Il Sistema Solare

Ciao a tutti!
Che cosa abbiamo detto finora del Sistema Solare?
•
Perché si chiama “sistema” e quale “posto” occupa il Sole.
•
Quale pensiamo sia la sua forma come la conosciamo oggi grazie alla
osservazione del cielo da Terra e dallo spazio.
•
Quali sono i fattori fondamentali per capire il suo “funzionamento” : campi
gravitazionale e magnetico, emissione di radiazione e di vento solare.
E adesso vediamo gli altri componenti del Sistema Solare.
Nella zona più interna, più vicina al Sole, troviamo i pianeti: Mercurio, Venere,
Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone. Fra Marte e Giove si
trovano migliaia di asteroidi, piccoli corpi rocciosi, delle dimensioni, al massimo, di
qualche chilometro (vi ricordate, sono più piccoli di quelli contenuti nella fascia di
Kuiper!).
Nella tabella che segue sono riassunte le caratteristiche principali dei 9 pianeti.
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Distanza Diametro
dal Sole
(km)
(UA)
Massa
Periodo di
rivoluzione
(kg)
(in anni
terrestri)
Periodo Satelliti
di
rotazione
Composizione
atmosferica
(d=giorni
terrestri)
Pianeta
0,39
4.864
3,3 *1023 0,24
56.64 d
0
Non ha
atmosfera
0,72
12.104
4,9*1024
0,62
244.3 d
0
Anidride
carbonica,
azoto
1,00
12.756
6,0*1024
1,00
23 h 56 m 1
04s
Azoto,
ossigeno, argo
1,52
6.796
6,4*1023
1,88
24 h 37 m 2
22.6 sec
Anidride
carbonica,
azoto, argo
Giove
5,20
142.988
1,9*1027
11,87
9 h 50m 17 h 14 m
30 s
Idrogeno, elio
Saturno
9,55
120.660
5,7*1026
29,46
10 h 13 m 18
59 s
Idrogeno, elio
19,19
51.118
8,7*1025
84,01
17 h 14 m 20
Idrogeno, elio,
metano
30,11
49.500
1,0*1026
164,79
16 h 3 m
7
Idrogeno, elio,
metano
39,53
2.302
1,3*1022
247,70
6 d
21m
9h 1
Azoto, metano,
monossido di
carbonio
Mercurio
Venere
Terra
Marte
Urano
Nettuno
Plutone
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Aggiungiamo un dato: i primi 4 pianeti Mercurio, Venere, Terra e Marte sono
chiamati “terrestri”, e sono solidi, mentre gli altri quattro Giove, Saturno, Urano,
Nettuno, sono chiamati “pianeti giganti” o gassosi.
Adesso guardiamo la tabella: i primi quattro pianeti sono tutti abbastanza piccoli,
e di dimensioni confrontabili.
Giove, invece, ha un diametro che è circa
12 volte quello della Terra: quindi nel suo
volume, può contenere almeno1000 volte il
nostro pianeta.
Cosa possiamo dedurre ancora dalla tabella?
Le distanze fra un pianeta e l’altro sono grandi, soprattutto quelle tra i pianeti più
distanti dal Sole.
Confrontiamo ora le distanze dei pianeti con i loro diametri (ricordiamo che una
Unità Astronomica corrisponde a 150.000.000 km) Possiamo dedurre una cosa
che forse non vi aspettavate: nella parte di Sistema Solare che contiene i pianeti
lo spazio è sostanzialmente “vuoto” di materia. I pianeti (e anche la nostra Terra) ,
che a noi sembrano enormi, sono come minuscole biglie che si muovono in uno
spazio molto vasto. Ma nello spazio c’è anche il vento solare, la radiazione...
quindi è un vuoto non proprio vuoto!
Ricordiamo che tutti i pianeti ruotano attorno al Sole lungo un percorso, chiamato
orbita, che ha la forma di una ellisse, ma poco schiacciata. E’ facilmente
comprensibile che più ci si allontana dal Sole più le orbite percorse dai pianeti
saranno grandi.
Per ogni pianeta l’ ”anno” è ben definito, come periodo di tempo impiegato dal
pianeta per ritornare in una data posizione dopo aver percorso una volta la sua
orbita attorno al Sole. Così anche il “giorno”, inteso come periodo necessario al
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pianeta per compiere un giro completo su sé stesso. Vengono dati in funzione
dell’anno e giorno terrestre per comprendere più facilmente, ma è importante
non fare confusione. Un ipotetico abitante, ad esempio, di Saturno, direbbe che il
“suo” anno è eguale ad 1, mentre quello terrestre gli apparirebbe circa 30 volte
più breve di un anno “saturniano”.
Tutti i pianeti girano attorno al Sole lungo la loro orbita in un moto di “rivoluzione”.
