla sua sterilizzazione.
Dall'interazione tra raggi cosmici,
cosmici vento solare, e magnetosfera viene originato lo splendido
fenomeno detto aurora boreale.
70
Idrosfera
Il termine Idrosfera si riferirebbe ai soli oceani, tuttavia tecnicamente include tutti i mari interni, i
laghi,
i
fiumi
e
l'acqua
di
falda
fino
a
2000 m
di
profondità
La Terra è l'unico pianeta del sistema solare la cui superficie ospita acqua liquida. L'acqua copre il
71% della superficie terrestre ed è suddivisa in un 97% di acqua salata ed un 3% di acqua dolce, il
cui 68% circa è sotto forma di ghiaccio .L'acqua suddivide il pianeta in cinque oceani e sette
continenti .Il punto più profondo sotto la massa d'acqua è rappresentato dalla Fossa delle Marianne
nell'oceano Pacifico con -10 911 m; mentre la profondità media degli oceani è di 3,794 m, più di
cinque volte l'altezza media dei continenti. La massa stimata dell'acqua oceanica è di circa 1,35 x
1018 tonnellate, comparabili a 1/4400 dell'intera massa terrestre; essa inoltre occupa un volume di
1,386 x 109 km³. La media salina all'interno dell'acqua oceanica è di 35 g/l: tuttavia, essendo tale
valore legato agli apporti esterni di acqua e all'evaporazione. temperatura, può aumentare
considerevolmente in bacini chiusi o diminuire in zone ad acque molto fredde. Tali sali provengono
dalla diretta emissione vulcanica o dallo smantellamento chimico e fisico effettuato nel tempo a
discapito delle rocce magmatiche. Le masse acquee sono, inoltre, enormi serbatoi di sostanze
gassose, possiedono una importante funzione termoregolatrice e mitigatrice del clima e sono agenti
attivi dal punto di vista geomorfologico. Al loro interno vive un intero ecosistema acquatico,
completo dal punto di vista della piramide alimentare ed integrato con quello di superficie, nonché
rivelatosi fondamentale per lo sviluppo umano passato e presente .La presenza di acqua liquida
sulla superficie terreste è una combinazione delle giuste caratteristiche orbitali, del vulcanismo,
della gravità, dell'effetto serra, del campo magnetico e dell'atmosfera ricca di ossigeno. Ci sono
varie ipotesi che Europa, un satellite di Giove, ospiti dell'acqua liquida sotto lo strato di ghiacci che
ricopre interamente la superficie .La Terra è in effetti oltre il bordo esterno delle orbite che
permetterebbero ad un pianeta di essere abbastanza caldo per formare acqua liquida. Senza una
qualche forma di effetto serra, l'acqua della Terra congelerebbe .I reperti paleontologici indicano
che ad un certo punto, dopo che i batteri blu-verdi, Archea, colonizzarono gli oceani, l'effetto serra
smise di funzionare, e la Terra si congelò completamente per un periodo compreso tra 10 e 100
milioni di anni. Sugli altri pianeti, come Venere, l'acqua gassosa è dissociata dagli ultravioletti
solari, e l'idrogeno è ionizzato e soffiato via dal vento solare. L'effetto è lento, ma inesorabile .Si
pensa che questa sia la causa della mancanza d'acqua di Venere .Privato dell'idrogeno, l'ossigeno
reagisce con la superficie e viene inglobato in minerali solidi. Sulla Terra, uno scudo di ozono
assorbe la maggior parte degli ultravioletti energetici nell'alta atmosfera, riducendo questo effetto.
Infine il vulcanismo, aiutato dagli effetti di marea della Luna, emette continuamente vapore d'acqua
dall'interno. La tettonica a placche della Terra ricicla il carbonio e l'acqua mediante la subduzione di
zone ricche di sedimenti, convertendoli in magma ed emessi dai vulcani come biossido di carbonio
gassoso e vapore. Le correnti oceaniche, inoltre, sono ritenute causa di una particolare oscillazione
dell'asse di rotazione terrestre, detta oscillazione di Chandler.
71
La Terra nel sistema solare
Confronto delle dimensioni dei quattro pianeti terrestri: da sinistra, Mercurio, Venere, la Terra e
Marte.
La Terra ruota da ovest verso est una volta al giorno, inteso come giorno siderale, attorno all'asse
che unisce il Polo Nord al Polo Sud in 23 ore, 56 minuti e 4,091 secondi. È per questo che il sole e
tutte le stelle sorgono a est e tramontano a ovest compiendo un movimento nel cielo ad una velocità
di circa 15º/h o 15'/min. Inoltre la Terra ruota attorno al Sole, ad una distanza media di
150 000 000 km in un anno siderale. La sua velocità di orbita è di circa 30 km/s, 108 000 km/h,
veloce abbastanza da coprire il diametro del pianeta, circa 12 600 km, in 7 minuti, e la distanza
dalla Luna, 384 000 km, in 4 ore. Ha un satellite naturale, la Luna, che le gira attorno in 27,32
giorni. Visti dal Polo Nord terrestre, tutti questi movimenti si svolgono in senso antiorario. I piani
dei movimenti non sono precisamente allineati: l'asse della Terra è inclinato di 23,5 gradi rispetto
alla perpendicolare del piano Terra-Sole, e il piano Terra-Luna è inclinato di cinque gradi, cosa che
impedisce il verificarsi di due eclissi, una solare ed una lunare, ogni mese, e le rende invece un
evento raro. Sempre a causa dell'inclinazione dell'asse terrestre, la posizione del Sole nel cielo e
l'incidenza delle sue radiazioni, vista da un osservatore posto sulla superficie, varia nel corso
dell'anno. Ad esempio, un osservatore posto ad una latitudine settentrionale, quando il polo nord è
inclinato verso il sole, noterà dei periodi di luce giornaliera più lunghi ed un clima più temperato,
mentre disporrà di meno ore di luce e di un clima più rigido nel caso opposto. Al di sopra dei due
circoli polari si raggiunge il caso estremo di alternanza di lunghi periodi di assenza di luce, chiamati
notti polari, a periodi di non tramonto del Sole. Questa relazione tra il clima e l'inclinazione
dell'asse terrestre viene definita tramite le 4 stagioni. Esse, dal punto di vista astronomico, sono
determinate dai solstizi, i punti di massima inclinazione verso e contro il Sole, e dagli equinozi,
punti in cui l'inclinazione è perpendicolare alla direzione del Sole. Il solstizio invernale cade il 21
dicembre, quello estivo il 21 giugno; mentre i due equinozi cadono, quello primaverile il 20 marzo
e quello autunnale il 23 settembre. L'alternanza delle stagioni è opposta da un emisfero terrestre
all'altro, data l'opposta inclinazione dell'asse, comportando ad esempio, la presenza in quello nord
dell'estate ed in quello sud dell'inverno. L'angolo di inclinazione è relativamente stabile se
considerato su lunghi periodi, tuttavia esso compie un lento e irregolare moto, conosciuto come
nutazione, con un periodo di 18,6 anni. L'orientazione dell'asse varia secondo una precessione
intorno ad un cerchio completo in un ciclo di poco più di 25 800 anni. La presenza di una
precessione è la causa dello sfasamento tra un anno siderale ed un anno tropico. Entrambe le
variazioni del movimento dell'asse derivano dalla mutevole attrazione del Sole e della Luna sulla
parte equatoriale del pianeta. Anche la velocità di rotazione del pianeta non è costante, ma varia nel
tempo secondo un fenomeno noto come "variazione della lunghezza del giorno". In tempi moderni
il perielio cade il 3 gennaio, mentre l'afelio circa il 4 luglio, per informazioni circa altre ere,
controlla precessione e cicli di Milankovitch. La differenza in termini energetici ricevuti dal Sole tra
72
la posizione di perielio e quella di afelio e di del 6,9% a favore del primo; inoltre dal momento in
cui l'emisfero meridionale è orientato verso il Sole, a quello in cui il pianeta raggiunge il punto di
perielio, tale emisfero percepisce una leggera maggiore energia rispetto all'emisfero nord durante
l'intero anno . Questa differenza, seppure presente, è decisamente poco significativa rispetto
all'energia totale derivante dal cambiamento di orientazione dell'asse, e, nella sua parte maggiore,
viene assorbita e compensata dalla più alta presenza di masse acquee dell'emisfero meridionale. La
sfera di Hill, sfera gravitazionale di influenz,a della Terra è di circa 1,5 Gm, 1 496 620 km circa, di
raggio. Questa è la massima distanza alla quale l'influenza gravitazionale del pianeta è più forte di
quella solare e dei pianeti. Gli oggetti in orbita, devono rimanere all'interno di questo raggio per non
venire influenzati e resi instabili da perturbazioni gravitazionali esterne.
Cenni di teoria geocentrica e di non sfericità della Terra
Poiché la Terra è molto grande, osservando dalla superficie non è immediatamente evidente che
abbia forma geoidale, leggermente appiattita ai poli e con un lieve rigonfiamento all'equatore. Per
questa ragione le antiche civiltà, come quella mesopotamica, ed i primi filosofi greci, come Talete,
ritennero che la Terra fosse piatta. Un primo passo verso il riconoscimento della forma reale fu
compiuto da Anassimandro, che concepì la terra come un cilindro sospeso nello spazio,
immaginando quindi di avere cielo non solo sopra la propria testa ma anche al di sotto dei propri
piedi. La forma sferica fu infine riconosciuta sulla base di deduzioni basate su osservazioni, quali il
variare delle osservazioni astronomiche con la latitudine, l'osservazione delle eclissi di luna e il
confronto con la forma della luna e del sole. I Greci, circa 2500 anni fa, cominciarono per primi a
sostenere che la terra fosse una sfera. Le prime testimonianze della sfericità terrestre ci arrivano da
Pitagora, VI-V secolo a.C,. e da Parmenide, V secolo a.C.; poi Aristotele, 384 a.C.-322 a.C., portò
le prime dimostrazioni ed infine Eratostene, 274 a.C.-196 a.C., fece le prime misurazioni. Gli
studiosi del Basso Medio Evo, poi, come Guglielmo di Conches, Giovanni di Sacrobosco, Ruggero
Bacone, Tommaso d'Aquino, Brunetto Latini, Dante Alighieri, Giovanni Buridano ed altri
sostennero la sfericità del nostro pianeta con argomenti, per lo più di questo genere:
1. Il sole, a mezzogiorno, indica il sud qualsiasi sia il nostro punto di osservazione: se la terra fosse
piatta, non sarebbe così.
2. L'ombra proiettata dalla terra sulla luna, durante un'eclissi parziale, è un arco di cerchio
3. La parte che per prima scompare di una nave all'orizzonte è la chiglia.
4. È da considerarsi infondata la moderna credenza che nel Medioevo la Terra fosse comunemente
ritenuta piatta.
5. Ancora oggi non mancano tuttavia i sostenitori della forma piatta della Terra, molti dei quali
aderiscono alla Flat Earth Society ,Società della Terra Piatta.
6. L'errata supposizione della piattezza della Terra nelle civiltà più antiche, era dovuta alla mancata
conoscenza della natura centrale della forza di gravità, che permette di avere il cielo sempre
come alto e il centro della Terra sempre come basso e quindi superare l'apparente paradosso che
si dovesse camminare con la testa rivolta verso il "basso" dall'altra parte della Terra, paradosso
che però già Anassimandro aveva saputo superare.
7. Si ritenne molto più a lungo che la Terra fosse al centro dell'universo perché si ha l'impressione
che siano tutti gli altri corpi celesti a girare intorno ad essa; inoltre osservando il cielo di notte si
ha l'impressione che sia una volta incurvata sulla Terra, illusione dovuta all'immensità dello
spazio. Anche se la teoria eliocentrica fu proposta per primo da Aristarco di Samo nel III secolo
a.C., la teoria geocentrica, anche a causa della precisione di misurazione astronomica necessaria
a confutarla, fu quella dominante fino alla fine del Medioevo.
73
Luna e sua influenza
Nome Diametro
Massa
Semiasse maggiore
Luna 3 474,8 km 7,349 · 1022 kg 384 400 km
Periodo orbitale
27 giorni 7 ore 43,7 minuti
La Luna è un satellite relativamente grande, simile ad un pianeta terrestre,, con un diametro pari ad
un quarto di quello terrestre e una massa pari ad 1/81. L'attrazione gravitazionale della Luna causa
la maggior parte delle maree terrestri. La stessa azione porta
porta ad un lento rallentamento della
rotazione della Terra su sé stessa, dell'ordine di un'ora ogni parecchie centinaia di milioni di anni
(più precisamente, la lunghezza del giorno terrestre aumenta di 0,0016 secondi ogni secolo). La
Terra ha avuto lo stessoo effetto sulla Luna, ma il processo è stato molto più veloce a causa della
piccola massa della Luna, e quest'ultima ha adesso un giorno perfettamente uguale al periodo di
rotazione attorno alla Terra, presentando sempre lo stesso lato verso il pianeta. A causa
dell'interazione tra i due campi gravitazionali, inoltre, la Luna si allontana di circa 38 mm ogni
anno. L'insieme di queste piccole modifiche, rapportate su tempi geologici di milioni di anni, sono
causa di importanti cambiamenti; infatti basta pensare
pens
che durante il Devoniano,
Devoniano circa 410 milioni
di anni fa,, per esempio, vi erano 400 giorni in un anno terrestre, ed essi duravano circa 21,8 ore
l'uno.
Formazione della Luna “ipotesi”
La Luna potrebbe essere stata fondamentale per la comparsa della vita sulla Terra, causando un
clima più moderato
to di quanto altrimenti sarebbe avvenuto. Alcune evidenze paleontologiche e
simulazioni computerizzate mostrano che l'inclinazione
l'
assiale della Terra è stabilizzata dalle
interazioni mareali con la Luna. Senza questa stabilizzazione, l'asse di rotazione potrebbe essere
caoticamente instabile, come accade per una sfera. Se l'asse di rotazione terrestre si avvicinasse al
piano dell'eclittica,, ne risulterebbe un clima molto severo, dove un polo sarebbe continuamente
riscaldato e l'altro congelato, causando grandi trasferimenti di energia tra un polo e l'altro che si
manifesterebbero in bruschi fenomeni atmosferici.
atmosferici. Alcuni paleontologi che hanno studiato l'effetto
sostengono che potrebbe uccidere tutti gli animali e piante superiori. Questo effetto rimane tuttavia
controverso, e gli studi su Marte,
Marte che ha circa lo stesso giorno ed inclinazione assiale della Terra,
ma non un grandee satellite o un nucleo liquid,o potrebbero dare altre informazioni. L'origine della
Luna è sconosciuta, ma la teoria più quotata è che si sia formata
formata dalla collisione di un proto pianeta,
chiamato Theia, della grandezza di Marte, con la Terra primitiva. Questa teoria spiega, oltre ad altre
cose, la relativa scarsità di ferro e di elementi volatili sulla Luna, e la sua somiglianza, nella
composizione chimica lunare con quella della crosta terrestre. Un'altra teoria molto quotata è quella
secondo cui la Luna si è formata da polveri che erano intorno alla terra, che sono collassate
collassat in un
unico punto, formando il nostro satellite. La Terra ha anche almeno due asteroide co-orbitali
conosciuti, 3753 Cruithne e 2002 AA29.
74
Geografia
La Terra è l'unico pianeta del sistema solare in cui è nota la presenza di acqua alla stato liquido ed
in grande quantità, tanto da farle attribuire l'appellativo di "pianeta blu". Le
Le masse d'acqua coprono
circa i tre quarti della superficie totale, mentre la restante parte è composta da terre emerse, sia al di
sopra che al di sotto del livello medio marino; più precisamente:
•
superficie totale: 510 065 285 kmq
o . masse acquee: 361 126 222 kmq ,70,8%.
o
terre emerse: 148 939 063 kmq ,29,2%.
•
Le masse acquee possonoo essere suddivise in Oceani, Oceano Atlantico,
Atlantico Oceano Indiano,
Oceano Pacifico, Mari, Laghi e Fiumi.
Quelle continentali,
ali, invece, dapprima in 7 grandi continenti: America del Nord, America del
Sud, Africa, Antartide, Asia,
Asia Europa ed Oceania,, e, successivamente, nelle loro suddivisioni
in subcontinenti, macroregioni,
macroregioni penisole, arcipelaghi ed isole.
•
75
Oceani
Dati fisici
Superficie
(km²)
Atlantico
Indiano
Pacifico
106 100 000 74 900 000 179 700 000
9212
7450
10 911
(Fossa di
Porto Rico)
(Fossa di
Giava)
(Fossa delle
Marianne)
Profondità
media (m)
3314
3900
4049
Salinità
3,6 %
2,5 %
3,5 %
Temperatura
media della
sup.)
17 °C
17 °C
26 °C
Valore (%)
rispetto alla
sup.
terrestre
18 %
17,8 %
26 %
Valore (%)
rispetto alla
sup.
oceanica
25,4 %
25,5 %
49,4 %
Profondità
massima (m)
76
Continenti
Dati fisici
Africa
America
sett. e
cent.
Superficie
(km²)
30 309 677
24 244 643
17 846 012
6194
6962
8844
4810
(Monte
Aconcagua)
(Monte
Everest)
(Monte
Bianco)
(Monte
Puncat
Jaya)
720
590
960
340
340
- 86
- 42
- 395
- 28
- 12
(Lago Assal)
(Gibuti)
(Valle
della
Morte)
(Salinas
Chicas)
(Argentina)
(Mar
Morto)
(Mar
Caspio)
(Lago
Eyre)
Sviluppo
costiero (km)
30 500
75 500
28 700
70 000
38 000
19 500
Sup. desertica
(kmq)
9 200 000
100 000
-
1 500 000
Altitudine
massima (m)
Altitud.med.m
Depressione
mass. (m)
5895
(Monte
(Kilimangiaro) McKinley)
750
- 150
America
merid.
Asia
Europa
Oceania
43 869 576 10 522 176 8 945 724
Novecento 000' 3 300 000
4884
Clima e tempo atmosferico
L'atmosfera terrestre non ha limiti definiti, ma diviene lentamente sempre più rarefatta e sottile
procedendo verso lo spazio esterno. Circa il 75% della sua intera massa è contenuta all'interno dei
primi 11 km, circa 7 mi, a partire dalla superficie del pianeta, nello strato denominato come
troposfera. L'irraggiamento solare, riscalda questa parte atmosferica, sia direttamente, sia
indirettamente, tramite il calore ceduto alla superficie terrestre e provoca la dilatazione dell'aria in
essa contenuta.
77
Regioni di origine delle masse d' aria globali.
La perdita di densità conseguente all'aumento di temperatura,, pone in risalita la massa d'aria,
richiamandone altra al suo posto, più
più fredda e densa, sia da luoghi adiacenti, che soprastanti. Il
risultato di questo processo è la circolazione atmosferica,, la quale controlla, tramite la
ridistribuzione dell'energia termica, sia il clima che il tempo atmosferico. Le zone di circolazione
atmosferica principali sono situate nella zona equatoriale al di sotto dei 30º di latitudine, tramite
l'azione delle correnti occidentali,
occidentali, e nelle medie latitudini, tra i 30º ed i 60º, tramite gli alisei. Le
correnti oceaniche, inoltre, rappresentano un importante fattore di influenza sul clima;
particolarmente la circolazione termo clima,
cli , che ridistribuisce l'energia termica catturata dall'acqua,
dalle zone oceaniche equatoriali verso quelle polari.
Mappa aggiornata del mondo secondo la classificazione KöppenKöppen-Geiger
██ Af ██ BWh ██ Csa ██ Cwa ██ Cfa ██ Dsa
██ Am ██ BWk ██ Csb ██ Cwb ██ Cfb ██ Dsb
██ Aw ██ BSh
██ Cwc ██ Cfc ██ Dsc
██ BSk
██ Dsd
78
██ Dwa
██ Dwb
██ Dwc
██ Dwd
██ Dfa ██ ET
██ Dfb ██ EF
██ Dfc
██ Dfd
Il vapore acqueo generato tramite l'evaporazione superficiale della lama d'acqua per contrasto di
umidità e/o temperatura con l'aria viene trasportato nell'atmosfera. In presenza di determinate
condizioni atmosferiche, favorenti la risalita di aria umida e calda, il vapore acqueo presente inizia
un processo di condensazione ed, in seguito, da origine a precipitazioni, che, in base alle condizioni
termiche presenti nella zona atmosferica di condensa, a quelle del tragitto percorso e del suolo,
potranno essere di pioggia, nevose o sotto forma di grandine. Per completare il ciclo dell'acqua, essa
viene riconvogliata verso basse quote e verso gli oceano o verso i laghi in prevalenza dai corsi
d'acqua. Questo processo è un meccanismo fondamentale per sostenere e sviluppare la vita, nonché
il primario fattore di erosione, modellazione e trasformazione della superficie terrestre nel corso dei
vari periodi geologici. L'entità delle precipitazioni varia considerevolmente da regione a regione, in
base alla stagione di riferimento, alla latitudine ed alla geografia del territorio, da diversi metri di
acqua all'anno, a meno di un millimetro nelle zone desertiche o polari. Il clima terrestre può esser
suddiviso in alcune macro regioni a clima approssimativamente omogeneo in base alla latitudine:
spostandoci dall'equatore al polo si possono rilevare: una regione equatoriale, una tropicale, una sub
tropicale, una temperata ed una regione polare. Un'altra classificazione climatica può essere basata
sulle temperature e sulle precipitazioni, con una suddivisione delle regioni caratterizzate da
abbastanza simili ed uniformi masse d'aria. Quella maggiormente utilizzata è la classificazione
climatica di Köppen, nella versione modificata dallo studente di Wladimir Köppen, Rudolph
Geiger, che suddivide il mondo in cinque vaste aree: tropicale umida, area desertica arida, area
umida delle medie latitudini, area a clima continentale ed area di freddo polare; le quali sono poi
ulteriormente suddivise in molti altri sottotipi più specifici.
Risorse naturali ed utilizzo del suolo
La Terra possiede numerose risorse naturali utili all'uso da parte del genere umano. Alcune di esse
vengono definite risorse rinnovabili, ovvero che si rinnovano naturalmente o per effetto dell'uomo
in quantità pressoché infinita e in tempi ridotti, purché utilizzate in maniera accurata; esse
corrispondono ai suoli agricoli, ai pascoli, alle foreste e alle cosiddette fonti rinnovabili, ovvero
l'energia derivante da sole, vento, correnti marine, maree e salti d'acqua. Altre, invece, vengono
definite come non rinnovabili, sia per l'impossibilità a rigenerarsi, sia per il lungo tempo necessario
a ciò; in esse sono compresi tutti i minerali ed i combustibili fossili. Le risorse si distribuiscono in
differenti zone del pianeta; in particolare:
•
la crosta terrestre contiene ampi depositi di combustibili fossili: carbone, petrolio, gas naturale,
clatrato di metano. Questi depositi sono usati dall'uomo sia per la produzione di energia che
come materiale di base per prodotti chimici.
All'interno della crosta sono anche contenuti i giacimenti minerari, formati per effetto dei
movimenti delle placche tettoniche, o tramite lo smantellamento di catene montuose con
conseguente accumulo dei minerali. In essi sono contenuti, in quantità economicamente sfruttabile,
i metalli, le pietre preziose, e in forma più o meno diretta, tutti gli elementi chimici.
•
la biosfera della terra produce molti utili prodotti biologici tra cui: cibo, legno, prodotti
farmacologici, ossigeno e il riciclo dei rifiuti organici. L'ecosistema del terreno dipende dall'acqua
dolce e dall'humus; mentre l'ecosistema oceanico dipende da nutrienti portati nell'acqua dalle
piogge e dilavati dal terreno.
79
Inoltre vengono utilizzati ed estratti, tutti quei materiali, utili o destinabili all'edilizia ed alla
costruzione di infrastrutture e oggetti, quali, ad esempio: ghiaia, argilla e pietre come il granito o
l'ardesia. Per studiare l'utilizzo da parte degli esseri umani delle risorse naturali è stato ideato
l'indice dell'impronta ecologica, utilizzato per misurare la richiesta umana nei confronti della natura;
indice ampiamente utilizzato, sebbene non esente da critiche.
Nel 1993, l'utilizzo da parte dell'umanità del suolo era approssimativamente:
Utilizzo del suolo
Percentuale
13,13%]
Terreno arabile:
4,71%]
Coltivazioni permanenti:
Pascoli permanenti:
26%
Foreste e terreni boschivi:
32%
Aree urbane:
1,5%
Altro:
30%
La quantità stimata di terra irrigata nel 1993, inoltre, era di 2 481 250 kmq.
80
Rischi naturali ed ambiente
Vaste aree sono sottoposte a fenomeni climatici molto violenti come i cicloni,, gli uragani ed i tifoni.
Molte zone sono soggette a terremoti,
terremoti frane, tsunami, eruzioni vulcaniche,, tornado, inondazioni,
siccità e altre calamità e disastri. L'attività
'attività umana, direttamente, o tramite le sostanze tossiche da lei
prodotte, ha inquinato numerose zone del pianeta, comprese atmosfera e masse d'acqua.
d'
A causa di
questo in diverse zone si verificano piogge acide,, impoverimento ed alterazione
al
del suolo,
deforestazione, estinzioni di specie viventi animali e/o vegetali,
vegetali desertificazione,
desertificazione migrazione o
scomparsa di fauna e flora autoctone,
autoctone erosione ed introduzione di specie invasive o alloctone. Vi è
un consenso scientifico abbastanza vasto circa una correlazione tra le attività umane ed il
riscaldamento globale,, soprattutto a causa delle emissioni di diossido di carbonio.
carbonio L'effetto
principale si riscontra nell'aumentata velocità di scioglimento dei ghiacciai e della calotta polare, in
un più estreme variazioni termiche, in significativi cambiamenti delle condizioni meteorologiche
rispetto a quelle conosciute ed in un aumento
aument del livello medio marino.
Popolazione umana
La Terra di notte, composizione del DMSP/OLS
/OLS dell'illuminazione del terreno su un'immagine mondiale
mondial
simulata notturna. Questa immagine non è una fotografia e numerose sue caratteristiche sono più
luminose che quelle visibili da un diretto osservatore.
La Terra ospita approssimativamente
approssimativame
6 671 226 000 esseri umani viventi a luglio 2007; tuttavia le
stime indicano che il mondo raggiungerà una popolazione mondiale di 7 miliardi nel 2013 e di 9,2
miliardi nel 2050, con una maggior crescita della popolazione localizzata nei paesi in via di
sviluppo. La densità di popolazione varia considerevolmentee tra le regioni del pianeta, con una
presenza maggiore nel continente asiatico.
Si stima che a partire dal 2020, circa il 60% della
della popolazione mondiale vivrà nelle aree urbane,
rispetto alle zone rurali.
81
Struttura della popolazione in relazione all'età:
•
•
•
0-14 anni: 1 818 803 078, 29,92%
o maschi: 932 832 913, 15,35%
o femmine: 885 970 165, 14,57%
15-64 anni: 3 840 881 326, 63,19%
o maschi: 1 942 402 264, 31,95%
o femmine: 1 898 479 062, 31,23%
più di 64 anni: 419 090 130, 6,89%
o maschi: 184 072 470, 3,03%
o femmine: 235 017 660, 3,87% (stima 2000)
Tasso di crescita della popolazione: 1,3% (stima 2000)
Tasso di natalità: 22 nascite/1000 abitanti (stima 2000)
Tasso di mortalità: 9 decessi/1000 abitanti (stima 2000)
Tassi relativi suddivisi per sesso:
•
•
•
•
•
di nascita: 1,05 maschi/femmina
sotto i 15 anni: 1,05 maschi/femmina
15-64 anni: 1,02 maschi/femmina
più di 64 anni: 0,78 maschi/femmina
popolazione totale: 1,01 maschi/femmina (stime 2000)
Tasso di mortalità infantile: 54 decessi/1000 nascite di bambini vivi (stima 2000)
Aspettative di vita alla nascita:
•
•
•
popolazione mondiale: 64 anni
maschi: 62 anni
femmine: 65 anni (stima 2000)
Tasso di fertilità: 2,8 bambini nati/donna (stima 2000)
L'abitato più a nord del mondo è Alert in Canada; mentre l'abitato più a sud è la stazione di
Amundsen - Scott in Antartide, situata quasi esattamente al polo sud. Pochissime persone sono in
orbita intorno alla Terra a bordo della ISS (la Stazione Spaziale Internazionale), mentre altri fanno
brevi viaggi sopra l'atmosfera. In totale, fino al 2004, circa 400 persone sono state al di fuori
dell'atmosfera, e alcune di esse hanno camminato sulla Luna. Normalmente, le uniche persone nello
spazio sono i componenti della Stazione spaziale internazionale, il cui equipaggio è solitamente
composto
da
3
persone
e
sostituito
ogni
6
mesi.
82
Nazioni e governo planetario
Continenti
La Terra non possiede un governo planetario; tuttavia Stati indipendenti, Nazioni,
Nazioni reclamano la
sovranità su quasi la totalità della superficie planetaria, ad eccezione di alcune parti dell'Antartide.
dell'
Nel 2007 gli stati nel mondo includevano 192 nazioni membre delle Nazioni Unite,
Unite 59 territori
indipendenti ad un insieme di entità autonome,
autonome, territori sotto disputa ed altre entità minori. Le
Nazioni unite sono una organizzazione internazionale
internaziona creata con lo scopo di intervenire nelle
dispute tra le varie nazioni, cercando di evitare conflitti armati; tuttavia, possedendo facoltà limitate,
possono solo approvare e far rispettare leggi internazionali e, tramite il consenso dei paesi membri,
intervenire tramite sanzioni o con interventi armati. L'organizzazione funge in primo luogo da
parlamento per le relazioni internazionali.
Confini:
Le linee di confine del mondo ammontano a 251 480,24 km
Rivendicazioni marittime:
•
•
•
•
•
•
zone contigue: 24 miglia nautiche per la maggior parte delle nazioni, con variazioni
piattaforma continentale: 200 metri di profondità, oppure fino alla profondità di esplorazione.
Altri rivendicano 200 miglia marittime oppure fino al bordo della piattaforma continentale.
zona di pesca esclusiva: 200 miglia marittime, con variazioni
zona economica esclusiva: 200 miglia marittime, con variazioni
acque territoriali: 12 miglia marittime, con variazioni
Nota: confini con stati confinanti possono impedire a molte nazioni di estendere la propria zona
di pesca o economica fino a 200 miglia nautiche.
Non possiedono
ssiedono un accesso al mare 43 nazioni e altre aree, tra cui Afghanistan,
Afghanistan Andorra, Armenia,
Austria, Azerbaijan, Bielorussia,, Bhutan, Bolivia, Botswana, Burkina Faso, Burundi,
Burundi Repubblica
Centrafricana, Ciad, Repubblica Ceca,
Ceca Etiopia, Vaticano, Ungheria, Kazakistan
kistan, Kirghizistan, Laos,
Lesotho, Liechtenstein, Lussemburgo,
Lussemburgo Malawi, Mali, Moldavia, Mongolia, Nepal,
Nepal Niger, Paraguay,
Ruanda, San Marino, Slovacchia,, Swaziland, Svizzera, Tagikistan, Repubblica di Macedonia,
Macedonia
Turkmenistan, Uganda, Uzbekistan,
Uzbekistan West Bank, Zambia, Zimb
83
Futuro
Il ciclo vitale del Sole.
Il futuro del pianeta è strettamente legato a quello del Sole.. Come conseguenza del processo di
accumulo del gas elio all'interno del Sole, la sua luminosità tenderà ad aumentare con un ritmo
stimato del 10% nel corso dei prossimi 1,1 miliardi di anni e del 40% nei prossimi 3,5. Modelli
climatici indicano che l'aumento
'aumento delle radiazioni che raggiungono la Terra potrebbe avere
conseguenze devastanti, fino alla possibilità di perdita delle masse oceaniche L'incremento
conseguente di temperatura accelererà l'inorganico ciclo del carbonio,
carbonio riducendo la sua
concentrazione verso il livello letale per le piante di 10 ppm per la fotosintesi C4 in circa
900milioni di anni. Anche se il Sole fosse infinito e stabile, il continuo raffreddamento
raffreddamento della Terra
comporterebbe comunque una consistente perdita della sua atmosfera e degli oceani, a causa della
diminuita attività vulcanica, e la sua totale scomparsa dopo un altro miliardo di anni. In luce di ciò,
la Terra sarà effettivamente abitabile per ancora circa 500 milioni di anni Successivamente
Successiv
il sole.
incomincerà ad espandersi, fino a raggiungere, in circa 5 miliardi di anni, le dimensioni di una
gigante rossa.. Secondo i modelli, esso si espanderà di circa il 99% della distanza
distan di orbita terrestre
odierna, 1 unità astronomica,, o UA.
UA. Tuttavia, in questo periodo, l'orbita terrestre si sarà già spostata
di circa 1.7 UA a causa della diminuita massa solare e conseguente minore gravità.
gravità Si ritiene che il
pianeta possa evitare di esser inglobato dall'aumentata massa solare verso lo spazio esterno, sebbene
la maggior parte,
te, se non la totalità, della vita presente, sarà estinta. Tuttavia, le più recenti
simulazioni mostrano che l'orbita terrestre, a causa di effetti di marea, decadrà, causando il suo
ingresso
nell'atmosfera
solare,
con
conseguente
dis
distruzione.
La Terra nella Mitologia e nella Fantascienza
La Terra è stata spesso personificata come una divinità, più precisamente
samente una divinità femminile,
probabilmente in quanto considerata
iderata generatrice di
d vita, vedi ad esempio Gea,
Gea o Gaia, e Madre
Terra. Nella mitologia norrena, Jörð,
Jörð la divinità della Terra era la madre di Thor e la figlia di Nótt e
Annar . La Terra è anche stata descritta come una voluminosa astronave,, con un sistema per il
supporto vitale che richiede manutenzione. Focus n. 205, ottobre 2009, Una foto della Terra scattata
dalla sonda spaziale Voyager 1 ispirò Carl Sagan nel descriverla per primo come un "puntino
azzurro ". Nella fantascienza la Terra è spesso la capitale o il principale centro amministrativo di
un ipotetico governo galattico (specialmente quando questo governo galattico è composto per la
maggior parte da umani o da loro dominato), spesso una repubblica federale rappresentativa, benché
imperi e dittature non manchino affatto. Molto significative da questo punto di vista le serie
televisive di fantascienza Star Trek e Babylon 5.. Tuttavia in altre opere di fantascienza,
fantasc
capita
spesso che i popoli umani emigrati nello spazio in un lontano futuro non sappiano più quale sia il
loro pianeta d'origine, come avviene ad esempio nel telefilm Galactica o nel Ciclo della Fondazione
84
di Isaac Asimov. Nel libro Paria dei cieli,
cieli, sempre di Asimov, si parla di una Terra radioattiva, tema
che verrà ripreso in molti altri libri del Ciclo dei Robot e del Ciclo dell'Impero.
dell'Impero La guida galattica
per autostoppisti,, una serie di romanzi di Douglas Adams,, descrive la Terra come un pianeta
"Praticamente innocuo".
". Nella stessa serie viene detto che la Terra è un supercomputer costruito da
esseri altamente avanzati provenienti da un'altra
un'
dimensione per ottenere "la
la domanda fondamentale
sulla vita, l'universo e tutto quanto".
quanto
Marte
E’ il quarto pianeta del sistema solare
so
in ordine di distanza dal Sole e l'ultimo dei pianeti di tipo
terrestre, dopo Mercurio, Venere e la Terra. Viene inoltre chiamato il Pianeta rosso,
rosso a causa del suo
colore caratteristico dovuto alle grandi quantità di ossido di ferro che lo ricoprono. Il pianeta, pur
presentando un'atmosfera molto rarefatta e temperature medie
medie superficiali piuttosto basse, tra -140
°C e 20 °C,, è, tra i pianeti del sistema solare, quello più simile alla Terra: infatti, nonostante le sue
dimensioni siano intermedie fra quelle del nostro pianeta e della Luna, il diametro è circa la metà di
quello della Terra e la massa poco più di un decimo,
decimo, presenta inclinazione dell'asse di rotazione e
durata del giorno simili a quelle terrestri; inoltre la sua superficie presenta formazioni
forma
vulcaniche,
valli,, calotte polari e deserti sabbiosi, oltre a formazioni geologiche che suggeriscono la presenza, in
un lontano passato, di un'idrosfera. Tuttavia la superficie del pianeta appare
appare fortemente craterizzata,
a causa della quasi totale assenza di agenti
age erosivi, attività geologica, atmosferica e idrosferica in
primis, in grado di modellare le strutture tettoniche; inoltre, la bassissima densità dell'atmosfera non
è in grado di consumare
sumare buona parte dei meteoriti, che quindi raggiungono il suolo con maggior
frequenza che non sulla Terra. Fra le formazioni geologiche più notevoli di Marte si segnalano
l'Olympus Mons, il vulcano più grande del sistema solare, alto 27 km,, e la Valles Marineris, un
lungo canyon più esteso dii quelli terrestri; nel giugno 2008 la rivista Nature ha esposto le prove di
un enorme cratere sull'emisfero boreale circa quattro volte più grande del cratere chiamato il Bacino
Polo Sud-Aitken. Marte all'osservazione
osservazione presenta delle variazioni di colore, imputate inizialmente
alla presenza di vegetazione stagionale, che al variare dei periodi dell'anno cambiava di colore.
Tuttavia
tavia le osservazioni spettroscopiche dell'atmosfera avevano da tempo fatto abbandonare
l'ipotesi che vi potessero essere mari, canali e fiumi oppure un'atmosfera sufficientemente
sufficienteme
densa. Il
colpo di grazia a questa ipotesi fu dato dalla missione Mariner 4 nel 1965,, che mostrò un pianeta
desertico e arido, caratterizzato da periodiche ma particolarmente violente tempeste di sabbia.
sabbia La
speranza che Marte possa accogliere la vita è tuttavia stata ripresa in considerazione da quando il
modulo Phoenix ha scoperto acqua sotto forma di ghiaccio, il 31 luglio 2008.. Attualmente sono tre i
satelliti artificiali funzionanti che orbitano attorno a Marte: il Mars Odyssey,
Odyssey il Mars Express e il
Mars Reconnaissance Orbiter.. Il Phoenix Mars Lander ha recentemente concluso la sua missione di
studio della geologia marziana e ha fornito le prove dell'esistenza di acqua allo stato liquido in
passato su ampie zone della superficie. Inoltre ha suggerito che sulla superficie possano
poss
essersi
verificati nell'ultimo decennio dei flussi d'acqua simili a geyser.. Osservazioni da parte del Mars
Global Surveyor manifestano una contrazione della calotta di ghiaccio al polo sud. Attorno a Marte
orbitano due satelliti naturali, Phobos e Deimos,, di piccole dimensioni e dalla forma irregolare,
probabilmente due asteroidi catturati dal suo campo gravitazionale. Marte
Marte ha anche alcuni asteroidi
troiani, tra cui 5261 Eureka. Marte prende il nome dall'omonima
dall'
divinità della mitologia romana; il
simbolo astronomico del pianeta è la rappresentazione stilizzata
stilizzata dello scudo e della lancia del dio
( ).
85
Osservazione da Terra
Ad occhio nudo, Marte solitamente appare di un marcato colore giallo, arancione o rossastro e per
luminosità è il più variabile tra tutti i pianeti visibile dalla Terra nel corso della sua orbita. La sua
magnitudine apparente infatti passa da +1,8 alla congiunzione fino a -2,9
2,9 all'opposizione
all'
perielica,
fenomeno che si verifica
erifica ogni due anni circa e quindi rende il pianeta difficile da osservare.
osservare A causa
dell'eccentricità orbitale la sua distanza relativa varia ad ogni opposizione determinando piccole e
grandi opposizioni, con un diametro apparente da 3,5 a 25,1 secondi d'arco.
Moto retrogrado apparente di Marte nel 2003 visto dalla Terra.
Il punto in cui Marte è più vicino alla Terra è definito opposizione mentre il periodo che intercorre
tra due opposizioni, o periodo di rivoluzione,
rivoluzione, è di 780 giorni. All'opposizione, Marte dista dalla
Terra 78,39 milioni di chilometri, presenta un diametro apparente di 17,9 secondi d'arco e una
magnitudine apparente di -2,0.
2,0. A causa
causa dell'eccentricità delle due orbite, i momenti di opposizione
possono variare anche di 8,5 giorni e la distanza tra i pianeti può passare da un minimo di 55,7
milioni di chilometri ad un massimo di 401,3 milioni di chilometri. L'avvicinarsi di Marte
all'opposizione
opposizione comporta l'inizio di un periodo di moto retrogrado per cui dalla Terra sembrerà
muoversi in direzione opposta alla sua orbita formando un "loop" se si considera la volta celeste
sullo sfondo come riferimento. Loop, ciclo in inglese, qualcosa che si richiude su se stesso. Il 27
agosto 2003 alle 9:51:13 UT,, Marte si è trovato vicino alla Terra come mai in quasi
qu 60 000 anni:
55 758 006 km, o 0,372719 AU.
AU. Ciò fu possibile perché Marte si trovava ad un giorno
dall'opposizione e circa a tre giorni dal suo perielio, cosa che lo rese particolarmente visibile da
Terra. Tuttavia questo avvicinamento è solo di poco più vicino rispetto ad altri. Infatti per esempio
il 22 agosto 1924 la distanza minima fu di 0,372 846 AU e si prevede che il 24 agosto 2208 sarà di
0,372 254 AU.
86
Storia delle osservazioni
Marte è, dopo Venere, il pianeta più facilmente individuabile dalla Terra, per via della grande
luminosità relativa e del caratteristico colore rosso. Per questo motivo già le popolazioni di area
grecoromana lo associavano all'immagine di Ares/Marte, dio della guerra. Tra i primi a descrivere
delle osservazioni di Marte si ricorda Aristotele il quale ne notò anche il passaggio dietro alla Luna
ottenendo così un prova empirica della concezione di un universo geocentrico. Il 13 ottobre 1590
Michael Mästlin osserva l'unica occultazione documentata di Marte da Venere presso la città
tedesca di Heidelberg. Nel 1609 Galileo Galilei fu il primo uomo a puntare un telescopio verso
Marte. Fu solo sul finire del XIX secolo, tuttavia, che attente osservazioni e il miglioramento della
tecnologia permisero di ottenere una visione sufficientemente nitida da distinguere le caratteristiche
del suolo marziano. Il 5 settembre 1877 si verificò un'opposizione perielica e in quell'anno
l'astronomo italiano Giovanni Schiapparelli, in quel momento a Milano, utilizzò un telescopio di 22
centimetri per formulare la prima mappa dettagliata di Marte, la cui nomenclatura è tutt'oggi quella
ufficiale. Ne risultarono strutture che l'astronomo definì "Canali" ,in seguito venne dimostrato che si
trattava di illusioni ottiche, in quanto la superficie del pianeta presentava diverse lunghe linee alle
quali egli attribuì nomi di celebri fiumi terrestri.
Percival Lowell intento ad osservare il Pianeta Rosso dal suo osservatorio.
L'errata traduzione in inglese del termine "canali" usato nei lavori di Schiapparelli, venne usato il
termine "canal" - canale artificiale - piuttosto che "channel", generico, portò il mondo scientifico a
credere che su Marte vi fossero canali irrigui artificiali, mentre effettivamente lo scienziato aveva
solo parlato di grandi solchi sulla superficie. Influenzato da queste traduzioni, l'americano Percival
Lowell fondò un osservatorio astronomico, il Lowell Observatory, dotato di un telescopio di 300 e
450 mm che venne usato nella particolarmente favorevole opposizione del 1894 e nelle successive.
Pubblicò diversi libri su Marte e le sue teorie sull'esistenza di vita sul pianeta, basate anche
sull'origine artificiale dei canali, ebbero una notevole influenza sull'opinione pubblica. Tra gli
astronomi che osservarono gli ormai caratteristici canali marziani si ricordano inoltre Henri Joseph
Perrotin e Louis Thollon di Nizza. Nacque in quel periodo l'immagine di un mondo vecchio,
contrapposto ad una Terra di mezza età e a Venere primitiva, dove la siccità aveva costretto la
matura civiltà marziana ad immense opere di canalizzazione: un topos che avrà notevole successo in
fantascienza.
