Il Sistema Solare

Il Sistema Solare

Il sistema solare è l'insieme dei corpi astronomici che risentono prevalentemente della gravità del Sole, di cui fa parte anche il pianeta Terra.

In seguito al congresso dell'I.A.U. (International Astronomical Union) del 24 Agosto 2006, i corpi celesti che ruotano attorno al sole sono stati così suddivisi:

- Pianeti: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno;

- Pianeti nani: Ceres, Plutone ed Eris;

- Corpi minori: satelliti dei pianeti, asteroidi, meteoriti e comete.

L'estensione totale del Sistema Solare e' di circa 6 miliardi di Km, pari a 39,3 U.A.. I corpi del Sistema Solare occupano in realta' un volume molto piccolo rispetto alle dimensioni complessive. Il Sistema Solare e' quindi praticamente 'vuoto'.

Fino al 1992, il sistema solare era l'unico sistema planetario di cui si conoscesse l'esistenza; in quell'anno, poi, fu individuato il primo pianeta orbitante intorno a una stella diversa dal Sole, la pulsar PSR 1257 +12, nella costellazione della Vergine. Da allora, sono stati individuati diversi altri pianeti extrasolari, e un probabile sistema planetario in via di formazione intorno alla stella Beta Pictoris.

3A- IL SOLE

La stella madre che domina il sistema planetario al quale appartiene la Terra è il Sole. Attorno ad essa orbitano gli otto pianeti principali e innumerevoli altri corpi minori, tra cui gli asteroidi, una buona parte di meteoroidi, le comete, gli oggetti trans-nettuniani e polvere sparsa per lo spazio.

Si ritiene che circa cinque miliardi di anni fa una nube interstellare, originata dall'esplosione di una supernova iniziò a collassate: ciò significa che per effetto della forza di gravità le particelle solide si attraessero formando al centro della nube un nucleo sempre più denso. Ad un certo punto il nucleo raggiunse una densità ed una temperatura tali che in esso cominciarono a svolgersi reazioni nucleari con produzione di calore e di luce; era nata una nuova stella: il Sole.

Per l'uomo non è soltanto un corpo celeste: è la sorgente della vita. Infatti è proprio grazie all'energia irradiata da questo astro sotto forma di luce e calore che la Terra può permettersi di ospitare la vita. I componenti più importanti della massa solare sono: l'idrogeno (73%), l'elio (25%) e altri elementi (2%) come il piombo, lo zinco e il nichel.

E' possibile suddividere la sua struttura in una serie di involucri concentrici. Dall'interno verso l'esterno, è possibile distinguere:

il nucleo: è la sede delle reazioni termonucleari che producono energia ed un raggio di circa 150.000 km;

la zona radioattiva: in questa zona l'energia prodotta dal nucleo, viene assorbita dagli atomi di gas che la emettono verso l'esterno, ed ha uno spessore di circa 450.000 km;

la zona convettiva: è attraversata da flussi di materia calda, che salgono dalla zona radioattiva verso la superficie solare e sprofondando dopo essersi raffreddati;

la fotosfera: è la superficie visibile del Sole, il suo colore giallo è dovuto alla sua temperatura superficiale che è superiore ai 5.500 °C, inoltre la superficie presenta una struttura a granuli costituiti da masse di gas più calde;

la cromosfera: è un involucro trasparente di gas incandescenti, ed è possibile vederla durante le eclissi totali di Sole;

la corona: è un involucro di gas ionizzati ed è possibile osservarla durante un'ecclissi anulare di Sole.

3B- I PIANETI ED I SATELLITI

Dal congresso dell'I.U.A. (International Union Astronomical) si è data una definizione precisa del termine pianeta, che è stato definito come un corpo celeste che orbiti attorno ad una stella la cui massa sia sufficiente a conferirgli una forma sferoidale e la cui fascia orbitale sia priva di eventuali corpi di dimensioni confrontabili o superiori. Nell'antichità, come rivela l'etimologia del termine pianeta (vagabondo, in lingua greca), venivano considerati tali tutti gli astri che si spostavano nel cielo notturno rispetto allo sfondo delle stelle fisse, ovvero la Luna, il Sole, Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno. Nel 1781 venne scoperto il primo pianeta che non era noto agli astronomi greci: si trattava di Urano. Nei successivi 150 anni sarebbero stati individuati, in successione, altri due pianeti, Nettuno e Plutone. Quest'ultimo è stato considerato pianeta dal 1930 al 2006, per essere poi declassato.

A partire dal 1801, inoltre, vennero progressivamente scoperti diverse decine di migliaia di corpi di dimensioni subplanetarie orbitanti attorno al Sole principalmente nella regione di spazio compresa fra l'orbita marziana e quella gioviana (la cosiddetta fascia principale).