Guardando la tabella
notiamo immediatamente che anche i periodi di
rivoluzione, ovvero il tempo impiegato per compiere un giro attorno a Sole,
crescono notevolmente man mano che ci allontaniamo dal Sole stesso. Questo
fatto è abbastanza intuitivo, maggiore è la distanza dal Sole e maggiore è la
lunghezza che il pianeta deve percorrere lungo la sua orbita per compiere un giro
completo. Le orbite dei pianeti attorno al Sole sono delle ellissi, ma, in generale,
pochissimo differenti da un cerchio: si tratta, in altre parole, di ellissi assai poco
“schiacciate”.
Fa eccezione a questo l’orbita di
Plutone che è decisamente ellittica
e
molto
differente
da
una
circonferenza. Questo provoca
anche una situazione curiosa: ogni
248 anni circa l’orbita di Plutone
interseca quella di Nettuno e, per
vent’anni circa, Nettuno rimane più
distante dal Sole di Plutone.
Le
posizioni dei pianeti nelle loro orbite
sono poi tali che essi non si
avvicinano
mai
troppo
l’uno
all’altro.
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Chi però regola il moto dei pianeti è il Sole che, contenendo la stragrande
maggioranza della massa del sistema (vi ricordate? Il 99,6 per cento della massa
del Sistema Solare è contenuta nel Sole) e quindi esercita una grande attrazione
gravitazionale sui singoli pianeti.
Abbiamo però detto che vicino ad un pianeta il campo gravitazionale che
predomina è quello del pianeta, non del Sole. Vi ricordate la domanda: se
lasciamo cadere una gomma, come mai la gomma non cade sul Sole, ma
continua a cadere sulla Terra?
Questo ci spiegava perché la Luna ruota attorno alla Terra invece di cadere sul
Sole.
Torniamo alla nostra tabella: come mai alcuni pianeti hanno satelliti e altri no?
Basta ricordare che il campo gravitazionale di un corpo dipende dalla sua massa,
ma diminuisce molto rapidamente con la distanza dal corpo stesso. Ad esempio,
alla distanza di Giove il campo gravitazionale del Sole è abbastanza forte da
tenere “legato” nella sua orbita il grande pianeta, ma nelle vicinanze del pianeta
stesso (ricorda quanto distante è Giove dal Sole!) il campo gravitazionale di Giove
è sufficiente, a sua volta, a tenere nella loro orbita i tanti satelliti di cui il pianeta è
dotato. Dobbiamo sempre fare un confronto fra distanze dal Sole e masse dei
pianeti.
I primi 4 satelliti di Giove, in ordine di
distanza dal pianeta sono Io, Europa,
Ganimede e Callisto, nomi legati alla
mitologia greca. Sono satelliti un po’
speciali in quanto furono i primi visti
da Galileo Galilei, nel gennaio del
1610, quando volse al cielo per la
prima
volta
nella
storia
il
cannocchiale che aveva appena
costruito.
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Quel cannocchiale non è molto diverso da quello che vi abbiamo indicato come
costruire, anzi il vostro è leggermente più potente. Ebbene, pensiamo allo stupore
nel vedere che attorno al grande pianeta, che fino ad allora si poteva guardare
solo ad occhio nudo e che appare, guardandolo con gli occhi, non molto diverso
da una stella, Galileo Galilei vide
questi 4 satelliti.
Fu un momento molto
importante per la Scienza, perché egli capì, allora, che come quei satelliti
ruotavano attorno a Giove, così la Terra e gli altri pianeti ruotano attorno al Sole.
Allora si credeva infatti che fosse il Sole a ruotare attorno alla terra, così come ci
appare ogni giorno all’alternarsi del sorgere e tramontare.
I satelliti dei pianeti scoperti sono, ad oggi, più di 100 e sono molto vari come
forma, dimensione e massa. Se ne scoprono sempre di nuovi, anche ai giorni
nostri, in quanto con le sonde spaziali, si riescono a scoprire satelliti molto diversi
tra di loro, ma anche molto piccoli, invisibili da terra.
Ad esempio il grande Titano (satellite di Saturno) ha un diametro che è circa la
metà di quello della Terra, ma più grande di quello di Mercurio (4800 chilometri) e
più del doppio di quello di Plutone (2300 chilometri).
Ci sono invece
satelliti piccoli, poco più che asteroidi di qualche chilometro di
grandezza e molto irregolari, come i due satelliti di Marte Phobos e Deimos.
Diciamo che potremmo suddividere i satelliti in:
•
regolari come forma e che hanno grandi dimensioni come la Luna, e i
satelliti dei grandi pianeti gassosi.
•
irregolari come forma e dimensioni, quasi grandi “sassi”. Forse questi ultimi
asteroidi
catturati dalla attrazione gravitazionale del pianeta mentre gli
passavano vicino e quindi sono rimasti in orbita attorno al pianeta che li ha
catturati al volo.