87
Per lungo tempo si ritenne che Marte fosse un pianeta coperto di vegetazione e alcuni mari. I
cambiamenti stagionali di Marte infatti causavano una riduzione delle calotte polari
po
d'estate e
creavano ampie macchie scure sulla sua superficie. Tuttavia le osservazioni al telescopio non erano
in grado di confermare tali speculazioni: al progredire della qualità dei telescopi si assisteva ad una
riduzione dei canali. Nel 1909 Camille Flammarion con un telescopio di 840 mm osservò disegni
irregolari ma nessun canale. La stagionalità marziana fu d'ispirazione, nonostante l'inesistenza di
prove, per teorie sulla possibile struttura dell' ecosistema di Marte addirittura fino negli anni
sessanta del XX secolo. In rinforzo a tali tesi vennero presentati anche scenari dettagliati riguardanti
il metabolismo e i cicli chimici dello stesso. I progressi nell'osservazione spaziale consentirono
inoltre la scoperta dei due satelliti naturali, Phobos e Deimos, probabilmente asteroidi catturati dalla
gravità del pianeta. L'esistenza di tali satelliti era già stata postulata da tempo, tanto che oltre un
secolo e mezzo prima Jonathan Swift ne citava alcuni dati orbitali approssimativi ne I viaggi di
Gulliver.. Le aspettative del grande pubblico vennero disattese quando, nel 1965,
1965 la sonda Mariner 4
raggiunse per la prima volta il pianeta, non rilevando segni di costruzioni. Il primo atterraggio di
sonde automatiche avvenne undici anni dopo, con le missioni Viking I e II, ma non vennero rilevate
tracce di vita o di composti
mposti organici in superficie. Dal finire dello scorso secolo Marte è stato
nuovamente meta di numerose sonde, statunitensi ed europee, che hanno portato a un significativo
miglioramento delle nostre conoscenze sul pianeta. Grazie alla missione Mars Global Surveyor,
Surveyor
terminata verso la fine del 2006,
2006, si sono ottenute infatti mappe molto dettagliate dell'intera
superficie di Marte. Nel 2005 l'amministrazione americana ha infine commissionato alla NASA gli
studi per una possibile missione umana fino a Marte.
Parametri orbitali
Vista delle orbite di Marte (rosso) e Cerere (giallo) dal polo nord eclittico. In entrambe le immagini i
segmenti delle orbite al di sotto dell'eclittica
dell'
sono più scuri. Il perielio (q) e afelio (Q) sono contrassegnati
con la data del loro ultimo passaggio.
88
Marte orbita attorno al Sole ad una distanza media di circa
circa 228 milioni di chilometri, 1,52 unità
astronomiche, e il suo periodo di rivoluzione è di circa 687 giorni o 1 anno, 320 giorni e 18,2 ore
terrestri.
tri. Il giorno solare di Marte, il Sol, è poco più lungo del nostro: 24 ore, 39 minuti e 35,244
secondi.
Vista delle orbite di Marte (rosso) e Cerere (giallo) dall'asse
asse nodale.
nodale
L'inclinazione assiale marziana è di 25° e 19' che risulta simile a quella della Terra. Per questo
motivo le stagioni si assomigliano eccezion fatta per la durata doppia su Marte. Inoltre il piano
dell'orbita si discosta di circa 1,85° da quello dell'eclittica.
dell'
. Marte ha superato il suo perielio l'ultima
volta nel giugno 2007 e il suo afelio
elio nel maggio 2008. Il prossimo periastro si verificherà nell' aprile
2009. A causa della discreta eccentricità della sua orbita,, pari a 0,09341233, la sua distanza dalla
Terra all'opposizione può oscillare fra circa 100 e circa 56 milioni di chilometri. Solo Mercurio ha
un'eccentricità superiore nel Sistema Solare. Tuttavia in passato Marte seguiva un'orbita molto più
circolare: circa 1,35 milioni di anni fa la sua eccentricità era equivalente a 0,002 che è molto
inferiore a quella terrestre
errestre attuale. Marte ha un ciclo di eccentricità di 96 000 anni terrestri
paragonati ai 100 000 della Terra. Negli ultimi 35 000 anni l'orbita marziana è diventata sempre più
eccentrica a causa delle influenze gravitazionali degli altri pianeti e il punto
punto di maggior vicinanza
tra Terra e Marte continuerà e diminuire nei prossimi 25 000 anni. Marte infine ha una massa pari
ad appena l'11% di quella terrestre; il suo raggio equatoriale
equat
misura 3392,8 km.
89
Caratteristiche fisiche
Atmosfera
Composizione Atmosferica
.
Anidride carbonica (CO2)
95,32%
Azoto (N2)
2,7%
Argon (Ar)
1,6%
Ossigeno (O2)
0,13%
Monossido di carbonio (CO)
0,07%
Acqua (H2O)
0,03%
Monossido di azoto (NOx)
0,01%
Neon (Ne)
tracce
Kripton (Kr)
tracce
Xenon (Xe)
tracce
Ozono (O3)
tracce
Metano (CH4)
tracce
90
Il sottile strato atmosferico di Marte è visibile sull'orizzonte.
sull'orizzonte.
La magnetosfera di Marte è assente a livello globale e, in seguito alle rilevazioni del magnetometro
MAG/ER del Mars Global Surveyor,
Surveyor, considerando che è stata constatata l'assenza di magnetismo
sopra i crateri Argyre e Hellas Planitia,
Planitia, si presume sia scomparsa da circa 4 miliardi di anni e quindi
i venti solari colpiscono direttamente la sua ionosfera.. Questo mantiene l'atmosfera del pianeta
piuttosto sottile per via della continua asportazione di atomi dalla parte più esterna della stessa. A
riprova di questo fatto sia il Mars Global Surveyor che il Mars Express hanno individuato queste
particelle atmosferiche ionizzate allontanarsi dietro il pianeta. La pressione atmosferica media è di
700 Pa ma varia da un minimo di 30 Pa sull'Olympus
sull'
Mons a oltre 1155 Pa nella depressione di
Hellas Planitia.. Per un paragone Marte ha una pressione atmosferica pari a 1% rispetto
ri
alla Terra.
L'atmosfera marziana si compone principalmente di anidride carbonica (95%), azoto (2,7%), argon
(1,6%), vapore acqueo, ossigeno e monossido di carbonio.
Tracce di metano rilasciate nell'atmosfera durante l'estate dell'emisfero nord
91
È stato definitivamente provato che è presente anche metano nell'atmosfera marziana, e in certe
zone anche in grandi quantità; la concentrazione media si aggirerebbe comunque sulle 10 ppb per
unità di volume Dato che il metano è un gas instabile che viene scomposto dalla radiazione
ultravioletta solitamente in un periodo di 340 anni nelle condizioni atmosferiche
atmosferiche marziane, la sua
presenza indica l'esistenza di una fonte relativamente recente del gas. Tra le possibili cause
troviamo attività vulcanica,, l'impatto di una cometa e la presenza di forme di vita microbiche
generanti metano. Un'altra possibile causa potrebbe essere un processo non biologico dovuto alle
proprietà della serpentinite di interagire con acqua, anidride carbonica e l'olivina,
l'
un minerale
comune sul suolo di Marte. Durante l'inverno l'abbassamento della temperatura provoca il
condensamento del 25-30%
30% dell'atmosfera
dell'atmosfera che forma spessi strati di ghiaccio secco o di anidride
carbonica. Con l'estate il ghiaccio sublima causando grandi sbalzi di pressione e conseguenti
tempeste con venti che raggiungono i 400 km/h. Questi fenomeni stagionali trasportano grandi
quantità di polveri e vapore d'acqua che generano grandi cirri.. Queste nuvole vennero fotografate
dal Rover Opportunity nel 2004.
Clima
Immagine ripresa dal telescopio spaziale Hubble il 28 ottobre 2005 che mostra una vasta tempesta di
sabbia in prossimità dell'equatore del pianeta.
Tra tutti i pianeti del Sistema Solare, Marte è quello con il clima più simile a quello terrestre per via
dell'inclinazione del suo asse di rotazione. Le stagioni tuttavia durano circa il doppio dato che la
distanza dal Sole lo porta ad avere una rivoluzione di poco meno di 2 anni. Le temperature variano
dai -140 °C degli inverni polari a 20 °C dell'estate. La forte escursione
escursione termica è dovuta anche al
fatto che Marte ha un'atmosfera sottile (e quindi una bassa pressione atmosferica) e una bassa
capacità di trattenere il calore del suolo.
suolo Una differenza interessante rispetto al clima terrestre è
dovuta alla sua orbita moltoo eccentrica. Infatti Marte è prossimo al periastro quando è estate
nell'emisfero meridionale (e l'inverno in quello settentrionale) e vicino all' afastro nella situazione
opposta. La conseguenza è un clima più estremo nell'emisfero sud rispetto a quello nord. Le
temperature estive dell'emisfero meridionale possono essere fino a 30 °C più calde di quelle di
un'equivalente estatee in quello nord.
nord Rilevanti sono anche le tempeste di sabbia che possono
92
estendersi su una piccola zona così come sull'intero pianeta. Solitamente si verificano quando Marte
si trova prossimo al Sole ed è stato dimostrato che aumentano la temperatura atmosferica
atmos
del
pianeta . Entrambe le calotte polari sono composte principalmente da acqua ricoperta da uno strato
di circa un metro di anidride carbonica solida al polo nord, mentre lo stesso strato raggiunge gli otto
metri in quello sud. Entrambi i poli presentano dei disegni a spirale causati dall'interazione
dall'intera
tra il
calore solare disomogeneo e la sublimazione e condensazione del ghiaccio. Le loro dimensioni
variano inoltre a seconda della stagione.
.
.
Geografia
Mappa topografica di Marte. Sono evidenti gli imponenti altipiani vulcanici in rosso e i profondi crateri in blu
La topografia di Marte presenta una dicotomia netta tra i due emisferi: a nord dell'equatore si
trovano enormi pianure coperte da colate laviche mentre a sud la superficie è segnata da grandi
altipiani segnati da migliaia di crateri. Una teoria proposta nel 1980, e avvalorata
avv
da prove
scientifiche nel 2008, giustifica questa situazione attribuendone l'origine ad una collisione del
pianeta con un oggetto con dimensioni stimate tra un decimo e due terzi di quelle della Luna,
avvenuta circa 4 miliardi di anni fa. Se tale teoria venisse confermata, l'emisfero boreale marziano,
che ricopre circa il 40% del pianeta, diventerebbe il sito d'impatto più vasto del Sistema Solare con
10 600 km di lunghezza e 8500 km di larghezza
largh
strappando il primato al Bacino Polo Sud-Aitken.
Sud
La superficie di Marte non pare movimentata dall'energia che caratterizza quella terrestre. In
sostanza, Marte
te non ha una crosta suddivisa in placche, e quindi la tettonica a zolle del modello
terrestre risulta inapplicabile a tale pianeta.
93
L'Olympus
Olympus Mons,
Mons il vulcano più alto del Sistema solare
Immagine composita ripresa dall'orbiter
dall'
della missione Viking 1 che mostra la Valles Marineris
94
(All'epoca J2000)
Classificazione Pianeta Terrestre
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
Velocità orbitale
21.972 m/s min
227 936 637 km
Periodo Orbitale
24.067 m/s medio
686,9600 giorni
26.499 m/s max
1,8808 anni
Circonf. Orbitale
Inclinaz. risp. Equa. sole
1 429 000 000 km
5,65°
Perielio
Long. Nodo Ascendente
206 644 545 km
49,57854°
Afelio
Satelliti
e
Anelli
2
deimos
e phobos
249 228 730 km
Periodo Sinodico
779,96 giorni 2,135 anni
Dati Fisici e Osservativi
Diametro Equatoriale
Magnit. App da Terra
-2,00 media
6804,9 km
Superficie
-2,91 max
1,448 × 1014 m²
20
Volume
Diametr. App. da Terra
3,5” min
1,6318 × 10 m³
23
Massa
25,1”
max
6,4185 × 10 kg
3
Densità Media
3,934 × 10 kg/m³
Acceleraz. di grav. In sup.
3,69 m/s2
Velocità di fuga
5 027 m/s
Velocità di rotaz. All’equat.
241,17 m/s
Periodo di rotazione
24 h 37 min 23 s
Inclin. Asse su eclittica
25,19°
Pressione atmosferica
6,9-9 hPa
Temperatura superficiale
133 K min
210 K media
293 K max
Albedo
0,15
L'attività vulcanica è stata molto intensa, come testimonia la presenza di imponenti vulcani. Il
maggiore di essi è l'Olympus Mons, che, con una base di 600 km e un'elevazione pari a circa 24 km
rispetto alle pianure circostanti, è il maggior vulcano del sistema solare. Esso è molto simile ai
vulcani a scudo delle isole Hawaii, originatisi dall'emissione per lunghissimi tempi di lava molto
fluida. Uno dei motivi per i quali tali giganteschi edifici vulcanici sono presenti è che, per l'appunto,
la crosta marziana è priva della mobilità delle placche tettoniche. Questo significa che i "punti
caldi" da cui sale in superficie il magma battono sempre le stesse zone del pianeta, senza
spostamenti nel corso di milioni di anni di attività. La ridotta forza di gravità ha certamente
agevolato la lava, che su Marte ha un peso di poco superiore a quello dell'acqua sulla Terra. Questo
rende possibile una più facile risalita dal sottosuolo e una più ampia e massiva diffusione sulla
superficie. Un gigantesco canyon, lungo 5000 km, largo 500 km e profondo 5-6 km attraversa il
pianeta all'altezza dell'equatore e prende il nome di Valles Marineris, ed è l'unica struttura
vagamente simile a quelle osservate nel XIX secolo e considerate poi uno dei più grandi sbagli della
moderna astronomia. La sua presenza costituisce un vero e proprio sfregio sulla superficie
marziana, e data la sua enorme struttura, non è chiaro cosa possa averla prodotta: certamente non
l'erosione data da agenti atmosferici o acqua. La struttura di questo canyon è tale da far sembrare
minuscolo il Grand Canyon americano. L'equivalente terrestre sarebbe, dimensionalmente parlando,
un canyon che partisse da Londra e arrivasse a Città del Capo, con profondità dell'ordine dei 10 km.
Questo consente di capire come tale canyon abbia una considerevole importanza per la struttura di
Marte, e come esso non sia classificabile con casi noti sulla Terra. Un altro importante canyon è la
Ma'adim Vallis ,dal termine ebraico che indica appunto Marte. La sua lunghezza è di 700 km, la
larghezza 20 km e raggiunge in alcuni punti una profondità di 2 km. Durante l'epoca Noachiana la
95
Ma'adim Vallis appariva come un enorme bacino di drenaggio di circa 3 milioni di chilometri
quadrati. Marte presenta inoltre approssimativamente 43 000 crateri d'impatto con un diametro
superiore a 5 km. Il maggiore tra questi risulta essere il Bacino Hellas, una struttura con albedo
chiara visibile anche da Terra. Marte, per le sue dimensioni, ha una probabilità inferiore della Terra
di entrare in collisione con un oggetto esterno. Tuttavia il pianeta si trova più prossimo alla cintura
degli asteroidi ed esiste la possibilità che entri addirittura in contatto con oggetti intrappolati
nell'orbita gioviana. Ad ogni modo l'atmosfera marziana fornisce una protezione dai corpi più
piccoli: paragonata a quella lunare, la superficie di Marte è meno craterizzata. Il Thermal Emission
Imaging System (THEMIS) montato sul Mars Odyssey ha rilevato sette possibili ingressi di caverne
sui fianchi del vulcano Arsia Mons. Ogni caverna porta il nome delle persone amate degli
scopritori. Le dimensioni di questi ingressi vanno dai 100 ai 252 m in larghezza e si ritiene che la
loro profondità possa essere compresa tra i 73 e i 96 m. A parte la caverna "Dena", tutte le caverne
non lasciano penetrare la luce rendendo impossibile stabilirne le esatte dimensioni interne. Il 19
febbraio 2008 il Mars Reconnaissance Orbiter ha immortalato un importante fenomeno geologico.
Le immagini infatti hanno ripreso una frana spettacolare che si ritiene composta da ghiaccio
frantumato, polvere e grandi blocchi di roccia che si sono distaccati da una scogliera alta circa 700
metri. Prove di tale valanga si sono riscontrate anche attraverso le nubi di polvere appunto sopra le
stesse scogliere.
Nomenclatura
Mappa di Marte disegnata da Schiapparelli; si notino i nomi assegnati dall'astronomo italiano alle principali
formazioni marziane, ancora oggi in uso.
La nomenclatura marziana, segue le mappe create dai primi osservatori del pianeta. Johann
Heinrich Mädler e Wilhelm Beer furono i primi a stabilire che la maggior parte delle caratteristiche
della superficie di Marte fossero permanenti e calcolarono inoltre anche la durata del periodo di
rotazione. Nel 1840 Mädler tracciò la prima mappa del pianeta sulla base di dieci anni di
osservazioni. I due scienziati anziché attribuire un nome alle singole caratteristiche, assegnarono ad
ognuna di esse una lettera. Tra le prime mappe in cui furono definiti i nomi della superficie del
pianeta si ricordi quella del 1877 ad opera di Giovanni Virginio Schiapparelli, il quale determinò e
descrisse le principali conformazioni ricavando i nomi da termini indicanti antichi popoli, Ausonia,
dei, luoghi geografici, Syrtis Major, Benacus Lacus, mitologici, Cerberus, Gorgonium Sinus ecc.
Sono poi seguite altre mappe come quelle di Lowell, 1894, Antoniadi, 1909, De Mottoni, 1957.
Generalmente la superficie di Marte è classificata in base alle differenze di albedo. Le piane più
chiare, coperte di polveri e sabbie ricche di ossido di ferro, portano nomi di vaste aree geografiche
come ad esempio Arabia Terra o Amazonis Planitia. Le strutture più scure invece, che un tempo
vennero considerate dei mari, trovano esempi di nomi appunto come Mare Erythraeum, Mare
96
Sirenum e Aurorae Sinus. La struttura più scura visibile da Terra è Syrtis Major.
Major Successivamente
la nomenclatura è stata approvata dall'IAU
dall'
e ufficialmente introdotta per identificare i luoghi
marziani.
Geologia
La struttura interna del pianeta
La crosta, il mantello e il nucleo di Marte si formarono entro circa 50 milioni di anni dalla nascita
del Sistema Solare e rimasero attivi per il primo miliardo. Il mantello fu la regione rocciosa interna
che trasferiva il calore generato durante l'accrescimento e formazione del nucleo.
nucl
Si ritiene che la
crosta sia stata creata dalla fusione della parte superiore del mantello mutando nel corso del tempo a
causa di impatti con oggetti estranei, vulcanismo, movimenti successivi del mantello stesso ed
erosione. Grazie alle osservazioni della sua orbita attraverso lo spettrometro TES del Mars Global
Surveyor e l'analisi dei meteoriti,
meteoriti, è possibile sapere che Marte ha una superficie ricca di basalto.
Alcune zone però mostrano quantità predominanti di silicio che potrebbe essere simile all'andesite
all'
sulla Terra. Gran parte della superficie è coperta da ossido ferrico che gli conferisce il suo peculiare
colore rosso intenso. La crosta ha uno spessore medio di 50 km con un picco di 125 km. Per fare un
confronto con quella terrestre, che ha uno spessore di circa 40 km, si potrebbe dire che la crosta
marziana è tre volte più spessa, considerando
considerando le dimensioni doppie del nostro pianeta. Il mantello,
più denso di quello terrestre , di circa 2,35 volte,
volte, è composto soprattutto da silicati e, benché sia
attualmente inattivo, è all'origine di tutte le testimonianze di fenomeni tettonici e vulcanici sul
pianeta. Attualmente è stato possibile identificare la composizione del
del mantello fino ad una
pressione di 23,5 GPa e il modello di Dreibus e Wänke indica che la sua composizione include
olivina, clinopirosseno, ortopirosseno e granato. Il nucleo di Marte è composto principalmente da
ferro con il 14-17% di solfuro di ferro e si estende per un raggio di circa 1480 km. Molto
probabilmente il nucleo non è liquido, ma allo stato viscoso; di conseguenza Marte non presenta un
campo magnetico apprezzabile, massimo 5 nT, nanoTesla, né attività geologica
ogica di rilievo. Questo
comporta la mancanza di protezione del suolo del pianeta dall'attività di particelle cosmiche ad alta
energia; tuttavia la maggiore distanza dal Sole rende meno violente le conseguenze della sua
attività. Anche se Marte non dispone di un campo magnetico intrinseco, è possibile provare che
parti della sua crosta siano state magnetiche e che si sia avuta una polarità alternata attorno ai suoi
due poli. Una teoria, pubblicata nel 1999 e rivista nel 2005 assieme alle ricerche del Mars Global
G
Surveyor, deduce dal paleomagnetismo marziano che fino a circa 4 miliardi di anni fa esistevano
97
movimenti tettonici su Marte e la loro scomparsa è la causa di una magnetosfera quasi inesistente.
La storia geologica di Marte è stata divisa in tre ere. A tale scopo si è ricorso all'analisi della densità
dei crateri d'impatto presenti sulla sua superficie, allo studio dei meteoriti marziani rinvenuti sulla
Terra e dei flussi lavici superficiali:
- Epoca Noachiana, così nominata dalla Noachis Terra: si colloca tra 3,8 miliardi e 3,5 miliardi di
anni fa. Vede la formazione della superficie più antica di Marte ed è riconoscibile per le numerose
cicatrici lasciate dai crateri. La regione Tharsis si è formata in questo periodo, anche grazie a grandi
correnti di acqua allo stato liquido presenti in questo periodo.
- Epoca Hesperiana, da Hesperia Planum: da 3,5 miliardi a 1,8 miliardi di anni fa. Nelle sue fasi
iniziali si formarono Hellas e Argyre Planitia. Degna di nota inoltre per la formazione di ampie
pianure laviche.
- Epoca Amazzoniana, da Amazonis Planitia: da 1,8 miliardi di anni fa al presente. Tra gli aspetti
salienti la formazione in questo periodo dell'Olympus Mons e di altre grandi strutture vulcaniche. Si
distingue inoltre una tarda epoca Amazzoniana iniziata tra i 600 e i 300 milioni di anni fa.
Idrologia
Foto di una microscopica formazione rocciosa originata da interazione con acqua ripresa da Opportunity
Attualmente la presenza di acqua allo stato liquido è impossibile su Marte a causa della sua
pressione atmosferica eccessivamente bassa, salvo in zone di elevata depressione e per brevi periodi
di tempo. Il ghiaccio d'acqua però è abbondante: i poli marziani infatti ne sono ricoperti e lo strato
di permafrost si estende fino a latitudini di circa 60°. La NASA nel marzo del 2007 annunciò che se
si ipotizzasse lo scioglimento totale delle calotte polari, l'intero pianeta verrebbe sommerso da uno
strato d'acqua profondo 11 metri. Si ritiene che grandi quantità di acqua siano intrappolate sotto la
spessa criosfera marziana. La formazione della Valles Marineris e dei suoi canali di fuoriuscita
dimostrano infatti che durante le fasi iniziali della storia di Marte fosse presente una grande quantità
di acqua allo stato liquido. Una testimonianza più recente la si può ritovare nella Cerberus Fossae,
una frattura della crostra risalente a 5 milioni di anni fa, dalla quale proviene il mare ghiacciato
attualmente visibile sulla Elysium Planitia con al centro la Cerberus Palus. Tuttavia è ragionevole
ritenere che la morfologia di questi territori possa essere dovuta alla stagnazione di correnti laviche
anziché all'acqua . La struttura del terreno e sua inerzia termica paragonabile a quella delle pianure
di Gusev, assieme alla presenza di formazioni coniche simili a vulcani, avvalorano la seconda tesi.
98
In più la stechiometria molare frazionaria dell'acqua in quelle aree è solamente del 4% circa, fatto
attribuibile più a minerali idrati che alla presenza di ghiaccio superficiale. Le teorie che vedevano la
rete di canali marziani come letti di fiumi vennero confutate grazie alle fotografie ad alta
risoluzione del Mars Global Surveyor. Infatti nonostante siano visibili reti complesse
apparentemente dotate di affluenti e corsi principali, non sono state scoperte sorgenti o reti in scala
inferiore che possano giustificare l'origine di ipotetici corsi d'acqua di grande portata. Il Mars
Global Surveyor tuttavia ha anche fotografato alcune centinaia di esempi simili a canali di
trasudamento presso crateri e canyon. Questi burroni sono maggiormente presenti su altipiani
dell'emisfero australe e tutti hanno un orientamento di 30° rispetto al polo meridionale. Non sono
state riscontrate erosioni o crateri lasciando supporre una loro formazione piuttosto recente.
Nuovo deposito in un cratere nella regione Centauri Montes
Un esempio lampante di questo fenomeno di trasudazione di acqua dal sottosuolo che è possibile
individuare in certi burroni è visibile nell'immagine qui riportata. Essa mostra un punto di una faglia
con quello che appare come un nuovo deposito di sedimenti. Michael Meyer, il responsabile del
Programma di Esplorazione Marziana della NASA, asserisce che solo un flusso di materiali con un
elevato contenuto di acqua allo stato liquido può produrre un sedimento di tale forma e colore.
Tuttavia non è ancora possibile escludere che l'acqua possa provenire da precipitazioni o da altre
fonti che non siano sotterranee. Ulteriori scenari sono stati considerati, compresa la possibilità che i
depositi siano stati causati da ghiaccio di anidride carbonica o dal movimento di polveri sulla
superficie marziana. Altre prove dell'esistenza passata di acqua allo stato liquido su Marte proviene
dalla scoperta di specifici minerali come ematite e goethite che in certi casi si formano in presenza
di acqua. Ad ogni modo contemporaneamente alla scoperta di nuove prove dell'esistenza di acqua,
vengono confutate precedenti ipotesi errate grazie agli studi di immagini ad alta risoluzione, circa
30 cm, inviate dal Mars Reconnaissance Or
La gravità su Marte
Sulla superficie di Marte l'accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,376 volte quella terrestre.
A titolo di esempio, un uomo con una massa di 70 kg che misurasse il proprio peso su Marte
facendo uso di una bilancia tarata sull'accelerazione di gravità terrestre registrerebbe un valore pari
a circa 26,3 kg.
99
Satelliti naturali
Confronto tra le dimensioni di Phobos e Deimos.
Marte possiede due satelliti naturali: Phobos e Deimos. Entrambi i satelliti vennero scoperti da
Asaph Hall nel 1877. I loro nomi, Paura e Terrore, richiamano la mitologia greca secondo la quale
Phobos e Deimos accompagnavano il padre Ares, Marte per i Romani, in battaglia. Non è ancora
chiaro come e se Marte abbia catturato le sue lune. Entrambe hanno un'orbita circolare, prossima
all'equatore, cosa piuttosto rara per dei corpi catturati. Tuttavia la loro composizione suggerisce
proprio che entrambe siano oggetti simili ad asteroidi. Phobos è la maggiore delle due lune
misurando 26,6 km nel suo punto più largo. Si presenta come un oggetto roccioso dalla forma
irregolare, segnata da numerosi crateri tra cui spicca per dimensioni quello di Stickney che copre
quasi metà della larghezza complessiva di Phobos. La superficie del satellite è ricoperta da regolite
che riflette solo il 6 % della luce solare che lo investe. La sua densità media molto bassa inoltre
ricorda la struttura dei meteoriti di condrite carbonacea e suggerisce che la luna sia stata catturata
dal campo gravitazionale di Marte. La sua orbita attorno al Pianeta rosso dura 7 ore e 39 minuti, è
circolare e si discosta di 1° dal piano equatoriale; tuttavia, essendo piuttosto instabile, può far
pensare che comunque la cattura sia stata relativamente recente. Phobos ha un periodo orbitale più
breve del periodo di rotazione di Marte sorgendo così da ovest e tramontando a est in sole 11 ore.
L'asse più lungo del satellite inoltre punta sempre verso il pianeta madre mostrandogli così, come la
Luna terrestre, solo una faccia. Poiché si trova sotto l'altitudine sincrona, Phobos è destinato, in un
periodo di tempo stimato in 50 milioni di anni, ad avvicinarsi sempre più al pianeta fino ad
oltrepassare il limite di Roche e disintegrarsi per effetto delle intense forze mareali. Deimos invece
è la luna più esterna e piccola essendo di 15 km nella sua sezione più lunga. Essa presenta una
forma approssimativamente ellittica e, a dispetto della sua modesta forza di gravità, trattiene un
significativo strato di regolite sulla sua superficie, che ne ricopre parzialmente i crateri facendola
apparire più regolare rispetto a Phobos. Analogamente a quest'ultimo inoltre, Deimos, presenta la
stessa composizione della maggior parte degli asteroidi. Deimos si trova appena al di fuori
dell'orbita sincrona e sorge a est impiegando però circa 2,7 giorni per tramontare a ovest, nonostante
la sua orbita sia di 30 ore e 18 minuti. La sua distanza media da Marte è di 23 459 km. Come
Phobos, mostra sempre la medesima faccia al cielo di Marte essendo il suo asse più lungo sempre
rivolto verso di esso. Marte è inoltre l'unico pianeta terrestre attorno al quale ruotano degli asteroidi
troiani. Il primo, 5261 Eureka, fu individuato nel 1990. Seguirono, 101429, o 1998 VF , 121514 o
1999 UJ e 2007 NS. Ad eccezione di UJ che si trova nel punto troiano L4, tutti gli asteroidi si
100
posizionano in L5. Le loro magnitudini apparenti vanno da 16,1 a 17,8 mentre il loro semiasse
maggiore è di 1,526 UA. Un'osservazione approfondita della sfera di Hill marziana, ad eccezione
della zona interna all'orbita di Deimos che è resa invisibile dalla luce riflessa da Marte, può
escludere la presenza di altri satelliti che superino una magnitudine apparente di 23,5 che
corrisponde ad un raggio di 90 m per un'albedo di 0,07.
Esplorazione di Marte
Numerose sono state le missioni verso Marte intraprese dall'Unione Sovietica, Stati Uniti, Europa e
Giappone per studiarne la geologia, l'atmosfera e la superficie. Circa i due terzi delle missioni
tuttavia sono risultate degli insuccessi costituiti da perdite e da vari inconvenienti tecnici. Anche per
questo motivo il pianeta conserva il suo fascino, il suo mistero e, più in generale, un'ulteriore
motivazione per proseguire le ricerche. Le probabilità di trovare tracce di vita attuale su questo
pianeta, così come oggi esso ci appare, sono estremamente ridotte; tuttavia, se fosse confermata la
presenza di acqua in tempi remoti, aumenterebbero le probabilità di trovare tracce di vita passata.
Missioni passate
Vista del suolo di Marte da Viking 1
Il primo successo si ebbe nel 1964 con il passaggio in prossimità di Marte del Mariner 4 della
NASA. Il primo atterraggio invece avvenne nel 1971 grazie ai sovietici Mars 2 e Mars 3 che però
persero i contatti con la Terra pochi minuti dopo. In seguito fu creato il programma Viking del 1975
lanciato dalla NASA che consisteva in due satelliti orbitanti con un modulo di atterraggio che
raggiunsero il suolo nel 1976. Il Viking 1 rimase operativo per sei anni mentre il Viking 2 per tre.
Grazie alla loro attività si ebbero le prime foto a colori della superficie marziana e mappature di
qualità tale da essere ancora usate attualmente.
101
Francobollo del Lander Mars 3, URSS,1972
Nel 1988 i moduli sovietici Phobos 1 e 2 furono inviati per lo studio di Marte e delle sue due lune.
Si perse il segnale di Phobos 1 mentre era in viaggio e Phobos 2 riuscì ad inviare foto del pianeta e
di Phobos ma si guastò giusto prima di rilasciare due sonde sulla luna. Dopo il fallimento nel 1992
del Mars Observer,, la NASA nel 1996 inviò il Mars Global Surveyor.. La missione di mappatura fu
un completo successo e si concluse nel 2001. I contatti si interruppero nel novembre del 2006 dopo
10 anni nell'orbita marziana. Un mese dopo il lancio del Surveyor, la NASA lanciò il Mars
Pathfinder che trasportava il robot da esplorazione Sojourner che ammartò nell'Ares
nell'
Vallis. Anche
questa missione fu un successo e divenne famosa per le immagini che inviò
inviò sulla Terra. La missione
più recente è stata quella del rover Phoenix Mars Lander che lasciò la Terra il 4 agosto 2007 per
raggiungere il polo nord marziano il 25 maggio
maggio 2008. Il modulo è dotato di un braccio meccanico
con un raggio d'azione di 2,5 metri in grado di scavare per 1 metro nel suolo. Dispone inoltre di una
telecamera in miniatura che il 15 giugno 2008 scoprì una sostanza che si rivelò essere acqua il 20
dello
llo stesso mese. La missione si concluse il 10 novembre quando si perse contatto.
Missioni in corso
Il modulo di ammartaggio di Spirit
102
Nel 2001 la NASA inviò il satellite Mars Odyssey la cui missione terminerà nel settembre 2010. Il
satellite, dotato di uno spettrometro a raggi gamma, ha identificato grandi quantità di idrogeno nella
regolite marziana. Si ritiene che l'idrogeno fosse contenuto in ampi depositi di ghiaccio. Nel 2003
l'ESA lanciò il Mars Express Orbiter assieme al modulo di ammartaggio Beagle 2 che venne
dichiarato perso agli inizi del febbraio 2004. La squadra del Planetary Fourier Spectrometer,
alloggiato nel satellite, scoprì il metano su Marte. Nel giugno 2006 l'ESA inoltre annunciò
l'avvistamento di aurore sul pianeta. La NASA invece inviò i due rover gemelli Spirit, MER-A e
Opportunity, MER-B, che raggiunsero il suolo marziano con successo nel gennaio 2004. Tra le
scoperte principali si ha la prova definitiva dell'esistenza di acqua allo stato liquido nel passato,
grazie al ritrovamento delle sue tracce in entrambi i punti di ammartaggio. I diavoli di sabbia e le
forti correnti inoltre hanno allungato la vita dei rover grazie alla continua pulizia dei loro pannelli
solari. Il 12 agosto 2005 fu la volta del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA che arrivò a
destinazione il 10 marzo 2006 per una missione di due anni. Tra gli obiettivi c'è la mappatura del
terreno marziano e delle condizioni atmosferiche per trovare un luogo di ammartaggio adatto alle
prossime missioni. Il satellite è dotato anche di un nuovo sistema di telecomunicazione con la Terra.
Da notare che il Mars Reconnaissance Orbiter ha scattato le prime immagini di valanghe presso il
polo nord del pianeta il 3 marzo 2008. La missione Dawn infine è passata nell'orbita di Marte nel
febbraio 2009 per poter proseguire il suo viaggio verso Vesta e Cerere.
Missioni future
Rappresentazione del Mars Science Laboratory, 2007
Alla generazione dei Mars Exploration Rovers seguirà nel 2009 il Mars Science Laboratory: un
rover più avanzato, grande e veloce, 90 m/h. Tra i suoi obiettivi ci sarà il campionamento laser della
composizione chimica delle rocce entro 13 metri. Per lo stesso anno è programmata una missione
congiunta di Russia e Cina, la Phobos-Grunt, che avrà il compito di raggiungere la luna marziana
per poi ritornare sulla Terra con dei campioni di terreno. Nel 2013 l'ESA prevede l'invio di
ExoMars, un progetto in cui l'Italia risulta essere il primo finanziatore e italiana è anche molta della
tecnologia di bordo. Esso sarà il primo rover in grado di perforare il suolo fino a 2 metri di
profondità per stabilire l'eventuale esistenza di vita passata su Marte. A tale scopo infatti i campioni
forniti dalla trivella verranno analizzati da Urey, il rilevatore di materia organica e ossidanti
finanziato dalla NASA. Esso è in grado di rilevare anche tracce di molecole organiche e stabilire se
siano state originate da forme di vita o meno e, nel caso, quali condizioni ne hanno provocato la
scomparsa. La missione Exomars avrà inoltre tra i suoi obiettivi la validazione delle tecnologie
103
necessarie per l'esplorazione sicura del pianeta in prospettiva di una "Mars Sample Return", ovvero
una missione di andata
ta e ritorno sulla Terra. L'esplorazione con equipaggi di Marte è stata
considerata come un obiettivo a lungo termine dagli Stati Uniti attraverso il Vision for Space
Exploration annunciato nel 2004 dal Presidente George W. Bush.. Una cooperazione tra NASA e
Lockheed Martin a questo proposito ha iniziato il progetto di Orion la cui missione di prova è
programmata per il 2020 verso la Luna per poi intraprendere il viaggio verso Marte. L'ESA invece
i
prevede di inviare astronauti su Marte nel periodo tra il 2030 e il 2035. La missione sarà preceduta
dall'invio di grandi moduli iniziando con l'ExoMars e un'altra missione di andata e ritorno. Il 15
settembre 2008, la NASA ha inoltre annunciato la missione
m
MAVEN programmata per la fine del
2013 per lo studio dell'atmosfera marziana.
marziana
Astronomia su Marte
Tramonto su Marte ripreso dal Cratere Gusev il 19 maggio 2005 da Spirit
Al giorno d'oggi, grazie alla presenza di diversi satelliti, sonde e rover, è possibile studiare
l'astronomia da Marte. Confrontata con le dimensioni dell'universo, la distanza tra la Terra e Marte
è veramente ridotta, tuttavia si possono notare delle differenze nell'osservazione astronomica del
nostro sistema solare come, per esempio, un nuovo punto di vista del nostro pianeta e della Luna,
dei satelliti Phobos e Deimos oltre ai fenomeni
fenomeni analoghi a quelli terrestri come le aurore e le
meteore.
La Terra e la Luna fotografate dal Mars Global Surveyor l'8 maggio 2003, è visibile il Sud America.
104
L'8 maggio 2003 alle 13:00 UTC il Mars Global Surveyor fotografò la Terra e la Luna in quel
momento molto vicine all'elongazione angolare massima dal Sole e ad una distanza di 0,930 UA da
Marte. Le magnitudini apparenti ricavate risultarono essere -2,5 e +0,9. Tali magnitudini tuttavia
sono soggette a notevoli variazioni dovute alla distanza e alla posizione di Terra e Luna. Da Marte
inoltre è possibile vedere il transito della Terra davanti al Sole. Il più recente si è verificato l'11
maggio 1984 mentre il prossimo è previsto per il 10 novembre 2084. Phobos appare da Marte con
un diametro angolare ampio circa un terzo rispetto a quello della Luna vista da Terra mentre
Deimos, per le sue dimensioni, appare come una stella. Un osservatore potrebbe vedere il transito
dei due satelliti davanti al Sole anche se per Phobos si dovrebbe parlare di un eclissi parziale della
stella, mentre Deimos risulterebbe come un punto sul disco solare.
Vita su Marte
Nel luglio 2008 la NASA annuncia che ha le prove della presenza dell'acqua su Marte. In passato
erano stati osservati i segni della passata presenza di acqua: sono stati osservati canali simili ai letti
dei fiumi sulla terra. È tuttora oggetto di molti dibattiti l'origine dell'acqua liquida che un tempo
scorreva sul pianeta; al giorno d'oggi l'acqua, sotto forma di ghiaccio, costituisce una piccola parte
delle calotte polari, il resto è formato da anidride carbonica solida. Altra acqua si trova sotto il suolo
del pianeta, ma in quantità ancora sconosciuta. La presenza di acqua nel sottosuolo del polo sud di
Marte è stata confermata dalla sonda europea Mars Express nel gennaio del 2004; nel 2005 il radar
MARSIS, strumento italiano collocato a bordo della stessa sonda, ha individuato un deposito di
ghiaccio dello spessore maggiore di un chilometro tra gli 1,5 e i 2,5 km di profondità, nei pressi
della regione di Chryse Planitia.
Frammento del meteorite ALH84001 dove sono visibili le strutture a catena di probabile origine biologica
Il 16 agosto 1996 la rivista Science annunciò la scoperta di prove concrete che suggeriscono
l'esistenza della vita su Marte nel meteorite ALH84001. La ricerca venne intrapresa dagli scienziati
del Johnson Space Center, JSC, Dr. David McKay, Dr. Everett Gibson e Kathie Thomas-Keprta
assieme a un team di ricerca della Stanford University diretto dal Professor Richard Zare. Il
meteorite fu rinvenuto presso le Allan Hills in Antartide e risulta uno dei 12 meteoriti rinvenuti
sulla Terra che presentano le caratteristiche chimiche peculiari del suolo marziano. Dopo un'analisi
che includeva microbiologia, mineralogia, geochimica e chimica organica si ritenne ragionevole
affermare che in un periodo tra i 4 e i 3,6 miliardi di anni fa, periodo in cui il pianeta si presentava
più caldo e umido, su Marte erano presenti forme di vita molto simili ai nano batteri presenti sulla
Terra. I risultati di tale ricerca vennero comunque presentati alla comunità scientifica che ancora
oggi trova pareri discordanti sulla veridicità di questa tesi. In un articolo apparso sulla rivista
"International Journal of Astrobiology" intitolato “Possible organosedimentary structures on Mars”
105
Vincenzo Rizzo e Nicola Cantasano ipotizzano la presenza su Marte di strutture sedimentarie di
origine organica simili alle stromatoliti terrestri, rafforzando in questo modo l'ipotesi che il pianeta
rosso ospitasse la vita in tempi antichi. Il 1º agosto 2008 la sonda Phoenix individua l'acqua, sotto
forma di ghiaccio, sulla superficie di Marte. Nell'ottobre 2008 è stata accertata dalla sonda Phoenix
neve nelle nuvole marziane, che si è però dissolta prima di raggiungere il suolo.
Dibattiti popolari sulla vita su Marte
•
•
Spesso, formazioni naturali sulla superficie marziana sono state interpretate da alcuni come
manufatti artificiali, che avrebbero provato l'esistenza di una non meglio definita civiltà marziana.
La Faccia su Marte ne è l'esempio più famoso. La teoria di archeologia marziana viene sostenuta dal
traduttore dal sumero Zecharia Sitchin, che sostiene l'esistenza di riferimenti a tale zona marziana
nella letteratura sumerica.
Il 23 gennaio 2008 la NASA ha pubblicato alcune foto eseguite dal robot Spirit nel novembre del
2007. Sulla sinistra della foto alcuni blogger credono di individuare una figura di forma umanoide.
La NASA ha reso noto che la presunta forma di vita extraterrestre è in realtà un sasso alto 5 cm
scolpito dal vento. Si tratta insomma di pareidolia.
Ares Vallis, una delle zone più rocciose di Marte. In lontananza sono visibili i Twin Peaks.
106
Bandiera di Marte
La bandiera di Marte
Nei primi anni 2000,, una proposta di bandiera marziana sventolò a bordo dello Space Shuttle
Discovery.. Disegnata dagli ingegneri NASA e dal task force leader della Flashline Mars Arctic
Research Station, Pascal Lee, e portata a bordo dall'astronauta
dall'
John Mace Grunsfeld, la bandiera
consisteva
sisteva in tre fasce verticali, rosso, verde, e blu,
blu, che simboleggiavano la trasformazione
trasformazion di Marte
da un pianeta arido, rosso, ad uno
no che possa sostenere la vita, verde,
verde, e finalmente
finalmen ad un pianeta
completamente terra formato con specchi d'acqua ad aria aperta
aperta sotto ad un cielo azzurro, blu.
blu
Questo design fu suggerito dalla trilogia di fantascienza Red Mars, Green Mars e Blue Mars di Kim
Stanley Robinson.. Furono realizzate anche altre proposte, ma il tricolore repubblicano fu adottato
dalla Mars Society come sua bandiera ufficiale. In un commento rilasciato dopo il lancio della
missione, la Society disse che la bandiera non è mai stata onorata da un vascello della principale
nazione coinvolta nei viaggi spaziali della Terra, e aggiunse che è esemplare che sia successo
quando è successo: all'inizio di un nuovo millennio.
millennio
Marte nella cultura
Connessioni storiche
Marte prende il suo nome dal dio romano della guerra,
guer
Mars.. Gli astronomi Babilonesi lo
nominavano Nergal,, la loro divinità del fuoco, della distruzione e della guerra, molto probabilmente
proprio per la sua colorazione rossastra. Quando i Greci identificarono Nergala con il loro dio della
guerra Ares, lo chiamarono Ἄρεως
ρεως ἀστἡρ, Areos aster o "Stella di Ares".
". A seguito della successiva
identificazione presso gli antichi romani di Ares con Mars, la denominazione venne tradotta in
stella Martis o semplicemente Mars. I greci lo chiamavano anche Πυρόεις, Pyroeis o infuocato.
Nella mitologia Hindu Marte era conosciuto
co
come Mangala (मंगल). In Sanscrito era noto come
Angaraka dal nome del dio celibe della guerra che possedeva i segni dell'Ariete
Ariete e dello Scorpione e
insegnava le scienze occulte. Per gli antichi egiziani era Ḥr Dšr o Horus il Rosso. Gli Ebrei lo
chiamavano Ma'adim (‫ )מאדים‬o "colui che arrossisce"; da qui inoltre deriva il nome di uno dei
maggiori canyon di Marte: la Ma'adim Vallis.
Vallis. Gli Arabi lo conoscono come al-Mirrikh, i Turchi
come Merih e in Urdu e in Persiano è noto come Merikh (‫)خیمر‬:
): sono evidenti le somiglianze della
radice del termine ma l'etimologia
etimologia della parola è sconosciuta. Gli Antichi Persiani lo chiamavano
Bahram(‫رام‬KKK‫ ))بھ‬in onore del dio della fede Zoroastriano.. I Cinesi, Giapponesi, Coreani e Vietnamiti
si riferiscono al pianeta come "Stella infuocata" (火星),
(
), nome che deriva dalla mitologia cinese del
107
ciclo dei Cinque Elementi. Il simbolo del pianeta, derivante dal simbolo astrologico di Marte, è un
cerchio con una freccia che punta in avanti. Simboleggia lo scudo e la lancia che il dio romano
usava in battaglia. Lo stesso simbolo è usato in biologia per identificare il genere maschile e in
alchimia per simbolizzare l'elemento ferro a causa del colore rossastro del suo ossido che
corrisponde al colore del pianeta. Il suddetto simbolo inoltre occupa la posizione Unicode U+2642.