Lo schema dei nove pianeti classici rimase inalterato fino agli anni '90 del XX secolo; alla fine del 2002, tuttavia, le moderne tecniche osservative avevano già permesso l'individuazione di oltre cento corpi di questo tipo, fra pianeti extrasolari e planetoidi ghiacciati orbitanti nelle regioni periferiche del sistema solare esterno. Nel caso di questi ultimi, in particolare, la scoperta di corpi dalle dimensioni confrontabili o addirittura superiori a quelle di Plutone (il più piccolo dei nove pianeti) ha riacceso un forte dibattito sulla necessità di promulgare una definizione precisa di pianeta.

L'Unione Astronomica Internazionale ha così istituito nel 2003 il Comitato per la definizione di pianeta (PDC), composto da sette luminari provenienti da tutto il mondo, con il compito di dare una definizione precisa del termine. Nel corso della ventiseiesima Assemblea Generale dell'IUA la risoluzione proposta dal comitato è stata discussa, modificata ed il 24 agosto 2006 ufficializzata. Da tale data Plutone, precedentemente considerato un pianeta, è stato ridefinito, assieme ad altri corpi, come pianeta nano.

Tutti i corpi del sistema solare ruotano su orbite ellittiche attorno al Sole che rimanendo fermo occupa uno dei due fuochi di ogni ellisse.

Gli otto pianeti che, in base alla definizione ufficiale del 24 agosto 2006, compongono il sistema solare, in ordine di distanza crescente dal Sole, sono:

1. Mercurio ( ).Si tratta di un pianeta terrestre di dimensioni modeste, con un diametro inferiore alla metà di quello terrestre; appare pesantemente craterizzato, anche a causa della mancanza di un'atmosfera apprezzabile che possa attutire gli impatti meteorici. A causa 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. A causa della vicinanza dal sole e della durata del periodo di illuminazione, la temperatura sul lato esposto al Sole sale a 425 °C, mentre sul lato opposto scende fino a -175 °C.

2. Venere (♀), dopo la Luna, è l'oggetto più brillante del cielo notturno e infatti non è mai visibile più di tre ore prima dell'alba e per oltre tre ore dopo il tramonto. Poiché il pianeta si trova vicino al Sole, può essere visto solo per breve tempo e nelle vicinanze del Sole stesso. Ha l'aspetto di una stella lucentissima, di colore giallo-biancastro. La superficie di questo pianeta, studiata per mezzo di onde radar, ha mostrato strutture geologiche molto complesse: ampi bacini depressi, vasti altopiani. Le alte temperature sarebbero dovute ad un effetto serra poiché la densa atmosfera ferma la radiazione riemessa dalla superficie in modo che, anche se il calore intrappolato viene gradualmente disperso dai movimenti vorticosi dell'alta atmosfera, la temperatura rimane molto alta su tutto il pianeta, in modo che faccia impedire all'acqua di permanere in superficie allo stato liquido.

3. Terra ( ), con un satellite naturale, la Luna. (vedi capitolo 4)

4. Marte (♂), con due satelliti naturali (Phobos e Deimos). Presenta diverse analogie con la Terra, tra cui la durata del giorno e l'alternarsi di un ciclo di stagioni; per questo motivo è stato ed è oggetto di numerose missioni esplorative volte a rivelare l'eventuale presenza di forme di vita sulla sua superficie. A differenza della Terra, tuttavia, Marte presenta un'atmosfera molto rarefatta, temperature medie superficiali più basse e dimensioni assai ridotte. Il nucleo di Marte, di ferro e solfuro di ferro, si estende probabilmente per un raggio di circa 600-1700 km; è sormontato da un mantello piú denso di quello terrestre e da una spessa crosta. Molto probabilmente il nucleo non è liquido; di conseguenza Marte non presenta un campo magnetico apprezzabile né attività geologica di rilievo.

5. Giove ( ), con sessantatrè satelliti naturali. Si tratta di un gigante gassoso: non possiede una superficie solida, ma è semplicemente costituito di gas, che diventa sempre più denso man mano che si scende verso l'interno del pianeta, fino a diventare liquido. A causa della sua natura e dell'alta velocità di rotazione, la sua forma appare quella di un ellissoide di rotazione, schiacciato ai poli. L'atmosfera gioviana, similmente a quella di Saturno, si compone per la massima parte di idrogeno ed elio, i due stessi elementi principali che costituiscono il Sole e, in generale, l'Universo. Essa è attraversata da venti particolarmente violenti, che possono raggiungere velocità nell'ordine dei 500-600 km/h. La sonda spaziale Mariner 10, che sorvolò Mercurio due volte nel 1974 e una volta nel 1975, sorvolò anche Giove e trasmise immagini di una superficie costellata di crateri, con qualche somiglianza con quella lunare, e registrò una temperatura di circa 350 °C sul lato esposto al Sole e di circa -150 °C sul lato in ombra.

