Mercurio Venere Terra Marte Giove Saturno Urano Nettuno

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1 LETTURA COMPARATIVA classificazione dei pianeti: i pianeti del Sistema Solare possono essere classificati in pianeti terrestri e pianeti gioviani oppure in pianeti interni e pianeti esterni; in base alla prima classificazione, i primi quattro pianeti del Sistema Solare (Mercurio, Venere, Terra e Marte) sono definiti pianeti terrestri perché hanno caratteristiche simili alla Terra; gli altri quattro pianeti del Sistema Solare (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) sono invece definiti pianeti gioviani perché hanno caratteristiche simili a Giove; in base al secondo criterio di classificazione dei pianeti, questi ultimi possono essere suddivisi in base alla loro posizione rispetto alla Terra: - i pianeti interni (Mercurio e Venere) sono pianeti che si trovano tra il Sole e la Terra; - i pianeti esterni (Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno) sono invece pianeti che si trovano ad una distanza dal Sole superiore a quella della Terra; proprietà dei pianeti di tipo terrestre: i pianeti di tipo terrestre sono dotati di un rivestimento esterno solido costituito da rocce, hanno una massa ed un raggio minori, presentano un atmosfera rarefatta e sono caratterizzati da un numero inferiore di satelliti; proprietà dei pianeti di tipo gioviano: i pianeti di tipo gioviano sono molto grandi, hanno una densità media inferiore, sono privi di un involucro esterno solido, sono caratterizzati da una atmosfera di notevole spessore (formata in prevalenza da gas leggeri) e sono caratterizzati da un numero elevato di satelliti; massa e volume dei pianeti terrestri e dei pianeti gioviani: i pianeti di tipo gioviano hanno una massa ed un volume superiore rispetto ai pianeti di tipo terrestre (la massa di Giove supera quella di tutti gli altri pianeti e per questo il pianeta è considerato la compagna mancata del Sole); densità dei pianeti terrestri e dei pianeti gioviani: i pianeti di tipo terrestre hanno una densità media che è da quattro a cinque volte superiore a quella dell acqua; i pianeti di tipo gioviano hanno invece una densità media di poco superiore o di poco inferiore a quella dell acqua (Saturno è l unico pianeta del Sistema Solare ad avere una densità media inferiore a quella dell acqua); periodo di rotazione: i pianeti di tipo terrestre hanno un periodo di rotazione maggiore (e quindi una velocità di rotazione minore) rispetto ai pianeti di tipo gioviano; 58 d 243 d 23 h 56 m 4 s 24 h 37 m 23 s 9 h 55 m 30 s 10 h 15 m 17 h 14 m 16 h 06 m senso di rotazione: tutti i pianeti ruotano attorno al proprio asse in senso antiorario per un osservatore posto in corrispondenza del polo nord celeste (Venere e Urano rappresentano una eccezione perché caratterizzati da un moto retrogrado); 1

2 inclinazione dell asse di rotazione: ed eccezione di Mercurio (il cui asse di rotazione è perfettamente perpendicolare al piano di rivoluzione), gli altri pianeti hanno un asse di rotazione spostato rispetto alla verticale; periodo di rivoluzione: il periodo di rivoluzione dei pianeti aumenta all aumentare della distanza media dal Sole, in accordo con la terza legge di Keplero; 88 d 224 d 365,25 d 687 d 11,86 y 29,4 y 84 y 165 y velocità di rivoluzione: la velocità di rivoluzione diminuisce all aumentare della distanza media dal Sole; 48 Km/s 35 Km/s 30 Km/s 24 Km/s 13 Km/s 9 Km/s 7 Km/s 5 Km/s piano di rivoluzione: ad eccezione di Mercurio e di Venere, il piano di rivoluzione dei pianeti coincide quasi perfettamente con il piano dell eclittica; eccentricità: ad eccezione di Mercurio, tutti gli altri pianeti del Sistema Solare hanno una eccentricità molto bassa; e ( a 2 a b 2 ) 0,206 0,007 0,017 0,093 0,048 0,054 0,047 0,008 velocità di fuga: la velocità di fuga è definita come la velocità minima che un corpo deve avere per vincere la forza di attrazione gravitazionale di un pianeta; questa condizione può essere ottenuta qualora l energia cinetica di un corpo sia maggiore o uguale all energia gravitazionale posseduta da quello stesso corpo: 1 E C mv 2 2 E G M m P G R 1 mv 2 2 M m P G R v f 2 G M R Pianeta 4,25 Km/s 10 Km/s 11 Km/s 5 Km/s 60 Km/s 35 Km/s 21 Km/s 23 Km/s 2