Marziani intelligenti
Una pubblicità del 1893 con riferimenti all'idea che Marte fosse abitato
La credenza, un tempo universalmente accettata, in base alla quale Marte fosse popolato da
Marziani intelligenti, ha origine alla fine del XIX secolo a causa delle osservazioni telescopiche di
Giovanni Schiapparelli di strutture reticolari e di ombre estese sulla superficie marziana, che egli
definì "canali" e "mari" similmente per quanto avverrebbe riferendosi all'orografia terrestre. Tale
terminologia fu proseguita nei libri di Percival Lowell. Le loro opere infatti descrivevano Marte
ipotizzandolo come un pianeta morente la cui civiltà cercava, appunto con detti canali, di impedirne
l'inaridimento. In realtà le conformazioni orografiche osservate erano dovute ai limiti ottici dei
telescopi usati da Terra, inadatti a osservare i precisi e reali dettagli della superficie. Le
supposizioni, che tuttavia erano elaborate in buona fede, continuarono ad essere alimentate da
numerose altre osservazioni e dichiarazioni di personaggi eminenti, corroborando la cosiddetta
Febbre Marziana. Nel 1899 Nikola Tesla, mentre si trovava impegnato nell'investigazione del
rumore radio atmosferico nel suo laboratorio di Colorado Springs, captò segnali ripetitivi che in
seguito affermò essere probabilmente comunicazioni radio provenienti da Marte. In un'intervista del
1901 Tesla affermò: "Fu solo in seguito che mi balenò nella mente l'idea che i disturbi da me captati
potessero essere dovuti ad un controllo intelligente. Anche se non potevo decifrarne il significato,
mi fu impossibile pensarli come puramente accidentali. Continua a crescere in me la sensazione di
essere stato il primo a sentire il saluto di un pianeta ad un altro" La tesi di Tesla venne avvalorata da
Lord Kelvin che, mentre era in visita negli Stati Uniti nel 1902, venne sentito affermare che Tesla
aveva captato segnali marziani diretti agli stessi Stati Uniti. Tuttavia, Kelvin in seguito smentì
quella dichiarazione poco prima di lasciare il paese. In un articolo del New York Times del 1901,
Edward Charles Pickering, direttore del Harvard College Observatory, dichiarò di aver ricevuto un
telegramma dal Lowell Observatory in Arizona che confermava i tentativi di Marte di entrare in
contatto con la Terra. Pickering in conseguenza di queste convinzioni propose di installare in Texas
un sistema di specchi con l'intento di comunicare con i marziani. Negli ultimi decenni, i progressi
nell'esplorazione di Marte, culminati con il Mars Global Surveyor, non hanno rilevato alcun tipo di
testimonianza di civiltà presenti o passate. Nonostante le mappature fotografiche, attualmente
108
persistono alcune speculazioni pseudoscientifiche riguardo ai "canali" di Schiapparelli o al Volto su
Marte.
Marte nella fantascienza
Copertina della prima edizione de La Guerra dei Mondi di H. Wells
La nascita di una produzione di narrativa fantascientifica riguardante Marte fu stimolata
principalmente dal caratteristico colore rossastro e dalle prime ipotesi scientifiche che
consideravano il pianeta non solo adatto alla vita, ma addirittura a specie intelligenti. A capo della
vasta produzione spicca il romanzo La guerra dei mondi di H. G. Wells, pubblicato nel 1898, nel
quale i Marziani abbandonano il loro pianeta morente per invadere la Terra. Negli Stati Uniti il 30
ottobre 1938 venne trasmesso in diretta un adattamento del romanzo in forma di una finta
radiocronaca, in cui la voce di Orson Welles annunciava alla popolazione che i Marziani erano
sbarcati sulla Terra; molte persone, credendo a queste parole, furono prese dal panico. L'autore
Jonathan Swift aveva fatto menzione delle lune marziane 150 anni prima della loro effettiva
scoperta da parte di Asaph Hall, dando addirittura una descrizione piuttosto dettagliata delle loro
orbite, nel 19° capitolo del romanzo I viaggi di Gulliver, 1726. Influenti sul tema della civiltà
marziana furono anche il Ciclo di Barsoom di Edgar Rice Burroughs, pubblicato dal 1912, le
poetiche Cronache marziane del 1950 di Ray Bradbury, nelle quali esploratori dalla Terra
distruggono accidentalmente una civiltà marziana, e le diverse storie scritte da Robert Heinlein
negli anni sessanta del Novecento. Da ricordare inoltre la figura comica di Marvin il marziano che
apparve per la prima volta in televisione nel 1948 come uno dei personaggi dei Looney Tunes della
Warner Bros. Un altro riferimento lo si trova nella Trilogia Spaziale di Clive Staples Lewis, in
particolare nel primo libro intitolato Lontano dal pianeta silenzioso del 1938. Tre uomini, Weston,
Devine e Ransom compiono un viaggio interplanetario dalla Terra a Marte, chiamato Malacandra
nel racconto; Ransom, il quale era stato portato con la forza da Weston e Devine sul pianeta rosso
per essere da loro consegnato ai Sorns, riesce comunque a scappare al loro atterraggio, e così scopre
la geologia, flora, fauna, e culture presenti su Malacandra e viene a conoscenza della relazione della
Terra ,chiamata Thulcandra, il pianeta silenzioso con gli altri pianeti e forme di vita presenti nel
sistema solare. Dopo l'arrivo delle fotografie dei Mariner e Viking si svelò il vero aspetto del
Pianeta Rosso: era infatti un mondo senza vita e senza i famosi canali e mari. Si sviluppò così una
nuova concezione fantascientifica grazie anche alla Trilogia di Marte di Kim Stanley Robinson, che
descriveva in maniera realistica delle colonie terrestri su Marte. Un altro tema ricorrente,
109
specialmente
lmente nella letteratura americana, è la lotta per l'indipendenza della colonia marziana dalla
Terra. Questo infatti è l'elemento caratterizzante della trama di alcuni romanzi di Greg Bear e Kim
Stanley Robinson, del film Atto di forza basato su una storia di Philip K. Dick e della serie
televisiva Babylon 5.. Inoltre anche diversi videogiochi sfruttarono questo tema, tra
tr cui Red Faction
e Zone of the Enders.. Marte e le sue lun,e furono infine l'ambientazione della celebre
c
serie di
videogiochi Doom.
Immagine ripresa con una Web Cam
110
Fascia principale o fascia di Asteroidi
Posizione della fascia principale nel sistema solare.
solare. Sono mostrate le orbite dei pianeti interni e quella di Giove
La fascia principale degli asteroidi è una regione del sistema solare compresa fra le orbite di Marte
e Giove,, che contiene la maggiore concentrazione di asteroidi del sistema. Il termine generico
fascia degli asteroidi,, a volte utilizzato a mo' di sinonimo, può descrivere una qualunque
qua
regione
dove si concentrano asteroidi con orbite simili, detta cintura asteroidale.
Origine
Si ritiene che, durante i primi milioni di anni di vita del sistema solare, i pianeti si siano formati
mediante accumulo di planetesimi.
planetesimi. Collisioni ripetute portarono alla formazione dei
d pianeti terrestri
e dei giganti gassosi. Nella zona compresa tra Marte e Giove la forte gravità
gravità di quest'ultimo impedì
la formazione di un grosso pianeta, e i planetesimi non poterono unirsi. Essi invece continuarono ad
orbitare attorno al Sole in maniera indipendente. Secondo questa teoria,
teoria, oggi comunemente
accettata, la fascia principale degli asteroidi può essere considerata un relitto del sistema solare
primitivo. Molte osservazioni inducono tuttavia a pensare che la fascia sia in veloce evoluzione, e
gli asteroidi siano oggi molto diversi
diversi da com'erano all'inizio; gli asteroidi della fascia di Kuiper
sono probabilmente molto più simili alle loro condizioni iniziali. L'alto numero di asteroidi presenti
porta
rta infatti ad un ambiente molto attivo, dove le collisioni reciproche avvengono molto
frequentemente, in termini astronomici.
astronomici. Una collisione può spezzare un asteroide
astero
in molti piccoli
frammenti, portando alla formazione di una famiglia di asteroidi,, o può unire due asteroidi se
avviene ad una bassa velocità relativa. Dopo cinque miliardi di anni, la fascia degli asteroidi odierna
somiglia quindi molto poco a quella originale.
111
Distribuzione delle orbite
Gli asteroidi non sono distribuiti
tribuiti uniformemente: alcune zone,
zone, definite come gruppi di asteroidi con
lo stesso periodo orbitale, oppure
re la stessa inclinazione e così via, sono piuttosto
piut
fitte, altre quasi
vuote, le zone vuote sono dette Lacune di Kirkwood.
Kirkwood La causa è la risonanza orbitale con i pianeti
vicini, soprattutto con Giove: asteroidi con periodi orbitali esattamente pari alla metà, oppure
o
a 1/3
di quello di Giove e altri rapporti interi ricevono una spinta ad ogni periodo tale da fargli cambiare
radicalmente orbita in pochi milioni di anni. Di conseguenza, gli asteroidi
asteroidi con tali orbite sono
estremamente rari.
L'aspetto della fascia
La densità media di materia nella fascia principale degli asteroidi non si discosta da quella che
caratterizza il resto del sistema solare interno;
interno; gli asteroidi sono distribuiti su un volume enorme, ed
è estremamente difficile raggiungere un asteroide senza mirare accuratamente. Le numerose sonde
spaziali lanciate verso il sistema solare esterno dall'inizio dell'Era spaziale hanno tutte attraversato
la fascia senza incontrare né osservare da vicino asteroidi di sorta, a meno che questo fosse previsto
dal piano di volo originario. La fascia principale contiene poco più di centomila asteroidi catalogati,
e le stime sul loro numero totale superano il milione. Circa 220 di loro sono più grandi di 100
chilometri;; il maggiore è certamente Cerere, oggi
ggi considerato un pianeta nano,
nano con un diametro di
circa 1000 chilometri. La grande maggioranza degli asteroidi è molto piccola: la massa totale della
fascia principale è stimata attorno ai 2,3×1021 kg, di cui più di un terzo è fornito dal solo Cerere,
meno della massa di Plutone.
Fantascienza
La fascia è citata nel romanzo fantascientifico Lo scheletro impossibile, Inherit the Stars,
Stars 1977,
di James P. Hogan.. In esso l'autore ipotizza che in un lontano passato la fascia di asteroidi formasse
in realtà un grande pianeta, che chiama Minerva,, che vedeva la presenza di una civiltà extraterrestre
tecnologicamente avanzata.
112
Pianeti nani
Cerere – Plutoidi, Plutone (☾) Haumea (☾ ) Makemake – Eris (☾ )
Raggruppamenti Vulcanoidi – Near (Apollo, Aten, Amor) – fascia principale – Planetosecanti,
( Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno) –
asteroidali
Troiani (di Giove, di Nettuno) – TNO (Fascia di Kuiper, Plutini, Cubewani,
Twotini, Disco Diffuso)
Tholen – B, F, G, C, S, X, M, E, P, A, D, T, Q, R, V – SMASS – C, B, S, A, Q,
Classi Spettrali
R, K, L, X, T, D, Ld, O, V.
Asteroidi principali – Lista complete – Satelliti asteroidali – Asteroidi binari –
Altro
Famiglie asteroidali
Giove
Dal latino Iovem, accusativo di Iuppiter, è il quinto pianeta del sistema solare in ordine di distanza
dal Sole, il più massiccio di tutto il sistema planetario: la sua massa corrisponde infatti a 2,468 volte
la somma di quelle di tutti gli altri pianeti messi insieme. È classificato, al pari di Saturno, Urano e
Nettuno, come gigante gassoso. Giove ha una composizione simile a quella del Sole: infatti è
costituito principalmente da idrogeno ed elio, con piccole quantità di altri composti, quali
ammoniaca, metano ed acqua. Si ritiene che il pianeta possieda un nucleo solido, presumibilmente
di natura rocciosa, costituito da carbonio e silicati di ferro, circondato da un mantello di idrogeno
metallico e da una vasta copertura atmosferica, che generano su di esso delle altissime pressioni.
L'atmosfera esterna è caratterizzata da numerose bande e zone di tonalità variabili dal color crema
al marrone, costellate da formazioni cicloniche ed anticicloniche, tra cui la Grande Macchia Rossa.
La rapida rotazione del pianeta gli conferisce l'aspetto di uno sferoide oblato e genera un intenso
campo magnetico, che dà origine ad un'estesa magnetosfera; inoltre, a causa del meccanismo di
Kelvin-Helmholtz, Giove, come tutti gli altri giganti gassosi, emette una quantità di energia quasi
pari a quella che riceve dal Sole. A causa delle sue dimensioni e della composizione simile a quella
solare, Giove è stato considerato per lungo tempo una stella fallita: in realtà, solamente se avesse
avuto l'opportunità di accrescere la propria massa sino a 75-80 volte quella attuale, il suo nucleo
avrebbe ospitato le condizioni necessarie di temperatura e pressione per innescare le reazioni di
fusione nucleare dell'idrogeno in elio, il che avrebbe reso il sistema solare un sistema stellare
binario. La grande forza di gravità di Giove contribuisce, assieme a quella del Sole, a plasmare le
principali strutture del sistema solare, in quanto la sua attrazione bilancia le orbite degli altri pianeti
ed il suo vasto pozzo gravitazionale ripulisce il sistema dai detriti vaganti che viaggiano nelle sue
vicinanze, che altrimenti rischierebbero di andare ad impattare contro i pianeti più interni. Il campo
gravitazionale del gigante gassoso trattiene un numeroso stuolo di satelliti ed un sistema di
evanescenti anelli. Il pianeta, conosciuto sin dall'antichità, ha rivestito un ruolo preponderante nel
credo religioso di numerose culture, tra cui i Babilonesi, i Greci e i Romani, che hanno identificato
l'astro con il sovrano degli dei. Il simbolo astronomico del pianeta ,♃, è una rappresentazione
stilizzata del fulmine del dio.
113
Un'immagine di Giove ottenuta nel 1990 a partire dai dati inviati dalla sonda Voyager 1 nel 1979. NASA
(All'epoca J2000)
Classificazione Pianeta Gigante Gassoso
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
Velocità orbitale
12,446 km/s minimo
778 412 027 km
Periodo Orbitale
13,056 km/s media
4 333,2867 giorni
13,712 km/s max
11,863 892 anni
Circonf. Orbitale
4.888.000.000 km
Inclinaz. risp. Equa. sole
6,09°
Perielio
740.742.598 km
Long. Nodo Ascendente
100,55615°
Afelio
826.081.455 km
Satelliti e Anelli
63 - si
Periodo sinodico
398,88 giorni
1,092 073 anni
Dati Fisici e Osservativi
Diametro Equatoriale
Magnitudine app. da Terra
- 1,61 min
142 984 km
16
Superficie
6,21796 × 10 m²
−2,60 media
24
Volume
- 2,808 max
1,43128 × 10 m³
Massa
Diametro app. da terra
29,8” min
1,8986 × 1027 kg
3
Densità Media
1,326 × 10 kg/m³
44,0" media
Acceleraz. di grav. In sup.
23,12 m/s2
50,1” max
Velocità di fuga
59 540 m/s
Periodo di rotazione
9 h 55 min 29,685
Pressione atmosferica
20–200
200 kPa
Temperatura superficiale
110 K min
152 K media
Albedo
Inclinazione assiale
K 276 = °C 0
0,522
3,131°
114
Osservazione
Giove appare ad occhio nudo come un astro biancastro molto brillante, a causa della sua elevata
albedo.. È il quarto oggetto più brillante nel cielo, dopo il Sole, la Luna e Venere;
Venere con quest'ultimo,
quando risulta inosservabile, si spartisce il ruolo di "stella del mattino" o "stella della sera". La sua
magnitudine apparente varia, a seconda della posizione durante il suo moto di rivoluzione, da −1,6 a
−2,8, mentre il suo diametro apparente varia da 29,8 a 50,1 secondi d'arco.. Il periodo sinodico del
pianeta è di 398,88 giorni, al termine dei quali il
il corpo celeste inizia una fase di moto retrogrado, in
cui sembra spostarsi all'indietro nel cielo notturno, rispetto allo sfondo delle stelle "fisse",
eseguendo una sorta di traiettoria
raiettoria sigmoide. Giove, nei 12 anni circa della propria rivoluzione,
attraversa tutte le costellazioni dello zodiaco.
Giove osservato da un telescopio amatoriale. Si notano tre dei quattro
quattro satelliti medicei: a destra, Io; a sinistra, Europa
(più interno) e Ganimede.. Si noti anche la sua caratteristica più peculiare: la Grande Macchia Rossa.
Il pianeta è interessante da un punto di vista osservativo in quanto già con piccoli strumenti è
possibile rivelarne alcuni caratteristici dettagli superficiali. I periodi più propizi per osservare il
pianeta corrispondono alle opposizioni,
opposizioni, che si verificano ogni qual volta Giove transita al perielio;
queste circostanze, in cui l'astro raggiunge le dimensioni apparenti massime, consentono
all'osservatore amatoriale,, munito delle adeguate attrezzature, di scorgere più facilmente gran parte
delle caratteristiche del
el pianeta. Un binocolo 10x50 o un piccolo telescopio rifrattore consentono
già di osservare attorno
no al pianeta quattro piccoli punti luminosi, disposti lungo il prolungamento
dell'equatore del pianeta: si tratta dei satelliti medicei.. Poiché essi orbitano abbastanza velocemente
ve
intorno al pianeta, è possibile notarne i movimenti già tra una notte e l'altra: il più interno, Io, arriva
a compiere tra una notte e la successiva quasi un'orbita completa.
c
Un telescopio da 60 mm permette
già di osservare le caratteristiche bande nuvolose e, qualora le condizioni atmosferiche siano
perfette, anche la caratteristica
istica più nota del pianeta, la Grande Macchia Rossa;
Rossa essa però è
maggiormente visibile con un telescopio di apertura 25 cm, che consente di osservare meglio le
nubi e le formazioni più fini del pianeta. Il pianeta risulta osservabile non solo nel visibile, ma
anche ad altre lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico,, principalmente nell'infrarosso.
nell'
L'osservazione a più lunghezze d'onda si rivela utile soprattutto nell'analisi della struttura e della
composizione dell'atmosfera nello studio delle componenti del sistema di Giove.
Giove
115
Storia delle osservazioni
Nell'antichità
La famosa congiunzione della Luna con Venere in alto e Giove del Dicembre 2008, soprannominata Smile.
Il pianeta è ben conosciuto sin dai primordi dell'umanità, data la sua grande luminosità che lo rende
molto ben visibile ad occhio nudo nel cielo notturno. Una delle prime civiltà a studiare
studi
i moti di
Giove, e più in generale di tutti i pianeti visibili ad occhio nudo, Mercurio,, Venere, Marte, Giove
per l'appunto e Saturno,, fu quella assiro-babilonese.. Gli astronomi di corte dei re babilonesi
riuscirono a determinare con precisione il periodo sinodico del pianeta; inoltre, si servirono del suo
moto attraverso la sfera celeste per definire le dodici costellazioni dello zodiaco. Tuttavia, la
scoperta negli archivi reali di Ninive di tavolette recanti precisi resoconti di osservazioni
astronomiche e il frequente rinvenimento di parti di strumentazioni a probabile destinazione
astronomica, come lenti di cristallo
ristallo di rocca e tubi d'oro,
d'o datati al I millennio a.C.,
a.C. indussero alcuni
archeoastronomi ad ipotizzare che la civiltà assira
assira fosse già in possesso di un prototipo di
cannocchiale,, con il quale si ritiene sia stato possibile osservare anche Giove. Il fisico G. A. Kryala,
dell'Università dell'Arizona,, ritiene che grazie a queste strumentazioni gli astronomi babilonesi
siano riusciti, postulando che il pianeta orbitasse attorno
attorno al Sole secondo un'orbita circolare e
anticipando così di diversi secoli la formulazione dell'ipotesi del sistema eliocentrico,
eliocentrico a scoprire che
Giove era il pianeta
eta più grande tra i cinque allora conosciuti. Second Kryala, sebbene diverse
tavolette cuneiformi fossero un segreto di Stato, molte informazioni probabilmente giunsero ai
Greci. È ben noto l'alto livello raggiunto dall'astronomia
dall'
cinese nei primi secoli avanti Cristo. Gli
astronomi imperiali cinesi
inesi riuscirono a ricavare in maniera precisa i periodi sinodici ed orbitali dei
pianeti visibili ad occhio nudo; all'astronomo Shi Shen , IV secolo a.C., è attribuita in particolare la
prima misurazione del periodo orbitale
rbitale di Giove, che egli quantificò in 12 anni. Nel 1980 lo storico
cinese Xi Zezong ha annunciato che Gan De,, astronomo contemporaneo di Shi Shen, sarebbe
riuscito ad osservare almeno uno dei satelliti di Giove già nel 362 a.C. a occhio nudo,
nudo
116
presumibilmente Ganimede, schermando la vista del pianeta con un albero o qualcosa di analogo. In
effetti i satelliti medicei hanno una luminosità apparente inferiore alla magnitudine 6, il limite di
visibilità ad occhio nudo, che li renderebbe teoricamente visibili ad occhio nudo, se non fosse per
l'intensa luminosità del pianeta, che sovrasta quella dei satelliti. Considerazioni recenti, mirate a
valutare il potere risolutivo dell'occhio umano, sembrerebbero tuttavia indicare che la combinazione
della ridotta distanza angolare tra Giove ed ognuno dei suoi satelliti e della luminosità del pianeta,
anche nelle condizioni in cui questa sia minima, renderebbe impossibile per un uomo riuscire ad
individuarne uno.
Dall'avvento del telescopio
La diatriba tra Galileo e Simon Marius
Simon Marius pubblicò nel 1614 il Mundus Iovialis, in cui asserisce di aver scoperto le quattro lune
maggiori verso la fine del novembre 1609, circa cinque settimane prima di Galile,o ma di avere iniziato a
registrare le sue osservazioni solamente nel gennaio 1610, in contemporanea con Galileo. Dal momento che
Marius non pubblicò i risultati delle sue osservazioni sino a quando Galilei non rese noti i suoi, è impossibile
attestare la veridicità dell'affermazione.
Tale affermazione lo portò ad un'accesa disputa con lo scienziato pisano, il quale accusò Marius, nella
Prefazione de Il Saggiatore 1623, di aver copiato i suoi lavori, sostenendo che il Mundus Iovialis fosse un
plagio del suo Sidereus Nuncius. Scrisse Galileo:
« Io potrei di tali usurpatori nominar non pochi. [...] Io parlo di Simon Mario Guntzehusano, che
fu quello che già in Padova [...] trasportò in lingua latina l'uso del detto mio compasso, ed
attribuendoselo lo fece ad un suo discepolo sotto suo nome stampare [...]. Questo stesso, quattro
anni dopo la pubblicazione del mio Nunzio Sidereo, avvezzo a volersi ornar dell'altrui fatiche, non
si è arrossito nel farsi autore delle cose da me ritrovate ed in quell'opera pubblicate; e stampando
sotto titolo di Mundus Iovialis etc., ha temerariamente affermato, sé aver avanti di me osservati i
pianeti Medicei, che si girano intorno a Giove. »
La storiografia moderna reputa plausibile che Marius abbia sì scoperto le lune di Giove indipendentemente
da Galileo, ma almeno qualche giorno dopo l'italiano. L'utilizzo e il potenziamento del cannocchiale,
inventato nel 1608 dall'ottico olandese Hans Lippershey, permise a Galileo Galilei di scoprire, nel
1610, quattro dei 63 satelliti del pianeta: Io, Europa, Ganimede e Callisto; si trattava della prima
osservazione dettagliata di un pianeta del sistema solare e dei relativi satelliti. Galileo battezzò gli
astri appena individuati in un primo tempo Cosmica Sidera, stelle di Cosimo, in onore del granduca
Cosimo II, e successivamente Medicea Sidera, stelle m edicee, in onore dell'intera casata dei
117
Medici; fu però Simon Marius, che si attribuì la paternità della scoperta dei satelliti, vedi box sotto,
a conferire nel 1614 i nomi mitologici attualmente in uso a ciascuno di essi.
Replica di un carteggio autografo di Galileo sulla scoperta dei quattro satelliti medicei e delle loro orbite attorno a
Giove. NASA
La scoperta dei satelliti medicei fu la dimostrazione definitiva del superamento della teoria
geocentrica e fu una delle prime prove dirette della validità dell'ipotesi eliocentrica copernicana,
sebbene anche il sistema ti conico riuscisse a spiegare altrettanto bene il sistema di lune di Giove
senza rinunciare alla centralità della Terra. La scoperta delle lune gioviane, assieme alle altre
esposte nel Sidereus Nuncius, valse a Galileo una grande fama, tanto che nel 1611 papa Paolo V lo
accolse trionfalmente a Roma, e il principe Federico Cesi lo rese membro della Accademia dei
Lincei. Negli anni sessanta del XVII secolo l'astronomo Gian Domenico Cassini, utilizzando un
nuovo telescopio, scoprì che la superficie di Giove era caratterizzata da bande e macchie colorate, e
che il pianeta stesso ha la forma di uno sferoide oblato. L'astronomo riuscì poi a determinarne il
periodo di rotazione, e nel 1690 scoprì che l'atmosfera è soggetta a una rotazione differenziale.
L'astronomo italiano è inoltre accreditato come lo scopritore, assieme, ma indipendentemente, a
Robert Hooke, della Grande Macchia Rossa. Sia Giovanni Alfonso Borelli sia lo stesso Cassini
stesero da subito precise relazioni sul movimento dei quattro satelliti galileiani, riuscendo a
calcolarne la posizione con grande accuratezza. Tuttavia nel trentennio 1670-1700, si osservò che,
quando Giove si trova in un punto dell'orbita prossimo alla congiunzione col Sole, si registra nel
transito dei satelliti un ritardo di circa 17 minuti rispetto alle previsioni. L'astronomo danese Ole
Rømer ne dedusse che la visione di Giove non fosse istantanea, conclusione che Cassini aveva
precedentemente respinto, e che dunque la luce avesse una velocità finita (indicata con c; fu
principalmente osservando le occultazioni da parte del pianeta del suo satellite più interno, Io, che il
danese arrivò a formulare questa ipotesi e a intraprendere i primi calcoli del valore di c nel 1676.
118
Ottocento e Novecento
Dopo due secoli privi di significative scoperte, il farmacista Heinrich Schwabe disegnò la prima
carta completa di Giove, comprendente anche la Grande Macchia Rossa, e la pubblicò nel 1831. Le
osservazioni della tempesta hanno permesso di registrare dei momenti in cui essa appariva più
debole, come tra il 1665 e il 1708, nel 1883 ed all'inizio del XX secolo, ed altri in cui appariva
rinforzata, tanto da risultare molto ben evidente all'osservazione telescopica, come nel 1878.
La formazione dell'Ovale BA da tre ovali biancastri precedenti. NASA
Nel 1892 Edward Emerson Barnard scoprì grazie al telescopio rifrattore da 910 mm
dell'Osservatorio Lick la presenza attorno al pianeta di un quinto satellite; la luna appena scoperta
fu in seguito ribattezzata Amaltea. In seguito sono stati scoperti altri otto satelliti durante il fly-by
della sonda Voyager 1 nel 1979. Nel 1932 Rupert Wildt identificò, analizzando lo spettro del
pianeta, delle bande di assorbimento proprie dell'ammoniaca e del metano. Sei anni dopo furono
osservate, a sud della Grande Macchia Rossa, tre tempeste anticicloniche che apparivano come dei
particolari ovali biancastri. Per diversi decenni le tre tempeste sono rimaste delle entità distinte, non
riuscendo mai a fondersi pur avvicinandosi periodicamente; tuttavia, nel 1998, due di questi ovali si
sono fusi, assorbendo infine anche il terzo nel 2000 e dando origine a quella tempesta che oggi è
nota come Ovale BA. Nel 1955 Bernard Burke e Kenneth Franklin individuarono dei lampi radio
provenienti da Giove alla frequenza di 22,2 MHz; si trattava della prima prova dell'esistenza della
magnetosfera gioviana. La conferma giunse quattro anni dopo, quando Frank Drake ed Hein
Hvatum scoprirono le emissioni radio decimetri . Nel periodo compreso tra il 16 e il 22 luglio 1994
oltre 20 frammenti provenienti dalla cometa Shoemaker-Levy 9 collisero con Giove in
corrispondenza del suo emisfero australe; fu la prima osservazione diretta della collisione tra due
oggetti del sistema solare. L'impatto fu molto importante in quanto permise di ottenere importanti
dati sulla composizione dell'atmosfera gioviana.
119
Missioni spaziali
Sin dal 1973 numerose furono le sonde automatiche a visitare il pianeta gigante, sia come obiettivo
di studio, sia come tappa intermedia, allo scopo di sfruttarne il grande effetto fionda gravitazionale
per dirigersi nelle regioni più distanti del sistema solare. I viaggi in direzione di altri pianeti
all'interno del sistema solare richiedono un grande dispendio energetico, che viene impiegato per
provocare una netta variazione della velocità della sonda nota come delta-v, ∆v. Il raggiungimento
di Giove dalla Terra richiede un ∆v di 9,2 km/s, molto simile ai 9,7 km/s di ∆v necessari per
raggiungere la low earth orbit. L'effetto fionda gravitazionale consente di incrementare il ∆v senza
l'impiego di eccessivo combustibile, consentendo dunque un notevole risparmio energetico ed un
significativo prolungamento della durata del volo.
Missioni con sorvolo ravvicinato, fly-by.
Elenco delle missioni fly-by
Veicolo
Data del massimo
Distanza minima
avvicinamento
Pioneer 10
3 dicembre 1973
~ 200 000 km
Pioneer 11
4 dicembre 1974
34 000 km
Voyager 1
5 marzo 1979
349 000 km
Voyager 2
9 luglio 1979
722 000 km
8 febbraio 1992
450 000 km ]
4 febbraio 2004
~ 240 000 000 km
Ulysses
Cassini
30 dicembre 2000 ~ 10 000 000 km
New Horizon 28 febbraio 2007 2 304 535 km
120
A partire dal 1973 diverse sonde hanno compiuto dei sorvoli ravvicinati, fly-by,
fly
del pianeta. La
prima sonda fu la Pioneer 10, che ha eseguito un fly-by
fly
di Giove nel dicembre del 1973, seguita
dalla Pioneer 11 esattamente un anno più tardi. Le due sonde permisero di ottenere le prime
immagini ravvicinate dell'atmosfera, delle nubi gioviane e di alcuni suoi satelliti,
satelliti, nonché la prima
precisa misura del suo campo magnetico; scoprirono inoltre che la quantità di radiazioni in
prossimità del pianeta era di gran lunga superiore a quella attesa. Le traiettorie delle sonde furono
utilizzate per raffinare la stima della
della massa del sistema gioviano, mentre l'occultazione delle sonde
dietro il disco del pianeta migliorarono le stime del valore del diametro equatoriale e dello
schiacciamento polare.
Un'immagine del pianeta ripresa
presa dalla Pioneer 10 il 1º dicembre 1973 dalla distanza di 2557000 km NASA
Sei anni dopo fu la volta delle missioni Voyager 1 e 2,, programmate per l'esplorazione
l'esplo
del sistema
solare esterno.. Le due sonde hanno migliorato enormemente la comprensione di alcune dinamiche
dei satelliti galileiani e dell'atmosfera di Giove,
Giove, tra cui la conferma della natura anticiclonica della
Grande Macchia Rossa e l'individuazione di lampi e formazioni temporalesche; le sonde permisero
inoltre di scoprire gli anelli di Giove e otto satelliti naturali precedentemente sconosciuti. Le
Voyager rintracciarono la presenza di un toroide di plasma ed atomi ionizzati in corrispondenza
dell'orbita di Io, sulla cui superficie furono scoperti numerosi edifici vulcanici,
vulcanici alcuni dei quali
nell'atto di eruttare. La successiva missione ad avvicinarsi al pianeta fu nel febbraio del 1992 la
sonda solare Ulysses,, che ha raggiunto
raggiun una distanza minima dal pianeta di 450 000 km, 6,3 raggi
gioviani. Il fly-by era necessario per raggiungere l'orbita polare attorno al Sole, ed è stato sfruttato
per condurre studi sulla magnetosfera di Giove.
Giove. Poiché la sonda non aveva telecamere a bordo, non
è stata ripresa alcuna immagine. Nel febbraio 2004 la sonda si avvicinò nuovamente a Giove, anche
see in tale circostanza la distanza fu molto maggiore, circa 240 milioni di chilometri. Nel 2000 la
sonda Cassini,, durante la sua rotta verso Saturno,, ha sorvolato Giove ed ha fornito alcune delle
immagini più dettagliate mai scattate del pianeta. L'ultima
L'ultima sonda, in ordine temporale, a raggiungere
Giove è stata la New Horizons,, che, diretta verso Plutone e gli oggetti della fascia di Kuiper, ha
eseguito un fly-by
by del pianeta per sfruttarne
sfruttarne la gravità; l'approccio più vicino è avvenuto il 28
febbraio 2007.. I sensori della sonda all'uscita dall'orbita di Giove
Giove hanno misurato l'energia del
plasma emesso dai vulcani di Io ed hanno studiato brevemente, ma in dettaglio, i quattro satelliti
medicei, conducendo anche delle indagini a distanza dei satelliti più esterni Imalia ed Elara.
121
La missione Galileo
Rappresentazione artistica della NASA che mostra la sonda Galileo nel sistema di Giove.
Ad oggi l'unica sonda progettata appositamente per lo studio del pianeta è stata la Galileo, che entrò
in orbita attorno a Giove il 7 dicembre del 1995 e vi permase per oltre 7 anni, compiendo sorvoli
ravvicinati di tutti i satelliti galileiani e di Amaltea. Nel 1994,, mentre giungeva verso il pianeta
gigante, la sonda ha assistito all'impatto della
d
cometa Shoemaker-Levy
Levy 9, riprendendo diverse
immagini dell'evento. Nel luglio del 1995 è stata sganciata dalla sonda madre un piccolo modulomodulo
sonda, che è entrato nell'atmosfera del pianeta il 7 dicembre;; paracadutandosi per 159 km attraverso
l'atmosfera il modulo ha raccolto dati per 75 minuti, prima di essere distrutto dalle alte pressioni e
temperature
ature dell'atmosfera inferiore,
inferio circa 28 atmosfere – ~2,8 × 106 Pa – e 185
1 °C – 458 K –. La
stessa sorte è toccata alla sonda madre quando, il 21 settembre 2003,, è stata deliberatamente spinta
verso il pianeta a una velocità di oltre 50 km/s, al fine di evitare qualsiasi possibilità che in futuro
essa potesse collidere con ill satellite Europa ed eventualmente contaminarlo.
Missioni future
La NASA ha in progetto una sonda per lo studio di Giove da un'orbita
un'
polare;; battezzata Juno, il suo
lancio è previsto per il 2011.. La possibile presenza di un oceano di acqua liquida sui satelliti
Europa, Ganimede e Callisto ha portato
portato ad un crescente interesse per uno studio ravvicinato dei
satelliti ghiacciati del sistema solare esterno. L'ESA
L'
ha studiato una missione per lo studio di
Europa denominata Jovian Europa Orbiter (JEO); il progetto della missione è stato però
implementato da quello della Europa Jupiter System Mission,
Mission EJSM,, frutto della collaborazione con
la NASA e studiato per l'esplorazione di Giove e dei satelliti, il cui
cui lancio è previsto attorno al 2020.
La EJSM è costituita da due unità, la Jupiter Europa Orbiter,, gestita e sviluppata dalla NASA, e la
Jupiter Ganymede Orbiter,, gestita dall'ESA.
122
Parametri orbitali e rotazione
Giove orbita ad una distanza media dal Sole di 778,33 milioni di chilometri, 5,202 UA, e completa
la sua rivoluzione attorno alla stella ogni 11,86 anni; questo periodo corrisponde esattamente ai due
quinti del periodo orbitale di Saturno, con cui si trova dunque in una risonanza di 5:2. L'orbita di
Giove è inclinata di 1,31° rispetto al piano dell'eclittica; per via della sua eccentricità pari a 0,048,
la distanza tra il pianeta e il Sole varia di circa 75 milioni di chilometri tra i due apsidi, il perielio,
740 742 598 km e l'afelio 816 081 455 km. La velocità orbitale media di Giove è di 13 056 m/s,
47 001 km/h, mentre la circonferenza orbitale misura complessivamente 4 774 000 000 km.
L'inclinazione dell'asse di rotazione è relativamente piccola, solamente 3,13°, e precede ogni 12 000
anni; di conseguenza, il pianeta non sperimenta significative variazioni stagionali, contrariamente a
quanto accade sulla Terra e su Marte. Poiché Giove non è un corpo solido, la sua atmosfera
superiore è soggetta ad una rotazione differenziale: infatti, la rotazione delle regioni polari del
pianeta è più lunga di circa 5 minuti rispetto a quella all'equatore. Sono stati adottati tre sistemi di
riferimento per monitorare la rotazione delle strutture atmosferiche permanenti. Il sistema I si
applica alle latitudini comprese tra 10° N e 10° S; il suo periodo di rotazione è il più breve del
pianeta, pari a 9 h 50 min 30,0 s. Il sistema II si applica a tutte le latitudini a nord e a sud di quelle
del sistema I; il suo periodo è pari a 9 h 55 min 40,6 s. Il sistema III fu originariamente definito
tramite osservazioni radio e corrisponde alla rotazione della magnetosfera del pianeta; la sua durata
è presa come il periodo di rotazione "ufficiale" del pianeta, 9 h 55 min 29,685 s; Giove quindi
presenta la rotazione più rapida di tutti i pianeti del sistema solare. L'alta velocità di rotazione è
all'origine di un marcato rigonfiamento equatoriale, facilmente visibile anche tramite un telescopio
amatoriale; questo rigonfiamento è causato dall'alta accelerazione centripeta all'equatore, pari a
circa 1,67 m/s², che, combinata con l'accelerazione di gravità media del pianeta, 24,79 m/s², dà
un'accelerazione risultante pari a 23,12 m/s²: di conseguenza, un ipotetico oggetto posto all'equatore
del pianeta peserebbe meno rispetto ad un corpo di identica massa posto alle medie latitudini. Il
pianeta ha dunque l'aspetto di uno sferoide oblato, il cui diametro equatoriale è maggiore rispetto al
diametro polare: il diametro misurato all'equatore supera infatti di ben 9 275 km il diametro
misurato ai poli.
Formazione
Dopo la formazione del Sole, avvenuta circa 4,6 miliardi di anni fa, il materiale residuato dal
processo, ricco in polveri metalliche, si è disposto in un disco circumstellare da cui hanno avuto
origine dapprima i planetesimi, quindi, per aggregazione di questi ultimi, i proto pianeti.
123
Giove in formazione all'interno della nebulosa solare.
La formazione di Giove ha avuto inizio a partire dalla coalescenza di planetesimi di natura
ghiacciata poco al di là della cosiddetta Frost line,, una linea oltre la quale si addensarono i
planetesimi costituiti in prevalenza da materiale a basso punto di fusione;; la Frost line ha agito da
barriera, provocando un rapido accumulo di materia a circa 5 UA dal Sole. L'embrione planetario
così formato, di massa pari ad almeno 10 masse terrestri, M⊕, ha iniziato ad accrescere materia
gassosa a partire dall'idrogeno e dall'elio avanzati dalla formazione
formazione del Sole e confinati nelle regioni
periferiche del sistema dal vento della stella neo formata. Il tasso di accrescimento dei planetesimi,
inizialmente più intenso di quello dei
dei gas, proseguì sino a quando il numero di planetesimi nella
fascia orbitale del proto-Giove
Giove non andò incontro a una netta diminuzione; a questo punto il tasso di
accrescimento dei planetesimi e quello dei gas dapprima raggiunsero valori simili, quindi
quest'ultimo
est'ultimo iniziò a predominare sul primo, favorito dalla rapida contrazione dell'involucro gassoso
in accrescimento e dalla rapida espansione del confine esterno del sistema,
sistema proporzionale
all'incremento della massa dal pianeta. Il proto-Giove
proto Giove cresce a ritmo serrato sottraendo idrogeno
dalla nebulosa solare e raggiungendo in circa mille anni le 150 M⊕ e, dopo qualche migliaio di
anni, le definitive 318 M⊕. Il processo di accrescimento
accr
del pianeta è stato mediato dalla
formazione di un disco circumplanetario all'interno del disco circumsolare; terminato il processo di
accrescimento per esaurimento dei materiali volatili, ormai andati a costituire il pianeta, i materiali
residui,, in prevalenza rocciosi, sono andati a costituire il sistema di satelliti del pianeta, che si è
infoltito a seguito della cattura, da parte della grande forza di gravità di Giove, di numerosi altri
corpi minori. Conclusa la sua formazione, il pianeta ha subito
subito un processo di migrazione orbitale: il
pianeta infatti si sarebbe formato a circa 5,65 UA, circa 0,45 UA, 70 milioni di chilometri, più in là
rispetto ad oggi, e nei 100 000 anni successivi, a causa della perdita del momento angolare dovuta
all'attrito con il debole disco di polveri residuato dalla formazione della stella e dei pianeti,
pianet sarebbe
man mano scivolato verso l'attuale orbita, stabilizzandosi ed entrando in risonanza 1:2 con Saturno.
Durante questa fase Giove avrebbe catturato i suoi asteroidi troiani, originariamente oggetti della
fascia principale o della fascia di Kuiper destabilizzati dalle loro orbite originarie e vincolati in
corrispondenza dei punti lagrangiani L4 ed L5.
124
Caratteristiche chimico-fisiche
Composizione Atmosferica
Idrogeno molecolare (H2)
Elio (He)
Metano (CH4)
Ammoniaca (NH3)
Deuterio di idrogeno (HD)
Etano (C2H6)
Acqua (H2O)
Ghiacci
Ammoniaca
Acqua
Idrosolfuro di ammonio
(NH4SH)
89,8 ± 2,0%
10,2 ± 2,0%
~0,3%
~0,026%
~0,003%
0,0006%
0,0004%
L'atmosfera superiore di Giove è composta in volume da un 88-92% di idrogeno molecolare e da un
8-12% di elio. Queste percentuali cambiano se si tiene in considerazione la proporzione delle masse
dei singoli elementi e composti, dal momento che l'atomo di elio è circa quattro volte più massiccio
dell'atomo di idrogeno; l'atmosfera gioviana è quindi costituita da un 75% in massa di idrogeno e da
un 24% di elio, mentre il restante 1% è costituito da altri elementi e composti presenti in quantità
molto più esigue. La composizione varia leggermente man mano che si procede verso le regioni
interne del pianeta, date le alte densità in gioco; alla base dell'atmosfera si ha quindi un 71% in
massa di idrogeno, un 24% di elio e il restante 5% di elementi più pesanti e composti: vapore
acqueo, ammoniaca, composti del silicio, carbonio e idrocarburi, soprattutto metano ed etano, acido
solfidrico, neon, ossigeno, fosforo e zolfo. Nelle regioni più esterne dell'atmosfera sono inoltre
presenti dei consistenti strati di cristalli di ammoniaca solida. Le proporzioni atmosferiche di
idrogeno ed elio sono molto vicine a quelle riscontrate nel Sole e teoricamente predette per la
nebulosa solare primordiale; tuttavia le abbondanze dell'ossigeno, dell'azoto, dello zolfo e dei gas
nobili sono superiori di un fattore tre rispetto ai valori misurati nel Sole; invece la quantità di neon
nell'alta atmosfera è pari in massa solamente a 20 parti per milione, circa un decimo rispetto alla sua
quantità nella stella. Anche la quantità di elio appare leggermente inferiore, presumibilmente a
causa di fenomeni meteorologici (precipitazioni) che interessano l'atmosfera gioviana. Le quantità
dei gas nobili di peso atomico maggiore, argon, krypton, xeno, radon, sono circa due o tre volte
quelle della nostra stella.
125
Massa e dimensioni
Il maggior volume per una massa fredda
Giove possiede il maggior volume per una massa fredda: i dati teorici indicano che se il pianeta
fosse più massiccio avrebbe dimensioni minori. Infatti, a basse densità della materia come quelle
del pianeta, l'oggetto è mantenuto tale da forze di natura elettromagnetica:: gli atomi interagiscono
tra loro formando dei legami chimici.
chimici. Se la massa è piuttosto grande, come quella di Giove, la
gravità al centro del corpo è talmente elevata che la materia è ionizzata:: gli elettroni degli orbitali
sono strappati all'attrazione dei loro nuclei e sono liberi di muoversi nello spazio, rendendo
impossibile la formazione di legami. Pertanto, l'incremento di gravità dovuto all'aumento di massa
non è più esattamente controbilanciato e il pianeta subisce
subisce una contrazione. Un ulteriore aumento di
massa provoca la degenerazione degli elettroni, costretti a occupare il livello quantico ad energia
più bassa disponibile. Gli elettroni obbediscono al principio di esclusione di Pauli;
Pauli di conseguenza
sono di norma obbligati a occupare una banda piuttosto vasta di livelli a bassa energia. In questa
circostanza, quindi, le strutture atomiche sono alterate dalla crescente gravità,
gravit che costringere tale
banda ad allargarsi, sicché la sola pressione degli elettroni degeneri manterrebbe in equilibrio il
nucleo contro il collasso gravitazionale
gravitazio
cui sarebbe naturalmente soggetto. Giove è il pianeta più
massiccio del sistema solare, 2,468 volte più massiccio di tutti gli altri pianeti messi insieme; la sua
massa è tale che il baricentro del sistema Sole-Giove
Sole Giove cade esternamente alla stella,
st
precisamente a
47 500 km, 0,068 R☉, dalla sua superficie.
superficie Il valore della massa gioviana,
gioviana indicata con MJ, è
utilizzato come raffronto
onto per le masse degli altri pianeti gassosi ed in particolare dei pianeti
extrasolari.. In raffronto alla Terra, Giove è 317,938 volte più pesante,, ha un volume 319 volte
superiore ma una densità più bassa, appena superiore a quella dell'acqua: 1,319 × 10³ kg/m³ contro i
5,5153 ×10³ kg/m³ della Terra. Il diametro è 11,2008 volte maggiore di quello terrestre.