Ancora una volta ci imbattiamo nell’importanza che ha, nel Sistema Solare, il
campo gravitazionale creato dalle masse dei vari corpi che lo compongono.
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Una particolarità nell’insieme Pianeti-Satelliti è rappresentato proprio dal sistema
Terra-Luna, nel senso che, in rapporto al proprio pianeta, la Luna e’ il satellite più
massiccio del Sistema Solare.
Sempre a causa della attrazione gravitazionale esercitata dal pianeta, attorno a
Giove, Saturno, Urano e Nettuno troviamo degli “anelli” di materiale che, orbitano
attorno al pianeta formando una fascia che dà luogo, come nel caso di Saturno,
ad un fantastico anello. In realtà da Terra è possibile vedere solo gli anelli di
Saturno, quelli degli altri pianeti sono troppo deboli per esser visti anche coi più
potenti telescopi, ma le sonde spaziali che sono passate nelle vicinanze di Giove,
Urano e Nettuno hanno rivelato che anch’essi sono dotati di strutture simili.
Di cosa si tratta? È molto semplice, sono milioni di pezzi di roccia, ghiaccio e detriti
solidi che ruotano attorno al pianeta in orbite ben ordinate.
In genere i satelliti sono tutti molto più piccoli del pianeta attorno al quale
orbitano. Il record, come abbiamo visto spetta alla nostra Luna, che è comunque
molto più piccola della nostra Terra.
Eccezione è Plutone che è dotato di
un satellite, Caronte, poco più piccolo
in dimensioni del pianeta. Proprio per
questa
sua
particolarità
molti
astronomi lo considerano una sorta di
“pianeta doppio”, formato da due
corpi simili, uno non molto più grande
e massiccio dell’altro.
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Tornando alla tabella: osserviamo che non tutti i pianeti hanno atmosfera.
La possibilità per un pianeta o satellite di avere una atmosfera è anch’essa legata
principalmente al campo gravitazionale dovuto al pianeta o satellite stesso.
Sappiamo che l’atmosfera è un miscuglio di gas, é quindi formato di particelle
che, avendo una loro massa, risentono dell’attrazione gravitazionale del pianeta
stesso. Maggiore la massa del pianeta o satellite maggiore sarà anche l’attrazione
gravitazionale che esso esercita sulle singole particelle di atmosfera.
Queste particelle peraltro sono in moto continuo e quindi tendono a “scappare”
dal pianeta. Quindi maggiore è la massa del pianeta, maggiore sarà la attrazione
esercitata sulle singole particelle dell’atmosfera e più difficile, per le particelle,
lasciare il pianeta stesso.
Ricordiamo però che non c’è solo l’attrazione gravitazionale, ma esistono anche
altri fattori molto importanti: la radiazione, il campo magnetico ed il vento solare
che diminuiscono di intensità quando ci allontaniamo dalla fonte che li produce.
Questo fa sì che mentre Mercurio, vicinissimo al Sole sia sottoposto a temperature
di centinaia di gradi al suolo, il lontanissimo Plutone sia probabilmente ad una
temperatura inferiore ai 200 gradi sotto lo zero!
Ma se solo la distanza e la radiazione emessa fossero le uniche cose importanti,
Venere dovrebbe essere più freddo di Mercurio, e invece sappiamo che la
temperatura, misurata dalle sonde che sono arrivate sul pianeta, arriva a quasi
500 gradi sopra lo zero! Venere ha un’atmosfera molto densa che rinchiude il
pianeta in una sorta di serra che
“intrappola” la radiazione che entra
nell’atmosfera.
Anche nel caso dell’atmosfera dei vari pianeti occorre pensare quindi a più
fattori: massa del pianeta o satellite, distanza dal Sole e quindi quantità di
radiazione ricevuta.
I pianeti, come abbiamo già visto, ricevono anche particelle del vento solare:
particelle cariche elettricamente emesse in continuazione dal Sole in tutte le
direzioni.
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Quando queste particelle arrivano in prossimità della nostra Terra, il campo
magnetico terrestre funge da vero e proprio “scudo” e le devia (ricordate il
discorso delle calamite?)
La maggior parte gira attorno alla Terra e
prosegue la sua corsa; quelle che riescono a
superare la barriera del nostro campo
magnetico vengono “instradate” verso i poli
e possono dar
luogo allo spettacolare
fenomeno della “aurora” che, nel nostro
emisfero prende il nome di boreale e si
osserva abbastanza frequentemente nei
paesi scandinavi.
Vediamo quindi come la distanza dal Sole per i pianeti, e dal proprio pianeta per i
satelliti, sia fondamentale per capire i meccanismi che permettono al Sistema
Solare di esistere in uno stato di equilibrio destinato a durare ancora molti miliardi
di anni.
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