3 presenza e composizione dell atmosfera: i pianeti terrestri sono privi di atmosfera oppure hanno una atmosfera rarefatta, costituita prevalentemente da gas con elevata massa molare; la presenza o meno di atmosfera si può giustificare tenendo conto della massa del pianeta (che influenza la forza di attrazione gravitazionale esercitata sulle particelle dell atmosfera) e della temperatura superficiale del pianeta (che influenza l energia cinetica media delle particelle presenti nell atmosfera); i pianeti di tipo terrestre sono privi di atmosfera oppure hanno una atmosfera molto rarefatta perché la loro massa è ridotta e la loro temperatura superficiale è invece elevata; i pianeti di tipo gioviano sono invece caratterizzati da una atmosfera costituita prevalentemente da gas leggeri perché la loro massa è elevata e la loro temperatura superficiale è invece bassa; nessuno CO2, N2 N2, O2, CO2, N2 H2, He H2, He H2, He, CH4 H2, He, CH4 temperatura superficiale: la temperatura superficiale di un pianeta è influenzata dalla distanza media dal Sole, dalla durata del dì e della notte e dalla composizione chimica dell atmosfera;

4 MERCURIO massa e dimensioni: Mercurio è il pianeta con la massa minore e con le dimensioni inferiori all interno del sistema solare; eccentricità: l orbita di rivoluzione di Mercurio è caratterizzata da una eccentricità superiore a quella di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare (per questo motivo la distanza del pianeta in perielio è molto inferiore rispetto alla corrispondente distanza in afelio); periodo di rotazione e di rivoluzione: il pianeta impiega 59 giorni terrestri per compiere una rotazione completa attorno al proprio asse e 88 giorni terrestri per compiere una rivoluzione completa attorno al Sole (la combinazione del moto di rotazione e del moto di rivoluzione è tale per cui la durata del giorno è pari a 176 giorni terrestri, superiore alla durata dell anno di questo pianeta); temperatura superficiale: a causa dell elevata durata del dì e della notte, a causa della vicinanza al Sole ed a causa della assenza di atmosfera, l escursione termica giornaliera di Mercurio è maggiore rispetto a quella di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare; atmosfera: la massa ridotta e l elevata temperatura raggiunta durante il dì determinano l assenza di atmosfera sul pianeta; aspetto del cielo: a causa della assenza di atmosfera, il cielo su Mercurio appare sempre costellato da numerose stelle; attività geologica: attualmente non si verificano processi geologici di natura vulcanica o sismica; aspetti morfologici della superficie: la superficie del pianeta è caratterizzata da un numero di crateri da impatto superiore a quello di qualsiasi altro pianeta (ciò a causa del fatto che le meteore e le meteoriti non sono state rallentate dalla atmosfera visto che quest ultima è assente); i crateri da impatto presenti sulla superficie del pianeta si sono conservati perfettamente poiché su Mercurio non si verificano eventi atmosferici; 4