126
Confronto tra le dimensioni di Giove,
Giove in un'immagine ripresa dalla sonda Cassini, e della Terra. NASA
Giove si comprime di circa 2 cm all'anno; probabilmente alla base di questo fenomeno sta il
meccanismo di Kelvin-Helmholtz
Helmholtz: il pianeta compensa, comprimendosi in maniera adiabatica, la
dispersione nello spazio del calore endogeno. Questa compressione riscalda il nucleo, dando luogo
ad un intenso calore interno che fa sì che il pianeta irradi nello spazio una quantità di energia quasi
uguale a quella ricevuta per insolazione.
insolazione. Per queste ragioni, si ritiene che, appena formato, il pianeta
dovesse essere più caldo e più grande di circa il doppio rispetto ad ora. Giove ha il maggiore
maggio
volume possibile per una massa fredda. Tuttavia, i modelli teorici indicano, contrariamente a quanto
intuibile, che se Giove fosse più massiccio avrebbe un diametro inferiore a quello che possiede
pos
attualmente.. Questo comportamento varrebbe fino a masse comprese tra 10 e 50 volte la massa di
Giove; oltre questo limite, infatti, ulteriori aumenti di massa determinerebbero aumenti effettivi di
volume e causerebbero il raggiungimento di temperature,
temperatur nel nucleo,, tali da innescare la fusione del
litio e del deuterio:: si forma così una nana bruna. Qualora l'oggetto
oggetto raggiungesse una massa pari a
circa 75-80
80 volte quella di Giove si raggiungerebbe la massa critica per l'innesco di reazioni
termonucleari di fusione dell'idrogeno in elio,
elio, che porterebbe alla formazione di una stella, nella
fattispecie una nana rossa.. Anche se Giove dovrebbe essere circa 75 volte più massiccio per essere
una stella, il diametro della più piccola stella mai scoperta, AB Doradus C,, è solamente il 40% più
grande rispetto al diametro del pianeta.
127
Struttura interna
Diagramma che illustra la struttura interna di Giove.
La struttura
tura interna del pianeta è oggetto di studi da parte degli astrofisici e dei planetologi; si
ritiene che il pianeta sia costituito da più strati, ciascuno con caratteristiche chimico-fisiche ben
precise. Partendo dall'interno verso l'esterno si incontrano, in sequenza: un nucleo,
nucleo un mantello di
idrogeno metallico liquido, uno strato di idrogeno molecolare liquido,
liqu
elio ed altri elementi, ed una
turbolenta atmosfera.. Secondo i modelli astrofisici più moderni e ormai accettati
acce
da tutta la
comunità scientifica, Giove non possiede una crosta solida; il gas atmosferico diventa sempre più
denso procedendo verso l'interno e gradualmente si converte in liquido, al quale si aggiunge una
piccola percentuale di elio, ammoniaca,
ammoniaca metano, zolfo, acido solfidrico ed altri composti in
percentuale minore. La temperatura e la pressione all'interno di Giove aumentano costantemente
man mano che si procede verso il nucleo. Al nucleo del pianeta è spesso attribuita una natura
rocciosa,, ma la sua composizione dettagliata, così come le proprietà dei materiali che lo
costituiscono e le temperature e le pressioni cui sono soggetti,
ggetti, e persino la sua stessa esistenza, sono
ancora in gran parte oggetto di speculazione. Secondo i modelli, il nucleo, con una massa stimata in
14-18 M⊕, sarebbe costituito in prevalenza da carbonio e silicati,, con temperature stimate sui
36 000 K e pressioni dell'ordine dei 4500 giga pascal, GPa.. La regione nucleare è circondata da un
denso mantello di idrogeno liquido metallico,
metallico, che si estende sino al 78%, circa i 2/3, del raggio del
pianeta ed è sottoposto a temperature dell'ordine dei 10 000 K e pressioni dell'ordine dei 200 GPa.
Al di sopra di esso si trova un cospicuo strato di idrogeno liquido
liquido e gassoso, che si estende sino a
1000 km dalla superficie e si fonde con le parti più interne dell'atmosfera del pianeta.
128
Atmosfera
L'atmosfera di Giove è la più estesa atmosfera planetaria del sistema solare; manca di un netto
confine inferiore, ma gradualmente transige negli strati interni del pianeta. Dal più basso al più alto,
gli stati dell'atmosfera sono: troposfera, stratosfera, termosfera ed esosfera;
esosfera ogni strato è
caratterizzato da un gradiente di temperatura
temperat
specifico. Lo strato più basso, la troposfera, presenta
un sistema complicato di nubi e foschie, con stratificazioni di ammoniaca, idrosolfuro di ammonio
ed acqua.
Nubi e bandeggio atmosferico
Immagine di Giove ripresa dalla sonda Cassini; sono indicate le principali bande, la Zona equatoriale e la Grande
Macchia Rossa.
Giove è perennemente coperto da nubi di cristalli di ammoniaca e idrosolfuro di ammonio.
Collocati nella tropopausa,, i sistemi nuvolosi sono organizzati in fasce orizzontali lungo le diverse
div
latitudini. Si suddividono in zone,
zone di tonalità più chiara, e bande,, più scure; la loro interazione dà
luogo a violente tempeste, i cui venti raggiungono, come nel caso delle correnti a getto delle zone,
velocità superiori ai 100-120 m/s,
m/s 360-400 km/h.. Le osservazioni del pianeta hanno mostrato che le
zone variano nel tempo in spessore, colore e attività, ma mantengono comunque una certa stabilità,
in virtù della quale gli astronomi le considerano
considerano delle strutture permanenti e hanno deciso di
assegnare loro una nomenclatura. La copertura nuvolosa è spessa circa 50 km e consiste almeno di
due strati di nubi: uno strato inferiore piuttosto denso ed una regione superiore più rarefatta. È stata
ipotizzata
otizzata la presenza di un sottile velo d'acqua al di sotto dell'ammoniaca, come dimostrano i
fulmini registrati dalla sonda Galileo, di intensità anche decine di migliaia di volte superiori a quelle
129
dei fulmini terrestri: l'acqua, essendo una molecola polare, è infatti capace di assumere una parziale
carica in grado di creare la differenza di potenziale necessaria per generare la scarica. Le nubi
d'acqua, grazie all'apporto del calore interno del pianeta, possono quindi formare dei complessi
temporaleschi simili a quelli terrestri. La caratteristica colorazione marrone - arancio delle nubi
gioviane è causata da composti chimici complessi, noti come cromofori, che emettono luce in
questo colore quando sono esposti alla radiazione ultravioletta solare. L'esatta composizione di
queste sostanze rimane incerta, ma si ritiene che vi siano discrete quantità di fosforo, zolfo ed
idrocarburi complessi; questi composti colorati si mescolano con lo strato di nubi più profondo e
più caldo. Il caratteristico bandeggio si forma a causa della convezione atmosferica; nelle zone
l'emergere delle celle convettive dell'atmosfera inferiore provoca la cristallizzazione
dell'ammoniaca nella sommità dell'atmosfera, che quindi cela alla vista gli strati più bassi; nelle
bande invece il movimento convettivo è discendente ed avviene in regioni a temperatura più alte.
Giove, avendo una bassa inclinazione assiale, espone i propri poli a una radiazione solare inferiore,
seppur di poco, rispetto a quella delle zone equatoriali; la convezione all'interno del pianeta
trasporta tuttavia più energia ai poli, bilanciando le temperature degli strati nuvolosi.
La Grande Macchia Rossa e altre tempeste
Un'immagine a falsi colori ripresa nell'infrarosso dalla sonda New Horizon che mostra una porzione dell'atmosfera
gioviana prospiciente la Grande Macchia Rossa. NASA
La caratteristica sicuramente più nota di Giove pianeta è la Grande Macchia Rossa, GRS,
dall'inglese Great Red Spot, una vasta tempesta anticiclonica posta a 22° sotto l'equatore del
pianeta. La formazione presenta un aspetto ovale e ruota in senso antiorario con un periodo di circa
6 giorni. Le sue dimensioni, variabili, sono 24-40 000 km × 12-14 000 km: è quindi abbastanza
grande da essere visibile già con telescopi amatoriali. Le indagini infrarosse hanno mostrato che la
tempesta è più fredda rispetto alle zone circostanti, segno che si trova più in alto rispetto ad esse:lo
strato più alto di nubi della GRS svetta di circa 8 km sugli strati circostanti. Anche prima che le
sonde Voyager dimostrassero che si trattava di una tempesta, vi era una forte evidenza che la
Macchia non fosse associata ad altre formazioni più profonde dell'atmosfera planetaria, come
d'altronde appariva dalla sua rotazione lungo il pianeta tutto sommato indipendente dal resto
dell'atmosfera.
130
Alcune tempeste riprese dal telescopio spaziale Hubble: la Grande Macchia Rossa, l'Ovale BA (in basso a sinistra) e
un'altra macchia rossastra di recente formazione; al di sotto di esse, due ovali biancastri simili a quelli da cui ebbe
origine l'Ovale BA. NASA
La Macchia varia notevolmente di colore gradazione, passando dal rosso mattone al salmone
pastello, e talvolta anche al bianco; non è ancora noto cosa determini la colorazione rossa della
macchia. Alcune teorie, supportate dai dati sperimentali, suggeriscono che possa essere causata dai
medesimi cromofori, in quantità differenti, presenti nel resto dell'atmosfera gioviana. Non si sa se i
cambiamenti che la Macchia manifesta siano il risultato di normali fluttuazioni periodiche, né
tantomeno per quanto ancora essa durerà; i modelli fisico-matematici suggeriscono però che la
tempesta sia stabile e quindi possa costituire, al contrario di altre, una formazione permanente del
pianeta. Tempeste simili a questa, anche se temporanee, non sono infrequenti nelle atmosfere dei
pianeti giganti gassosi: per esempio, Nettuno ha posseduto per un certo tempo una formazione
affine, e Saturno mostra periodicamente per brevi periodi delle Grandi Macchie Bianche. Anche
Giove presenta degli ovali bianchi, detti WOS, acronimo di White Oval Spots, Macchie Ovali
Bianche, assieme ad altri marroni; si tratta tuttavia di tempeste minori transitorie, per questo prive
di una denominazione. Gli ovali bianchi sono in genere composti da nubi relativamente fredde poste
nell'alta atmosfera; gli ovali marroni sono invece più caldi, e si trovano ad altezze medie. La durata
di queste tempeste si aggira indifferentemente tra poche ore o molti anni. Nel 2000, nell'emisfero
australe del pianeta, si è originata dalla fusione di tre ovali bianchi una formazione simile alla GRS,
ma di dimensioni più piccole. Denominata tecnicamente Ovale BA, la formazione ha subito
un'intensificazione dell'attività e un cambiamento di colore dal bianco al rosso, che le è valso il
soprannome di Red Spot Junior.
131
Campo
po magnetico e magnetosfera
Rappresentazione schematica della magnetosfera di Giove. In azzurro sono indicate le linee di forza del campo
magnetico; in rosso il toroide di Io.
Le correnti elettriche all'interno del mantello di idrogeno metallico generano un campo magnetico
dipolare,, inclinato di 10° rispetto all'asse di rotazione del pianeta. Il campo raggiunge un'intensità
variabile tra 0,42 millitesla - mT - all'equatore e 1,3 mT ai poli, che lo rende il più intenso campo
camp
magnetico del sistema solare, con l'eccezione di quello nelle macchie solari,, 14 volte superiore al
campo geomagnetico.. Il campo magnetico di Giove preserva la sua atmosfera dalle interazioni col
vento solare deflettendo e creando
do una regione appiattita, la magnetosfera,, costituita da un plasma
di composizione molto differente
te da quello del vento solare. La magnetosfera gioviana è la più
grande e potente fra tutte le magnetosfere dei pianeti del sistema solare, nonché la struttura più
grande del sistema non appartenente al Sole: si estende nel sistema solare esterno per molte volte il
raggio di Giove, RJ, e raggiunge un'ampiezza massima che può superare l'orbita di Saturno. La
magnetosfera di Giove è convenzionalmente divisa in tre parti:
parti: la magnetosfera interna, intermedia
ed esterna. La magnetosfera interna è situata ad una distanza inferiore a 10 raggi gioviani, RJ, dal
pianeta; il campo magnetico al suo interno rimane sostanzialmente dipolare, poiché ogni contributo
proveniente dalle correnti che fluiscono dal plasma magnetosferico equatoriale risulta piccolo.
pic
Nelle
regioni intermedie, tra 10 e 40 RJ, ed esterne, oltre 40 RJ, il campo magnetico non è più dipolare e
risulta seriamente disturbato dalle sue interazioni col plasma solare.
132
.
Immagine ultravioletta di un'aurora gioviana ripresa dal telescopio Hubble; i tre punti
punti brillanti sono generati,
rispettivamente, dalle interazioni di Io, Ganimede ed Europa; la fascia di radiazione più intensa è detta ovale aurorale
principale,, al cui interno si trovano le cosiddette emissioni polari. NASA
Le eruzioni che avvengono sul satellite galileiano Io contribuiscono ad alimentare la magnetosfera
gioviana generando un importante
mportante toroide di plasma, che carica e rafforza il campo magnetico
formando la struttura denominata,
denominata magnetodisk.. Le forti correnti che circolano nella regione interna
della
la magnetosfera danno origine ad intense fasce di radiazione, simili alle fasce di Van Allen
terrestri, ma migliaia di volte più potenti; queste forze generano delle aurore perenni attorno ai poli
del pianeta ed intense emissioni radio.. L'interazione delle particelle energetiche
energetich con la superficie
delle lune galileiane maggiori influenza notevolmente le loro proprietà chimiche e fisiche, ed
entrambi influenzano e sono influenzati dal particolare moto del sottile sistema di anelli del pianeta.
Ad una distanza media di 75 RJ,J compresa tra circa 45 e 100 RJ a seconda del periodo del ciclo
solare, dalla sommità delle nubi del pianeta è presente una lacuna tra il plasma del vento solare e il
plasma magnetosferico, che prende il nome di magnetopausa. Al di là di essa, ad una distanza
media di 84 RJ dal pianeta, si trova il bow shock,, il punto in cui il flusso del vento viene deflesso
dal campo magnetico.
Emissione radio magnetosferica
Immagine nel visibile del pianeta sovrapposta ai dati ottenuti dalle osservazioni radio; da notare l'area toroidale che
circonda l'equatore del pianeta.
133
Le correnti elettriche delle fasce di radiazione
radiazione generano delle emissioni radio di frequenza variabile
tra 0,6 e 30 MHz, che rendono Giove un'importante radiosorgente.. Le prime analisi, condotte
co
da
Burke e Franklin, rivelarono che l'emissione è caratterizzata da flash intorno ai 22,2 MHz e che il
loro periodo coincideva con il periodo di rotazione del pianeta, la cui durata fu quindi determinata
con maggiore accuratezza. Essi riconobbero inizialmente
inizialmente due tipologie di emissione: i lampi lunghi,
long o L-bursts,, della durata di alcuni secondi, e i lampi corti, short o S-bursts
bursts, che durano poco
meno di un centesimo di secondo. Sono state in seguito scoperte altre tre forme di segnale radio
trasmesse dal pianeta:
•
•
•
Esplosioni radio deca metriche (con lunghezze d'onda di decine di metri), che variano con la
rotazione del pianeta e sono influenzate dalle interazioni tra Io e la magnetosfera gioviana.
gioviana
Emissioni radio decimetri che (con lunghezze d'onda di alcune decine
decine di centimetri), la cui origine è
stata imputata alla radiazione di ciclotrone emessa dagli elettroni accelerati dal campo magnetico
in un'area toroidale che ne circonda l'equatore.
Irraggiamento termico prodotto dal calore dell'atmosfera del pianeta.
La fortee modulazione periodica dell'emissione radio e particellare, che corrisponde al periodo di
rotazione del pianeta, rende Giove affine ad una pulsar.. È bene comunque considerare che
l'emissione radio
dio del pianeta dipende fortemente dalla pressione del vento solare e, quindi,
dall'attività solare stessa.
Anelli
Giove possiede un debole sistema di anelli planetari,, il terzo ad esser stato scoperto nel sistema
solare, dopo quello di Saturno e quello di Urano.. Fu osservato per la prima volta nel 1979 dalla
sonda Voyager 1,, ma fu analizzato più approfonditamente negli anni novanta dalla sonda Galileo e,
a seguire, dal telescopio spaziale Hubble e dai più grandi telescopi di Terra.
Un mosaico di fotografie degli anelli di Giove scattate dalla Galileo mentre si trovava nel cono d'ombra del pianeta.
NASA
Il sistema di anelli consiste principalmente di polveri, presumibilmente silicati.
silicati È suddiviso in
quattro parti principali: un denso toro di particelle noto come anello di alone;
alone una fascia
relativamente brillante, ma eccezionalmente sottile nota come anello principale;
principale due deboli fasce
più esterne, detti anelli Gossamer,
Gossamer letteralmente garza,, che prendono il nome dai satelliti il cui
materiale superficiale ha dato origine a questi anelli: Amaltea, anello Gossamer di Amaltea,
Amaltea e Tebe,
anello Gossamer di Tebe. L'anello principale e l'anello di alone sono costituiti da polveri originarie
134
dei satelliti Metis e Adrastea ed espulse nello spazio in seguito a violenti impatti meteorici. Le
immagini ottenute nel febbraio e nel marzo 2007 dalla missione New Horizons hanno mostrato
inoltre che l'anello principale possiede una ricca struttura molto fine. All'osservazione nel visibile e
nell'infrarosso vicino gli anelli hanno un colore tendente al rosso, eccezion fatta per l'anello di
alone, che appare di un colore neutro o comunque tendente al blu. Le dimensioni delle polveri
polv che
compongono il sistema sono variabili, ma è stata riscontrata una netta prevalenza di polveri di
raggio pari a circa 15 µm in tutti gli anelli tranne in quello di alone,probabilmente
alone,probabilmente dominato da
polveri di dimensioni nano metriche.
metriche. La massa totale del sistema di anelli è scarsamente conosciuta,
ma è probabilmente compresa traa 1011 e 1016 kg.. L'età del sistema è sconosciuta, ma si ritiene che
esista sin dalla formazione del pianeta madre.
madre
Satelliti naturali
Giove è circondato da una nutrita schiera di satelliti naturali,, i cui membri attualmente identificati
sono 63, che lo rendono il pianeta con il più grande corteo di satelliti con orbite ragionevolmente
sicure del sistema solare.. Otto di questi sono definiti satelliti regolari e possiedono orbite pro grade,
ovvero, che orbitano nello stesso senso della rotazione di Giove,, quasi circolari e poco inclinate
rispetto al piano equatoriale del pianeta. La classe è suddivisa in due gruppi:
I quattro satelliti galileiani: Io, Europa, Ganimede, Callisto.
•
•
Gruppo di Amaltea o interno, che costituisce il gruppo di satelliti più vicino al pianeta; ne fanno
parte Metis, Adrastea, Amaltea e Tebe,, che sono la sorgente delle polveri che vanno a formare il
sistema di anelli del pianeta.
Gruppo principale Satelliti medicei o galileiani: Io, Europa, Ganimede e Callisto,
Callisto gli unici a
presentare, in virtù della loro massa, una forma sferoidale.
Le restanti 54–55
55 lune sono annoverate tra i satelliti irregolari,, le cui orbite, sia pro gradi sia
retrograde, che orbitano in senso opposto rispetto al senso di rotazione di Giove,
Giove sono poste a una
maggiore distanza dal pianeta madre e presentano alti valori di inclinazione ed eccentricità orbitale.
Questi satelliti sono spesso considerati più che altro degli asteroidi, cui spesso assomigliano
assomiglian per
dimensioni e composizione, catturati dalla grande gravità del gigante gassoso e frammentati a
seguito di collisioni; di questi, tredici, scoperti tutti abbastanza recentemente, non hanno ancora
ricevuto un nome, mentre altri quattordici attendono che la loro orbita sia precisamente determinata
L'identificazione dei gruppi o famiglie satellitari è sperimentale; si riconoscono due principali
categorie, che differiscono per il senso in cui orbita il satellite: i satelliti pro gradi e quelli
retrogradi; queste due categorie a loro volta assommano le diverse famiglie.
135
•
Satelliti pro gradi:
o Gruppo di Imalia.
•
Satelliti retrogradi:
o Gruppo di Carme.
o Gruppo di Ananke.
o Gruppo di Pasifae.
Non tutti i satelliti appartengono ad una famiglia; esulano infatti da questo schema Temisto, Carpo,
S/2003 J 12 e S/2003 J 2. Il numero preciso di satelliti non sarà mai quantificato esattamente,
perché i frammenti ghiacciati che compongono i suoi anelli possono tecnicamente essere considerati
tali; inoltre, a tutt'oggi, l'Unione
Unione Astronomica Internazionale non ha voluto porre con precisione una
linea arbitraria di distinzione tra satelliti minori e grandi frammenti ghiacciati. I nomi
nom dei satelliti di
Giove sono ispirati a quelli di amanti o figlie del dio romano Giove,, o del suo equivalente greco,
Zeus.
Interazioni col resto del sistema solare
La forza di gravità di Giove ha contribuito, insieme a quella del Sole, a plasmare il sistema solare.
Giove possiede infatti una vasta sfera di Hill, la sfera
era di influenza gravitazionale,
gravitazionale la più grande del
sistema solare eccetto, ovviamente, quella del Sole; essa si estende da un minimo di 0,30665 ad un
massimo di 0,33786 U.A. dal centro del pianeta, pari a rispettivamente 45,87 e a 50,54 milioni di
chilometri. Tali dimensioni rendono quindi l'idea del ruolo che il pianeta svolge nel regolare gli
assetti gravitazionali del sistema planetario.
Le orbite dei satelliti esterni; da notare la loro forte inclinazione, probabile segno
segno che si tratta di asteroidi catturati dal
grande campo gravitazionale di Giove.
Il pianeta è il responsabile di gran parte delle lacune di Kirkwood nella fascia principale degli
asteroidi, e si ritiene che sia stato il principale fautore dell'intenso
dell'intenso bombardamento tardivo nelle
prime fasi della storia del sistema solare. Inoltre, la maggioranza delle comete periodiche appartiene
136
alla famiglia di Giove,, i cui membri sono caratterizzati da avere orbite i cui semiassi maggiori sono
inferiori a quello del pianeta. Tali comete si sarebbero formate all'interno della fascia di Kuiper, ma
la loro orbita particolarmente ellittica sarebbe il risultato dell'attrazione
dell'attrazione del Sole e delle
perturbazioni gravitazionali esercitate da Giove durante il passaggio delle comete nei pressi del
gigante gassoso.
Cattura temporanea di satelliti
La grande sfera di Hill permette al pianeta di catturare temporaneamente diversi
dive corpi minori e di
porli in orbita intorno ad esso; l'avverbio temporaneamente può essere inteso
int
sia su una scala
temporale astronomica,, quindi dell'ordine del milione di anni o più,
più, sia su scale temporali "umane",
da alcuni mesi sino a qualche decennio. Tra i satelliti temporanei,
temporanei, noti anche come TSC, dall'inglese
Temporary Satellite Capture,, catturati nell'ultimo
nell'
secolo si annoverano anche alcune comete
periodiche, come 39P/Oterma,
39P/Oterma 82P/Gehrels, 111P/Helin-Roman-Crockett
Crockett, 147P/KushidaMuramatsu, P/1996 R2 Lagerkvist e probabilmente anche la famosa D/1993 F2 Shoemaker-Levy
Shoemaker
9.
Giove sicuramente cattura in via temporanea anche asteroidi, ma non è stato fin'ora osservato alcun
caso; si presume che tuttavia i satelliti
sa
irregolari del sistema gioviano esterno siano degli asteroidi
catturati.
Asteroidi troiani
Gli asteroidi troiani di Giove, colorati in verde, sono visibili anteriormente
ormente e posteriormente a Giove in corrispondenza
del suo tragitto orbitale. L'immagine mostra anche la fascia principale, tra le orbite di Marte e Giove, in bianco,
bianco e la
famiglia Hilda, in marrone.
137
Oltre al sistema di satelliti, il campo gravitazionale di Giove controlla numerosi asteroidi, detti
asteroidi troiani,, che sono vincolati in corrispondenza di alcuni punti di equilibrio del sistema
gravitazionale Sole-Giove, i punti di Lagrange,
Lagrange, in cui l'attrazione complessiva è nulla. In
particolare, il maggiore addensamento di asteroidi si ha in corrispondenza dei punti L4 ed L5, che,
rispettivamente,
ente, precede e segue di 60° Giove nel suo tragitto orbitale,, poiché il triangolo di forze
con vertici Giove-Sole-L4 oppure Giove-Sole-L
Giove
5 permette ad essi di avere un'orbita stabile. Gli
asteroidi troiani si distribuiscono in due regioni oblunghe e curve attorno
attorno ai punti lagrangiani, e
possiedono orbite attorno al Sole con semiasse maggiore medio di circa 5,2 UA.
UA Il primo asteroide
troiano, 588 Achilles,, fu scoperto nel 1906 da Max Wolf;; attualmente se ne conoscono quasi 3000,
ma si ritiene che il numero di troiani più grandi di 1 km sia dell'ordine del milione, vicino a quello
calcolato per gli asteroidi più grandi di 1 km nella fascia principale. Come nella maggior parte delle
cinture asteroidali,, i troiani si raggruppano in famiglie.. I troiani di Giove sono degli oggetti oscuri
con spettri tendenti al rosso e privi di formazioni, che non rivelano la presenza certa di acqua o
composti organici. I nomi degli asteroidi troiani di Giove derivano da quelli degli eroi che, secondo
la mitologia greca,, presero parte alla Guerra di Troia;; i troiani di Giove si dividono in due gruppi
principali: il campo greco, o gruppo di Achille,
Achille posto sul punto L4, in cui gli asteroidi hanno i nomi
degli eroi greci, e il campo troiano o gruppo di Patroclo, sul punto L5, i cui asteroidi hanno il nome
degli eroi troiani. Tuttavia, alcuni asteroidi non seguono questo schema: 617 Patroclus e 624 Hektor
vennero denominati prima che venisse scelto di operare questa divisione; di conseguenza, un eroe
greco appare nel campo troiano ed un eroe troiano si trova nel campo greco.
Il segno, la macchia irregolare brillante, lasciato dall'impatto del luglio 2009 sull'atmosfera del pianeta. Immagine
ripresa nell'infrarosso dai telescopi Keck.
Impatti
Giove è stato spesso accreditato come lo spazzino del sistema solare, per via del suo immane pozzo
gravitazionale e della sua posizione relativamente vicina al sistema solare interno, che lo rendono
l'attrattore
rattore della maggior parte degli oggetti vaganti nelle sue vicinanze; per tale ragione è anche il
pianeta con la maggior frequenza di impatti dell'intero sistema solare .Testimonianze
Testimonianze di impatti sul
pianeta gigante sembrano risalire già al XVII secolo: l'astrofilo giapponese Isshi Tabe ha scoperto
tra i carteggi delle osservazioni di Giovanni Cassini dei disegni che rappresentano una macchia
scura, apparsa su Giove il 5 dicembre 1690,, e ne seguono l'evoluzione durante 18 giorni; potrebbero
quindi costituire la prova di un impatto antecedente a quello della Shoemaker-Levy
Shoemaker
9. L'ultimo
impatto registrato,, presumibilmente di una cometa o di un asteroide,, si è verificato nel luglio del
138
2009 e ha prodotto nell'atmosfera del pianeta una macchia scura, simile in dimensioni all'Ovale
all'
BA..
L'impatto della cometa Shoemaker-Levy
Shoemaker
9
Tra il 16 ed il 22 luglio del 1994 i frammenti della cometa D/1993 F2 Shoemaker-Levy
Shoemaker
9
precipitarono su Giove; è stata la prima, e fin'ora unica, cometa ad essere osservata durante la sua
collisione con un pianeta. Scoperta il 25 marzo 1993 dagli astronomi Eugene e Carolyn Shoemaker
e da David Levy mentre analizzavano delle lastre fotografiche
fotografiche dei dintorni di Giove, la cometa
destò immediatamente l'interesse della comunità scientifica: non era mai accaduto infatti che una
cometa fosse scoperta in orbita attorno ad un pianeta e non direttamente intorno al Sole. Catturata
da Giove presumibilmente
mente tra la seconda metà degli anni sessanta ed i primi anni settanta,
settanta la cometa
fu disgregata in 21 frammenti dalle forze di marea del gigante gassoso; la Shoemaker-Levy
Shoemaker
9 si
presentava nel 1993 come una lunga fila di punti luminosi immersi
immersi nella luminescenza delle loro
code.. Gli studi condotti sull'orbita della cometa poco dopo la sua scoperta portarono alla
conclusione che essa sarebbe caduta sul pianeta entro il luglio del 1994; fu quindi avviata un'estesa
campagna osservativa che coinvolse numerosi strumenti per la registrazione dell'evento. Le
macchie scure che si formarono sul pianeta a seguito della collisione furono osservabili da Terra per
diversi mesi,
esi, prima che l'attiva atmosfera gioviana riuscisse a cancellare le cicatrici di questo
energico evento. L'evento ebbe una rilevanza mediatica considerevole, ma contribuì notevolmente
anche alle conoscenze scientifiche sul sistema solare; in particolare, le esplosioni causate dalla
caduta della cometa si rivelarono molto utili per investigare le proprietà dell'atmosfera di Giove
sotto gli immediati strati superficiali.
Giove ripreso nell'ultravioletto dal telescopio Hubble poco dopo l'impatto con la ShoemakerShoemaker-Levy 9. Le lettere
indicano i frammenti della cometa responsabili delle "cicatrici" segnalate dalle frecce.
fr
139
Possibilità di sostenere la vita
Un esperimento della NASA per testare la possibilità della vita su Giove, sull'impronta dell'esperimento di Miller-Urey.
Nel 1953 un neolaureato, Stanley Miller, ed il suo professore, Harold Urey, realizzarono un
esperimento che provò che molecole organiche si sarebbero potute formare spontaneamente sulla
Terra primordiale a partire da precursori inorganici. In quello che è passato alla storia come
esperimento di Miller-Urey si fece uso di una soluzione gassosa altamente riducente, contenente
metano, ammoniaca, idrogeno e vapore acqueo, per formare, sotto l'esposizione di una scarica
elettrica continua, che simulava i frequenti fulmini che dovevano squarciare i cieli della Terra
primitiva, sostanze organiche complesse ed alcuni monomeri di macromolecole fondamentali per la
vita, come gli amminoacidi delle proteine. Poiché la composizione dell'atmosfera di Giove ricalca
quella che doveva essere la composizione dell'atmosfera terrestre primordiale e al suo interno
avvengono con una certa frequenza intensi fenomeni elettrici, lo stesso esperimento è stato replicato
per verificarne le potenzialità nel generare le molecole che stanno alla base della vita. Tuttavia, la
forte circolazione verticale dell'atmosfera gioviana porterebbe gli eventuali composti che si
verrebbero a produrre nelle zone basse dell'atmosfera del pianeta; inoltre, le elevate temperature di
queste regioni provocherebbero la decomposizione di queste molecole, impedendo in tal modo la
formazione della vita così come la conosciamo. Per queste ragioni, si ritiene altamente improbabile
che su Giove vi possa essere vita simile a quella terrestre, anche in forme molto semplici come i
procarioti, per via degli scarsi quantitativi d'acqua, per l'assenza di una superficie solida e per le
altissime pressioni che si riscontrano nelle aree interne. Tuttavia nel 1976, prima delle missioni
Voyager, si ipotizzava che nelle regioni più alte dell'atmosfera gioviana potessero evolversi delle
forme di vita basate sull'ammoniaca e su altri composti dell'azoto; la congettura è stata formulata
prendendo spunto dall'ecologia dei mari terrestri, in cui, a ridosso della superficie, si addensano
semplici organismi foto sintetici, come il fitoplancton, subito al di sotto dei quali si trovano i pesci
che si cibano di essi, e più in profondità i predatori marini che si nutrono dei pesci. I tre ipotetici
equivalenti di questi organismi su Giove sono stati definiti da Sagan e Salpeter palleggiatori,
sprofondatori e cacciatori o, in lingua inglese, floaters, sinkers ed hunters, e sono stati immaginati
come delle creature simili a bolle di dimensioni gigantesche che si muovono propellendo l'elio
atmosferico. I dati forniti dalle due Voyager nel 1979 hanno confermato la non idoneità del gigante
gassoso a supportare eventuali forme di vita.
140
Giove nella cultura umana
Etimologia e significato mitologico - religioso
Lo Zeus di Otricoli. Marmo, copia romana di originale bronzeo greco del IV secolo a.C. Musei Vaticani.
La grande luminosità di Giove, che lo rende ben visibile nel cielo notturno, lo ha reso oggetto di
numerosi culti religiosi da parte delle civiltà antiche, per prime le civiltà mesopotamiche. Per i
Babilonesi, il pianeta rappresentava Marduk, il primo fra gli dei e il creatore dell'uomo. L'analogo
greco di Marduk era Zeus, in greco antico Ζεύς, che era spesso poeticamente chiamato con il
vocativo Ζεῦ πάτερ, Zeu pater, O padre Zeus!. Il nome è l'evoluzione di Di̯ ēus, il dio del cielo
diurno della religione protoindoeuropea, chiamato anche Dyeus ph2tēr, Padre Cielo. Il dio era
conosciuto con questo nome anche in sanscrito, Dyaus/Dyaus Pita, e in latino, Iuppiter,
originariamente Diespiter), lingue che elaborarono la radice dyeu- ,splendere, e nelle sue forme
derivate, cielo, paradiso, dio; in particolare, il nome latino della divinità, che deriva dal vocativo
dyeu-ph2tēr, presenta molte analogie con il sostantivo deus-dīvus, dio, divino, e dis, una variazione
di dīves, ricco, che proviene dal simile sostantivo deiwos. Zeus/Giove è quindi l'unica divinità del
Pantheon olimpico il cui nome abbia un'origine indoeuropea così marcata. Zeus/Giove era re degli
dei, sovrano dell'Olimpo, dio del cielo e del tuono. Famoso per le sue frequentissime avventure
erotiche extraconiugali, fu padre di divinità, eroi ed eroine e la sua figura è presente nella maggior
parte delle leggende che li riguardano. Dalla medesima radice indoeuropea trae origine anche il
nome dell'equivalente nella religione germanica e in quella norrena, Tīwaz, cfr. in alto tedesco
antico Ziu e in norreno Týr. Tuttavia, se per Greci e Romani il dio del cielo era anche il più grande
degli dei, nelle culture nordiche questo ruolo era attribuito ad Odino: di conseguenza questi popoli
non identificavano, per il suo attributo primario di dio del tuono, Zeus/Giove né con Odino né con
Tyr, quanto piuttosto con Thor, Þórr. Da notare comunque come il quarto giorno della settimana sia
dedicato da entrambe le culture, quella greco romana e quella nordica, come il giorno dedicato a
Giove: Giovedì deriva infatti dal latino Iovis dies, mentre l'equivalente inglese, Thursday, significa
Thor's day, ossia giorno di Thor.
141
Nella letteratura e nelle opere di fantascienza
I beati del Cielo di Giove nell'Aquila imperiale; incisione di Gustave Doré.
Giove, nonostante la sua grande luminosità, non ha goduto di grande attenzione nel mondo
letterario antico e medioevale; il pianeta, infatti, compare principalmente come riferimento per il
suo significato astrologico. Marco Manilio, nei suoi Astronomicon libri, descriveva Giove come un
pianeta dagli influssi temperati e benigni, e lo definiva come il pianeta più benefico. Dante
Alighieri, nel Convivio, associa Giove all'arte della geometria, poiché come Giove è la, stella di
temperata complessione, Con - II, 1,4 tra il cielo caldo di Marte e quello freddo di Saturno, così la
geometria spazia tra il punto, suo principio primo, e il cerchio, figura perfetta e quindi sua massima
realizzazione. Il pianeta compare anche nel capolavoro del poeta fiorentino, la Divina Commedia, e
in particolare nel Paradiso, di cui rappresenta il sesto Cielo. La virtù caratteristica dei beati di questo
Cielo è la giustizia: esso è infatti sede delle anime di principi saggi e giusti, tra cui Re Davide,
Traiano e Costantino, che appaiono a Dante come luci che volano e cantano, formando lettere
luminose che compongono la frase, Diligite iustitiam qui iudicatis terram, Amate la giustizia voi
che giudicate il mondo; in seguito i beati, a partire dall'ultima M, che è anche l'iniziale della parola
Monarchia, tematica cara a Dante, danno forma all'immagine di un'aquila, allegoria dell'Impero.
Questo cielo è mosso dalle intelligenze angeliche della seconda gerarchia, cioè dalle dominazioni.
Solamente a partire dal XVIII secolo il pianeta fu utilizzato in quanto tale, come ambientazione
fittizia per diverse opere letterarie a carattere filosofico: in Micromega, scritto da Voltaire nel 1752,
l'eroe eponimo e il suo compagno saturniano si fermano su Giove per un anno, durante il quale
hanno, imparato alcuni segreti veramente degni di nota. Fu soprattutto verso la fine del XIX secolo
che il pianeta divenne in maniera costante l'ambientazione di numerosi racconti del filone
fantascientifico. Giove è stato spesso rappresentato, soprattutto nelle opere dei primi anni del
Novecento, come un enorme pianeta roccioso circondato da un'atmosfera molto densa e spessa,
prima che si scoprisse la sua vera natura di gigante gassoso, privo di una vera e propria superficie.
Oltre a Giove stesso è stato spesso utilizzato come ambientazione fantascientifica anche il suo
sistema di satelliti.
142
Immagine negli infrarossi dell'atmosfera gioviana ripresa dal Very Large Telescope dell'ESO.
Grande Macchia Rossa
Vista della Grande Macchia Rossa di Giove e dei suoi dintorni in falsi colori ripresa dalla Voyager 1 il 25 febbraio 1979,
quando la sonda si trovava a circa 9 milioni di chilometri di distanza.
143
Saturno
E’ il sesto pianeta del Sistema solare in ordine di distanza dal Sole ed il secondo pianeta più
massiccio, dopo Giove.. Saturno, con Giove, Urano e Nettuno,, è classificato come gigante gassoso.
Il nome deriva dall'omonimo
omonimo dio della mitologia romana;
romana; il suo simbolo astronomico è una
rappresentazione stilizzata della falce del dio dell'agricoltura e dello scorrere del tempo in greco,
Kronos , ,.Saturno
.Saturno è composto principalmente di idrogeno, e in piccole proporzioni di elio, a cui
seguono, in proporzione decrescente, gli altri elementi. Il nucleo, consistente in silicati e ghiacci, è
circondato da uno spesso strato di idrogeno metallico e quindi di uno strato esterno gassoso. Le
velocità del vento nella atmosfera di Saturno possono raggiungere 1800 km/ora, significativamente
più veloce di quelle su Giove. Saturno ha un esteso e vistoso sistema di anelli, che consiste
principalmente in particelle di ghiacci e polveri di silicati. Della sessantina di lune conosciute che
orbitano intorno al pianeta, Titano è la più grande ed è l'unica luna del Sistema solare ad avere
un'atmosfera significativa.
144
Classificazione Pianeta Gigante Gassoso
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
1 426 725 413 km
Periodo Orbitale
29,45 anni
10.756,1995 giorni
Circonf. Orbitale
8.958.000.000 km
Perielio
1.349.467.375 km
Afelio
1.503.983.449 km
Periodo sinodico
378,10 giorni
Diametro Equatoriale
Superficie
Volume
Massa
Densità Media
Acceleraz. di grav. In sup.
Velocità di fuga
Velocità di rotaz. All’equat.
Periodo di rotazione
Giorno Siodereo
Pressione atmosferica
Temperatura superficiale
Temper. Sommità nubi
Albedo
Inclin. Asse su eclittica
(All'epoca J2000)
Velocità orbitale
9.137 m/s min
9.639 m/s medio
Inclinaz. risp. Equa. sole
Long. Nodo Ascendente
Satelliti e Anelli
Dati Fisici
120.536 Km
Inclinazione assiale
16
4,27 × 10 m²
8,27 × 1023 m³
5,6846 × 1026 kg
0,70 × 103 kg/m³
8,96 m/s² 0,914g
35 490 m/s
9 870 m/s
10 h 47 min 6 s
140 000 Pa
82 K min
143 K media
93 K media
0,47
2,48446°
10.183 m/s max
5,51°
113,71504°
50 si
26,73°
K 276 = °C 0
Cenni storici
Saturno è l'ultimo dei pianeti visibili ad occhio nudo, ed era conosciuto sin dall'antichità. Il primo
astronomo ad osservarne la forma peculiare fu Galileo, che nel 1610 non riuscì a risolvere
completamente la figura del pianeta circondato dai suoi anelli. Inizialmente il pianeta gli apparve
accompagnato da altri due corpi sui lati, e pertanto lo definì "tricorporeo. Con le osservazioni
successive - e l'uso di strumenti più sofisticati - la variazione dell'angolo visuale degli anelli gli
mostrò via via aspetti diversi, che lo spinsero a chiamare "bizzarro" il pianeta. Galileo nei suoi
schizzi ipotizzò varie soluzioni per la forma di Saturno, fra cui anche possibili anelli, che tuttavia
erano tangenti la superficie del corpo celeste. Nei secoli successivi Saturno fu oggetto di studi
approfonditi: nel 1655 l'astronomo Christiaan Huygens fu il primo ad intuire la natura anulare dei
corpi visti da Galileo attorno al pianeta, e scoprì anche il satellite Titano. Giandomenico Cassini nel
1675 fu il primo a ipotizzare la natura degli anelli e vi individuò la prima suddivisione o lacuna, che
ancora oggi porta il suo nome. Inoltre scoprì altre quattro lune saturniane: nel 1671, Rea nel 1672,
Dione e Teti nel 1684. La natura "granulare" degli anelli fu dimostrata per via teorica nel 1859 dal
fisico scozzese James Clerk Maxwell.
145
Osservazione dalla Terra
Il momento migliore per osservare Saturno e i suoi anelli è l'opposizione,
l'
quando l'elongazione
l'
del
pianeta è di 180°, e si trova quindi nella parte di cielo
cie opposta al Sole. In tutti questi casi il diametro
di Saturno è troppo piccolo per poterlo percepire ad occhio nudo, e il pianeta apparirà sempre come
un punto. È necessario un telescopio di modesta potenza, almeno 40 ingrandimenti, che pochi
binocoli sono in grado di fornire, per poter distinguere il disco del pianeta
neta e gli anelli.
Caratteristiche fisiche
Saturno dalla sonda Cassini.
Saturno appare visibilmente schiacciato ai poli: i suoi diametri equatoriale e polare
polar differiscono di
quasi il 10%, 120 536 km contro 108 728 km.. Questa forma è il risultato della sua rapida rotazione
e della sua composizione chimica - con la densità per centimetro cubico più bassa del
d Sistema
solare - facile a deformarsi. Anche gli altri pianeti, e i giganti gassosi in particolare, sono deformati
in maniera analoga, ma in modo molto meno evidente. Saturno è anche l'unico pianeta del sistema
solare con una densità media inferiore a quella
qu
dell'acqua: solo 0,69 g/cm3. In realtà il valore medio
è una combinazione di densità molto basse, nell'atmosfera del pianeta, e densità più elevate
all'interno, sicuramente maggiori di quella dell'acqua. Per questi valori si presuppone che il pianeta
abbia un nucleo di rocce e metalli non particolarmente massiccio.
Parametri orbitali
Saturno orbita attorno al Sole ad una distanza media di 1,427 miliardi di chilometri, percorrendo
una rivoluzione completa in 29,458 anni terrestri. La sua orbita è inclinata
inclinata di 2,488° rispetto
all'eclittica ed è eccentrica di un fattore 0,0560. Alla sua distanza, la luce del Sole appare 100 volte
meno intensa rispetto alle misure effettuate da Terra. Con una massa pari a 95,181 volte e un
volume pari a 744 volte quello terrestre,
terrestre, Saturno è il secondo pianeta più grande del sistema solare
dopo Giove. L'asse di rotazione è inclinato di 26,731 gradi, regalando al pianeta un ciclo di stagioni
più o meno analogo a quello terrestre e marziano, ma assai più lungo. Il periodo di rotazione
r
di
Saturno sul proprio asse varia a seconda della quota; gli strati superiori, nelle regioni equatoriali,
impiegano 10,233 ore a compiere un giro completo, mentre nucleo e mantello ruotano in 10,675
ore.