6. Saturno ( ), con cinquantasei satelliti naturali. Si tratta di un gigante gassoso, il secondo più grande dopo Giove. Nel cielo notturno della Terra appare come una stella di prima grandezza di colore giallastro. Saturno appare visibilmente schiacciato ai poli: i suoi diametri equatoriale e polare differiscono di quasi il 10%. Questa forma è il risultato della sua rapida rotazione e della sua composizione fluida, facile a deformarsi. Saturno è il secondo pianeta più grande del sistema solare dopo Giove. L'atmosfera di Saturno mostra delle bande simili a quelle di Giove, ma molto più deboli e più larghe vicino all'equatore. Esse sono così deboli da non essere mai state osservate prima dell'arrivo delle sonde Voyager. L'atmosfera di Saturno, molto simile a quella di Giove, è composta principalmente di idrogeno ed elio. L'interno di Saturno è molto caldo, e l'intero pianeta emette nello spazio più energia di quella che riceve dal Sole. 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.

Urano ( ), con ventisette satelliti naturali. La caratteristica più interessante del pianeta è l'orientamento del suo asse di rotazione. Tutti gli altri pianeti hanno il proprio asse quasi perpendicolare al piano dell'orbita, 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. 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. Urano è un gigante gassoso, simile a Nettuno ma leggermente più piccolo.. Il colore ciano del pianeta è dovuto all'atmosfera composta prevalentemente di metano che assorbe la luce rossa e riflette quella blu.

Nettuno ( ), con tredici satelliti naturali. Si tratta del più piccolo fra i quattro giganti gassosi del sistema solare; nonostante la sua massa sia maggiore di quella di Urano, le sue dimensioni sono leggermente inferiori. Visitato per la prima volta dalla sonda spaziale Voyager 2 nel 1989, Nettuno appare come un disco blu solcato da venti potentissimi e tempeste atmosferiche di dimensioni rilevanti. Nettuno è invisibile ad occhio nudo da Terra.  L'atmosfera nettuniana appare tipicamente azzurra, ma meno uniforme rispetto a quella di Urano.

Oltre a questi 8 pianeti vi sono altri 3 pianeti definiti pianeti nani. Un pianeta nano è un corpo celeste di tipo planetario orbitante attorno ad una stella e caratterizzato da una massa sufficiente a conferirgli una forma sferoidale, ma che non è stato in grado di 'ripulire' la propria fascia orbitale da altri oggetti di dimensioni confrontabili. Nonostante il nome, un pianeta nano non è necessariamente più piccolo di un pianeta. In teoria non vi è limite alle dimensioni dei pianeti nani.

I principali pianeti nani sono:

1. Cerere. E' l'asteroide più massiccio della fascia principale del sistema solare. Il suo diametro è di circa 950 km, e la sua massa è pari al 40% di quella di tutti gli altri asteroidi della fascia principale messi insieme. Ceres è un caso raro fra gli asteroidi, poiché le sue dimensioni e la sua massa sono sufficienti a dargli una forma quasi sferica: si tratta, cioè, di uno sferoide stabile compresso gravitazionalmente, ovvero di un corpo planetario. Alcuni indizi suggeriscono che la superficie di Ceres sia relativamente calda e che l'asteroide possa possedere una tenue atmosfera e brina. Recenti studi suggeriscono che l'interno di Ceres sia differenziato; osservazioni supportate da modelli computerizzati suggeriscono la presenza di un nucleo roccioso ricoperto da un mantello ghiacciato. Il mantello, spesso 120-160 km, potrebbe contenere un volume d'acqua pari a 200 milioni di chilometri cubici, molto più della quantità complessiva di acqua dolce presente sulla Terra.

2. Plutone. 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 debole atmosfera, composta prevalentemente da metano gassoso, quindi da argon, azoto, monossido di carbonio, ossigeno. Probabilmente la pressione atmosferica, comunque estremamente bassa, varia sensibilmente al variare della distanza del corpo 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. La superficie di Plutone, composta da ghiaccio d'acqua e di metano, non è uniforme. La temperatura superficiale si aggira tra i 40 e i 60 K.

Eris. E' il più grande pianeta nano del sistema solare attualmente conosciuto, e l'oggetto più massiccio in orbita attorno al Sole dopo gli otto pianeti tradizionali; si tratta di un oggetto ghiacciato orbitante nel sistema solare esterno. Eris presenta un periodo orbitale di 557 anni ed attualmente si trova quasi alla massima distanza possibile dal Sole. L'oggetto è abbastanza luminoso, e la sua magnitudine apparente media di 18,8 lo rende visibile da Terra con modesti telescopi. La luce infrarossa proveniente dall'oggetto ha rivelato la presenza di metano allo stato solido, che indica una superficie molto simile a quella di Plutone, l'unico oggetto della fascia di Kuiper che finora ha rivelato la presenza di tale elemento.