5 presenza di acqua: all inizio degli anni Novanta del secolo scorso le immagini radar inviate dai satelliti hanno evidenziato, nelle regioni polari, la presenza di depositi di ghiaccio d acqua in corrispondenza del fondo di alcuni crateri da impatto (ciò si giustifica tenendo conto del fatto che l asse di rotazione del pianeta è perpendicolare al piano di rivoluzione e quindi quelle regioni non vengono mai colpite dai raggi solari); l origine del ghiaccio presente sul pianeta è probabilmente da attribuire all impatto di comete sulla superficie di Mercurio; VENERE analogie con la Terra: il pianeta presenta notevoli analogie con la Terra per quanto riguarda la massa, le dimensioni e la struttura interna; luminosità: Venere è noto sin dall antichità in quanto è il pianeta più luminoso (non solo perché si trova alla minima distanza dalla Terra, ma anche perché è avvolto da nubi di acido solforico che riflettono la maggior parte della luce solare); l albedo del pianeta è superiore a quello di un qualsiasi altro corpo celeste del Sistema Solare: per questa ragione la sua luminosità massima è superiore a quella di Sirio, la stella più luminosa della volta celeste; fenomeno delle fasi: analogamente a Mercurio, anche Venere (essendo un pianeta interno) presenta il fenomeno delle fasi (la superficie del pianeta appare cioè illuminata totalmente o parzialmente oppure del tutto oscurata, a seconda della posizione relativa Terra-Sole-Venere); l osservazione delle fasi di Venere al telescopio, da parte di Galileo Galilei, contribuì a convalidare la teoria Copernicana del Sistema Solare; 5

6 atmosfera: l atmosfera di Venere è costituita quasi esclusivamente da anidride carbonica (tale sostanza è stata prodotta molto probabilmente dall attività vulcanica del pianeta e, a causa della assenza di acqua e di organismi in grado di eseguire la fotosintesi clorofilliana, la sua concentrazione è aumentata nel tempo); pressione atmosferica: l atmosfera che circonda Venere è estremamente densa e determina quindi una pressione in superficie che è novanta volte superiore alla pressione atmosferica terrestre; temperatura superficiale: a causa del notevole effetto serra, la temperatura diurna del pianeta è estremamente elevata e si aggira intorno ai 470 C; moto di rotazione: il periodo di rotazione di Venere è stato a lungo un enigma perché quest ultimo si determinava generalmente osservando un punto della sua superficie e misurando il tempo che impiega a ripresentarsi nella stessa posizione; tuttavia la superficie di Venere è permanentemente nascosta dalle nubi, quindi questo metodo non si può applicare: solo recentemente, i radar hanno permesso di penetrare le nubi e di scorgere la superficie del pianeta; quello che si è scoperto è abbastanza insolito: osservato dal polo nord celeste, il moto di rotazione avviene in senso orario e non antiorario e viene per questo definito retrogrado (secondo alcuni studiosi il moto retrogrado fu causato dall impatto con un grande meteorite); conseguenza del moto di rotazione retrogrado di Venere è il fatto che, se ci trovassimo su questo pianeta, vedremmo sorgere il Sole ad ovest e tramontare ad est; 6

7 MARTE analogie con la Terra: la durata del giorno e l inclinazione dell asse di rotazione sono casualmente simili a quelle terrestri, per effetto dell inclinazione dell asse di rotazione, anche su Marte si verifica l alternanza delle stagioni la cui durata è tuttavia superiore a causa del maggiore periodo di rivoluzione; massa e dimensioni: la massa del pianeta è circa dieci volte inferiore a quella terrestre, mentre il raggio equatoriale è circa la metà di quello terrestre (la densità media e l accelerazione di gravità sono quindi decisamente inferiori a quelle terrestri); aspetto cromatico: il pianeta appare di colore rosso a causa della presenza di ossidi di ferro che ne ricoprono la superficie; atmosfera: analogamente a Venere, anche il pianeta rosso è caratterizzato da una atmosfera formata quasi esclusivamente da anidride carbonica (la densità dell atmosfera è tuttavia molto bassa e quindi l effetto serra che ne deriva non è tale da determinare temperature superficiali elevate); pressione atmosferica: a causa della ridotta densità dell atmosfera, la pressione in superficie è cinquanta volte inferiore a quella terrestre; temperatura superficiale: nonostante la composizione dell atmosfera, la temperatura superficiale media è di circa -55 C (sia a causa della minore densità dell atmosfera che a causa della maggiore distanza dal Sole); attività geologica: il pianeta è stato in passato caratterizzato da una attività sismica e da una attività vulcanica (quest ultima è testimoniata dalla presenza dell Olympus Mons, il maggiore edificio vulcanico presente nel Sistema Solare); caratteristiche morfologiche: la superficie del pianeta è molto simile a quella dei deserti rocciosi e, in alcune immagini satellitari, presenta dei canali che in passato potevano essere dei corsi d acqua; 7