146
Atmosfera
Immagine dalla Cassini in falsi colori della "Tempesta Dragone" di Saturno,
Saturno in alto a destra.
L'atmosfera di Saturno mostra bande simili a quelle di Giove,, ma molto più deboli e più larghe
vicino all'equatore.. Le formazioni atmosferiche, macchie, nubi, sono
no così deboli da non essere mai
state osservate prima dell'arrivo delle sonde Voyager.. Da allora i telescopi a terra e in orbita sono
migliorati al punto da poter condurre regolari osservazioni delle caratteristiche atmosferiche di
Saturno. Sono state trovate tempeste di forma ovale dalla lunga vita e molto simili a quelle di
Giove. Nel 1990 il Telescopio Spaziale Hubble osservò un'enorme nube bianca vicino all'equatore
del pianeta, e un'altra fu osservata nel 1994. Negli anni ottanta le due sonde del Programma
Voyager fotografarono una struttura esagonale presente
presente nei pressi del polo nord del pianeta, che è
stata osservata anche dalla sonda Cassini.
Cassini. Non si conosco ancora le cause della presenza di questa
q
forma geometrica regolare, ma sembra che non sia collegato con la radio-emissione
radio emissione di Saturno e
con la sua attività delle aurore polari. L'atmosfera di Saturno, molto simile a quella di Giove, è
composta principalmente di idrogeno ed elio;; quella di Saturno contiene tuttavia una percentuale di
idrogeno leggermente maggiore, oltre ad una quantità di fosforo ed arsenico circa 10 volte
superiore. Anche nel caso di Saturno, come per Giove, è stato possibile individuare tramite la
l
spettroscopia agli infrarossi la presenza di concentrazioni infinitesimali di monossido di carbonio,
carbonio
fosfina, idruro di germanio ed arsina.. Forse questi composti chimici, che normalmente non
potrebbero esistere in un'atmosfera a base di idrogeno ed elio, si originano
originano in reazioni chimiche
sconosciute e sono poi spinti fino al livello atmosferico visibile del pianeta da forti moti convettivi.
147
Immagine del polo nord di Saturno ripresa dalla sonda Cassini. È visibile la struttura ad esagono.
Una sostanziale
nziale differenza fra le atmosfere di Giove e Saturno è la presenza di bande chiare e scure,
specialmente presso l'equatore, molto evidenti nel primo ma estremamente soffuse e poco
contrastate nell'altro. Il motivo è probabilmente la minore temperatura atmosferica
atm
di Saturno,
130 K nell'alta atmosfera,, che favorisce la formazione di nubi ad una profondità maggiore rispetto a
Giove. Ciò nonostante l'atmosfera saturniana è percorsa da venti fortissimi, che soffiano fino a
1800 km/h presso l'equatore. Sono inoltre
inoltre presenti cicloni, soprattutto alle alte latitudini, dalla
durata relativamente breve e dalle dimensioni massime di circa 1200 km.
Struttura interna
L'interno di Saturno
L'interno di Saturno è simile a quello di Giove, con un nucleo roccioso, uno strato di idrogeno
metallico liquido sopra di esso, e uno strato di idrogeno molecolare ancora più sopra. Sono presenti
tracce di ghiacci di vari elementi. L'interno
L'in
di Saturno è molto caldo, 12 000 kelvin nel nucleo, e
l'intero pianeta emette nello spazio
azio più energia di quella che riceve dal Sole.
Sole La maggior parte di
questa energia proviene da una lenta compressione gravitazionale chiamata meccanismo di KelvinKelvin
Helmholtz,, ma sembra che tale fenomeno non basti a spiegare l'ammontare di energia osservata.
Una proposta per spiegare il calore in più è la discesa di gocce di elio molto all'interno di Saturno,
che genererebbe calore per frizione contro l'idrogeno
l'
circostante.
148
Campo magnetico
Il campo magnetico di Saturno
L'esistenza di un campo magnetico di Saturno è stata accertata dalla sonda Pioneer 11, 1979 e
successivamente magnetico terrestre, attualmente anche la sonda Cassini sta fornendo importanti
dati. La sua origine, come per il pianeta Giove, è dovuta allo strato di idrogeno liquido all'interno
del pianeta, ove si producono frequenti scariche elettriche, ed alla elevata velocità di rotazione. Il
suo orientamento è quasi coincidente con l'asse di rotazione, con uno scarto inferiore all'1%. La
magnetosfera è composta da fasce di radiazione a forma di toroide nelle quali si ritrovano elettroni e
nuclei atomici ionizzati. Il tutto si estende per oltre 2 milioni di km e anche oltre nella direzione
opposta a quella del Sole. L'interazione tra la magnetosfera e la ionosfera, provoca aurore polari che
circondano i poli. Queste aurore sono state fotografate anche dall'HST. Altre interazioni dovute al
campo magnetico sono statee osservate tra i suoi satelliti: una nube composta da atomi di idrogeno
che va dall'orbita di Titano fino all'orbita di Rhea e un disco di plasma, anche questo formato da
idrogeno e ioni di ossigeno, che si estende dall'orbita di Tethys fino quasi all'orbita
all'orb di Titano. Il
plasma ruota in sincronia quasi perfetta con il campo magnetico di Saturno.
Satelliti naturali
Il sistema di Saturno, fotomontaggio.
Saturno possiede un elevato numero di satelliti naturali:: 61 di cui se ne conoscono 49 tra confermati
e probabili, 12 dei quali scoperti solo nel 2005 grazie al telescopio giapponese Subaru; solo 30 sono
attualmente dotati di nomi propri. Non sarà mai possibile quantificare con precisione il loro numero,
perché tecnicamente tutti i minuscoli corpi ghiacciati che compongono gli anelli di Saturno sono da
149
considerarsi satelliti. Il satellite saturniano più interessante è di gran lunga Titano,
Titano l'unico satellite
del sistema solare a possedere una densa atmosfera. Il gran numero di satelliti e la presenza degli
anelli rende molto complessa la dinamica del sistema di Saturno. Gli anelli sono influenzati dai
movimenti dei satelliti, che causano marcate divisioni o lacune, e l'interazione
interazione mareale con Saturno
porta effetti perturbanti sulle orbite dei satelliti minori.
Schema degli anelli e dei satelliti di Saturno
Anelli
Gli anelli planetari di Saturno, visti dalla sonda Cassini.
Saturno possiede un magnifico sistema di anelli planetari,, composti da milioni di piccoli oggetti
ghiacciati, della grandezza di un chilometro o meno, orbitanti attorno al pianeta sul suo piano
equatoriale, e organizzati in un anello piatto. Poiché l'asse di rotazione di Saturno è inclinato
i
rispetto al suo piano orbitale,, anche gli anelli risultano inclinati. Questa natura "granulare" degli
anelli fu dimostrata per via teorica fin dal 1859 dal fisico scozzese James Clerk Maxwell.
Maxwell
150
Gli anelli iniziano ad un'altezza di circa 6600 km dalla sommità delle nubi di Saturno e si estendono
fino a 120 000 km, poco meno di un terzo della distanza Terra-Luna.
Terra Luna. Il loro spessore è mediamente
pari ad appena 3 km.
Anelli di Saturno a colori naturali
La loro scoperta è dovuta a Christiaan Huygens,
Huygens nel 1655;; in precedenza già Galileo Galilei aveva
notato delle insolite protuberanze ai lati del pianeta, ma la scarsa potenza del suo telescopio e la
particolare posizione di Saturno all'epoca - con gli anelli disposti di taglio per un osservatore
terrestre, e quindi periodicamente invisibili - non gli avevano permesso di distinguerne la forma con
chiarezza. Gli anelli sono divisi in sette fasce, separate da delle divisioni che sono quasi
qu
vuote.
L'organizzazione in fasce e divisioni risulta da una complessa dinamica ancora non ben compresa,
ma nella quale giocano sicuramente un ruolo i cosiddetti satelliti pastori, lune di Saturno che
orbitano all'interno o subito fuori dell'anello. L'origine
L'origine degli anelli è sconosciuta. Ci sono due
ipotesi principali: che siano il risultato della distruzione di un satellite di Saturno, ad opera di una
collisione con una cometa o con un altro satellite, oppure che siano un "avanzo" del materiale da cui
si formò Saturno che non è riuscito ad assemblarsi in un corpo unico.
Immagine artistica dell'anello più esterno di Saturno.
151
Queste due teorie però,
ò, probabilmente, andranno presto riconsiderate, invero, esse si basano sul
presupposto d'instabilità degli anelli, condannandoli ad una vita relativamente breve (dispersione, o
caduta sul pianeta, nel giro di pochi milioni di anni); tuttavia studi recenti hanno ipotizzato che la
loro massa sia maggiore di quanto creduto, facendo così spostare la datazione della loro nascita a
miliardi di anni indietro. Nell'ottobre del 2009 grazie al telescopio spaziale Spitzer,
Spitzer è stato scoperto
il più grande anello di Saturno mai osservato prima di oggi. Questo enorme anello si trova alla
periferia del sistema di Saturno, in un'orbita inclinata di 27° rispetto al piano del
d sistema di sette
anelli principali. Il nuovo anello, che si ritiene sia originato da Febe,, è composto di ghiaccio e di
polvere allo stato di particelle alla temperatura di -157 °C. Pur essendo molto esteso questo anello è
rilevabile solo nello spettro infrarosso, perché non riflette la luce visibile. La massa dell'anello
comincia a circa 6 milioni di chilometri dal pianeta e si estende su 11,9 milioni di chilometri. La
scoperta
operta potrebbe essere decisiva per risolvere il problema legato alla colorazione del satellite
Giapeto:: gli astronomi ritengono che le particelle dell'anello, che orbitano Saturno in modo
retrogrado (proprio come Febe), vadano a collidere contro la superficie di Giapeto quando esso,
durante il suo moto orbitale,, attraversa l'anello.
Esplorazione di Saturno
Una delle due sonde del programma Voyager
Saturno fu visitato per la prima volta dalla sonda statunitense Pioneer 11 nel 1979, e nei due anni
seguenti dalle sonde Voyager 1 e Voyager 2.. Tutte e tre le sonde eseguirono dei fly-by, ovvero si
limitarono a passare accanto al pianeta e proseguire oltre. La sonda Cassini-Huygens
Huygens ha come scopo
principale l'esplorazione del sistema di Saturno e in particolare della sua luna Titano. Essa è arrivata
il primo luglio 2004 ed è da allora in orbita attorno al pianeta. La stessa missione ha permesso di
osservare, nel 2005, laghi e fiumi di metano liquido sulla superficie di Titano, e nel 2006 sbuffi di
vapor d'acqua emessi dalla superficie del satellite Encelado:
Encelado: si tratta della prima osservazione certa
di acqua non ghiacciata al di fuori della Terra.
Curiosità: Saturno ha un peso specifico inferiore a quello dell'acqua, ciò significa che ci
galleggerebbe senza problemi.
152
Urano
E’il settimo pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole,, il terzo per diametro e il quarto
per massa.. Il suo simbolo astronomico Unicode è
. Porta il nome della divinità greca del cielo,
Urano, Οὐρανός in greco antico,
antico padre di Crono, Saturno e nonno di Zeus,
Zeus Giove. Sebbene sia
visibile anche ad occhio nudo come gli altri cinque pianeti noti fin dall'antichità, non fu mai
riconosciuto come tale a causa della sua bassa luminosità e della sua orbita particolarmente
par
lenta
venne scoperto infatti soltanto il 13 marzo 1781 da William Herschel,, diventando così il primo
pianeta ad essere stato scoperto tramite un telescopio.. Una curiosità riguardo alla sua scoperta è che
essa giunse del tutto
to inaspettata: i pianeti
p
visibili ad occhio nudo, fino a Saturno,
Saturno erano conosciuti
da millenni, e nessuno sospettava l'esistenza di altri pianeti, fino alla scoperta,
scoperta più che altro per
caso, di Herschel che notò come una particolare stellina sembrava spostarsi. Da quel momento in
poi, nessuno fu più sicuro del reale numero di pianeti del nostro sistema solare.
solare La composizione
chimica di Urano è simile a quella di Nettuno ed entrambi hanno una composizione differente
rispetto a quella dei giganti gassosi più grandi Giove e Saturno; per questa ragione, gli astronomi
talvolta preferiscono riferirsi a questi due pianeti trattandoli come una classe separata, i "giganti
ghiacciati". L'atmosfera del pianeta, sebbene sia simile a quella di Giove e Saturno per la presenza
abbondante di idrogeno ed elio,
elio contiene una proporzione elevata di ghiacci,
ghiacci come l'acqua,
l'ammoniaca e il metano,, assieme a tracce di idrocarburi;; è anche l'atmosfera più fredda del sistema
solare, con una temperatura minima che può scendere
scende fino a 49 K, −224 °C. Possiede una
complessa struttura di nubi benn stratificata, in cui si pensa che l'acqua si trovi negli strati inferiori e
il metano in quelli più in quota. L'interno del pianeta al contrario sarebbe composto principalmente
di ghiacci e rocce. Una delle caratteristiche più insolite del pianeta è l'orientamento
l'orientamento del suo asse di
rotazione.. Tutti gli altri pianeti hanno il proprio asse quasi perpendicolare al piano dell'orbita,
dell'
mentre quello di Urano è quasi parallelo. Ruota quindi mantenendo uno dei suoi poli verso il Sole
per metà del periodo di rivoluzione con conseguente estremizzazione delle fasi stagionali. Inoltre,
poiché l'asse è inclinato di poco più
p di 90°, la rotazione è tecnicamente retrograda:
retrograda Urano ruota nel
verso opposto rispetto a quello di tutti gli altri
altri pianeti del sistema solare, eccetto Venere,
Venere anche se
vista l'eccezionalità dell'inclinazione la rotazione retrograda è solo una nota minore.
minor Il periodo della
sua rivoluzione attorno al sole è di 84 anni circa e quindi ogni 40 anni cambia il polo esposto al
sole, che ha una temperatura superiore rispetto a quella dell'equatore.
dell'
. La sua orbita giace in pratica
sul piano dell'eclittica,, inclinazione di 0,7°.
0,7° Come gli altri pianeti giganti, Urano
Ura possiede un
sistema di anelli planetari,, una magnetosfera e numerosi satelliti;; visti da Terra, a causa
dell'inclinazione del pianeta, i suoi anelli possono talvolta apparire come un sistema concentrico che
circonda il pianeta come fossero anelli di un bersaglio e le sue lune girargli attorno come fossero
lancette di un orologio, sebbene nel 2007 e 2008 gli anelli apparivano di taglio. Nel 1986 la sonda
Voyager 2 mostrò Urano come un pianeta senza alcun segno distintivo sulla
sulla sua superficie, come
bande e tempeste, tipiche invece degli altri pianeti gassosi; tuttavia, le osservazioni condotte da
Terra hanno mostrato delle evidenze di cambiamenti legati alle stagioni e un aumento dell'attività
climatica, come il pianeta si è avvicinato all'equinozio.
all'
. La velocità dei venti su Urano può
raggiungere i 250 metri al secondo, pari a ben 900 km/h.
153
Classificazione Pianeta Gigante Gassoso
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
2.870.972.220 km
Periodo Orbitale
84,07 anni
Periodo sinodico
369,65
Circonf. Orbitale
18.029.000.000 km
Perielio
2.735.555.035 km
Afelio
3.006.389.405 km
Diametro Equatoriale
Superficie
Volume
Massa
Densità Media
Acceleraz. di grav. In sup.
Velocità di fuga
Velocità di rotaz. All’equat.
Periodo di rotazione
Pressione atmosferica
Magnitudine apparente
Inclinazione assiale
Albedo
(All'epoca J2000)
Inclinaz. risp. Equa. sole
Long. Nodo Ascendente
Satelliti e Anelli
Dati Fisici e Osservativi
51.118 km
Temperatura superficiale
8,084 × 1015 m²
Temp. Alla sommita nubi
6,834 × 1022 m³
25
8,6832 × 10 kg
1,318 × 103 kg/m³
8,69 m/s²
21 290 m/s
2 590 m/s
17 h 14 min 24 s
retrograda
1200 hPa
A livello delle nubi
K 276 = °C 0
5,9 - 5,32
97,77°
0,65
Scoperto il 13 marzo 1781 da William Herschel
154
6,48°
74,22988°
27 si(13)
59 K min
68 K media
55 K
Osservazione
Transito di Ariel sul disco del pianeta, nel 2007.. Immagine ripresa dal Telescopio spaziale Hubble.
Il pianeta manifesta fluttuazioni
tuazioni nella luminosità, ben documentate, determinate sia da cambiamenti
fisici dell'atmosfera del pianeta, sia da considerazioni geometriche e prospettiche. La luminosità di
Urano è influenzata dalla sua distanza dal Sole, dalla distanza dalla Terra e dalla
d
particolare vista
che offre al nostro pianeta: Urano appare leggermente più grande e più luminoso quando mostra le
regioni polari alla Terra. Inoltre è stata individuata una correlazione tra l'attività
l'
solare e la
luminosità del pianeta: durante i periodi di intensa attività solare, le fluttuazioni nella luminosità del
pianeta sono più pronunciate. Tra il 1995 ed il 2006 la magnitudine apparente di Urano è variata
fluttuando
ttuando tra +5,5 e +6,0, ponendolo giusto al di sopra del limite per la visibilità ad occhio nudo,
intorno +6,5. All'opposizione, è visibile come una debole stella quando il cielo è scuro e può essere
osservato anche in ambiente urbano usando un binocolo Dalla terra ha un diametro compreso tra 3,4
e 3,7 arcsecondi.. Con un telescopio a 100 ingrandimenti si riesce ad intravvedere la forma di un
disco, fino ad arrivare a 500× dove raggiunge le dimensioni angolari della Luna. Anche usando
grossi telescopi non può essere visto nessun dettaglio del suo disco. In ogni modo studi
all'infrarosso della sua atmosfera mediante l'utilizzo di ottiche adattive e del Telescopio spaziale
Hubble hanno riportato dati interessanti nei vari anni dopo il passaggio della sonda Voyager 2.
L'osservazione dei satelliti del pianeta è difficoltosa. Oberon e Titania possono essere individuati
con un telescopio da 8'',, in un cielo particolarmente
particolar
buio. Aperture di 12-14
14 e 16 dovrebbero
permettere l'individuazione di Ariel ed Umbriel rispettivamente. Miranda può essere osservata solo
con grandi telescopi.
155
Storia delle osservazioni
Scoperta e scelta del nome
Urano è il primo pianeta scoperto che non fosse conosciuto nei tempi antichi; era già stato osservato
in molte occasioni precedentemente, ma fu sempre scambiato, erroneamente, per una stella. La
prima osservazione visiva registrata è quella del 1690 di John Flamsteed,, che la catalogò come
stella 34 della costellazione del Toro.
Toro. Flamsteed osservò Urano altre due volte, nel 1712 e nel 1715.
James Bradley la osservò nel 1748,
1748 1750 e 1753; Tobias Mayer nel 1756.
1756 Pierre Charles Le
Monnier la osservò quattro volte nel 1750, due nel 1768, sei nel 1769 e un'ultima volta nel 1771.
Egli fu una vittima del suo stesso disordine: una delle sue osservazioni fu trovata consegnata su una
carta da pacchi usata per conservare la polvere per capelli. Vale la pena di sottolineare che questi
astronomi non sospettavano l'esistenza di pianeti oltre Saturno,, semplicemente perché nessuno ci
aveva mai pensato. Urano venne
venn trovato per caso, quando Sir William Herschel notò come
un'altrimenti anonima stellina sembrava spostarsi nel cielo. Anche allora, occorse del tempo prima
che gli astronomi si rendessero conto di avere a che fare con un nuovo pianeta. Una curiosa
conseguenza è che, da quel momento, divenne possibile ipotizzare l'esistenza di altri pianeti (se ne
scoprirono successivamente altri due, oltre a numerosissimi altri corpi minori e vari pianeti ipotetici
rivelatisi inesistenti), che prima non erano semplicemente mai stati cercati.
William Herschel.
Sir William Herschel scoprì il pianeta il 13 marzo 1781,, ma non lo riconobbe come tale: rese
pubblica la notizia soltanto il 26 aprile 1781 registrandolo come una cometa. Account of a Comet di
Mr.. Herschel, F. R. S.; comunicato dal Dr. Watson, Jun. of Bath, F. R. S., Philosophical
Transactions of the Royal Society of London, Volume 71, pp. 492-501.
492
Herschel in origine gli
diede come nome Georgium Sidus,
Sidus la stella di George, in onore del re della Gran Bretagna Giorgio
III.. Quando fu provato non essere una cometa, ma un pianeta,
pianeta, allora Herschel lo ribattezzo come
Georgian Planet, il pianeta Giorgiano.
Giorgiano. In ogni caso questo nome non venne accettato all'esterno
della Gran Bretagna. Jerome Lalande
alande propose, nel 1784,, di chiamarlo Herschel e creò
cre anche il
simbolo del pianeta , un globo sormontato
sor
dalla sua iniziale: 'H';; la sua proposta fu prontamente
accettata dagli astronomi francesi. Erik Prosperin, di Uppsala,, propose il nome di Astrea, Cibele e
Nettuno (ora nomi detenuti da due asteroidi e un pianeta, rispettivamente: 5 Astraea,
Astraea 65 Cybele e
Nettuno). Anders Johan Lexell,, di San Pietroburgo,, propose come compromesso il nome Nettuno di
156
Giorgio III e Nettuno di Gran Bretagna.
Bretagna Daniel Bernoulli, da Berlino,, suggerì Hypercronius e
Transaturnis. Georg Christoph Lichtenberg,
Lichtenberg da Gottinga,, intervenne proponendo Austräa, una dea
menzionata da Ovidio, ma che è tradizionalmente associata con la Vergine.. Anche il nome Minerva
è stato proposto. Infine, Johann Elert Bode,
Bode come editore del Berliner Astronomisches Jahrbuch,
Jahrbuch
optò per Urano, nome di un dio greco.
greco Maximilian Hell usò tale nome nella prima effemeride
pubblicata a Vienna.. Esaminando le pubblicazioni del Monthly Notices of the Royal Astronomical
Society dal 1827 si nota che il nome Urano era già il più comunemente usato dagli astronomi
britannici. Il nome assegnato dallo scopritore
scopritore fu usato in modo saltuario e solo da alcuni britannici.
L'ultimo a recepire il nome Urano è stato il HM Nautical Almanac Office nel 1850.
1850
Missioni spaziali
Ultima immagine di Urano ripresa dalla Voyager 2 quando ha oltrepassato il pianeta per proseguire verso Nettuno.
L'esplorazione di Urano è avvenuta soltanto per mezzo della sonda Voyager 2 e non sono
programmate al momento ulteriori missioni esplorative sul posto.. Per ovviare alla mancanza di
informazioni
formazioni dirette, le variazioni nell'atmosfera del pianeta sono studiate attraverso campagne di
osservazione telescopica, in particolare utilizzando la Camera planetaria a grande campo a bordo
del Telescopio spaziale Hubble.. L'esplorazione di Urano, come anche quella di Nettuno,
Nettuno è resa
difficoltosa dalle grandi distanze che separano il pianeta dalla Terra e dal Sole. Ogni missione deve
essere dotata di un sistema di alimentazione in grado di fornire energia alla sonda senza la
possibilità di conversione dell'energia
energia solare attraverso l'uso di pannelli fotovoltaici.
fotovoltaici Attualmente,
l'unica fonte praticabile di energia è un generatore termoelettrico a radioisotopi.
radioisotopi Lo studio di Urano,
infine, non è ritenuto prioritario dalle principali agenzie spaziali, che stanno concentrando le
l proprie
risorse nell'esplorazione
esplorazione dei sistemi di Giove e di Saturno e stanno valutando l'opportunità di
inviare una missione verso Nettuno.
Nettuno
157
Il sorvolo della Voyager 2
La sonda Voyager 2 toccò il massimo avvicinamento al pianeta il 24 gennaio 1986, ad una distanza
di circa 81 500 km. Le osservazioni durarono solo sei ore, ma hanno permesso agli astronomi di
imparare su Urano molto più di quanto avessero appreso da più di 200 anni di osservazioni da
Terra. Le prime analisi fatte dei dati furono tuttavia un enorme delusione: non veniva riscontrata la
presenza di fasce parallele né di nubi, al contrario di come era stato osservato da Terra; l'atmosfera
di un colore azzurro-verde era uniforme e priva completamente di dettagli. Fu solo grazie ad un
trattamento delle immagini che apparvero sia le nubi che le altre formazioni. La sonda scoprì nuove
lune, inviò a Terra le prime immagini degli anelli e scoprì inoltre attività geologica sulle lune
maggiori: depositi scuri in fondo a crateri ghiacciati indicavano la presenza di acqua sporca dovuta
ad attività vulcanica.
Atmosfera
L'atmosfera è spessa 7600 km ed è composta da idrogeno, 83%, elio, 15%, metano, 2% e con tracce
di acqua ed ammoniaca. Nel 1986 la sonda spaziale Voyager 2 rilevò nubi trasportate da correnti
d'aria comprese tra i 100 e i 600 km/h. Nel 1998 il telescopio spaziale Hubble ha fotografato, a
differenti altitudini, circa 20 formazioni nuvolose tra le più luminose presenti nel sistema solare
esterno. Le nubi sono probabilmente formate da cristalli di metano che condensano come bolle
calde di gas risalenti dalle profondità di Urano. La parte sottostante, più dell'80% della massa del
pianeta, è formata da un liquido composto principalmente da materiali "ghiacciati" di acqua, metano
ed ammoniaca, mentre la parte centrale è formata da materiale più denso. Il colore ciano del pianeta
è dovuto alla presenza di metano nell'atmosfera, che assorbe la luce rossa e riflette quella blu. La
temperatura della superficie delle nuvole che ricoprono Urano è di circa 55 K, -218 °C o -360 °F;
Urano è talmente distante dal Sole che la differenza di temperatura tra l'estate e l'inverno è quasi
nulla.
Struttura interna
Urano è composto principalmente di rocce e vari tipi di ghiaccio, con solo circa il 15% di idrogeno
e una piccola frazione di elio, questo in contrasto con Giove e Saturno che invece sono composti
principalmente da idrogeno. Urano, come Nettuno, è in molti modi simile alla parte interna di
Giove e Saturno, senza però la massiccia presenza di idrogeno metallico liquido che i due pianeti
giganti posseggono grazie alle pressioni enormi che esercitano sulle loro parti interne. Urano, di
massa più piccola, non può generare una pressione sufficiente. Sembra inoltre che Urano non abbia
un nucleo roccioso, ma invece il materiale che lo compone sembra essere più o meno distribuito in
modo uniforme.
158
Inclinazione dell'assee
Urano con gli anelli e i satelliti
La principale particolarità di Urano sta nell'inclinazione del suo asse che si trova inclinato di 98° sul
piano dell'orbita. Si può pertanto affermare che l'asse di rotazione di Urano giace quasi sul suo
piano orbitale. Di conseguenza, uno dei
d due poli vedrà il Sole per metà dell'orbita, e per la
successiva metà dell'orbita cadrà nella zona in ombra. Nel tratto intermedio all'inversione dei due
poli rispetto al Sole, si verifica la situazione
sit
in cui il Sole sorge e tramonta intorno all'equatore
normalmente. Quando il Voyager 2 visitò il pianeta nel 1986, il polo sud di Urano era diretto verso
il Sole. Da notare che l'assegnazione di questo polo come polo sud è attualmente in discussione.
Urano può essere descritto come pianeta che ha un'inclinazione dell'asse leggermente maggiore di
90° o come pianeta che ha un'inclinazione leggermente inferiore a 90° e una rotazione retrograda.
Queste due descrizioni sono esattamente equivalenti come descrizione fisica di un pianeta,
pianet ma il
risultato è che la definizione di Polo Nord e Polo Sud è una l'opposta dell'altra. Un risultato di
questo strano orientamento è che le regioni polari di Urano ricevono una grande quantità di energia
dal Sole in maniera maggiore rispetto alle regioni
regioni prossime all'equatore. Tuttavia Urano è più caldo
all'equatore che ai poli, anche se il meccanismo responsabile di ciò non è attualmente conosciuto. È
sconosciuta anche la ragione per cui l'asse di rotazione di Urano è così inclinato. Per spiegare
quest'ultimo
'ultimo fatto è stata presentata un'ipotesi che si basa su una possibile collisione di Urano,
durante le fasi di formazione, con un altro proto pianeta,, con risultato finale questa strana
s
inclinazione dell'asse. Sembra anche che l'estrema inclinazione dell'asse di rotazione di Urano causi
delle variazioni estreme nelle stagioni per quanto riguarda il tempo meteorologico.
meteo
Durante il
viaggio del Voyager 2 le nubi di Urano erano estremamente deboli e miti, mentre osservazioni più
recenti, 2005, fatte
te tramite il telescopio spaziale Hubble hanno rilevato una presenza molto più
accentuata e turbolenta di allora, quando l'inclinazione dell'asse stava portando l'equatore nella
direzione
rezione perpendicolare al Sole, tale allineamento si è avuto nel 2007.
159
Campo magnetico
Il campo magnetico di Urano è particolare, in quanto non ha il suo centro nel nucleo del pianeta ed
è inclinato
nclinato di almeno 60° rispetto all'asse di rotazione. Probabilmente è generato dal movimento a
profondità relativamente superficiali all'interno del pianeta. Nettuno ha un campo magnetico simile
e quindi si pensa che questa stranezza non sia dovuta alla strana
strana inclinazione dell'asse di Urano. La
magnetosfera è attorcigliata dalla rotazione del pianeta in una spirale retrostante il pianeta stesso. La
sorgente del campo magnetico è sconosciuta, 2007;
2007; attualmente non si ritiene più vera la
supposizione dell'esistenza,
sistenza, tra il nucleo del pianeta e l'atmosfera, di un oceano super-pressurizzato
composto da acqua ed ammoniaca che avrebbe potuto generare una conduzione elettrica.
Anelli
Urano ripreso dal Telescopio spaziale Hubble nel visibile
Urano possiede un sistema di anelli appena percettibile, composto da materia scura e polverizzata
fino a 10 km di diametro.
iametro. Il sistema di anelli fu scoperto il 10 marzo 1977 da James L. Elliot,
Edward W. Dunham e Douglas J. Mink grazie all'osservatorio volante Kuiper Airborne
Observatory. La scoperta fu inaspettata: gli astronomi avevano predisposto l'aereo appositamente
per studiare un fenomeno molto raro: l'occultazione di una stella da parte di Urano, con l'intento di
poter studiare la sua atmosfera,
atmosfera, che avrebbe filtrato i raggi della stella, prima che questa
scomparisse dietro il pianeta. Il C141 trasportava un telescopio di 90 cm e un fotometro
fotoelettrico molto sensibile, capace di misurare le più piccole variazioni di luminosità. Quando i
ricercatori analizzarono le loro osservazioni scoprirono che la stella era scomparsa
scompa brevemente dalla
vista cinque volte prima e dopo l'occultamento da parte del pianeta. Dopo ripetuti controlli, nel
dubbio di un difetto nello strumento, conclusero che intorno ad Urano doveva esserci un sistema di
anelli analoghi a quelli di Saturno.
Saturno. Tale sistema di anelli venne rilevato direttamente quando la
sonda spaziale Voyager 2 passò nei pressi
pre di Urano nel 1986. Urano possiede due sistemi di anelli.
160
Il sistema più interno è formato da undici sottili anelli planetari, mentre quello più esterno è formato
da due anelli. Nel dicembre 2005 il telescopio spaziale Hubble ha fotografato due nuovi anelli, il
più largo dei quali ha un diametro due volte più grande degli anelli precedentemente conosciuti. I
due anelli sono così lontani dal pianeta che sono stati chiamati il "secondo sistema di anelli" di
Urano. Gli scienziati che hanno effettuato lo studio ipotizzano che l'anello più esterno venga
continuamente alimentato dal satellite Mab, scoperto nel 2005 e dal diametro di circa 20 km, che
orbita all'interno di tale anello.
Satelliti naturali
I satelliti naturali di Urano fino ad oggi, 2005, scoperti sono 27, tra questi i 5 principali sono: Ariel,
Umbriel, Titania, Oberon, Miranda.
Urano nella fantascienza
Il pianeta Urano costituisce lo scenario di numerose opere letterarie, prevalentemente di
fantascienza.
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Mr. Vivenair, uno pseudonimo, pubblicò nel 1784 A Journey Lately Performed Through the Air in an
Aerostatic Globe, Commonly Called an Air Balloon, From This Terraquaeous Globe to the Newly
Discovered Planet, Georgium Sidus, un resoconto di un viaggio in pallone sul pianeta da poco
scoperto.
Nella serie di Buck Rogers, 1928, Urano è ritratto come pianeta popolato da robot.
Clouds over Uranus di R. R. Winterbotham venne pubblicato su Astounding nel marzo del 1937
Nel film Viaggio al 7° pianeta, 1962, di Sidney W. Pink, gli astronauti incontrano su Urano delle
strane intelligenze.
Nel telefilm Doctor Who, 1963, episodio The Daleks' Master Plan, Urano è descritto come l'unico
luogo dell'universo dove può essere rinvenuto il minerale Taranium.
Nel Ciclo di Cthulhu di Howard Phillips Lovecraft, Urano è conosciuto come L'gy'hx e i suoi abitanti
sono creature metalliche di forma cubica e con molti piedi che adorano Lrogg. Questi esseri sono in
conflitto religioso con gli insetti Shan. The Insects from Shaggai di Ramsey Campbell del 1964.
Nell'anime Bishoujo Senshi Sailor Moon, 1992, attacchi sono associati con la forza della natura.
Nella serie animata Futurama (1999-2003), nel 2620 il nome di Urano è stato cambiato in Urectum.
In Gifts from Eykis di Wayne W. Dyer, 2002), Eykis è una femmina di Urano che impartisce saggezza
e spiritualità sulla Terra.
161
Nettuno
E’ l'ottavo e più lontano pianeta del Sistema solare, partendo dal Sole.. Si tratta del quarto pianeta
più grande, considerando il suo diametro, e addirittura il terzo se si considera la sua massa. Nettuno
ha 17 volte la massa della Terra ed è leggermente più massiccio del suo quasi - gemello Urano, la
cui massa è uguale a 15 masse terrestri, ma è meno denso di Nettuno. Il nome del pianeta è dedicato
al dio romano del mare;; il suo simbolo è
, una versione stilizzata
izzata del tridente di Nettuno.
Scoperto la sera del 23 settembre 1846 da Johann Gottfried Galle con il telescopio dell'Osservatorio
astronomico di Berlino, e Heinrich Louis d'Arrest,
d'Arrest uno studente di astronomia che lo assisteva,
Nettuno fu il primo pianeta ad essere stato trovato tramite calcoli matematici più che attraverso
regolari osservazioni: cambiamenti insoliti nell'orbita di Urano lasciarono credere agli astronomi
che vi fosse, all'esterno,
esterno, un pianeta sconosciuto che ne perturbasse l'orbita. Il pianeta fu scoperto
entro appena un grado dal punto previsto. La luna Tritone fu individuata poco dopo,
dopo ma nessuno
degli altri 12 satelliti naturali di Nettuno fu scoperto prima del XX secolo.. Il pianeta è stato visitato
da una sola sonda spaziale, la Voyager 2 che transitò vicino ad esso il 25 agosto 1989. Nettuno ha
una composizione simile a quella di Urano ed entrambi hanno composizioni
composizioni differenti da quelle dei
più grandi pianeti gassosi Giove e Saturno.. A causa di ciò talvolta gli astronomi collocano questi
due pianeti "minori" in una categoria separata, i cosiddetti "giganti ghiacciati". L'atmosfera
L'
di
Nettuno,, sebbene sia simile a quella di Giove e Saturno, essendo composta principalmente da
idrogeno ed elio,, possiede anche maggiori proporzioni di "ghiacci", come acqua, ammoniaca e
metano, assieme a tracce di idrocarburi e forse azoto.. In contrasto, l'interno del
d pianeta è composto
essenzialmente da ghiacci e rocce come il suo simile Urano. Le tracce di metano presenti negli strati
più esterni dell'atmosfera contribuiscono a conferire al pianeta Nettuno il suo caratteristico colore
azzurro intenso. Nettuno possiede
de i venti più forti di ogni altro pianeta nel Sistema Solare: sono
state misurate raffiche a velocità superiori ai 2100 km/h. All'epoca del sorvolo da parte della
Voyager 2, nel 1989, l'emisfero sud del pianeta possedeva una Grande Macchia Scura,
Scura comparabile
con la Grande Macchia Rossa di Giove; la temperatura
temperatura delle nubi più alte di Nettuno era di circa 218 °C, una delle più fredde del Sistema solare, a causa della grande distanza dal Sole. La
temperatura al centro del pianeta è di circa 7×103 °C, circa 7×103 K,, comparabile con la
temperatura superficiale
ale del Sole e simile a quella del nucleo di molti altri pianeti conosciuti. Il
pianeta possiede inoltre un debole e frammentario sistema di anelli,, scoperto negli anni sessanta ma
confermato solo dalla Voyager 2.
162
Il pianeta fotografato dalla sonda Voyager 2 tra il 16 e il 17 agosto 1989.
1989
(All'epoca J2000)
Classificazione Pianeta Gigante Gassoso
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
Velocità orbitale
5.385 m/s min
4 498 252 900 km
Periodo Orbitale
60 223,3528 giorni
5.432 m/s media
5.479 m/s max
164,88 anni
Circonf. Orbitale
Inclinaz. risp. Equa. sole
28 263 000 000
6,43°
Perielio
Long.
Nodo
Ascendente
4 459 631 496 km
131,72169°
Afelio
Satelliti e Anelli
13 si
4 536 874 325 km
Periodo sinodico
134 227,802 giorni
367,49 anni
Dati Fisici e Osservativi
Diametro Equatoriale
Inclinazione assiale
49 528 km
28,32°
15
Superficie
Velocità
di
fuga
7,619 × 10 m²
23,5 km/s
Volume
Magnitudine app. da Terra
7,70 min
6,254 × 1022 m³
26
Massa
7,84 media
1,0243 × 10 kg
Densità Media
8,00 max
1,638 kg/dm³
Acceleraz. di grav. In sup.
Diametro app. da Terra
2,0’’ media
11,15 m/s²
Velocità di fuga
2,4’’ max
23,5 km/s
Velocità di rotaz. All’equat.
2 680 m/s
Periodo di rotazione
16 h 6 min 36 s
Giorno Siodereo
Pressione atmosferica
Temperatura superficiale
K 276 = °C 0
50 K (min)
53 K (media)
Albedo
0,41
Inclin. Asse su eclittica
Scoperto il 23 Settembre 1846 da Urbain Le Verrier – John Couch Adams – Johann Galle
163
Osservazione da Terra
Immagine di Nettuno raccolta nel visibile dal Telescopio spaziale Hubble
Nettuno è invisibile ad occhio nudo da Terra; la sua magnitudine apparente,, sempre compresa fra la
7,7 e la 8,0, necessita almeno di un binocolo per permettere l'individuazione del pianeta. Visto
attraverso un grande telescopio, Nettuno appare come un piccolo disco bluastro dal diametro
apparente di 2,2–2,4 secondi d'arco.,
d'arco simile nell'aspetto ad Urano.. Il colore è dovuto alla presenza di
metano nell'atmosfera nettuniana, in ragione del 2%. Si è avuto un netto miglioramento nello studio
visuale del pianeta da Terra con l'avvento del Telescopio spaziale Hubble e dei grandi telescopi a
terra con ottiche adattive.. Le immagini migliori ottenibili da Terra permettono oggi di individuarne
le formazioni nuvolose più pronunciate e le regioni polari, più chiare del resto dell'atmosfera.
dell'
Con
strumenti meno precisi è impossibile individuare qualsiasi formazione superficiale del pianeta, ed è
preferibile dedicarsi alla ricerca del suo satellite principale, Tritone. Ad osservazioni nelle
frequenze radio,, Nettuno appare essere la sorgente di due emissioni: una continuata e piuttosto
debole, l'altra irregolare e più energetica. Gli studiosi ritengono che entrambe siano generate dal
campo
mpo magnetico rotante del pianeta. Le osservazioni nell'infrarosso
nell'
esaltano le formazioni
nuvolose del pianeta, che brillano luminose sullo sfondo più freddo, e permettono
permettono di determinarne
agevolmente le forme e le dimensioni. Fra il 2010 ed il 2011 Nettuno completerà la sua prima orbita
attorno al Sole dal 1846,, quando venne scoperto da Johann Galle,, e sarà quindi osservabile
oss
in
prossimità delle coordinate a cui è stato scoperto.
164
Storia delle osservazioni
La prima osservazione certa di Nettuno fu effettuata da Galileo Galilei il 27 dicembre 1612; egli
disegnò la posizione del pianeta sulle proprie carte astronomiche, scambiandolo per una stella fissa.
Per una coincidenza fortuita, in quel periodo il moto apparente di Nettuno era eccezionalmente
lento, perché proprio quel giorno aveva iniziato a percorrere il ramo retrogrado del suo moto
apparente in cielo, e non poteva essere individuato da Terra mediante i primitivi strumenti di
Galilei. Qualche giorno dopo, il 4 gennaio 1613, si verificò addirittura l'occultazione di Nettuno da
parte di Giove: se Galileo avesse continuato ancora per qualche giorno le sue osservazioni, avrebbe
dunque osservato la prima occultazione dell'era telescopica. La scoperta del pianeta dovette invece
aspettare fino alla metà del XIX secolo.
La scoperta
Quando nel 1821 Alexis Bouvard pubblicò il primo studio dei parametri orbitali di Urano
divenne chiaro agli astronomi che il moto del pianeta divergeva in maniera apprezzabile dalle
previsioni teoriche; il fenomeno poteva essere spiegato solo teorizzando la presenza di un altro
corpo di notevoli dimensioni nelle regioni più esterne del sistema solare.
Urbain Le Verrier.
165
Indipendentemente fra loro, il matematico inglese John Couch Adams nel, 1843, e il francese
Urbain Le Verrier (nel 1846) teorizzarono con buona approssimazione posizione e massa di questo
presunto nuovo pianeta. Mentre le ricerche di Adams vennero trascurate dall'astronomo britannico
George Airy, cui egli si era rivolto per sottolineare la necessità di ricercare il nuovo pianeta nella
posizione trovata, quelle di Le Verrier vennero applicate da due astronomi dell'Osservatorio di
Berlino, Johann Gottfried Galle e Heinrich d'Arrest: dopo meno di mezz'ora dall'inizio delle
ricerche - aiutati dall'utilizzo di una carta stellare della regione in cui si sarebbe dovuto trovare
Nettuno che avevano compilato le notti precedenti e con cui confrontarono le osservazioni - il 23
settembre 1846, i due individuarono il pianeta, a meno di un grado dalla posizione prevista da Le
Verrier, ed a dodici gradi dalla posizione prevista da Adams. Nel giugno del 1846, Le Verrier aveva
pubblicato una stima della posizione del pianeta simile a quanto calcolato da Adams. Ciò aveva
spinto Airy a sollecitare il direttore dell'Osservatorio di Cambridge, James Challis, a cercare il
pianeta. Challis aveva quindi setacciato il cielo tra agosto e settembre, ma invano. Dopo che Galle
ebbe comunicato l'avvenuta scoperta, Challis realizzò di aver osservato il pianeta due volte in
agosto, ma di non averlo identificato a causa della metodologia con cui aveva affrontato la ricerca.
Sulla scia della scoperta, si sviluppò un'accesa rivalità tra francesi ed inglesi sulla priorità della
scoperta, da cui emerse infine il consenso internazionale che entrambi, Le Verrier ed Adams, ne
meritassero il credito. La questione è stata riaperta nel 1998 dopo la morte dell'astronomo Olin J.
Eggen, dal ritrovamento di un fascicolo, chiamato Neptune papers, di cui Eggen era in possesso. Il
fascicolo contiene documenti storici provenienti dall'Osservatorio reale di Greenwich che sembra
siano stati rubati dallo stesso Eggen e nascosti per quasi tre decenni. Dopo aver preso visione di tali
documenti, alcuni storici suggeriscono che Adams non meriti egual credito di Le Verrier. Dal 1966
Dennis Rawlins ha messo in discussione la credibilità della rivendicazione di co-scoperta di Adams.
In un articolo del 1992 sul suo giornale, Dio, ha espresso l'opinione che la rivendicazione britannica
sia un "furto". Nel 2003 Nicholas Kollerstrom dell'University College London ha detto: Adams ha
eseguito alcuni calcoli ma era piuttosto incerto su dove diceva che fosse Nettuno.
La denominazione
Poco dopo la scoperta, ci si riferiva a Nettuno semplicemente come al pianeta più esterno di Urano.
Galle fu il primo a suggerire un nome e propose di nominarlo in onore del dio Giano. In Inghilterra,
Challis avanzò il nome Oceano. Rivendicando il diritto a denominare il nuovo pianeta da lui
scoperto, Le Verrier propose il nome Nettuno, affermando falsamente, tra l'altro, che il nome fosse
stato già ufficialmente approvato dal Bureau des longitudes francese. In ottobre, cercò di nominare
il pianeta Le Verrier, dal proprio nome, e fu patriotticamente supportato dal direttore
dell'Osservatorio di Parigi, François Arago. Sebbene questa proposta incontrò una dura opposizione
al di fuori della Francia, gli almanacchi francesi reintrodussero rapidamente il nome Herschel per
Urano, dal nome del suo scopritore William Herschel, e Leverrier per il nuovo pianeta. Il 29
dicembre 1846 Friedrich von Struve si espresse pubblicamente in favore del nome Nettuno presso
l'Accademia delle Scienze di San Pietroburgo ed in pochi anni Nettuno divenne il nome
universalmente accettato. Nella mitologia romana, Nettuno è il dio del mare, identificato con il
greco Poseidone. La richiesta di un nome mitologico sembrava in linea con la nomenclatura degli
altri pianeti, che, eccetto la Terra ed Urano, prendono il loro nome da divinità romane.
166
Dal 1850 ad oggi
William Lassell
Già il 10 ottobre 1846, dopo diciassette giorni dalla scoperta di Nettuno, l'astronomo inglese
William Lassell scoprì il suo principale satellite Tritone. Alla fine dell'Ottocento fu ipotizzato che
presunte irregolarità osservate nel moto di Urano e Nettuno derivassero dalla presenza di un altro
pianeta più esterno. Dopo estese campagne di ricerca, Plutone fu scoperto il 18 febbraio 1930 alle
coordinate previste dai calcoli di William Henry Pickering e Percival Lowell per il nuovo pianeta.
Tuttavia, il nuovo pianeta era troppo lontano perché potesse generare le irregolarità riscontrate nel
moto di Urano, mentre quelle riscontrate nel moto di Nettuno derivavano da un errore nella stima
della massa del pianeta, che fu individuato con la missione della Voyager 2, e che era all'origine, tra
l'altro, delle irregolarità di Urano. La scoperta di Plutone fu quindi piuttosto fortuita. Complice la
sua grande distanza, le conoscenze su Nettuno rimasero frammentarie almeno fino alla metà del
Novecento, quando Gerard Kuiper scoprì la sua seconda luna, Nereide. Negli anni settanta e ottanta
si accumularono indizi sulla probabile presenza di anelli, o archi di anelli. Nel 1981 Harold
Reitsema scoprì il suo terzo satellite Larissa. Nell'agosto 1989 le conoscenze ricevettero una
enorme spinta in avanti dal sorvolo della prima sonda automatica inviata ad esplorare i dintorni del
pianeta, la Voyager II. La sonda individuò importanti dettagli dell'atmosfera del pianeta, confermò
l'esistenza di ben cinque anelli ed individuò nuovi satelliti oltre a quelli già scoperti da Terra.
167
Missioni spaziali
La sonda Voyager 2.
L'unica sonda spaziale ad aver visitato Nettuno è stata la Voyager 2,, nel 1989; con un sorvolo
ravvicinato del pianeta la Voyager ha permesso di individuarne le principali formazioni
atmosferiche, alcuni anelli e numerosi satelliti. Il 25 agosto 1989 la sonda ha sorvolato il polo nord
di Nettuno ad una quota di 4950 km, per poi dirigersi verso Tritone, il satellite maggiore,
raggiungendo una distanza minima di circa 40 000 km. Dopo le ultime misure scientifiche, condotte
durante la fase di allontanamento
nto dal gigante gassoso, il 2 ottobre 1989 tutti gli strumenti della
sonda sono stati spenti, lasciando in funzione solamente lo spettrometro
spettrometro ultravioletto. Voyager 2
iniziava così una lunga marcia verso lo spazio interstellare,, alla velocità di 470 milioni di chilometri
all'anno; l'inclinazione della sua traiettoria rispetto all'eclittica
all'
è di circa 48°. Si ritiene che, al ritmo
attuale, Voyager 2 raggiungerà il sistema di Sirio nell'anno 358 000. Sono allo studio da parte della
NASA due possibili missioni: un orbiter, il cui lancio non è previsto prima
ma del 2040, ed una sonda
che effettuerebbe un fly-by del pianeta per proseguire poi verso due o tre oggetti della fascia di
Kuiper, il cui lancio potrebbe avvenire nel 2019.
168
Parametri orbitali e rotazione
L'ultima immagine dell'intero disco di Nettuno ripresa dalla Voyager 2 prima del massimo avvicinamento.
Il pianeta compie una rivoluzione attorno al Sole in circa 164,79 anni. Con una massa pari a circa
17 volte quella terrestre ed una densità
densità media di 1,64 volte quella dell'acqua, Nettuno è il più
piccolo e più denso fra i pianeti giganti del sistema solare. Il suo raggio equatoriale, ponendo lo
zero altimetrico alla quota in cui la pressione atmosferica vale 1000 hPa, è di 24 764 km. L'orbita di
Nettuno è caratterizzata da un'inclinazione
inclinazione di 1,77° rispetto al piano dell'eclittica
eclittica e da un'eccentricità
di 0,011. In conseguenza
guenza di ciò, la distanza tra Nettuno ed il Sole varia di 101 milioni di chilometri
tra perielio ed afelio,, i punti dell'orbita in cui il pianeta è rispettivamente più vicino e più lontano al
Sole. Nettuno compie una rotazione completa intorno al proprio asse in circa 16,11 ore. L'asse è
inclinato di 28,32° rispetto al piano orbitale,
orbitale valore simile all'angolo d'inclinazione
inazione dell'asse della
Terra 23° e di Marte 25°.. Di conseguenza, i tre pianeti sperimentano cambiamenti stagionali simili.
Tuttavia, il lungo periodo orbitale implica che su Nettuno ciascuna stagione
ione ha una durata di circa
quaranta anni terrestri. Poiché Nettuno non è un corpo solido, la sua atmosfera presenta una
rotazione differenziale:: le ampie fasce equatoriali ruotano con un periodo di circa 18 ore, inferiore
al periodo di rotazione del campo magnetico del pianeta che è pari a 16,1 ore; le regioni polari
invece completano una rotazione in 12 ore. Nettuno presenta la rotazione differenziale più marcata
marca
del sistema solare, che origina forti venti longitudinali.
169
Oggetti trans-nettuniani
nettuniani
Il diagramma
amma mostra le risonanze orbitali nella Fascia di Kuiper causate da Nettuno: nelle regioni evidenziate orbitano
gli oggetti con una risonanza 2:3 con Nettuno (i plutini), gli oggetti classici della Fascia di Kuiper i cubewani e gli oggetti
con una risonanza 1:2 con Nettuno i twotini.
twotini
Le nuove scoperte di moltissimi corpi celesti nel sistema solare esterno hanno portato gli astronomi
a coniare un nuovo termine, oggetto trans-nettuniano,
trans
, che designa qualsiasi oggetto orbitante
orbit
oltre
l'orbita di Nettuno o comunque
que formatosi in quella regione.
regione Nettuno ha un impatto profondo sulla
regione subito oltre la sua orbita, da 30 UA fino a 55
55 UA dal Sole e conosciuta come Fascia di
Kuiper,, un anello di piccoli mondi ghiacciati, simile alla Fascia principale degli asteroidi, ma molto
più vasto. Così come la gravità di Giove domina la Fascia principale, definendone la forma, così la
gravità dii Nettuno domina completamente la Fascia di Kuiper. Nel corso della storia del Sistema
solare, la gravità di Nettuno ha destabilizzato alcune regioni della Fascia, creandovi dei vuoti. La
zona compresa tra 40 e 42 UA ne è un esempio. Esistono tuttavia orbite,
orbite, all'interno di queste regioni
vuote, seguendo le quali alcuni oggetti han potuto sopravvivere nei miliardi di anni che hanno
portato all'attuale struttura del Sistema solare. Queste orbite presentano fenomeni di risonanza con
Nettuno, cioè gli oggetti che le percorrono completano un'orbita intorno al Sole in una precisa
frazione del periodo orbitale di Nettuno. Se, diciamo, un corpo completa una propria orbita per ogni
due orbite di Nettuno, avrà completato metà della sua orbita ogni volta che il pianeta ritorna alla sua
posizione iniziale, e quindi sarà sempre dall'altra parte rispetto al Sole. La popolazione di oggetti
risonanti più numerosa , con più di 200 oggetti noti,
noti, presenta una risonanza 2:3 con il pianeta. Tali
oggetti, che completano un'orbita per ogni orbita e mezzo di Nettuno, sono stati chiamati plutini dal
nome del più grande fra essi, Plutone.
Plutone. Sebbene Plutone attraversi l'orbita di Nettuno regolarmente,
la risonanza garantisce che essi non potranno mai collidere. Un altro importante gruppo della Fascia
di Kuiper è quello dei twotini,, che sono caratterizzati da una risonanza 2:1; ci sono poi oggetti che
presentano anche altri rapporti di risonanza, ma non sono molto numerosi. Altri
Alt rapporti che sono
stati osservati comprendono: 3:4, 3:5, 4:7 e 2:5. È curioso osservare che a causa dell'alta
eccentricità dell'orbita di Plutone,
Plutone, periodicamente Nettuno viene a trovarsi più lontano dal Sole di
quest'ultimo, come è accaduto fra il 1979 ed il 1999.
170
Nettuno possiede inoltre un certo numero di asteroidi troiani,, che occupano le regioni
gravitazionalmente stabili che precedono e seguono il pianeta sulla sua orbita ed identificate
comeL4 e L5.. Gli asteroidi troiani sono spesso descritti anche come oggetti in risonanza 1:1 con
Nettuno. Sono notevolmente stabili nelle loro orbite ed è improbabile che siano stati catturati
cattu
dal
pianeta, ma si ritiene piuttosto che si siano formati con esso.
Formazione e migrazione
Una simulazione che mostra i pianeti esterni e la Fascia di Kuiper: a,Prima dellaa risonanza Giove/Saturno 2:1
b,Spostamento
Spostamento degli oggetti della Cintura di Kuiper nel sistema solare dopo lo slittamento dell'orbita di Nettuno
c)Dopo l'espulsione dei corpi della Fascia di Kuiper ad opera di Giove.
La formazione deii giganti ghiacciati, Nettuno e Urano, è difficile da spiegare con precisione; i
modelli correnti suggeriscono che la densità di materia delle regioni più esterne del Sistema solare
fosse troppo bassa per formare corpi così grandi tramite il metodo tradizionalmente
tradizi
accettato
dell'accrezione e sono state avanzate varie ipotesi per spiegare la loro evoluzione. Una è quella
secondo cui i giganti ghiacciati non si sono formati tramite l'accrezione del nucleo, ma dalle
instabilità dell'originario disco proto planetario,
planetario, ed in seguito la loro atmosfera sarebbe stata
spazzata viaa dalle radiazioni di una stella massiccia di classe spettrale O o B molto vicina. Un
concetto alternativo è quello secondo cui si formarono più vicini al Sole, dove la densità
densi di materia
era più elevata, e poi migrarono verso le attuali orbite. L'ipotesi della migrazione è favorita dalla
sua caratteristica di poter spiegare le attuali risonanze orbitali nella Fascia di Kuiper, in particolare
la risonanza 2/5. Come Nettuno migrò verso l'esterno, si scontrò con gli oggetti della proto-fascia
proto
di
Kuiper, creando nuove risonanze e mandando in caos le altre orbite; gli oggetti nel disco diffuso si
crede che siano stati spinti nelle attuali posizioni da interazioni con le risonanze create dalla
migrazione di Nettuno. Un modello al computer elaborato nel 2004 da Alessandro Morbidelli
dell'Observatoire
Observatoire de la Côte d'Azur a Nizza suggerì che la migrazione di Nettuno nella Fascia di
Kuiper potrebbe essere stata provocata dalla formazione di una risonanza 1/2 nelle orbite di Giove e
Saturno, che creò una spinta gravitazionale che mandò sia Urano sia Nettuno verso orbite più alte
causando così il loro spostamento. L'espulsione risultante di oggetti dalla proto-fascia
proto
di Kuiper
potrebbe anche spiegare l'intenso
intenso bombardamento
bomba
tardivo avvenuto circa 600 milioni di anni dopo
la formazione del Sistema solare e la comparsa degli asteroidi Troiani.
171
Massa e dimensioni
Le dimensioni di Terra e Nettuno a paragone.
Con una massa di 1,0243x1026 kg,
kg Nettuno è un corpo intermedio fra la Terra ed i grandi giganti
gassosi:: la sua massa è diciassette volte quella della Terra, ma è appena un diciannovesimo di quella
di Giove.. Il raggio equatoriale del pianeta è di 24 764 km, ossia circa quattro
ttro volte maggiore di
quello della Terra. Nettuno e Urano sono spesso considerati come una sottoclasse
so
di giganti,
chiamata, giganti ghiacciati,, a causa delle loro dimensioni inferiori e alla più alta concentrazione di
sostanze volatili rispetto a Giove e Saturno. Nella ricerca di pianeti extrasolari Nettuno è stato usato
come termine di paragone: i pianeti scoperti con una massa
massa simile sono detti infatti, pianeti
nettuniani, così come gli astronomi
tronomi si riferiscono ai vari, pianeti gioviani.
Struttura interna
La struttura interna di Nettuno ricorda quella di Urano;; la sua atmosfera forma circa il 5-10%
5
della
massa del pianeta, estendendosi dal 10 al 20% del suo raggio, dove raggiunge pressioni di circa 10
giga pascal. Nelle regioni più profonde sono state trovate concentrazioni crescenti di metano,
ammoniaca e acqua.
172
La struttura interna di Nettuno:
1. Atmosfera superiore, sommità delle nubi.
2. Atmosfera inferiore, costituita da idrogeno, elio e gas metano.
3. Mantello d'acqua, ammoniaca e metano ghiacciate.
4. Nucleo di roccia e ghiaccio.
Gradualmente questa regione più calda e oscura condensa in un mantello liquido surriscaldato, dove
le temperature raggiungono valori compresi fra i 2000 K ed i 5000 K; il mantello possiede una
massa di 10-15
15 masse terrestri ed è ricco di acqua, ammoniaca, metano ed altre sostanze. Come è
solito nelle scienze planetarie,
rie, questa mistura è chiamata, ghiacciata,
ghiacciata, sebbene sia in realtà un fluido
caldo e molto denso; questo fluido, che possiede un'elevata conducibilità elettrica,
elettrica è talvolta
chiamato "oceano di acqua e ammoniaca". Alla profondità di 7000 km, lo scenario potrebbero
essere quello in cui il metano si decompone in cristalli
crist
di diamante e precipita verso il centro. Il
nucleo planetario di Nettuno è composto da ferro, nichel e silicati;; i modelli forniscono una massa
di circa 1,2 masse terrestri. La pressione del nucleo è di 7 megabar,
mega , milioni di volte superiore a
quella della superficie terrestre, e la temperatura potrebbe essere sui 5400 K.
Calore interno
173
Si ritiene che le me maggiori variazioni climatiche di Nettuno, comparate con quelle di Urano,
siano dovute in parte al suo calore interno più elevato. Sebbene Nettuno sia distante dal
d Sole una
volta e mezzo più di Urano e riceva quindi solo il 40% della quantità di luce, la superficie dei due
pianeti è grosso modo uguale. Le regioni più superficiali della troposfera di Nettuno raggiungono la
bassa temperatura di -221,4 °C; alla profondità
profondità in cui la pressione atmosferica è pari a 1 bar, la
temperatura è di -201,15 °C. In profondità nello strato di gas, tuttavia, la temperatura sale
costantemente; così come Urano, la sorgente di questo riscaldamento è sconosciuta, ma la
discrepanza è maggiore:
ggiore: Urano irradia solo 1,1 volte la quantità di energia che riceve dal Sole,
mentre Nettuno ne irradia 2,61 volte tanto, indicando che la sua sorgente interna di calore genera il
161% in più dell'energia ricevuta dal Sole. Nettuno è il pianeta del Sistema
Sistema solare più lontano dal
Sole, ma la sua sorgente interna di energia è sufficiente a causare i venti planetari più veloci visti in
tutto il Sistema solare. Sono state suggerite alcune possibili spiegazioni, fra le quali il calore
radiogenico proveniente dal nucleo del pianeta, la dissociazione del metano in catene di idrocarburi
sotto elevate pressioni atmosferiche, e i moti convettivi della bassa atmosfera che causano onde di
gravità che si dissolvono sopra la tropopausa.
Atmosfera
Ad alta quota, l'atmosfera di Nettuno è formata all'80% da idrogeno e al 19% da elio, e tracce di
metano.. Notevoli bande di assorbimento del metano si trovano vicino alla lunghezza d'onda dei
600 nm, nella parte rossa ed infrarossa dello spettro. Così come Urano, quest'assorbimento della
luce rossa da parte del metano atmosferico contribuisce a conferire a Nettuno il suo caratteristico
colore azzurro intenso, sebbene il colore azzurro differisca dal più tenue acquamarina tipico di
Urano. Dato che la quantità di metano contenuta nell'atmosfera di Nettuno è simile a quella di
Urano, ci deve essere qualche altra sostanza non conosciuta che contribuisca in modo determinante
a conferire questa tonalità così intensa al pianeta. L'atmosfera di Nettuno è suddivisa in due regioni
principali: la bassa troposfera,, dove la temperatura decresce con l'altitudine, e la stratosfera, dove la
temperatura aumenta con l'altitudine; il confine fra le due, la tropopausa si trova a circa 0,1 bar. La
stratosfera dunque è seguita dalla termosfera alla pressione inferiore a 10−4–10−5 microbar.
L'atmosfera sfuma gradualmente verso l'esosfera.
l'
Una scia di nubi d'alta quota su Nettuno crea un'ombra sulla superficie di nubi sottostante.
174
Composizione Atmosferica
Idrogeno (H2)
80 ± 3,2%
Elio (He)
19 ± 3,2%
Metano (CH4)
1,5 ± 0,5%
Deuterio di idrogeno (HD)
~0,019%
Etano (C2H6)
~0,00015%
Ghiacci :
Ammoniaca (NH3),
Idrosolfuro di ammonio (NH4SH),
Acqua (H2O)
Metano (?)
I modelli suggeriscono che la troposfera di Nettuno sia attraversata da nubi di varia composizione a
seconda dell'altitudine; il livello superiore di nubi si trova a pressioni inferiori a 1 bar, dove la
temperatura è adatta alla condensazione del metano. Con pressioni fra 1 e 5 bar si crede si formino
nubi di ammoniaca e acido solfidrico; oltre i 5 bar di pressione, le nubi potrebbero essere costituite
da ammoniaca, solfato d'ammonio ed acqua. Le nubi più profonde di ghiaccio d'acqua potrebbero
formarsi a pressioni attorno ai 50 bar, dove la temperatura raggiunge i 0 °C. Sotto ancora, si
potrebbero trovare delle nubi di ammoniaca e acido solfidrico. Sono state osservate nubi d'alta
quota su Nettuno che formano delle ombre sopra l'opaco manto nuvoloso sottostante. Ci sono anche
delle bande di nubi d'alta quota che circondano il pianeta a latitudini costanti; queste bande disposte
a circonferenza hanno degli spessori di 50-150 km e si trovano a circa 50-110 km sopra il manto
nuvoloso sottostante. Lo spettro di Nettuno suggerisce che i suoi strati atmosferici inferiori siano
nebbiosi a causa della concentrazione di prodotti della fotolisi ultravioletta del metano, come etano
e acetilene; l'atmosfera contiene anche tracce di monossido di carbonio e acido cianidrico. La
stratosfera del pianeta è più tiepida di quella di Urano a causa dell'elevata concentrazione di
idrocarburi. Per ragioni ancora non conosciute, la termosfera planetaria possiede una temperatura
insolitamente alta, pari a circa 750 K. Il pianeta è troppo lontano dal Sole perché il calore sia
generato dalla radiazione ultravioletta; una possibilità per spiegare il meccanismo di riscaldamento
è l'interazione atmosferica fra ioni nel campo magnetico del pianeta. Un'altre possibile causa è data
dalle onde di gravità dall'interno che si disperdono nell'atmosfera. La termosfera contiene tracce di
diossido di carbonio ed acqua, che potrebbero provenire da sorgenti esterne, come meteoriti e
polveri.
175
Fenomeni meteorologici
Una differenza fra Nettuno e Urano è il livello tipico di attività meteorologica; quando la sonda
spaziale Voyager 2 sorvolò Urano, nel 1986, questo pianeta era visivamente privo di attività
atmosferica. In contrasto, Nettuno mostrava notevoli fenomeni climatici durante il sorvolo della
sonda, avvenuto nel 1989.
La Grande Macchia Scura, cima, Scooter, la nube bianca in mezzo, e la Piccola Macchia Scura, giù.
Il tempo meteorologico di Nettuno è caratterizzato da sistemi tempestosi estremamente dinamici,
con venti che raggiungono la velocità quasi supersonica di 600 m/s. Più tipicamente, tracciando il
movimento delle nubi persistenti, la velocità del vento sembra variare dai 20 m/s in direzione est
fino ai 235 m/s in direzione ovest. Sulla cima delle nubi, i venti predominanti variano in velocità dai
400 m/s lungo l'equatore ai 250 m/s sui poli. Molti dei venti di Nettuno si muovono in direzione
opposta rispetto alla rotazione del pianeta. Il livello generale dei venti mostra una rotazione
prograda alle alte latitudini e retrograda alle basse latitudini; la differenza della direzione dei flussi
ventosi si crede sia un effetto superficiale e non dovuto ad alcun processo atmosferico più profondo.
A 70° S di longitudine, un getto ad alta velocità viaggia a 300 m s−1. L'abbondanza di metano, etano
e acetilene all'equatore di Nettuno è 10–100 volte superiore di quella dei poli; ciò è interpretato
come un'evidenza della presenza di fenomeni di risalita all'equatore e di subsidenza verso i poli. Nel
2007 fu scoperto che gli strati superiori della troposfera del polo sud di Nettuno erano di circa 10 °C
più tiepidi che nel resto del pianeta, con una media di circa -200 °C. Il differenziale di calore è
sufficiente per consentire al gas metano, che in altri punti si gela nell'alta atmosfera del pianeta, di
essere espulso verso lo spazio. Il relativo "hot spot" è dovuto all'inclinazione dell'asse di Nettuno,
che ha esposto il polo sud al Sole per l'ultimo quarto di anno nettuniano, pari a circa 40 anni
terrestri; similmente a come avviene nella Terra, l'alternanza delle stagioni farà in modo che il polo
esposto al Sole sarà in seguito il polo nord, causando così il riscaldamento e la successiva emissione
di metano dall'atmosfera in quest'ultimo polo. A causa del cambiamento stagionale, le bande di nubi
dell'emisfero sud di Nettuno sono aumentate in dimensioni e albedo; questo processo fu osservato
inizialmente nel 1980 e ci si aspetta che finirà attorno al 2020. Il lungo periodo orbitale di Nettuno
causa un alternarsi stagionale in quarant'anni.
176
Tempeste
La Grande Macchia Scura vista dalla Voyager 2.
Nel 1989 fu scoperta dalla sonda Voyager 2 la Grande Macchia Scura, un sistema di tempeste
anticiclonico delle dimensioni di 13000 × 6600 km, La tempesta ricordò la Grande Macchia Rossa
di Giove; tuttavia, il 2 novembre 1994, il Telescopio Spaziale Hubble non riuscì ad osservare questa
macchia scura sul pianeta. Al suo posto, apparve una nuova tempesta simile alla Grande Macchia
Scura nell'emisfero nord. Lo "Scooter" è un'altra tempesta, una nube bianca posta più a sud della
Grande Macchia Scura; il suo nome deriva dal fatto che quando fu osservata per la prima volta nel
mese precedente al sorvolo della sonda Voyager 2, si muoveva più velocemente della Grande
Macchia Scura. Immagini successive rivelarono delle nubi più rapide. La Piccola Macchia Scura è
invece una tempesta ciclonica meridionale, la seconda tempesta più potente osservata durante il
transito del 1989; inizialmente era completamente scura, ma come la sonda si avvicinò iniziò a
mostrarsi una macchia più chiara, visibile in tutte le immagini ad alta risoluzione. Le macchie scure
di Nettuno si crede siano apparse nella troposfera ad altezze inferiori rispetto alle nubi più bianche e
luminose del pianeta, così appaiono come dei buchi nello strato di nubi sovrastante; dal momento
che sono delle strutture stabili che possono persistere per diversi mesi, si crede che siano delle
strutture a vortice. Spesso nei pressi di queste strutture si trovano delle nubi di metano più brillanti e
persistenti, che si formano presumibilmente all'altezza della tropopausa. La persistenza di nubi
compagne mostra che alcune macchie oscure continuano ad esistere come cicloni, sebbene non
siano più visibili come punti scuri; le macchie scure potrebbero anche dissiparsi quando migrano
troppo vicino all'equatore, oppure tramite degli altri meccanismi non conosciuti.
177
Magnetosfera
Un'altra somiglianza fra Nettuno e Urano risiede nella magnetosfera, con un campo magnetico
fortemente inclinato verso l'asse di rotazione di 47° e decentrato di almeno 0,55 raggi, circa
13 500 km, rispetto al nucleo fisico del pianeta. Prima dell'arrivo della sonda Voyager 2 su Nettuno,
era stato ipotizzato che la magnetosfera inclinata di Urano fosse il risultato della sua rotazione
obliqua; tuttavia, comparando i campi magnetici dei due pianeti, gli scienziati pensano che questa
orientazione estrema potrebbe essere caratteristica dei flussi presenti all'interno dei pianeti. Questo
campo potrebbe essere generato da convezioni del fluido interno in un involucro sferico sottile di
liquido conduttore elettrico, probabilmente composto da ammoniaca, metano e acqua, che causano
un'azione dinamo. Il campo magnetico alla superficie equatoriale di Nettuno è stimato sui 1,42 µT,
per un momento magnetico di 2,16x1017 Tm3; il campo magnetico di Nettuno possiede una
geometria complessa che include componenti non-dipolari, incluso un forte momento quadripolo
che potrebbe superare in forza pure quello dipolo. D'altra parte, la Terra, Giove e Saturno hanno
solo dei momenti quadripoli relativamente piccoli e i loro campi sono meno inclinati rispetto
all'asse polare. Il grande momento quadripolo di Nettuno potrebbe essere il risultato del
disallineamento dal centro del pianeta e dai vincoli geometrici del generatore della dinamo del
campo. Il bow shock di Nettuno, ossia il punto in cui la magnetosfera inizia a rallentare il vento
solare, avviene alla distanza di 34,9 volte il raggio del pianeta; la magnetopausa, ossia il punto in
cui la pressione della magnetosfera controbilancia il vento solare, si estende alla distanza di 23–26,5
volte il raggio di Nettuno. La coda della magnetosfera si estende all'esterno fino ad almeno 72 volte
il raggio del pianeta e probabilmente molto oltre.
Anelli planetari
Gli anelli di Nettuno, visti dalla sonda Voyager 2 nel 1989.
Nettuno ha un sistema di anelli planetari, uno dei più sottili del Sistema solare; gli anelli potrebbero
consistere di particelle legate con silicati o materiali composti da carbonio, che conferisce loro un
colore tendente al rossastro. In aggiunta al sottile Anello Adams, a 63 000 km dal centro del
pianeta, si trova l'Anello Leverrier, a 53 000 km, ed il suo più vasto e più debole Anello Galle, a
42 000 km. Un'estensione più lontana di quest'ultimo anello è stata chiamata Lassell; è legata al suo
bordo più esterno dall'Anello Arago, a 57 000 km.
178
Il primo di questi anelli planetari fu scoperto nel 1968 da un gruppo di ricerca guidato da Edward
Guinan, ma si era in seguito pensato che quest'anello potesse essere incompleto. Evidenze che
l'anello avrebbe avuto delle interruzioni giunsero durante un'occultazione stellare nel 1984 quando
gli anelli oscurarono una stella in immersione ma non in emersione. Immagini della sonda Voyager
2 prese nel 1989 mostrarono invece che gli anelli di Nettuno erano molteplici; questi anelli hanno
una struttura a gruppi, la cui causa non è ben compresa ma che potrebbe essere dovuta
all'interazione gravitazionale con le piccole lune in orbita nei pressi. L'anello più interno, Adams,
contiene cinque archi maggiori chiamati Courage, Liberté, Egalité 1, Egalité 2, and Fraternité.
L'esistenza degli archi è stata difficile da spiegare poiché le leggi del moto predirebbero che gli
archi verrebbero dispersi in un anello uniforme in una scala temporale molto breve. Gli astronomi
ritengono che gli archi siano rinchiusi entro le loro forme attuali a causa degli effetti gravitazionali
di Galatea, una luna posta all'interno dell'anello. Osservazioni condotte da Terra annunciate nel
2005 sembravano mostrare che gli anelli di Nettuno sono molto più instabili di quanto in
precedenza creduto. Immagini prese con i Telescopi Keck nel 2002 e 2003 mostrano un
decadimento considerevole negli anelli quando vengono comparati con le immagini prese dalla
Voyager 2; in particolare, sembra che l'arco Liberté potrebbe dissolversi entro la fine del XXI
secolo.
Satelliti naturali
Le falci di Nettuno e Tritone, fotografate dalla Voyager 2 durante il suo allontanamento dal sistema nettuniano.
Nettuno possiede tredici satelliti naturali conosciuti, il maggiore dei quali è Tritone; gli altri satelliti
principali sono Nereide, Proteo e Larissa. Tritone è l'unico satellite di Nettuno che possiede una
forma ellissoidale; fu individuato per la prima volta dall'astronomo William Lassell appena 17
giorni dopo la scoperta del pianeta madre. Orbita in direzione retrograda rispetto a Nettuno, a
differenza di tutti gli altri satelliti principali del sistema solare; è in rotazione sincrona con Nettuno
e la sua orbita è in decadimento costante. Il satellite più interessante, a parte Tritone, è Nereide, la
cui orbita è fra le più eccentriche dell'intero sistema solare. Fra il luglio ed il settembre 1989 la
sonda statunitense Voyager 2 ha individuato sei nuovi satelliti, fra i quali spicca Proteo, le cui
dimensioni sarebbero quasi sufficienti a conferirgli una forma sferoidale; è il secondo satellite del
sistema di Nettuno, pur con una massa pari ad appena lo 0,25% di quella di Tritone. Una nuova
serie di scoperte è stata annunciata nel 2004; si tratta di satelliti minori e fortemente irregolari.
179
Plutone
è un pianeta nano orbitante nelle regioni periferiche del sistema solare,, con un'orbita eccentrica a
cavallo dell'orbita di Nettuno;; fu scoperto nel 1930 da Clyde Tombaugh e inizialmente classificato
come il nono pianeta. Il nuovo corpo celeste venne battezzato in onore di Plutone,
Plutone divinità romana
dell'Oltretomba; le prime lettere del nome, PL, sono anche le iniziali dell'eminente astronomo
Percival Lowell,, che per primo ne postulò l'esistenza.
l'esistenza Il suo simbolo astronomico è la versione
stilizzata delle iniziali di Lowell
.Precedentemente
Precedentemente considerato un pianeta vero e proprio, il 24
agosto 2006 Plutone è stato declassato a pianeta nano dall'Unione
Unione Astronomica Internazionale,
Internazionale
ricevendo il nome di 134340 Pluto .In
In virtù dei suoi parametri orbitali, Plutone è anche considerato
un classico esempio di oggetto trans-nettuniano
trans
.Plutone
Plutone è stato assunto quale elemento di
riferimento
iferimento della classe dei pianeti nani trans-nettuniani,
trans nettuniani, denominati ufficialmente plutoidi dalla
Unione Astronomica Internazionale.
Plutone (134340 Pluto)
Un'immagine artistica di Plutone e Caronte
180
Classificazione Oggetto Transnettuniano Plutoide
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
5.906.376.272 km
Periodo Orbitale
248,09 anni
Circonf. Orbitale
Perielio
Afelio
Periodo sinodico
Diametro Equatoriale
Superficie
Volume
Massa
Densità Media
Acceleraz. di grav. In sup.
Velocità di fuga
Velocità di rotaz. All’equat.
Periodo di rotazione
36.530.000.000 km
4.436.824.613 km
7.375.927.931 km
366,73 giorni
(All'epoca J2000)
Velocità orbitale
Inclinaz. risp. Equa. sole
Long. Nodo Ascendente
Satelliti e Anelli
3.676 m/s min
3.749 m/s medio
6.112 m/s max
11,88°
110,30347°
3 no
Dati Fisici
Inclinazione assiale
2306 ± 20 km
13
1,795 · 10 m²
7,15 · 1018 m³
1,305 · 1022 kg
2,03 · 103 kg/m³
0,58 m/s²
1 200 m/s
13,11 m/s
-6g 9h 17min 36s
Pressione atmosferica
Temperatura superficiale
0,30 Pa
33 K min
44 K media
55 K max
Albedo
0,49-0,66
Inclin. Asse su eclittica
115,60°
Scoperto nel 18 Febbraio 1930 da Clyde Tombaugh
K 276 = °C 0
famiglia dell0oggetto Plutino
Osservazione da terra
La magnitudine apparente di Plutone da Terra è pari a 14,5, mentre il suo diametro angolare è
soltanto in media di 0,14 secondi d'arco, caratteristiche che ne rendono difficile l'osservazione da
Terra e che giustificano la sua individuazione solamente nella prima metà del XX secolo.
Storia delle osservazioni
Si sospettava da tempo l'esistenza di un pianeta esterno rispetto a quelli già noti, a causa del fatto
che Urano e Nettuno sembravano muoversi in modo diverso dal previsto, come se fossero stati
perturbati dall'attrazione gravitazionale di un altro oggetto. Alle stesse conclusioni arrivarono
William Henry Pickering e Percival Lowell all'inizio del Novecento. Perfino lo scrittore H. P.
Lovecraft aveva ipotizzato, sulla base di calcoli astronomici, l'esistenza di un altro pianeta oltre
Nettuno. La tecnica delle perturbazioni aveva già riportato un grande successo nel 1846, quando
Nettuno era stato scoperto allo stesso modo. Seguendo le previsioni teoriche, Plutone fu scoperto
presso l'Osservatorio Lowell, in Arizona, il 18 febbraio 1930, dopo lunghe ricerche, per mezzo del
confronto di lastre fotografiche impressionate pochi giorni prima, il 23 e il 29 gennaio, da Clyde
181
Tombaugh.. Dopo che l'osservatorio ebbe ottenuto fotografie di conferma, la notizia
notizi della scoperta
fu telegrafata all'Harvard
Harvard College Observatory il 13 marzo 1930.. Il pianeta fu in seguito ritrovato in
fotografie risalenti al 19 marzo 1915.
1915 Plutone
lutone fu trovato quasi esattamente nella posizione prevista
dai calcoli teorici, per cui inizialmente si credette di aver trovato il corpo perturbatore. Col passare
degli anni le misurazioni rivelarono tuttavia che Plutone era di gran lunga troppo piccolo per
spiegare le perturbazioni osservate, e si pensò quindi che non si potesse trattare dell'ultimo pianeta
del sistema solare. Partì quindi la caccia al decimo pianeta, il cosiddetto Pianeta
Pian
X - un gioco di
parole basato sul fatto che la X è il numero romano per 10 ed è anche il simbolo dell'incognito.
La questione fu risolta solo nel 1989,
1989 quando l'analisi dei dati della sonda Voyager 2 rivelò che le
misure della massa di Urano e Nettuno comunemente accettate in precedenza erano lievemente
li
sbagliate. Le orbite calcolate con le nuove masse non mostravano alcuna anomalia, il che escludeva
categoricamente la presenza di qualunque pianeta più esterno di Nettuno con una massa elevata.
La scoperta di Plutone fu in definitiva casuale, trovandosi
trovandosi il pianeta al posto giusto nel momento
giusto mentre si dava la caccia a qualcos'altro.
Parametri orbitali
Plutone e Caronte rapportati a Terra e Luna
Plutone possiede un'orbita molto eccentrica e notevolmente inclinata rispetto all'eclittica,
all'
e in un
breve periodo della sua rivoluzione si trova più vicino al Sole anche di Nettuno.
Nettuno Tuttavia i due
oggetti orbitano in risonanza 2:3, e quindi non si verificano incontri ravvicinati tali da perturbare
l'orbita di Plutone. A partire dagli anni novanta del XX secolo sono stati scoperti diversi planetoidi
della fascia di Edgeworth-Kuiper
Kuiper in risonanza orbitale 2:3 con Nettuno: oggi tali corpi vanno sotto
la denominazione comune di plutini,
plutini e Plutone ne è considerato il prototipo.
Atmosfera
Il sistema di Plutone non è mai stato visitato da alcuna sonda spaziale di fabbricazione umana, e
pertanto molte misurazioni relative alla sua natura fisica sono approssimative e non confermate. Si
ritiene comunque che esso possieda una
una debole atmosfera, composta prevalentemente da metano
gassoso, quindi da argon, azoto,
azoto monossido di carbonio, ossigeno.. Probabilmente la pressione
atmosferica,, comunque estremamente bassa, varia sensibilmente al variare della distanza del corpo
182
dal Sole e con il ciclo delle stagioni: è presente quando il pianeta nano si trova vicino al perielio, nel
momento in cui la pressione al suolo raggiungerebbe dai 3 ai 160 microbar, mentre a distanze
maggiori dal Sole congela e precipita sulla superficie.
Superficie
Mappa di Plutone basata su osservazioni del telescopio Hubble.
Una mappa in falsi colori di Plutone, basata su osservazioni realizzate con il telescopio spaziale Hubble, raccoglie in
una immagine circa due anni di lavoro. Le zone rosse, diffuse quasi ovunque, indicano metano ghiacciato; le zone
scure probabilmente indicano ghiaccio d'acqua (sporco); le zone più chiare indicano la presenza di azoto ghiacciato. La
macchia più luminosa al centro potrebbe essere un segno di monossido di carbonio
La superficie di Plutone, composta da ghiaccio d'acqua e di metano, non è uniforme, come
dimostrano le sensibili variazioni di albedo riscontrabili da Terra nel corso della rotazione del
pianeta. Una mappa a bassa risoluzione è stata realizzata a partire da osservazioni effettuate grazie
al telescopio spaziale Hubble, ma i dettagli visibili sono pochi. Sembra vi siano macchie più chiare,
probabilmente composte di azoto e metano solido, che riflettono la debole luce presente,
contrastando con il resto della superficie più scura, probabilmente costituita da antiche pianure
laviche. La temperatura superficiale si aggira tra i 40 e i 60 K.
183
Struttura interna
La densità media di Plutone, pari a due volte quella dell'acqua, suggerisce che il suo interno sia
costituito da un miscuglio di materiali rocciosi e di ghiaccio d'acqua e di metano, la presenza di
quest'ultimo è stata dedotta dalle osservazioni sulla riflettività del suolo del pianeta a diverse
lunghezze d'onda. L'oggetto sarebbe cioè composto in gran parte da ghiaccio e rocce silicatiche.
Anche il nucleo sembra essere costituito in gran parte da silicati.
Satelliti naturali
Diagramma del sistema plutoniano
Plutone possiede tre satelliti naturali conosciuti: il più massiccio, Caronte, fu identificato nel 1978,
mentre gli altri due, di dimensioni minori, Notte ed Idra, sono stati scoperti nel maggio 2005. La
loro individuazione da parte di astronomi dell'Università Johns Hopkins è stata resa possibile
dall'analisi delle fotografie scattate dal telescopio spaziale Hubble fra il 15 e il 18 maggio 2005; la
loro esistenza è stata confermata con precovery dalle immagini dell'Hubble del 14 giugno 2002. Si
ritiene che entrambi i due satelliti minori abbiano masse minori dello 0,3% di Caronte o 0,03% della
massa di Plutone. Una ricerca approfondita condotta da Terra fino alla magnitudine visuale 27 e
fino ad una distanza di 5 secondi d'arco ha escluso l'esistenza di altri satelliti di dimensioni maggiori
di 12 km.
184
Caronte
Caronte possiede dimensioni non molto inferiori a Plutone; alcuni preferiscono quindi parlare di un
sistema binario,, giacché i due corpi orbitano attorno ad un comune centro di gravità situato
all'esterno di Plutone. Caronte è stato scoperto nel 22 giugno 1978 da Jim Christy;
Christy sulle lastre
fotografiche di allora, riprese dall'osservatorio di Flagstaff in Arizona, era visibile come una
protuberanza del disco di Plutone. Tuttavia la periodicità e la posizione di tale protuberanza fecero
ben presto ipotizzare
re la presenza di un satellite, inizialmente
izialmente denominato S/1978 P1.
P1 Caronte ruota
su se stesso con un movimento sincrono in 6,39 giorni, presentando sempre la stessa faccia a
Plutone, come la Luna con la Terra. Tuttavia lo stesso Plutone rivolge sempre il medesimo emisfero
al proprio satellite principale. La loro rotazione presenta quindi una sincronia doppia, unica fra i
corpi maggiori nel sistema solare.
e. Si ritiene che la sua origine risalga ad un impatto catastrofico fra
Plutone ed un asteroide; parte dei frammenti del planetoide originario si sarebbero poi riaggregati in
orbita attorno ad esso.
Idra e Notte
Il sistema di Plutone ripreso da Hubble combinando esposizioni
esposizioni brevi con filtri blu, 475 nm e giallo-verde,
giallo
555 nm, per
Plutone e Caronte,
te, e lunghe con filtro giallo, 606 nm, per i due satelliti minori.
Idra è il satellite più
esterno del sistema, quello più a destra in entrambe le fotografie; esso è
caratterizzato da una magnitudine apparente stimata in 22,96 ± 0,15 e ruota intorno al pianeta in
38,2 ± 0,8 giorni ad una distanza media di 64 700 ± 850 km. Ruota in senso antiorario sullo
sull stesso
piano orbitale di Caronte, in risonanza orbitale rispetto a quest'ultimo. Sembra essere il maggiore
dei due nuovi satelliti, e stime basate sui valori probabili di albedo danno un diametro compreso tra
52 e 160 km.
Notte è il satellite visibile più in alto in entrambe le fotografie; la sua magnitudine apparente è
pari a 23,41 ± 0,15,
,15, e ruota intorno a Plutone in 25,5 ± 0,5 giorni ad una distanza media di 49 400 ±
600 km. Notte ruota in senso antiorario sullo stesso piano orbitale di Caronte, in risonanza orbitale
4:1 rispetto a quest'ultimo. Sembra essere il minore dei satelliti del sistema.
185
Esplorazione di Plutone
La sonda New Horizon della NASA è stata lanciata il 19 gennaio 2006, dopo due giorni di rinvii per
maltempo e problemi tecnici, alla volta di Plutone. L'incontro con il pianeta nano avverrà nel 2015.
Si tratterà di un fly-by, ossia di un sorvolo, perché la sonda non ha abbastanza carburante a bordo
per rallentare e immettersi in orbita attorno all'oggetto; attualmente i piani di volo prevedono un
avvicinamento massimo a circa 9000 km di distanza dalla superficie plutoniana a una velocità
relativa di circa 10 km/s, ma è prevedibile che il sorvolo avverrà più vicino al pianeta, grazie alla
possibilità di correggere la rotta durante la missione. La sonda si attiverà sin da circa 4 mesi prima
dell'arrivo, momento in cui le fotografie di Plutone che potrà scattare saranno già migliori di quelle
ottenibili da Terra o dal telescopio spaziale Hubble. Data l'enorme distanza dalla Terra e la bassa
potenza disponibile, l'invio dei dati avverrà a velocità molto bassa, meno di un kilobit al secondo, e
occuperà i mesi successivi all'incontro.
Status planetario controverso
Fin dalle prime analisi di Plutone è emerso che il pianeta era un pianeta anomalo, la sua orbita era
molto diversa da quella degli altri pianeti e la sua dimensione era modesta rapportata a quella degli
altri pianeti. Nel corso degli anni queste e altre considerazioni astronomiche hanno spinto alcuni
astronomi a richiedere la riclassificazione del corpo celeste. Infine il 24 agosto 2006 l'Unione
Astronomica Internazionale tramite votazione ha deciso di riclassificare il corpo celeste come
pianeta nano. Questa decisione ha comportato lo scontento di alcune persone e di alcune istituzioni.
Nel marzo 2009, il Congresso dello stato dell'Illinois ha votato una legge che ristabilisce lo status di
Pianeta per Plutone. L'Illinois è la patria natale di Clyde Tombaugh e quindi la perdita dello status
di Pianeta da parte di Plutone era stata vissuta in modo negativo nello stato.
Nella cultura popolare
Plutone ha fatto da scenario per diverse opere narrative, principalmente di fantascienza, fin dalla sua
scoperta. Alla sua popolarità ha certamente contribuito il fatto che, quand'era ancora classificato
come pianeta , aveva il primato di essere il pianeta più esterno del sistema solare. Secondo un'idea
popolare nella prima fantascienza, i pianeti più esterni, formandosi prima, sarebbero divenuti
abitabili più presto rispetto alla Terra, dunque Plutone avrebbe potuto ospitare esseri molto evoluti.
Plutone ha ricevuto una certa notorietà nuovamente nel 2006 a seguito della sua riclassificazione a
pianeta nano. Il cane di Topolino, Pluto di W. Disney, venne così denominato perché introdotto nel
mondo dei fumetti pochi mesi dopo la notizia della scoperta del pianeta.
186
La nube di Oort
E’ un'ipotetica nube sferica di comete posta tra 20.000 e 100.000 UA, o 0,3 e 1,5 anni luce dal Sole,
cioè circa 2400 volte la distanza tra il Sole e Plutone. Questa nube non è mai stata osservata perché
troppo lontana e buia perfino per i telescopi odierni, ma si ritiene che sia il luogo da cui provengono
le comete di lungo periodo, come la Hale-Bopp e la Hyakutake, recentemente avvistate,
attraversano la parte interna del Sistema Solare. Le comete dette di corto periodo, tra le quali la
Halley è la più famos,a potrebbero invece venire dalla fascia di Kuiper.[senza fonte] Nel 1932 Ernst
Öpik, un astronomo proveniente dall'Estonia, fece l'ipotesi che le comete abbiano origine da una
nube situata al bordo esterno del Sistema Solare. Nel 1950 l'idea fu ripresa dall'astronomo olandese
Jan Oort per spiegare un'apparente contraddizione: le comete vengono periodicamente distrutte
dopo numerosi passaggi nel sistema solare interno, perciò se le comete si fossero originate all'inizio
del Sistema oggi sarebbero tutte distrutte. Il fatto che le vediamo ancora implica che abbiano
un'origine diversa. Secondo la teoria, la nube di Oort contiene milioni di nuclei di comete, che sono
stabili perché la radiazione solare è troppo debole per avere un effetto a quelle distanze.[senza fonte] La
nube fornisce una provvista continua di nuove comete, che rimpiazzano quelle distrutte. La teoria
sembra confermata dalle osservazioni successive, che ci mostrano come le comete provengano da
ogni direzione, con simmetria sferica. Una controversa teoria prevede che a perturbare lo stato delle
comete nella nube di Oort sia un'ipotetica stella compagna del Sole chiamata Nemesis.[senza fonte] La
nube di Oort è un residuo della nebulosa originale da cui si formarono il Sole e i pianeti cinque
miliardi di anni fa ed è debolmente legata al Sistema Solare.[senza fonte] Si pensa che anche le altre
stelle abbiano una nube di Oort e che i bordi esterni delle nubi di due stelle vicine possano a volte
sovrapporsi, causando un'occasionale "intrusione" cometaria.[senza fonte] Attualmente sono noti solo
due oggetti che potrebbero appartenere alla nube di Oort[senza fonte];
Numero
Nome
Diametro
equatoriale
(km)
Perielio
(UA)
Afelio
(UA)
Data
della
scoperta
Scopritore
Metodo
usato
per la
misura
del
diametro
90377
Sedna
1.180 - 1.800
76,1
km
892
2003
Brown, Trujillo,
Rabinowitz
148209
(148209)
2000 CR105
265 km
397
2000
Lowell Observatory —
44,3
187
Termico
Rappresentazione artistica
tistica della Fascia di Kuiper, sopra e della Nube
ube di Oort,
Oort sotto.
L'immagine mostra le distanze delle orbite di diversi oggetti nel sistema solare, da in alto a sinistra e in senso orario: i
pianeti interni, i pianeti esterni, l'orbita di Sedna e la nube di Oort
188
Asteroide
A volte chiamato pianetino o planetoide,
planetoide è un oggetto simile per composizione ad un pianeta
terrestre ma più piccolo, e generalmente privo di una forma sferica; ha in genere un diametro
inferiore al chilometro, anche se non mancano corpi di grandi dimensioni, giacché tecnicamente
anche i corpi particolarmente massicci recentemente scoperti
scopert nel Sistema solare esterno sono da
considerarsi asteroidi. Si pensa che gli asteroidi siano residui del disco proto planetario che non
sono stati incorporati nei pianeti, durante la formazione del sistema. La maggior parte degli
asteroidi si trovano nella fascia principale,
principale e alcuni hanno degli asteroidi satelliti.
satelliti Hanno spesso
orbite caratterizzate da un'elevata eccentricità. Asteroidi molto piccoli, in genere frammenti
fr
derivanti da collisioni,, con le dimensioni
dimen
di un masso o anche meno, secondo l'Unione
l'
Astronomica
-9
7
Internazionale,, corpi di massa compresa fra 10 e 10 kg,, sono conosciuti come,
come meteoroidi. Gli
asteroidi composti per la maggior parte di ghiaccio sono conosciuti invece come comete. Alcuni
asteroidi sono il residuo di vecchie comete, che hanno perso il loro ghiaccio nel corso di ripetuti
avvicinamenti al Sole,, e sono adesso composti
compos per lo più di roccia.
243 Ida e la sua luna Dactyl,
Dactyl, il primo satellite di un asteroide ad essere stato scoperto.
Origini e struttura
Dal fatidico giorno, 1° gennaio 1801,
1801 in cui l'astronomo italiano Giuseppe Piazzi scoprì quello che
allora venne definito un "pianetino", assai poco luminoso,
luminoso, orbitante nella fascia tra Marte e Giove, e
che in seguito sarà classificato come asteroide, gli studiosi cercano di individuare le origini dei
singoli "planetini" e delle famiglie di "corpuscoli". Prendendo come riferimento gli asteroidi formati
nel sistema solare, quelli vicini ai pianeti come la Terra e a Marte mostrano lo spettro dei minerali
rocciosi mescolati col ferro,, mentre quelli vicini a Giove tendono a essere scuri e rossastri, indice di
una composizione non molto diversa da quella della nebulosa primordiale, che circa 4,5 miliardi di
anni fa avrebbe prodotto i pianeti da condensare.. Quindi, in base alle ipotesi più accreditate, in una
prima fase i minuscoli corpi solidi si aggregarono per formare i mattoncini dei pianeti, ma nella
zona oltre Marte, a causa degli effetti delle risonanze gravitazionali con la massa di Giove, furono
impedite le formazioni di corpi con diametro superiore a 1000 chilometri. I corpuscoli che non
riuscirono ad essere inglobati all'interno dei pianeti in formazione divennero asteroidi, e tra essi i
più grandi raggiunsero una temperatura sufficiente per consentire una differenziazione chimica; la
conseguenza fu che in alcuni di essi si formò l'acqua,, in altri fenomeni vulcanici. Grazie
all'interferenza di Giove sulle orbite primarie degli asteroidi aumentarono gradualmente le loro
collisioni,, che portarono a numerose distruzioni e mutilazioni dalle quali sopravvissero i corpi più
grandi, mentre altri corpuscoli furono proiettati fuori
fu dal sistema solare. Quindi alcuni asteroidi, e
anche i meteoriti,, rappresentano i resti di questi proto pianeti, mentre altri, come le comete, sono
189
corpi ancora più primitivi, che non sono riusciti a differenziarsi e perciò sono testimonianze di un
passato molto remoto, vicino alle origini del sistema solare. Per quanto riguarda la struttura, gli
studiosi hanno avanzato l'ipotesi
tesi che accanto alla conformazione tipica solida e rocciosa, gli
asteroidi più grandi di un chilometro non siano monolitici, ma piuttosto aggregati di frammenti
piccoli o addirittura pile di pietre frammentate sulla falsariga delle comete, come proposero per la
prima
volta
Don
Davis
e
Clark
Chapman
Chapman.
Sistema solare
Oltre 170 000 asteroidi sono già stati numerati e catalogati, e probabilmente
probabilmen altre centinaia di
migliaia, alcune
lcune stime superano il milione, attendono ancora di essere scoperti. L'asteroide
L'asteroid più
grande del sistema solare interno è Cerere, con un diametro di 900-1000 km; seguono Pallade e
Vesta, entrambi con diametri sui 500 km; i tre sono anche gli unici asteroidi di forma
approssimativamente sferica della fascia principale. Numerosi oggetti asteroidali del sistema solare
esterno quali Eris, Sedna, Orco, Quaoar,
Quaoar Issione e Varuna, sono più grandi di Cerere.
La fascia principale, di Kuiper, dei Centauri e dei Troiani
Confronto in scala fra i 10 più grandi asteroidi della Fascia principale.
La maggior parte degli asteroidi orbitano tra Marte e Giove,, ad una distanza compresa tra 2 e 4 UA
dal Sole, in una regione conosciuta come Fascia principale.. Questi oggetti non poterono
pot
riunirsi a
formare un pianeta, a causa delle forti perturbazioni gravitazionali del vicino pianeta Giove; queste
stesse perturbazioni sono all'origine delle cosiddette lacune di Kirkwood,, zone vuote dalla fascia
dove gli asteroidi non possono orbitare, in quanto si troverebbero in risonanza orbitale con Giove e
ne verrebbero presto espulsi. Un numeroso gruppo di asteroidi, oltre un migliaio, è costituito dai
cosiddetti troiani. Questi asteroidi
eroidi hanno orbite molto simili a quella di Giove. Sono suddivisi in
190
due gruppi: uno precede Giove di 60 gradi nella sua orbita e l'altro lo segue ad una medesima
distanza angolare. In altre parole, i troiani occupano due dei cinque punti lagrangiani del sistema
Sole-Giove, l'L4 e l'L5, dove le orbite sono stabili. Gruppi simili di asteroidi, molto più piccoli e
meno numerosi, sono stati scoperti anche nei punti lagrangiani L4 e L5 del sistema Sole-Marte e del
sistema Sole-Nettuno. I centauri orbitano attorno al Sole in mezzo ai pianeti giganti, quindi oltre
l'orbita di Giove. Il primo scoperto di questa categoria fu Chirone, nel 1977, un asteroide di più di
100 km di diametro, anche se gli altri conosciuti sono più piccoli. Si pensa che questi oggetti siano
asteroidi o ex-comete che sono state espulse dalle loro orbite originali e le loro orbite li portano in
regioni relativamente poco popolate dagli asteroidi tradizionali . Le migliorate capacità dei moderni
telescopi hanno permesso di estendere le nostre conoscenze sugli oggetti trans-nettuniani. Oggi
vengono comunemente riconosciute tre grandi distribuzioni asteroidali oltre l'orbita di Nettuno: la
fascia di Edgeworth-Kuiper, il disco diffuso e la nube di Oort. La fascia di Kuiper è la sorgente di
circa la metà delle comete che arrivano nel sistema interno. Le prime scoperte risalgono al 1992,
quando David Jewitt dell'Università delle Hawaii e Jane Luu di Harvard individuarono corpi
ghiacciati poco oltre l'orbita di Nettuno. Si conosce molto poco degli asteroidi della fascia di
Kuiper, che appaiono come minuscoli puntini anche nei telescopi più potenti. La loro
classificazione e composizione chimica è per adesso materia di speculazioni. Alcuni di questi
asteroidi si sono rivelati essere non molto più piccoli di Plutone o della sua luna Caronte. È stata
proprio la scoperta, negli ultimi anni, di oggetti di dimensioni sempre maggiori - Quaoar, con i suoi
1200 km di diametro, scoperto nel 2002; Eris, nel 2003, con un diametro stimato di 2400 km,
appartenente alla regione del disco diffuso - a portare ad una stretta finale l'Unione Astronomica
Internazionale, che durante l'assemblea generale del 24 agosto 2006 ha promulgato definitivamente
la definizione ufficiale di pianeta. Nella stessa occasione è stata riconosciuta l'appartenenza di
Plutone ed Eris alla nuova classe dei pianeti nani.
Classificazione spettrale
Gli asteroidi sono classificati in tipi spettrali, che corrispondono alla composizione del materiale
superficiale dell'asteroide. Il numero degli asteroidi conosciuti nelle diverse classi spettrali potrebbe
non corrispondere alla distribuzione effettiva, perché alcuni tipi di asteroidi sono più facili da
osservare di altri, ed il loro numero viene quindi sovrastimato.
•
•
•
Asteroidi di tipo C - 75% degli asteroidi conosciuti. La C sta per, carbonacei. Sono estremamente
scuri (albedo 0,03), simili alle meteoriti carbonacee. Questi asteroidi hanno all'incirca la stessa
composizione del Sole, tranne l'idrogeno, l'elio e altri elementi volatili. I loro spettri hanno colori
relativamente blu, e sono molto piatti e senza strutture evidenti.
Asteroidi di tipo S - 17% degli asteroidi conosciuti. La S sta per "silicio". Sono oggetti relativamente
luminosi, albedo 0,1-0,22. Hanno una composizione metallica, principalmente silicati di nichel, ferro
e magnesio. Lo spettro di questi asteroidi ha una forte componente rossa, ed è simile alle meteoriti
ferrose.
Asteroidi di tipo M - Questa classe comprende quasi tutti gli altri asteroidi. La M sta per, metallico.
Sono asteroidi piuttosto brillanti, albedo 0,1-0,18, sembrano fatti di nichel-ferro quasi puro.
Ci sono altri tipi di asteroidi, molto più rari:
•
•
Asteroidi di tipo G - Una suddivisione degli asteroidi di tipo C, spettralmente distinta per le
differenze nell'assorbimento degli ultravioletti. Il principale rappresentante di questa classe è
l'asteroide 1 Ceres.
Asteroidi di tipo E - La E sta per enstatite. Raccoglie asteroidi di ridotte dimensioni che orbitano
principalmente nella parte interna della Fascia principale e che probabilmente hanno avuto origine
dal mantello di asteroidi di grandi dimensioni, distrutti in tempi remoti.
191
•
•
Asteroidi di tipo R - La R sta per, colore e spettro, rossastro.
Asteroidi di tipo V - La V sta per Vesta, un grosso asteroide di cui si pensa che questi potrebbero
esserne frammenti.
Classificazione orbitale
Molti asteroidi sono stati classificati in gruppi e famiglie in base alle loro caratteristiche orbitali. A
parte le suddivisioni più ampie, è abitudine nominare un gruppo di asteroidi dal primo asteroide
scoperto tra gli appartenenti al gruppo, ovvero dall'asteroide con il numero identificativo più basso
tra gli appartenenti al gruppo. I gruppi sono associazioni dinamicamente sciolte, mentre le famiglie
sono molto più "strette" e sono il risultato della disgregazione catastrofica di un progenitore nel
passato. Finora, la quasi totalità delle famiglie scoperte appartiene alla Fascia principale. Esse
furono inizialmente riconosciute da Kiyotsugu Hirayama nel 1918 e sono spesso chiamate famiglie
Hirayama in suo onore. Tra il 30% ed il 35% degli oggetti della Fascia principale appartengono a
famiglie dinamiche, ognuna delle quali si pensa sia stata originata dalla collisione tra due asteroidi
nel passato. Una famiglia è stata associata all'oggetto trans-nettuniano Haumea .
Ricerca degli asteroidi
Fino al 1998, e in parte ancora oggi, gli asteroidi venivano scoperti con un procedimento in quattro
fasi. Per prima cosa, una regione del cielo veniva fotografata con un telescopio a grande campo.
Venivano prese coppie di fotografie della stessa regione, separate in genere da un'ora di tempo. In
un secondo momento, le due pellicole della stessa regione venivano osservate sotto uno
stereoscopio, che permetteva di trovare ogni oggetto che si fosse mosso tra le due esposizioni.
Poiché le stelle sono fisse, mentre gli oggetti del Sistema Solare si sono mossi leggermente durante
l'ora di tempo trascorsa tra le due foto, ogni asteroide risalta come un punto in movimento. Terzo,
una volta che un corpo in movimento fosse stato trovato, si misuravano le sue posizioni in modo
molto preciso, usando come riferimento stelle presenti sulla fotografia, le cui posizioni siano
conosciute con grande precisione. Alla fine di queste tre fasi non si ha ancora una scoperta, ma solo
un candidato asteroide. Il passo finale era di inviare i risultati al Minor Planet Center, dove, a partire
dalle posizioni misurate, veniva calcolata un'orbita preliminare e venivano calcolate le effemeridi
per i giorni successivi. Una volta che l'oggetto veniva ritrovato grazie alle predizioni, segno che tutti
i passi precedenti erano stati svolti senza errori, l'astronomo, il gruppo di astronomi o il dilettante
che aveva fatto le osservazioni ne era riconosciuto lo scopritore e aveva il diritto di proporre
all'Unione Astronomica Internazionale il nome da dare all'asteroide. Quando l'orbita di un asteroide
viene confermata, esso viene numerato, e più tardi può anche ricevere un nome, per esempio, 1
Cerere o 2060 Chirone. I primi vennero chiamati con nomi derivati dalla mitologia greco-romana,
ma quando questi nomi iniziarono a scarseggiare, ne vennero usati altri: persone famose, i nomi
delle mogli degli scopritori, persino attori di televisione. Alcuni gruppi hanno nomi derivati da un
tema comune, per esempio i Centauri sono tutti chiamati a partire da centauri leggendari, mentre i
Troiani portano i nomi degli eroi delle guerre di Troia. A partire dal 1998, un gran numero di
telescopi automatizzati percorrono tutte le fasi di cui sopra da soli, usando camere CCD e computer
collegati direttamente al telescopio, che calcolano l'orbita e vanno a ripescare l'asteroide in seguito.
Tali sistemi scoprono ormai la maggior parte degli asteroidi, ed ognuno è gestito da un gruppo di
astronomi e tecnici. Ecco un elenco di alcuni di questi gruppi:
•
•
•
•
Il gruppo Lincoln Near-Earth Asteroid Research LINEAR
Il gruppo Near-Earth Asteroid Tracking
Spacewatch, guardia spaziale, il primo di essi
Il gruppo Lowell Observatory Near-Earth Object Search
192
•
•
•
La Catalina Sky Survey
La Japanese Spaceguard Association
L' Asiago DLR Asteroid Survey,
Survey in Italia
Il solo sistema LINEAR, uno dei più avanzati, al 31 dicembre 2007,, ha scoperto 225 957 asteroidi.
Tutti insieme,
nsieme, i sistemi automatici hanno anche scoperto, al 1º giugno 2008,, 5 432 asteroidi nearEarth,, cioè potenzialmente pericolosi per il nostro pianeta.
Esplorazione degli asteroidi
Prima dell'era dei viaggi spaziali, gli asteroidi erano soltanto dei puntini luminosi anche se osservati
con i più grandi telescopi. La loro forma e le caratteristiche della superficie rimanevano un mistero.
Le prime fotografie ravvicinate di un oggetto di tipo asteroidale furono scattate nel 1971 quando la
sonda Mariner 9 riprese delle immagini delle piccole lune di Marte,
Ma
Phobos e Deimos, due asteroidi
catturati. Queste immagine mostrarono la forma
forma irregolare, simile ad una patata, comune alla
maggior parte degli asteroidi, in seguito confermato dalle immagini acquisite dalle sonde Vojager
delle lune più piccole dei giganti gassosi.
gassosi
951 Gaspra,, il primo asteroide ad essere fotografato in modo ravvicinato
Le prime fotografie ravvicinate di un asteroide vennero scattate dalla sonda Galileo,
Galileo agli oggetti
Gaspra nel 1991, e Ida nel 1993.
1993 Nel 1996 la NASA ha lanciato la prima missione dedicata allo
studio di un asteroide: la sonda NEAR Shoemaker,, dopo aver effettuato nel 1997 il sorvolo
dell'asteroide Mathilde,, atterrò sull'asteroide Eros nel 2001,, determinandone la densità con estrema
precisione a partire dalle misure del campo gravitazionale. Altri asteroidi visitati da sonde in rotta
per altre destinazioni sono:
•
•
9969 Braille, da Deep Space 1 nel 1999.
5535 Annefrank, da Stardust nel 2002.
193
Nel settembre del 2005, la sonda giapponese Hayabusa ha iniziato lo studio dell'asteroide 25143
Itokawa e dovrebbe riportare sulla Terra campioni della superficie. La sonda Hayabusa ha
incontrato numerosi contrattempo, compresi i guasti di due delle tre ruote di reazione, che
controllano l'orientazione della sonda rispetto al sole e mantengono il puntamento dei pannelli
solari,, e di due dei quattro motori a ioni. Il lancio della missione Dawn della NASA, diretta verso
Cerere e Vesta,, è avvenuto nel mese di settembre del 2007. Il 5 settembre 2008 la sonda Rosetta
dell'ESA è transitata ad 800 km dall'asteroide 2867 Šteins.. Per la sonda, è previsto un secondo
incontro il 10 luglio 2010 con 21 Lutetia.
Lutetia. Inoltre, la NASA ha programmato di dirigere la sonda
New Horizons verso un centauro nel 2010.
Questa immagine di Eros, presa il 14 febbraio 2000 dalla sonda NEAR (in realtà un mosaico composto da due
immagini), i più piccoli dettagli distinguibili sono grandi
grandi circa 35 metri. Si riconoscono massi della dimensione di case in
molti posti. Uno si trova sull'orlo del cratere gigante che separa le due metà dell'asteroide. Un'area luminosa è visibile
nella parte superiore sinistra, e dei solchi possono essere visti
visti subito sotto di essa. I solchi scorrono paralleli alla
dimensione maggiore dell'asteroide.
194
Modifica dell'orbita degli asteroidi
Negli ultimi tempi, si è sviluppato molto interesse attorno agli asteroidi la cui orbita interseca quella
della Terra e che potrebbero, nel corso dei secoli, scontrarsi con essa. La quasi totalità degli
asteroidi near-Earth sono classificati, a seconda del semiasse maggiore della loro orbita e della
distanza da Sole del loro perielio, come asteroidi Amor, asteroidi Apollo o asteroidi Aten.
Aten Sono stati
proposti diversi modi per modificarne
modificarne l'orbita, nel caso fosse confermato il rischio di collisione,
tuttavia la scarsa conoscenza della struttura interna di tali oggetti impedisce di prevedere nel
dettaglio come reagirebbero ad un impatto o ad un'esplosione causata nelle loro vicinanze per
defletterli
efletterli o distruggerli. Persino i modelli che cercano di prevedere le conseguenze di un impatto
catastrofico con la Terra sono ancora di dubbia validità a causa dell'impossibilità di sottoporli a
prova sperimentale.
I Satelliti del Sistema Solare
LA LUNA
La Luna è l'unico satellite naturale della Terra.. Il suo nome proprio viene talvolta utilizzato, per
estensione
one e con l'iniziale minuscola, una luna, come sinonimo di satellite
te naturale.
naturale Il suo simbolo
astronomico è una rappresentazione
presentazione stilizzata della sua fase crescente ( ).
La Luna rapportata alla Terra
La faccia della Luna rivolta in direzione opposta alla Terra si chiama propriamente faccia lontana.
A volte viene chiamata faccia oscura,
oscura il cui significato
to è qui inteso come sconosciuto e nascosto; si
riferisce anche al black out delle comunicazioni radio,, che avviene quando una sonda spaziale si
muove dietro la faccia lontana. Questa interruzione delle comunicazioni è causata dalla massa della
Luna che blocca i segnali radio. Il termine, faccia oscura, è spesso erroneamente interpretato come
una mancanza di radiazioni solari, ma il Sole illumina la faccia lontana esattamente come quella
rivolta verso di noi. La maggior parte della faccia lontana non può essere vista dalla Terra, perché la
rivoluzione della luna attorno alla terra e la rotazione attorno al suo asse hanno lo stesso periodo.
Una piccola porzione può essere vista grazie alla librazione,, che rende irregolare il moto di
rotazione della Luna. Nel complesso dalla terra è visibile circa il 59% della superficie
sup
lunare. La
faccia vicina della Luna è coperta da circa 30 000 crateri, contando quelli con un diametro di
195
almeno 1 chilometro.. Il cratere lunare più grande è il bacino Polo Sud-Aitken
Aitken, ha un diametro di
circa 2500 chilometri ed è profondo 13 chilometri, occupa la parte meridionale
meridi
della faccia
lontana.
(All'epoca J2000)
Classificazione Satellite Naturale
Parametri Orbitali
Semiasse Maggiore
384.400 km
Velocità orbitale
968 m/s min
Periodo Orbitale
27,321.661.55 giorni
1.022 m/s media
1.082 m/s max
27 d 7 h 43,2 min
Circonf. Orbitale
2.413.402 km
Inclin. risp. Equa. Terra
da 18,30° a 28,60°
Perigeo
363.104 km
Apogeo
405.696 km
Periodo sinodico
29,530.588 giorni
29 d 12 h 44,0 min
Dati Fisici e Osservativi
Diametro Equatoriale
3.476,2 km
Inclinazione assiale
13
Superficie
3,793 × 10 m²
Volume
2,1958 × 1019 m³
Massa
7,347 673 × 1022kg
Densità Media
3,3462 ×10
× 3 kg/m3
Acceleraz. di grav. In sup.
1,622 m/s²
Velocità di fuga
2 380 m/s
Velocità di rotaz. All’equat.
4,627 m/s
Periodo di rotazione
Rotazione Sincrona
Magnitudine app. da Terra
-12,74
Pressione atmosferica
3 × 10-10 Pa
Temperatura superficiale
40 K (min)
K 276 = °C 0
250 K (media)
396 K (max)
Albedo
0,12
196
Etimologia
Il termine luna deriva dall'omonimo latino luna dalla radice indoeuropea leuk- di luce, come
leuksna ossia la luminosa, come nell'avestico raoxsnà, la brillante, il sanscrito ciandrà-mas, luna
brillante e il greco σελήνη, da σέλας, brillio, splendore, esempi che mantengono il significato di la
lucente, sebbene siano di diverse etimologie.
La Luna e la sfera celeste
Moto della luna
La Luna compie un'orbita completa della sfera celeste circa ogni 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 12
secondi ma l'osservatore sulla Terra conta circa 29,5 giorni tra una nuova luna e la successiva, per
via del contemporaneo movimento di rivoluzione terrestre. Nel corso di un'ora si muove nel cielo di
una distanza vicina alla sua dimensione apparente, circa mezzo grado. La Luna rimane sempre in
una regione del cielo chiamata lo Zodiaco, che si estende circa 8 gradi sopra e sotto l'eclittica. Essa
viene attraversata dalla Luna ogni 2 settimane.
Rotazione
Il moto di rotazione della Luna è il movimento che compie intorno all'asse lunare nello stesso
senso della rotazione terrestre, da Ovest verso Est con una velocità angolare di 13° al giorno. La
durata è quindi uguale a quella del moto di rivoluzione pari a 27 d 7 h 43 min 12 s. Questo è il
motivo per cui la Luna rivolge alla Terra sempre la stessa faccia. L'attrazione che la Terra esercita
sul rigonfiamento equatoriale più che sulle zone polari sulla Luna provoca in essa delle oscillazioni
di lieve entità, le librazioni, che insieme alle librazioni apparenti, connesse alle posizioni che la
Luna assume rispetto alla Terra, ci consentono di vedere un po' più della metà della superficie
lunare, circa il 59%.
Breve storia della comprensione della Luna
Nei tempi antichi non erano rare le culture, prevalentemente nomadi, che ritenevano che la Luna
morisse ogni notte, scendendo nel mondo delle ombre; altre culture pensavano che la Luna
inseguisse il Sole, o viceversa. Ai tempi di Pitagora, come enunciava la scuola pitagorica, veniva
considerata un pianeta. Durante il Medioevo alcuni credevano che la Luna fosse una sfera
perfettamente liscia come sosteneva la teoria aristotelica, ed altri che vi si trovassero oceani, a
tutt'oggi il termine mare è impiegato per designare le regioni più scure della superficie lunare.
Quando nel 1609 Galileo puntò il suo telescopio sulla Luna scoprì che la sua superficie non era
liscia, bensì corrugata e composta da vallate, monti alti più di 8000 metri e crateri. Da quel
momento si comprese che esso era un corpo solido proprio come la Terra. Ancora nel 1920 si
pensava che la Luna potesse avere un'atmosfera respirabile, o così lasciano intendere i racconti di
fantascienza del periodo e comunque anche alcuni astronomi ipotizzavano la presenza di un piccolo
strato d'aria per rendere ragione di alcuni fenomeni osservati durante le occultazioni lunari e che
erano inspiegabili. Per esempio l'astronomo Alfonso Fresa nel suo trattato, a proposito delle
197
anomalie delle occultazioni lunari
ari scriveva:
scriveva Un altro fenomeno, davvero inspiegabile, è quello
osservato a Leningrado, durante l'eclisse totale di Luna del 14 agosto 1924, da W. Maltzew per la
stella BD-15°6037
15°6037 di settima grandezza: per circa due secondi la stella sembrò apparire nettamente
nettam
proiettata sul disco eclissato della Luna. L'autore prosegue: Escludendo il caso di fenomeni dovuti
ad illusioni ottiche e quello di stelle doppie, per tutti gli altri casi osservati e confermati da fonti
diverse ed a cui non si può dare una esauriente
esauriente spiegazione, si ricorre alla ipotetica spiegazione di
un sottilissimo strato d'aria, molto tenue, situato in qualche depressione del suolo ma sufficiente ad
affievolire la luce stellare. Sempre il Fresa ponendosi più in generale il problema dell'abitabilità
dell'abitabil
della Luna la legava inscindibilmente alla presenza dell'acqua e dell'aria e riferiva in questi termini:
Innanzitutto bisogna intendersi sul significato della parola vita, la quale, se va intesa nel senso
organico, molto difficilmente potrà ancora albergare
albergare sulla Luna, giacché mancano lassù i fattori
necessari alla sua esistenza: l'aria e l'acqua. Si potrebbe obiettare che un'assenza completa di esse
non debba essere presa alla lettera, perché pur non verificandosi nemmeno in piccolissima parte i
fenomeni
ni di rifrazione, un residuo sparutissimo di aria può esistere sul nostro satellite, per quanto
anche l'analisi spettroscopica abbia confermato che il nostro satellite è completamente privo di
atmosfera. Nel 1969, Neil Armstrong e Buzz Aldrin furono i primi uomini a camminare sulla Luna.
Successivamente saranno soltanto altri 10 uomini a camminare sulla Luna.
Formazione della Luna
Rappresentazione artistica dell'impatto.
Le origini della Luna sono al centro di un dibattito scientifico molto acceso. La teoria più
accreditata è quella secondo cui essa si sia formata a seguito della collisione di un planetoide delle
dimensioni simili a quelle di Marte con la Terra quando quest'ultima
st'ultima era ancora calda, nella prima
p
fase della sua formazione, tale planetoide è chiamato a volte Theia.. Il materiale scaturito
dall'impatto rimase in orbita intorno alla Terra e per effetto della
d
forza gravitazionale si riunì
formando la Luna. Detta comunemente la Teoria dell'Impatto Gigante, è supportata da simulazioni
pubblicate nell'agosto 2001.. Una conferma di questa tesi deriva dal fatto che la composizione della
Luna è pressoché identica a quella del mantello terrestre privato degli elementi più leggeri,
evaporati per la mancanza di un'atmosfera
un'
e della
la forza gravitazionale necessarie per trattenerli.
Inoltre, l'inclinazione dell'orbita della Luna rende piuttosto improbabili le teorie secondo cui la
Luna si formò insieme alla Terra o fu catturata in seguito.
198
Caratteristiche fisiche
Superficie lunare
Poiché il periodo di rotazione della Luna è esattamente uguale al suo periodo orbitale, noi vediamo
sempre la stessa
essa faccia della Luna, rivolta verso la Terra. Questa sincronia è il risultato dell'attrito
dell'
gravitazionale che ha rallentato la rotazione della Luna nella sua storia iniziale. A causa di queste
forze, dette anche forze di marea,, anche la rotazione della Terra viene gradualmente
gradualmente rallentata, e la
Luna si allontana lentamente dalla Terra mentre il momento rotazionale di quest'ultima viene
trasferito al momento orbitale della Luna. L'attrazione gravitazionale che la Luna esercita sulla
Terra è la causa delle maree del mare. Le variazioni della marea sono sincronizzate con l'orbita
l'o
della Luna attorno alla Terra.
Rappresentazione in scala della distanza Terra-Luna
Terra Luna
Tempo impiegato dalla luce ad attraversare
attra
la distanza Terra Luna, circa 1,28 secondi.
La Terra e la Luna orbitano attorno ad un centro di massa comune, che si trova ad una distanza di
circa 4700 chilometri dal centro della Terra. Poiché questo centro si trova dentro
de
alla massa
terrestre, il moto della Terra è meglio descritto come un'oscillazione. Viste dal Polo Nord della
Terra, le rotazioni dei due corpi celesti, l'orbita della Luna attorno alla Terra e l'orbita di questa
attorno al Sole sono tutte in senso antiorario.
ant
199
Crateri lunari
Rispetto agli altri satelliti del sistema solare, la Luna è eccezionalmente grande rispetto al pianeta
attorno a cui orbita, tanto che il sistema Terra-Luna
Terra Luna può essere quasi considerato un pianeta doppio,
quasi, perché il centro di gravità del sistema Terra-Luna
Terra Luna è comunque di poco all'interno della
Terra). In genere, satelliti di dimensioni ad essa comparabili orbitano attorno ai giganti gassosi,
Giove, Saturno,, mentre i pianeti più
p affini alla Terra o non hanno satelliti, Venere,
Venere o ne hanno di
minuscoli, Marte. Il piano dell'orbita della Luna è inclinato di 5°19' rispetto a quello dell'orbita
dell'orbi della
Terra intorno al Sole, il piano dell'eclittica.
dell'
. Il piano orbitale della Luna, assieme al suo asse di
rotazione, ruota in senso orario con un periodo di 18,6 anni, sempre mantenendo un'inclinazione di
5°19' gradi; questo movimento è correlato alle nutazioni terrestri, che possiedono infatti
in
lo stesso
periodo. I punti in cui l'orbita lunare interseca l'eclittica sono chiamati nodi lunari. Le eclissi solari
accadono quando un nodo coincide con una luna nuova; le eclissi lunari quando un nodo coincide
con una luna piena. Le ere geologiche della Luna vengono definite in base alla datazione di alcuni
crateri che hanno avuto un effetto significativo sulla sua storia. Le forze di marea che oggi causano
le maree terrestri erano attive anche quando la Luna era in via di formazione, ed ancora fusa. Poi si
raffreddò e si solidificò, ma mantenne la forma di un ellissoide con l'asse
asse maggiore puntato verso la
Terra. Le forze di marea dellaa Luna sulla Terra, pur molto minori di quelle della Terra sulla Luna,
hanno avuto l'effetto di rallentare progressivamente la velocità di rotazione della Terra. È stato
[senza fonte]
calcolato per esempio che 400 milioni di anni fa il giorno terrestre durava 21,8 ore circa.
c
Inoltre i reciproci effetti mareali tendono a far aumentare la distanza tra di due corpi: alla stessa
epoca essa era di circa 320.000 km.[senza fonte]
Composizione chimica
Più di 4,5 miliardi di anni fa, la superficie della Luna era un oceano di magma liquido. Gli scienziati
pensano che uno dei componenti delle rocce lunari detto Kreep,, acronimo dell'espressione inglese
K, potassio,, Rare Earth Elements,
Elements terre rare, e P, fosforo,, rappresenti l'ultimo resto del magma
originario. Il Kreep è composto da quelli
quel che gli scienziati chiamano, elementi incompatibili:
incompatibili
elementi che non possono entrare a far parte delle strutture dei cristalli,, e che quindi rimangono
inutilizzati sulla superficie del magma.
ma
Per i ricercatori, il Kreep è un marcatore utile per
determinare la storia del vulcanismo lunare e tracciare la cronologia degli impatti da parte di comete
e altri oggetti celesti. La crosta lunare è composta da una varietà di elementi primari: uranio, torio,
potassio, ossigeno, silicio, magnesio,
magnesio ferro, titanio, calcio, alluminio e idrogeno.
idrogeno Quando viene
200
bombardato dai raggi cosmici,, ogni elemento rimette nello spazio una sua
s propria radiazione
particolare, sotto forma di raggi gamma.
gamma. Alcuni elementi, come l'uranio, il torio e il potassio, sono
radioattivi ed emettono spontaneamente raggi gamma. Quale che
che sia la loro causa, i raggi gamma
emessi da ogni elemento sono diversi, e uno spettrometro è in grado di distinguerli, e appunto in
questo modo è stato possibile scoprirne l'esistenza.
l'esistenza. Una mappa globale della Luna, che riporti
l'abbondanza di questi elementi, non è ancora stata realizzata.
Presenza di acqua
Immagine dalla sonda Clementine
La Luna per gran parte della sua storia antica è stata bombardata da asteroidi e comete, molte delle
quali ricche d'acqua. L'energia della luce solare divide la maggior parte di quest'acqua nei suoi
elementi costituenti,
i, idrogeno ed ossigeno, di cui la maggior parte si disperde immediatamente nello
spazio. È stato però ipotizzato che quantità significative di acqua possano rimanere sulla Luna, in
superficie o inglobate nella crosta. A causa della modesta inclinazione dell'asse
ll'asse di rotazione lunare
(solo 1,5°), alcuni dei crateri polari più profondi non ricevono mai luce dal Sole, rimanendo sempre
in ombra. In accordo con i dati raccolti durante la missione Clementine,, sul fondo di tali crateri
potrebbero essere presenti depositi di ghiaccio d'acqua. Le successive missioni lunari hanno tentato
di confermare questi risultati, senza tuttavia
tuttavia fornire dati definitivi. Nell'ambito del suo progetto di
ritorno sulla Luna, la NASA ha deciso di finanziare il Lunar Crater Observation and Sensing
Satellite.. La sonda è stata progettata per osservare l'impatto dello stadio superiore del razzo vettore
Centaur che l'avrebbe portata in orbita, su una regione permanentemente in ombra situata in
vicinanza al Polo Sud
ud lunare. L'impatto del razzo è avvenuto il 9 ottobre 2009, seguito quattro
minuti dopo da quello della sonda che in questo modo ha attraversato il pennacchio così sollevatosi
e ne ha potuto analizzare la composizione. Il 13 novembre 2009,, la NASA ha annunciato
annu
che, in
seguito ad un'analisi preliminare dei dati raccolti durante la missione di LCROSS, è stata
confermata la presenza di depositi di ghiaccio d'acqua nei pressi del Polo Sud lunare. Nello
specifico sono state rilevate linee di emissione dell'acqua nello spettro,
spettro nel visibile e
nell'ultravioletto,, del pennacchio generato dall'impatto sulla superficie lunare dello stadio superiore
del razzo che aveva portato la sonda in orbita. È stata inoltre rilevata la presenza di idrossile,
prodotto dalla scissione dell'acqua investita dalla radiazione solare. L'acqua, sotto forma di
ghiaccio, potrà in futuro essere estratta e quindi divisa in idrogeno ed ossigeno
ossigen da generatori ad
energia solare. La quantità di acqua presente sulla Luna è un fattore importante nel rendere possibile
la sua colonizzazione,, perché il trasporto
trasp
dalla Terra è estremamente costoso.
201
Campo magnetico
Il campo magnetico della Luna è molto debole a paragone di quello terrestre. Si pensa che una parte
di esso sia intrinseca, come in una parte della crosta lunare chiamata Rima Sirsalis,
Sirsalis mentre le
collisioni con altri corpi celestii possono averne formata un'altra parte. In effetti, una delle questioni
ancora aperte nella scienza planetaria è se un corpo senz'aria, come la Luna, possa ottenere un
campo magnetico da impatti con comete e asteroidi. Le misurazioni del campo magnetico possono
p
dare inoltre informazioni su dimensione e conduttività elettrica del nucleo lunare, fornendo quindi
dati per una migliore teoria dell'origine della Luna. Per esempio, se il nucleo contenesse una
proporzione maggiore di elementi magnetici, come il ferro, rispetto a quella terrestre, la teoria della
nascita per impatto perderebbe credito, anche se potrebbero esistere spiegazioni
spiegazio alternative per
questo fatto. Sopra tutta la crosta lunare si stende uno strato esterno di roccia polverosa, chiamata
regolite.. Sia la crosta sia la regolite sono distribuite in modo irregolare, l'una con uno spessore da 60
a 100 chilometri, l'altra passando da 3-5
3 metri nei mari fino a 10-20
20 metri sulle alture. Gli scienziati
pensano che queste asimmetrie siano sufficienti per spiegare lo spostamento del centro di massa
della Luna. L'asimmetria della crosta potrebbe anche
anche spiegare la differenza nei terreni lunari, che
sono formati principalmente da mari sulla faccia vicina, e rocce sulla parte lontana.
Atmosfera
La Luna non ha un'atmosfera propriamente detta.
detta. I pochi atomi che derivano dal degassamento, il
rilascio di gas, come il radon,, da parte delle
dell rocce che compongono la Luna,, e dal vento solare, che
viene brevemente catturato dalla gravità lunare, non vengono trattenuti dalla gravità del satellite,
sat
quindi non si può parlare di una vera atmosfera.
Terremoti sulla Luna
Le missioni Apollo che hanno portato astronauti
astronauti sulla Luna hanno sbarcato anche numerosi
sismografi. Questi sismografi hanno funzionato per molti anni ottenendo risultati ben diversi da
quelli posti sulla superficie terrestre. Pur avendo registrato qualche migliaio di terremoti l'anno, si è
visto che in media l'energia liberata da essi è molto bassa e non ha quasi mai superato il secondo
grado della scala Richter. L'assenza di moti crostali impedisce lo sviluppo di terremoti di alta
intensità.[senza fonte]
Osservazione della Luna
Luna al crepuscolo con Venere,
Venere accanto e Giove, in alto.
202
Librazioni lunari con il succedersi delle fasi
Grazie a quella che sembra essere una straordinaria coincidenza, le grandezze apparenti della Luna
e del Sole, visti dalla Terra, sono comparabili. Per effetto della variazione delle distanze Luna-Terra
Luna
e Terra-Sole,
Sole, dovute all'eccentricità delle rispettive
rispettive orbite, la dimensione apparente della Luna vista
dalla superficie terrestre varia da un valore leggermente inferiore a un valore leggermente superiore
a quello del diametro apparente del Sole: questo fatto rende possibili, oltre che le eclissi solari
parziali, anche eclissi solari totali, anulari
anulari e miste. La Luna, e anche il Sole, sembra più grande
quando è vicina all'orizzonte.. Questa è un'illusione
un'
ottica provocata dall'effetto psicologico della
diversa percezione delle distanze verso l'alto e in orizzontale. In realtà, la rifrazione atmosferica e la
distanza leggermente maggiore rendono l'immagine della Luna un poco più piccola all'orizzonte
rispetto al resto del cielo. Varie aree chiare e scure creano immagini che sono interpretate nelle
varie culture come l'Uomo della Luna, oppure il coniglio e il bufalo, e altre; il fenomeno è indicato
col nome di pareidolia.. Al telescopio si possono riconoscere catene di montagne e crateri. Le
pianure,, scure e relativamente spoglie di dettagli, sono chiamate mari lunari,
lunari oppure maria in
Latino, perché erano credute corpi d'acqua dagli astronomi antichi. Le parti più chiare ed elevate
sono chiamate terre, o terrae. Durante le lune piene più brillanti, la Luna raggiunge una magnitudine
apparente di circa -12,6.
12,6. Per confronto, il Sole ha una magnitudine apparente di -26,8 mentre Sirio,
la stella più brillante, solo - 1,4.
Luna rossa
A volte
lte capita di vedere la Luna che, nel momento in cui sorge, possiede un colore rossastro. Tutto
ciò avviene poiché la sua luce, che proviene dal Sole e che è reindirizzata sulla Terra, deve
attraversare uno strato atmosferico più ampio rispetto a quello che
che trova nel momento in cui è più
alta nel cielo. Così, le radiazioni emanate con la sua luce, si trovano a dover oltrepassare una serie
maggiore di polveri e turbolenze dell'aria, le quali disperdono questi raggi luminosi, attraverso il
fenomeno della diffusione.. Queste polveri, però, tendono a disperdere più facilmente i raggi
r
con
frequenze più elevate, di colore blu,
blu mentre disperdono poco i raggi
aggi con frequenze più basse, di
colore rosso.. Perciò noi vediamo la luna rossa, perché la componente rossa della sua luce non viene
dispersa e arriva diretta ai nostri occhi.
203
L'esplorazione della Luna
La discesa di Aldrin sulla Luna
Un'impronta lasciata sul suolo lunare dall' astronauta Buzz Aldrin durante la missione dell'Apollo
dell'
11
Storia dell'esplorazione lunare
La faccia nascosta, sempre opposta alla Terra, della Luna venne osservata per la prima volta il 7
ottobre 1959,, quando la sonda sovietica
so
Luna 3 fu messa in orbita attorno alla Luna ed inviò alcune
sue fotografie alla Terra. Gli uomini sono atterrati sulla Luna il 20 luglio 1969,
1969 all'apice di una gara
spaziale tra URSS e Stati Uniti d'America,
d'America ispirata dalla guerra fredda.. Il primo astronauta a
camminare sulla superficie lunare fu Neil Armstrong, comandante dell'Apollo
Apollo 11.
11 L'ultimo fu
Eugene Cernan,, che durante la missione Apollo 17 camminò sulla Luna il dicembre 1972.
L'equipaggio dell'Apollo 11 lasciò una targa di acciaio inossidabile, per commemorare lo sbarco e
204
lasciare informazioni sulla visita ad ogni altro essere, umano o meno, che la trovi. Sulla targa c'è
scritto:
(EN)
(IT)
« Here men from the Planet Earth first set foot
« Qui, uomini dal pianeta Terra posero piede
upon the moon, July 1969, A.D.
sulla Luna per la prima volta, Luglio 1969 DC
We came in peace for all mankind. »
Siamo venuti in pace, per tutta l'umanità. »
La targa raffigura i due emisferi del pianeta Terra ed è firmata dai tre astronauti e dall'allora
Presidente statunitense Richard Nixon. In totale gli sbarchi sulla Luna delle missioni Apollo furono
6, Apollo 11, 12, 14, 15, 16 e 17, per un totale di 12 astronauti discesi sul nostro satellite; la
missione Apollo 13 non atterrò sulla Luna a causa di un incidente durante il volo, e le restanti
previste missioni Apollo 18,19 e 20 furono annullate per tagli di bilancio. Dopo gli sbarchi del
Programma Apollo nessun essere umano ha più camminato sulla Luna. Gli americani persero
interesse, i sovietici continuarono con l'atterraggio di sonde automatiche, tra cui le Lunakhod, che
riportarono anche campioni di suolo sulla Terra. Le altre nazioni non avevano le risorse necessarie e
le due superpotenze non videro un vantaggio tale nell'esplorazione da giustificare gli altissimi costi.
La sonda spaziale SMART-1 è stata lanciata il 27 settembre 2003 ed è arrivata nei pressi della Luna
all'inizio del 2005, il motivo di un tempo così lungo è da trovarsi nel suo motore a ioni, un nuovo
tipo di motore spaziale molto economico ma piuttosto lento. Smart 1 effettuerà una ricognizione
completa della Luna e produrrà una mappa a raggi X della sua superficie . Attualmente è in corso la
missione LRO, Lunar Reconnaissance Orbiter, della NASA.
Programmi di future esplorazioni lunari
L'Agenzia Spaziale Europea e la Repubblica Popolare Cinese hanno entrambe piani per esplorare la
Luna, la prima mediante sonde e la seconda, secondo notizie recenti, con un programma di
esplorazione umana. La Cina, oltre all'esplorazione umana, sta considerando la possibilità di
sfruttare minerariamente la Luna, in particolare per l'isotopo Elio-3, da usare come fonte d'energia
sulla Terra. La NASA sta anche programmando una missione sulla Luna per il 2020.
Teorie del complotto sull'allunaggio
Nel 2001, Philippe Lheureux pubblicò un libro che sosteneva che le foto prese dagli astronauti
americani sulla Luna fossero in realtà dei falsi realizzati sulla Terra. Nonostante tutte le sue teorie
siano state smentite, l'argomento continua a volte a suscitare polemiche.
205
La Luna nel mito e nella cultura popolare
La luna protagonista in un quadro di Friedrich
Luna piena – Il bacio nella luna di Filippo Zamboni - ed.1912
La Luna è spesso protagonista in molte mitologie e credenze popolari. Le numerose divinità lunari
sono spesso femminili, come le dee greche Selene e Artemide,, e le loro equivalenti romane Luna e
Diana.. Si possono trovare anche divinità maschili, come Nanna o Sin dei Mesopotamici, Thoth
degli Egiziani, Men dei Frigi e il dio giapponese Susanowo, ed anche Isil,
Isil che fa parte della
mitologia di Arda,, mondo immaginario creato da J.R.R. Tolkien. Presso la religione induista, un
aneddoto mitologico avente come protagonista
protagonist Ganesha, la divinità dalla testa d'elefante, spiega
l'origine delle fasi lunari, v. Ganesha e la Luna.
Luna Parole come lunatico sono derivate dalla Luna a
causa della credenza
edenza popolare che la Luna sia una causa di pazzia periodica. La Luna trova anche
ampio spazio nella religione islamica.
islamica Ne è il simbolo
olo che, soprattutto in India, viene utilizzato
come ornamento. Ampio rilievo occupa la Luna nelle credenze popolari: per i pescatori bisogna
pescare sempre nelle notti di Luna piena perché la Luna attira i pesci in superficie, mentre i
contadini sostengono che il mosto vada messo nelle botti durante il novilunio,
novilunio per farlo diventare
vino.. Negli orti, poi, la Luna occupa un ruolo importantissimo: bisogna sempre seminare in Luna
calante. Ad esempio la lattuga non farebbe il maschio, il fiore.. È tuttora diffusa anche la credenza
dell'aumento delle nascite in fase di Luna crescente. Anche gli antichi proverbi popolari si occupano
206
estesamente dell'influenza della Luna su tutti gli aspetti della vita contadina, basti pensare al
proverbio: Luna di grappoli a gennaio luna di racimoli a febbraio.
febbraio
Nella mitologia medioevale,, la Luna piena occupa una posizione importante: i lupi mannari si
trasformano alla luce della Luna e le streghe si riuniscono per i loro Esbat,
Esb feste minori che
celebrano le fasi lunari. Solitamente si festeggia la fase di Luna piena,
piena, poiché l'energia è
maggiore.[senza fonte] Altre credenze riguardano
riguardano il sonnambulismo che secondo le credenze popolari
avviene in presenza di luna piena, cosicché si chiede che la luna possa attirare i terremoti e
senza fonte]
ingrandisca gli occhi dei gatti[senza
.
Satellite di Marte
FOBOS
Fobos ripreso dal Mars Reconnaissance Orbiter, il 23 marzo 2008..
207
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periareo
Apoareo
Circonf. orbitale
Periodo orbitale
Velocità orbitale
Inclinaz. sull’eclittica
Inclinaz. rispetto Marte
Eccentricità
Dati Fisici
Dimensioni
Diametro medio
Schiacciamento
Superficie
Volume
Massa
Densità
Accelleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Pressione Atm.
Albedo
9 337,2 km
9 235,6 km
9 518,8 km
58 915 km
Giorni 7 ore 39,2 min
0,31891023
2 138 m/s (media)
26,04°
1,093°
0,0151
26,8 × 21 × 18,4 km
22,2 km
0,12-0,31
~6,1 × 109 m²
~5,5 × 1012 m³
1,07 × 1016 kg
1,9 × 103 kg/m³
0,0019-0,0084 m/s
11 m/s
Rotazione sincrona
nulla
~233 K (media)
nulla
0,07
Fobos ,Φόβος, in lingua greca,
greca è il maggiore e il più interno dei due satelliti
satell naturali del pianeta
Marte, l'altro è Deimos. Orbita a meno di 6000 km dalla superficie di Marte. Si tratta del satellite
naturale più vicino al proprio pianeta dell'intero sistema solare. Secondo la mitologia greca, Fobos è
uno dei figli di Ares, Marte e Afrodite, Venere.
Venere. I nomi di Deimos e Fobos significano
sig
rispettivamente terrore e paura,, e furono assegnati su suggerimento del professore di scienze di Eton
Henry Madan in onore dei due compagni del dio della guerra Marte citati nel XV libro dell'Iliade.
DEIMOS
208
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Circonf. orbitale
Periodo orbitale
Velocità orbitale
Inclinazione orbitale
Inclinaz. rispetto Marte
Eccentricità
Dati Fisici
Dimensioni
Diametro medio
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Temperatura
Pressione Atm.
Albedo
23 460 km
147 400 km
1,262 giorni
220 m/s (media)
27,58°
0,93°
0,0002
15,0×12×10,4 km
12,6 km
2,244 × 1015 kg
2,2 × 103 kg/m³
0,0039 m/s²
6,9 m/s
Rotazione sincrona
233 K (media)
nulla
0,07
Deimos ,∆είµος, in lingua greca,
greca
è il minore dei due satelliti naturali di Marte. Nella mitologia
greca, Deimos è uno dei figli di Ares, Marte e Afrodite, Venere.
Venere. I nomi di Deimos e Phobos
significano rispettivamente terrore e paura,, e furono assegnati su suggerimento del professore di
scienze di Eton Henry Madan in onore dei due compagni del dio della guerra Marte citati nel XV
libro dell'Iliade.
Satellite di Giove
IO
Immagine di Io ottenuta tramite la composizione di varie fotografie satellitari
209
Parametri Orbitali
Dati Fisici
Semiasse maggiore
421.700 km
Dimensioni
3660x3637,4x3630,6 km
Perijovio
420.000 km
Diametro medio
Apojovio
423.400 km
Superficie
4,191 x 1013 mq
Volume
2,53 x 1019 mc
3642,6 km
Circonf. Orbitale
2.649.620 km
Periodo Orbitale
1 g 18 h 27’ 33,5”
Massa
8,9319 x 1022 kg
1,769 giorni
Densità
3,528 x 103 kg/mc
17.406 m/s
Accelerazione
1,79 m/s
2600 m/s
Velocità Orbitale
media
Inclinazione Orbitale
2° 21’
Velocità di fuga
Inclinaz. rispetto a
Giove
0° 05’
Periodo di rotazione
Rotazione sincrona
Eccentricità
0,0041
Velocità di rotazione
(eq)
75,3 m/s
Inclinazione assiale
nulla
Temperatura superf.
min
90 K
130 K
media
2000 K
max
Pressione atmosferica
Albedo
tracce
0,63
Io è un satellite naturale di Giove, il più interno dei quattro satelliti medicei. Il suo nome deriva da
quello di Io, una delle molte amanti di Zeus secondo la mitologia greca. Il nome Io fu suggerito da
Simon Marius poco dopo la scoperta del satellite, ma sia questo nome che quelli assegnati agli altri
satelliti galileiani caddero presto in disuso e non furono più utilizzati fino alla metà del XX secolo.
Nella maggior parte della letteratura astronomica, Io è chiamato semplicemente con la sua
designazione numerica Giove I oppure come il primo satellite di Giove.
210
EUROPA
Parametri Orbitali
Dati Fisici
Semiasse Maggiore
671.034 km
Diametro
3.121,6 km
Perijovio
Apojovio
Circonferenza
orbitale
664.700 km
677.300 km
4.216.100 km
Superficie
Volume
Massa
3,1 × 1013 mq
1,593 × 1019 mc
Periodo orbitale
3 g 13 h 13’ 42”
3,551
13741 m/s
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
3,014 × 103 km/mc
1,314 m/s
2 025 m/s
1° 79’
Periodo di rotazione
Rotazione sincrona
0° 47’
Inclinazione assiale
O°
0,0094
Temperatura superf. min.
med.
max.
Pressione atmosferica
Albedo
50° K
103° K
125° K
1 µPa
0,67
Velocità orbitale
media
Inclinazione
sull’eclittica
Inclinaz. rispetto a
Giove
Eccentricità
4,80 x 1022 kg
Europa è il quarto, per dimensioni, satellite naturale del pianeta Giove, ed uno dei più massicci
dell'intero sistema solare. Venne scoperto da Galileo Galilei il 7 gennaio 1610 assieme ad Io,
Ganimede e Callisto, da allora comunemente noti con l'appellativo di satelliti
satelliti galileiani. Il suo nome
deriva da quello di Europa, una delle tante amanti di Zeus secondo la mitologia greca. Lo stesso
personaggio ha dato origine anche al nome del continente europeo. In gran parte della prima
letteratura astronomica, ci si riferiva
riferiva ad Europa ricorrendo semplicemente alla sua designazione
numerica romana come Giove II,
II o comee "secondo satellite di Giove", in ordine di distanza
crescente dal pianeta, escludendo i satelliti
sa
minori più interni, ndr.
211
GANIMEDE
Ganimede in veri colori fotografato dalla sonda Galileo
Dati Fisici
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Perijovio
Apojovio
Circonf. orbitale
Periodo orbitale
Velocità orbitale media
Inclinazione orbitale
Inclinaz. rispetto Giove
Eccentricità
1 070 400 km
1 069 200 km
1 071 600 km
6 725 500 km
0,019588 anni
7,15455296
10 880 m/s
2° 21’
0° 20’
0,0011
Diametro medio
Superficie
Volume
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura media
Pressione Atm.
Albedo
5262,4 km
8,7 × 1013 km²
7,6 × 1019 m³
1,4819 × 1023 kg
1,942 × 103 kg/m3
1,43 m/s²
2 700 m/s
Rotazione Sincrona
0°
109° K
tracce
0,43
Ganimede è il principale satellite naturale del pianeta Giove, e il più grande dell'intero sistema
solare; supera per dimensioni, ma non per massa, lo stesso Mercurio. Scoperto da Galileo Galilei
nel 1610, deve il suo nome al personaggio di Ganimede, coppiere degli dei della mitologia greca,
amato da Zeus, l'equivalente greco di Giove.
Giove. In gran parte della prima letteratura astronomica ci si
riferiva a Ganimede servendosi della designazione numerica romana come Giove III o come terzo
satellite di Giove.
212
CALLISTO
Un'immagine di Callisto ripresa dal Voyager 2 alla distanza di 2 318 000 chilometri. I punti brillanti che ne costellano
la superficie sono crateri da impatto;; un terreno pesantemente craterizzato indica solitamente una superficie
superfic planetaria
molto antica.
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Perijovio
Apojovio
Circonf. orbitale
Periodo orbitale
Velocità orbitale media
Inclinaz. sull’eclittica
Inclinaz. rispetto Giove
Eccentricità
Dati Fisici
Diametro medio
Superficie
Volume
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Pressione Atm.
Albedo
1 882 700 km
1 869 000 km
1 897 000 km
11 829 000 km
16g 16h 32min
16,6890184
8 204 m/s
2,02°
2,21°
0,0074
Callisto
4820,6 km
7,3 × 1013 m²
5,9 × 1019 m³
1,0759 × 1023 kg
1,834 × 103 kg/m3
1,235 m/s²
2 440 m/s
Rotazione sincrona
nulla
~120 K (media)
tracce
0,17
è uno dei quattro principali satelliti
satelliti naturali del pianeta Giove, i cosiddetti satelliti
galileiani o medicei;; si tratta del terzo satellite dell'intero sistema solare in virtù delle sue
dimensioni, confrontabili con quelle di Mercurio.
213
AMALTEA
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Perijovio
Apojovio
Circonf. orbitale
Periodo orbitale
Velocità orbitale
Inclinazione orbitale
Inclinaz. rispetto Giove
Eccentricità
Dati Fisici
Dimensioni
Diametro medio
Superficie
Volume
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Velocità di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Pressione Atm.
Albedo
181 995 km
181 150 km
182 840 km
1 144 000 km
11h 57min 23s
0,498179 giorni
26 567 m/s
2,45°
0,36°
0,0046637841
262×146×134 km
172 km
3,976 × 1011 m²
2,43 × 1015 m³
2,1 × 1018 kg
0,862 × 103 Kg/m3
0,0018 m/s²
5,8 m/s
Rotazione sincrona
19 m/s
Nulla
~122°K (media)
nulla
0,09
Amaltea , Αµάλθεια in greco, è il terzo satellite naturale di Giove in ordine crescente di distanza
dal pianeta; è il più massiccio dei satelliti interni, che vengono collettivamente indicati proprio
come gruppo di Amaltea. La sua forma è comunque estremamente irregolare. Il nome deriva
der
da
quello di Amaltea, la ninfa che, secondo la mitologia greca, nutrì Zeus con il latte di capra; il
satellite è anche noto come Giove V.
V
214
Altri Satelliti di Giove
Imalia o Himalia; in greco ‘Ιµαλíα, è un satellite naturale di Giove. È stata scoperta da Charles
Dillon Perrine presso l'Osservatorio Lick, in California, nel 1904. Imalia ha ricevuto il suo nome
attuale solo nel 1975; prima era conosciuta semplicemente come Giove VI, qualche volta ci si
riferiva a lei col nome di Estia. Imalia nella mitologia greca era una ninfa che ebbe tre figli con
Zeus, Giove. Il 19 dicembre 2000, la sonda spaziale Cassini nel suo viaggio verso Saturno catturò
un'immagine a bassa risoluzione di Imalia, ma l'oggetto era troppo distante per mostrare qualche
dettaglio di superficie. Imalia è l'oggetto più grande del cosiddetto gruppo di Imalia, composto da
cinque satelliti che orbitano Giove a una distanza compresa tra 11 a 13 milioni di chilometri, e con
un'inclinazione orbitale di 27,5° circa.
in greco Ελάρη, è un satellite naturale di Giove; fu scoperta da Charles Dillon Perrine
presso l'Osservatorio Lick, in California il 2 gennaio 1905. Elara ha ricevuto il suo nome attuale
solamente nel 1975; prima di allora era nota semplicemente come Giove VII. Qualche volta ci si
riferiva a lei col nome Era. Elara, nella mitologia greca, era la madre di Tizio, il cui padre era Zeus
Giove. Il satellite appartiene al gruppo di Imalia, che comprende satelliti che orbitano Giove ad una
distanza compresa tra 11 e 13 milioni di chilometri, con un'inclinazione orbitale di circa 27,5°.
Elara
Pasifae
è un satellite naturale esterno del pianeta Giove; venne scoperta il 27 gennaio 1908
dall'astronomo britannico Philibert Jacques Melotte. Il satellite venne battezzato in onore di Pasifae,
moglie di Minosse, mitico Re di Creta, e madre del Minotauro secondo la mitologia greca. Pasifae è
considerato il prototipo dei satelliti del gruppo di Pasifae, che condividono orbite retrograde simili.
Sinope in greco Σινώπη, è il sedicesimo satellite di Giove, fu scoperto da Seth Barnes Nicholson
nel 1914. Fu il più esterno satellite di Giove fino alla scoperta di Megaclite nel 2000. Insieme agli
altri tre satelliti ad esso più vicini, Ananke, Carme, Pasifae, potrebbe aver costituito in passato un
unico asteroide poi attratto e distrutto dalle forza di marea di Giove.
Lysithea o Lisitea, in greco Λυσιθέα, è l'undicesima luna di Giove. È stata scoperta da Seth
Barnes Nicholson nel 1938 al Mount Wilson Observatory e il nome deriva dalla figura mitologica
di Lysithea una della figlie del dio Oceano e una delle amanti di Zeus. Lysithea ricevette il suo
nome nel 1975, prima di allora veniva semplicemente indicata come Giove X. Fa parte del gruppo
di Imalia, cinque lune orbitanti attorno a Giove tra gli 11 e i 13 milioni di chilometri con
un'inclinazione di 27,5°.
Carme
è un satellite irregolare retrogrado di Giove, scoperto da Seth Barnes Nicholson
all'osservatorio di Mount Wilson in California nel luglio 1938. Il suo nome deriva dalla dea cretese
Carme che concepì con Zeus la ninfa Britomartis. Fino al 1975 questo satellite era noto
semplicemente come Giove XI, oppure come Pan. Da notare che il nome Pan è stato assegnato ad
un satellite di Saturno. Il nome di questo corpo celeste è stato assegnato anche ad un gruppo di
satelliti irregolari e retrogradi che orbitano attorno a Giove ad una distanza tra i 23 e i 24 milioni di
Km con una inclinazione di 165°, Gruppo di Carme. Da non confondersi con l'asteroide 558
Carmen.
215
Ananke venne scoperta da Seth Barnes Nicholson presso l'Osservatorio di Monte Wilson, nel
1951. È chiamata come l'Ananke mitologica, la madre di Adrastea, il cui padre era Giove. Ananke
ha ricevuto il suo nome attuale solo nel 1975; prima era conosciuta semplicemente
semplicemente come Giove XII.
Talvolta veniva chiamata Adrastea ,Adrastea è oggi il nome di un altro satellite di Giove.
Giove Ananke
dà il nome al gruppo di Ananke, un gruppo di satelliti irregolari e retrogradi che orbitano attorno a
Giove con semiassi maggiori compresi tra i 19,3 e i 22,7 milioni di km, con un'inclinazione orbitale
di circa 150°.
Leda è una luna di Giove. È stata scoperta da Charles T. Kowal al Mount Palomar Observatory il
14 settembre 1974, dopo tre notti di osservazioni, dall'11 settembre al 13 settembre, Leda era
presente in tutte le lastre fotografiche. È chiamata come la Leda della mitologia greca, regina di
Sparta, madre di Castore, Polluce, Elena e Clitennestra, che Zeus sedusse trasformandosi in cigno.
È designata anche Giove XIII.. Leda appartiene al gruppo di Himalia, cinque lune che orbitano
Giove a una distanza compresa tra 11 a 13 milioni di chilometri, e con un'inclinazione di 27.5°
circa.
Nota: Esiste anche un asteroide con lo stesso nome, 38 Leda,, scoperto nel 1856.
Satelliti di Saturno
TITANO
Un mosaico di immagini della superficie di Titano riprese dalla Cassini, filtrando l'atmosfera
216
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinaz. rispetto Saturno
Eccentricità
Dati Fisici
1 221 931 km
15,94542 giorni
0,34854°
0,028880
Diametro medio
Superficie
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Pressione Atm.
Albedo
5150 km
8,3 × 1013 m²
1,345 × 1023 kg
1,88 × 103 kg/m³
1,35 m/s
2 630 m/s
Rotazione Sincrona
0°
94 K (media)
146 700 Pa
0,21
Titano fu scoperto il 25 marzo 1655 dall'astronomo olandese Christiaan Huygens; si trattava del
primo satellite naturale ad essere individuato dopo i satelliti galileiani di Giove. Huygens lo
denominò semplicemente, in lingua latina, Luna Saturni, il satellite di Saturno,
Saturno ad esempio
nell'opera De Saturni Luna observatio nova del 1656. Quando più tardi Giovanni Domenico Cassini
scoprì quattro nuovi satelliti, li volle chiamare
chiam
Teti, Dione, Rea e Giapeto, complessivamente
complessivame
noti
come satelliti lodicei; la tradizione di battezzare i nuovi corpi celesti scoperti in orbita attorno a
Saturno proseguì, e Titano iniziò ad essere designato, nell'uso comune, come Saturno VI, perché
apparentemente sesto in ordine di distanza dal pianeta. Il nome di Titano venne suggerito per la
prima volta da John Herschel, figlio del
d più celebre William Herschel,, nella sua pubblicazione
Risultati delle osservazioni astronomiche condotte presso il Capo di Buona Speranza del 1847. Di
conseguenza iniziò la tradizione di denominare gli altri satelliti saturniani in onore dei titani della
mitologia greca, o delle sorelle e dei fratelli di Cronos.
GIAPETO
Il polo nord di Giapeto ripreso dalla sonda Cassini-Huygens il 31 dicembre 2004
217
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinaz. rispetto Saturno
Eccentricità
Dati Fisici
3 560 820 km
79,3215 giorni
79g 7h 55 min
15,47°
0,0286125
Diametro medio
Superficie
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Albedo
1 472 km
6,7 · 1012 m²
1,9739 · 1021 kg
1,27 · 103 kg/m³
0,2553 m/s²
610 m/s
rotazione sincrona
14,84°
0,04 - 0,50
Giapeto è il terzo satellite naturale di Saturno per dimensioni; fu scoperto dall'astronomo italiano
Giovanni Domenico Cassini il 25 ottobre 1671. Deve il suo nome al Giapeto della mitologia greca;
è anche noto come Saturno VIII.
VIII Cassini chiamava i quattro satelliti
ti saturniani da lui scoperti Teti,
Dione, Rea e Giapeto, Sidera Lodoicea,
Lodoicea le stelle di Luigi,, in onore di Re Luigi XIV. Gli astronomi
presero l'abitudine di riferirsi a loro e a Titano come Saturno 1 fino a Saturno 5.
5 Quando, nel 1789,
furono scoperti Mimante e Encelado, lo schema di numerazione fu esteso a Saturno 7. Gli attuali
nomi dei primi sette satelliti di Saturno furono dati da John Herschel (figlio di William Herschel,
scopritore di Mimas ed Encelado) nella sua pubblicazione
pubblicazione del 1847, dove suggerì i nomi dei Titani
e delle Titanidi, i fratelli e le sorelle di Crono,
Crono il Saturno greco.
REA
Rea in veri colori.
218
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinaz. rispetto Saturno
Eccentricità
Anelli
Dati Fisici
527 km
4,518212 giorni
0,345°
0,0012583
sospetti
Dimensioni
Diametro medio
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Albedo
1535,2×1525×1526,4 km
1528 km
2,3166 · 1021 kg
1,24 · 103 kg/m³
0,26 m/s
rotazione sincrona
0,029 °
53 K (min)
99 k (max)
0,65
Rea
è il secondo satellite naturale di Saturno per dimensioni; fu scoperta il 23 dicembre 1672
dall'astronomo italiano Giovanni Domenico Cassini. Rea è chiamata come la titanide Rea della
mitologia greca. È designata anche Saturno V. Cassini chiamava le quattro
ro lune da lui scoperte Teti,
Dione, Rea e Giapeto , Sidera Lodoicea,
Lodoicea le stelle di Luigi,, in onore di Re Luigi XIV. Gli astronomi
avevano l'abitudine di riferirsi a loro e a Titano come Saturno 1, fino a Saturno 5.
5 Quando nel 1789,
furono scoperti Mimante ed Encelado, lo schema di
di numerazione fu esteso fino a Saturno 7.
7 Gli
attuali nomi dei primi sette satelliti di Saturno furono
furono proposti da John Herschel, figlio di William
Herschel, scopritore di Mimas ed Encelado, nella sua pubblicazione del 1847, dove suggerì
su
i nomi
dei Titani e delle Titanidi, i fratelli e le sorelle di Crono ,il Saturno greco.
greco
TETI
Odysseus è l'enorme cratere poco profondo visibile sulla destra
219
Dati Fisici
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinaz. rispetto Saturno
Eccentricità
294619 km
1.887802 giorni
1.12°
0.000
Dimensioni
Diametro medio
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Albedo
1080.8x1062.2x1055 km
1066 km
6.173 ± 0.001 ×1020 kg
0.973 g/cm³
0.145 m/s
Rotazione sincrona
Zero
86 K (media)
0.8
Teti (dal greco Τηθύς) è un satellite naturale di Saturno scoperto da Giovanni Cassini nel 1684. Il
nome Teti deriva dal titano Teti della mitologia greca. È stato anche chiamato Saturno III. Cassini
chiamò i quattro satelliti da lui scoperti (Teti, Dione, Rea e Giapeto Sidera Lodoicea ("le stelle di
Luigi") in onore al re Luigi XIV. I nomi dei sette satelliti di Saturno allora conosciti derivano dalla
pubblicazione Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope di John
Herschel nel 1847 (figlio di William Herschel, scopritore di Mimante ed Encelado), dove suggeriva
l'uso dei nomi dei Titani, fratelli e sorelle di Crono (il nome greco del dio Saturno).
DIONE Satellite di Saturno
220
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinaz. rispetto Saturno
Eccentricità
Dati Fisici
377 396 km
2,736915 giorni
2,73691
65h 41m 5s
0,019°
0,0022
Diametro medio
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Pressione Atm.
Albedo
1123,2 km
1,096 × 1021 kg
1,50 × 103 kg/m³
0,24 m/s
510 m/s
Rotazione sincrona
0,000-0,006°
87 K (media)
nulla
0,55
Dione è un satellite naturale del pianeta Saturno, scoperto dall'astronomo italiano Giovanni
Domenico Cassini nel 1684. Deve il suo nome a Dione, una ninfa sorella di Crono secondo la
mitologia greca; è anche designato Saturno IV.. Cassini, che oltre a Dione aveva
avev scoperto Teti, Rea
e Giapeto, chiamò i nuovi corpi celesti satelliti lodicei, in onore di Luigi XIV, senza specificare
alcun nome per ognuno di essi; gli astronomi presero così l'abitudine di riferirsi a loro e a Titano,
già noto in precedenza, come Saturno
Satu
1, 2, ..., fino a Saturno 5.. Quando nel 1789 vennero scoperti
Mimante ed Encelado lo schema di numerazione fu esteso fino a Saturno 7.. I nomi attuali dei
satelliti naturali di Saturno furono suggeriti da John Herschel (figlio di William Herschel, scopritore
scopr
di Mimante ed Encelado) in una sua pubblicazione del 1847, dove suggerì di adottare i nomi dei
titani e delle titanidi, i fratelli e le sorelle di Crono secondo la mitologia greca (nella quale Crono
corrisponde alla divinità romana Saturno)
Altri Satelliti di Saturno
221
Mimas (Μίµας in lingua greca; anche noto come Mima o Mimante) è uno dei principali satelliti
naturali di Saturno (il settimo per dimensioni). Mimas venne scoperto nel 1789 dall'astronomo
tedesco William Herschel. Il satellite deve il suo nome al personaggio di Mimas, figlio di Gea
secondo la mitologia greca; è anche designato Saturno I. Il nome di Mimas, come quelli degli altri
sei satelliti di Saturno noti a metà del XIX secolo, fu suggerito da John Herschel (figlio del più
celebre astronomo William Herschel) in una sua pubblicazione del 1846
Encelado (in greco Εγκέλαδος) è un satellite naturale di Saturno, scoperto il 28 agosto 1789 da
William Herschel. È il sesto satellite naturale di Saturno in ordine di grandezza. Fino al passaggio
delle due sonde Voyager, all'inizio degli anni 1980, le caratteristiche di questo corpo celeste erano
poco conosciute, a parte l'identificazione di ghiaccio d'acqua sulla superficie. Le sonde hanno
mostrato che questo satellite ha un diametro di soli 500 km e riflette quasi il 100% della luce solare.
La Voyager 1 ha permesso di scoprire che Encelado orbita nella regione più densa dell'anello E di
Saturno mentre Voyager 2 ha rivelato che nonostante le sue piccole dimensioni il satellite presenta
regioni che variano da superfici antiche con molti Crateri da impatto a zone recenti datate circa 100
milioni di anni. La sonda Cassini a metà degli anni 2000 ha acquisito ulteriori dati che hanno
risposto a molte delle domande aperte dalle sonde Voyager e ne hanno poste di nuove. La Cassini
ha effettuato diversi sorvoli ravvicinati nel 2005, rivelando dettagli della superficie e dell'ambiente.
In particolare la sonda ha scoperto un pennacchio ricco d'acqua che si erge nella regione polare sud.
Questa scoperta, assieme alla presenza di fuoriuscite di calore interno e di pochi crateri da impatto
nel polo sud, indica che Encelado è attualmente geologicamente attivo. Le lune nei sistemi dei
giganti gassosi sono spesso intrappolate in risonanze orbitali che comportano delle librazioni forzate
o a eccentricità orbitali; la vicinanza con il pianeta madre può indurre inoltre il riscaldamento del
satellite generato dalle forze mareali. Encelado è uno di tre corpi celesti del sistema solare esterno
(assieme alla luna Io di Giove e la luna Tritone di Nettuno) dove sono state osservate delle eruzioni
attive. Le analisi dei gas emessi suggeriscono che siano stati generati da acqua liquida situata sotto
la superficie. Assieme alle analisi chimiche del pennacchio, queste scoperte hanno alimentato le
ipotesi che Encelado sia un importante soggetto di studio nel campo dell'astrobiologia. Inoltre è
stato suggerito che Encelado sia la fonte dei materiali dell'anello E. Encelado è chiamato come
l'Encelado della mitologia greca. È designato anche Saturno II o II S Encelado. Il nome
"Encelado", e i nomi di tutti i sette satelliti di Saturno allora conosciuti, furono suggeriti dal figlio di
William Herschel, John Herschel, nella sua pubblicazione del 1847 sui risultati delle osservazioni
astronomiche fatte a Capo di Buona Speranza. Fu scelto questo nome perché nella mitologia antica
Saturno, noto anche come Cronus, fu il capo dei Titani. Le caratteristiche di Encelado hanno
ricevuto il nome dalla IAU in base ai personaggi e i luoghi del libro Le mille e una notte. I crateri
da impatto sono chiamati in base ai personaggi, mentre le altre strutture come le Fossa (depressione
o fossa), Dorsum (cresta), Planitia (pianura) e Sulci (lunghe scanalature parallele) prendono il nome
dei luoghi. Hanno ricevuto ufficialmente il nome dalla IAU 57 caratteristiche, tra cui 22 dopo i
sorvoli delle sonde Voyager e 3 - 5 nel novembre 2006 dopo i tre sorvoli della sonda Cassini nel
2005. Alcuni dei nomi che sono stati conferiti sono Samarkand Sulci, il cratere Aladdin, Daryabar
Fossa e Sarandib Planitia.
Iperione è un satellite naturale del pianeta Saturno; la sua scoperta, ad opera di William Cranch
Bond, George Phillips Bond e William Lassell, risale al 1848. Il suo nome deriva da quello di
Iperione, un Titano della mitologia greca. È anche noto come Saturno VII La scoperta di Iperione
avvenne poco dopo che John Herschel aveva ufficialmente proposto dei nomi per gli altri sette
satelliti di Saturno già noti, nella sua pubblicazione Risultati delle osservazioni astronomiche
condotte presso il Capo di Buona Speranza del 1847 . Lassell, che scoprì Iperione due giorni dopo i
Bond ed indipendentemente da loro, aveva già abbracciato lo schema proposto da Herschel e
222
suggerì quindi un nome in linea con quelli precedenti. Inoltre batté sul tempo i Bond nella
ne
pubblicazione della scoperta.
Phoebe (o Febe, in greco Φοίβη)
Φοίβη è una luna di Saturno. Fu scoperta da William Henry Pickering
il 17 marzo 1899 osservando fotografie scattate il 16 agosto 1898 da DeLisle Stewart, ad Arequipa
in Perù. Fu il primo satellite ad essere scoperto fotograficamente. Il nome deriva da Febe, una
Titanide della mitologia greca. È anche designato Saturno IX.
Giano è un satellite naturale di Saturno, conosciuto come Saturno X,, è stato chiamato in onore
alla divinità romana Giano.
Satelliti di Urano
TITANIA
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinaz. rispetto Urano
Eccentricità
Dati Fisici
435 910 km
8,706 giorni
0,340°
0,0011
Diametro medio
Superficie
Volume
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Pressione Atm.
Albedo
223
1577,8 km
7,8 × 1012 m²
2,057 × 1018 m³
1,72 × 103 kg/m3
0,378 m/s
0,039 g
770 m/s
Rotazione Sincrona
nulla
~60 K (media)
nulla
0,27
Titania è il satellite naturale principale del pianeta Urano. Titania fu scoperta l'11 gennaio 1787
da William Herschel. Nella stessa occasione, l'astronomo tedesco scoprì anche Oberon. Il suo nome
fu suggerito nel 1852 da John Herschel, figlio dello scopritore, allorché l'astronomo William Lassell
aveva scoperto anche Ariel e Umbriel; Lassell aveva appoggiato lo schema proposto da Herschel
nel 1847 per i sette satelliti allora conosciuti di Saturno, che prevedeva di utilizzare i nomi dei
fratelli e delle sorelle di Crono, il Saturno della mitologia greca, e nel 1848 aveva battezzato
Iperione, in accordo con lo schema di Herschel, l'ottavo satellite di Saturno da lui scoperto. Lassell
accettò di buon grado anche la proposta di nomenclatura dei satelliti
satelliti uraniani, che
c da allora, caso
unico fra
ra i pianeti del sistema solare, non vengono battezzati in onore di divinità antiche, ma con i
nomi di personaggi delle opere di William Shakespeare o di Alexander Pope. Titania, in particolare,
è la Regina delle Fate e sposa di Oberon
O
nel Sogno di una notte di mezza estate di William
Shakespeare.
OBERON
Foto Voyager 2
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinaz. rispetto Urano
Eccentricità
Dati Fisici
583 519 km
13,463234 giorni
~0.7°
~0.0016
Diametro medio
Superficie
Volume
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Temperatura
Pressione Atm.
Albedo
224
1522,8 km
7 285 000 km2
1 849 000 000 km3
3,014×1021 kg
1,63 g/cm3
0,346 m/s
0,73 km/s
Rotazione sincrona *
~85 K (media)
nulla
0,23
* presunta
Oberon è il più esterno dei satelliti di Urano e come le altre lune ha ricevuto il nome di uno dei
personaggi di Shakespeare ,o Alexander Pope:
Pope: il nome dei primi quattro satelliti venne scelto da
John
hn Herschel, figlio di William, Oberon, Titania, Ariel, Umbriel. Oberon è infatti il nome del re
delle fate in Sogno di una notte di mezza estate.
estate
ARIEL
Parametri Orbitale
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinaz. rispetto Urano
Eccentricità
190 900 km
2,52 giorni
0,260°
0,0012
Dati Fisici
Dimensioni
Diametro medio
Superficie
Volume
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Temperatura
Pressione atm.
Albedo
Ariel
1162,2 × 1155,8 × 1155,4 km
1157,8 Km
4 200 000 km2
812 600 000 km3
1,35 × 1021 kg
1,67 g/cm3
0,27 m/s
0,56 km/s
Rotazione sincrona
~58 K (media)
nulla
0,39
è una luna di Urano, scoperta il 24 ottobre 1851 da William Lassell. Deve il suo nome al
Silfo principale del poema Rape of the Lock di Alexander Pope. Fu scoperta insieme a Umbriel. È
stata anche designata Urano I.. Il nome "Ariel", e i nomi di tutti i quattro satelliti di Urano allora
conosciuti, furono suggeriti da John Herschel nel 1852, su richiesta di Lassell. Lassell aveva
approvato
ato la proposta del 1847 di Herschel per i sette satelliti allora conosciuti di Saturno, che
usava i nomi dei fratelli e delle sorelle di Crono, il corrispondente greco di Saturno. Infatti, già nel
1848, Lassell aveva chiamato Iperione l'ottavo satellite dii Saturno da lui scoperto.
225
Altri Satelliti di Urano
Umbriel è il terzo satellite naturale di Urano per grandezza. Umbriel fu scoperta nel 1851 da
William Lassell, insieme ad Ariel. Il suo nome, come quelli degli altri due satelliti
satell di Urano allora
conosciuti, Titania
nia e Oberon, già noti dal 1787, furono suggeriti daa John Herschel nel 1852, su
richiesta di Lassell. Lassell aveva già approvato, nel 1847, la proposta del 1847 di Herschel di
utilizzare i nomi dei fratelli e delle sorelle di Crono per i sette satelliti allora conosciuti di Saturno,
Saturno
il corrispondente di Crono
rono nella mitologia romana.
romana. La proposta di Herschel per il sistema di Urano
prevedeva che i satelliti dovessero essere intitolati a personaggi delle opere di William Shakespeare
ed Alexander Pope; a tutt'oggi la tradizione è stata sempre rispettata. Casualmente,
Casua
il nome di
Umbriel ben si addice alla sua caratteristica colorazione scura: Umbriel è l'oscuro
l'
folletto della
malinconia in The Rape of the Lock di Alexander Pope, ed il nome richiama l'espressione latina
umbra, ombra.
Miranda
è il più piccolo ed interno
interno satellite di Urano tra le lune principali interne. È stato
scoperto da Kuiper il 16 febbraio 1948 dall'osservatorio McDonald. Il suo nome deriva da un
personaggio de La tempesta di Shakespeare; ha anche il nome di Urano V. Le uniche immagini da
vicino
no di Miranda provengono dalla sonda spaziale Voyager 2 scattate durante il suo passaggio da
Urano nel gennaio del 1986. È stato studiato soltanto l'emisfero sud della luna perché durante al
passaggio era la parte esposta verso il Sole. È stata una fortunata
fortunata coincidenza che la luna fosse
l'oggetto a minor distanza, circa 2-3
2 3 km, dal Voyager 2 dato che è l'oggetto con maggior attività nel
sistema Urano. Il Voyager 2 ha dovuto avvicinarsi il più possibile ad Urano per avere la spinta
necessaria a raggiungere Nettuno, questo ha permesso di avere immagini con risoluzione, della
superficie di Miranda, di alcune centinaia di metri.
Satelliti di Nettuno
TRITONE
226
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Circonf. orbitale
Periodo orbitale
Inclinazione orbitale
Inclinaz. rispetto eq. Nettuno
Inclinaz. rispetto or. Nettuno
Eccentricità
Dati Fisici
354.800 km
2.229.000 km
-5,877 giorni
130,267°
157,340°
130,063°
0,0000
Diametro medio
Superficie
Volume
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Pressione atm.
Albedo
2706,8 ± 1,8 km.
2,3 × 1013 m²
1,0384 × 1019 m³
2,147 × 1022 kg
2,05 × 103 kg/m³
0,78 m/s
1 500 m/s
Rotazione sincrona
0°
34,5 K (media)
0,01 hPa
0,76
Tritone è il principale satellite naturale di Nettuno, ed uno dei più massicci
massi
dell'intero sistema
solare, precisamente il settimo, dopo Titano, la Luna e i quattro
quattro satelliti medicei di Giove; è
caratterizzato da un'attività geologica particolarmente intensa,
inten
sulla sua superficie
superfici sono visibili
numerosi geyser.. Scoperto nel 1846, Tritone è stato sorvolato da un'unica sonda spaziale, la
Voyager 2, nel 1989; i dati e le immagini inviate a Terra hanno permesso di stimarne con precisione
i parametri fisici e orbitali, di individuarne le principali formazioni geologiche e di studiarne la
tenue Tritone venne scoperto da William Lassell nel 1846, appena 17 giorni dopo la scoperta dello
stesso Nettuno;
ttuno; Lassell riteneva erroneamente di aver individuato anche un anello attorno a
Nettuno. Il suo nome, che onora la divinità della mitologia greca Tritone, fu proposto da Camille
Flammarion nel 1880; curiosamente Lassell non aveva pensato a battezzare il nuovo corpo celeste,
sebbene pochi anni più tardi avrebbe dato i nomi alle sue successive scoperte: Iperione, un satellite
di Saturno, ed Ariel e Umbriel, due satelliti di Urano.
NEREIDE
Foto Voyager 2
227
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periposeidio
Apoposeidio
Periodo orbitale
Inclinaz. sull’eclittica
Inclinaz. rispetto Nettuno
Eccentricità
Dati Fisici
5 513 400 km
1 353 600 km
9 623 700 km
360,14 giorni
5,07°
32,55°
0,7512
Diametro equatoriale
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Periodo di rotazione
Albedo
340 km
3,1 × 1019 kg
1,5 × 103 kg/m³
0,071 m/s
11 ore 52 min
0,16
dal greco Νηρηΐδα,, è il terzo satellite naturale di Nettuno per grandezza, con un
diametro di ben 340 km. La sua scoperta risale al 1 maggio 1949, ad opera di Gerard Peter Kuiper.
Il suo nome deriva da quello delle Nereidi, le ninfe del mare nella mitologia greca. A causa della
d
sua grande distanza dalla traiettoria seguita dalla sonda spaziale statunitense Voyager 2 nel suo
passaggio attraverso il sistema di Nettuno nel 1989, Nereide non fu adeguatamente fotografata; le
immagini inviate ne mostrano solamente la forma irregolare,
irregolare, ma non permettono di identificare
alcuna formazione geologica sulla sua superficie.
Nereide,
Satellite di Plutone
CARONTE
Plutone e Caronte visti dal Telescopio spaziale Hubble
228
Parametri Orbitali
Semiasse maggiore
Periodo orbitale
Inclinazione sull’eclitt.
Inclinaz. rispetto eq. Plutone
Inclinaz. rispetto or. Plutone
Eccentricità
Dati Fisici
19 571 ± 4 km
6,387230 giorni
6g 9h 17' 36"
112,78 ± 0,02°
0,000° ± 0,014°
119,59° ± 0,02°
0,00000 ± 0,00007
Dimensioni
Massa
Densità
Acceleraz. di gravità
Velocità di fuga
Periodo di rotazione
Inclinazione assiale
Temperatura
Pressione atm.
Albedo
1207 ± 3 km
(1,52 ± 0,06) × 1021kg
(1,65 ± 0,06) × 103kg/m³
0,278 m/s
580 m/s
rotazione sincrona
nulla
53 K (media)
nulla
0,36-0,39
Caronte
fu scoperto dall'astronomo statunitense James Christy il 22 giugno 1978; questi,
esaminando attentamente alcune immagini molto ingrandite di Plutone su lastre fotografiche
scattate un paio di mesi prima, osservò una piccola protuberanza ai bordi del disco del corpo
principale che ricorreva periodicamente. Più tardi, la protuberanza fu confermata su lastre risalenti
fino al 1965, un caso di precovery. Il nuovo satellite ricevette una designazione temporanea, S/1978
P 1, secondo una convenzione allora da poco istituita. Christy, essendo lo scopritore, aveva il diritto
di assegnare un nome definitivo all'oggetto; la sua scelta ricadde sulla figura mitologica di Caronte,
lo psicopompo che, nella mitologia romana, trasporta i defunti nell'Ade, regno di Plutone. In realtà,
la scelta di Jim Christy era basata su una originale combinazione fra l'appellativo mitologico di
Caronte, in inglese Charon, e il nome della propria moglie, Charlene, detta Char. Il nome fu
accettato
ufficialmente
dall'Unione
Astronomica
Internazionale
nel
1985.
La scoperta di Caronte permise agli astronomi di calcolare più accuratamente la massa e le
dimensioni di Plutone; Caronte gli ruota attorno in 6,387 giorni, un periodo identico alla rotazione
di entrambi gli oggetti. Sono quindi tutti e due in rotazione sincrona, e si mostrano sempre il
medesimo emisfero.
Quanto è riportato in questo mio libro è il frutto di paziente ricerca e passione dell’Astronomia, mi
auguro che tutto ciò possa appassionare anche il prossimo lettore, lo corregga se ne vede il bisogno
e lo ampli se mancano le definizioni o chiarimenti scientifici.
Gennaio 2010 Laterina (AR)
A questa mia raccolta di immagini e dati devo ringraziare Wikipedia per al sua enciclopedi on line,
il Web Master del sito e tutti coloro che crederanno in noi per farci crescere e conoscere sempre più
il nostro
UNIVERSO
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