8 le prime osservazioni di questi canali vennero fatte alla fine dell Ottocento, quando Schiapparelli osservò con il suo telescopio dei canali rettilinei, termine che fu tradotto in inglese con la parola canals (che indica dei canali artificiali) anziché con channels (che indica invece dei canali naturali): questo incidente linguistico contribuì alla nascita di un mito, quello di esseri intelligenti che avrebbero costruito dei canali per trasportare l acqua dalle regioni polari a quelle equatoriali; presenza di acqua: attualmente sul pianeta è stata rilevata la presenza di acqua che, tuttavia, si trova allo stato solido, in corrispondenza soprattutto delle calotte polari; in queste regioni l acqua allo stato solido si trova al di sotto di uno strato di ghiaccio secco, costituito da anidride carbonica allo stato solido: l estensione di queste calotte polari varia nel corso dell anno per effetto della sublimazione del ghiaccio secco durante la stagione estiva e per effetto della solidificazione dell anidride carbonica presente nell atmosfera durante la stagione invernale; forme di vita marziana: nell estate del 1996 l ipotesi di possibili forme di vita marziana venne ripresa dall opinione pubblica in seguito al ritrovamento di un meteorite in Antartide; le analisi di questo meteorite, indicato con la sigla ALH84001, dimostrarono che esso apparteneva al pianeta Marte e che al suo interno erano presenti composti organici, interpretati da alcuni scienziati come possibili tracce di antiche forme di vita marziana; questa scoperta potrebbe indicare che in passato una qualche forma di vita potrebbe essere esistita su Marte: tuttavia ci sono ancora molti dubbi al riguardo ed è ancora troppo presto per dire con certezza che sia esistita la vita sul pianeta; 8

9 satelliti: Marte possiede due satelliti piuttosto piccoli e di forma irregolare, Deimos e Phobos, che ruotano intorno al pianeta rosso rivolgendo a quest ultimo sempre la stessa faccia, come fa la Luna con la Terra; questo avviene perché essi impiegano lo stesso tempo a compiere una rotazione ed una rivoluzione, un fenomeno molto comune tra i satelliti del Sistema Solare; GIOVE massa e dimensioni: la massa e le dimensioni sono di gran lunga superiori a quelle di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare; periodo di rotazione: il periodo di rotazione è inferiore a quello di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare (per questo motivo, ed a causa del fatto che il pianeta non è dotato di un rivestimento roccioso, lo schiacciamento polare è elevato); caratteristiche dell atmosfera: l atmosfera di Giove ha uno spessore estremamente elevato (circa 1000 chilometri) ed è prevalentemente costituita da idrogeno ed elio (a causa dell elevata velocità di fuga e della bassa temperatura anche i gas più leggeri non sono in grado di vincere la forza di attrazione gravitazionale del pianeta); aspetto dell atmosfera: l atmosfera appare solcata da bande chiare e da bande scure (associate, rispettivamente, ai moti convettivi ascendenti e ai moti convettivi discendenti) interrotte da alcune macchie rosse o bianche (associate a grandi perturbazioni cicloniche); origine dei moti convettivi: a differenza di quanto avviene sulla Terra, i moti convettivi che interessano l atmosfera di Giove sono alimentati dal calore rilasciato dalla superficie del pianeta; 9

10 grande macchia rossa: tra le macchie visibili con un telescopio, la grande macchia rossa è quella di maggiori dimensioni, presente da diversi secolo al di sotto dell equatore e generata da fenomeni ancor oggi inspiegabili; struttura superficiale e interna: nel suo complesso il gigante tra i pianeti è ricoperto da un oceano di idrogeno liquido al di sotto del quale è presente uno strato di idrogeno metallico liquido (uno stato della materia che non è mai stato osservato sperimentalmente ma che è previsto teoricamente); nella porzione centrale del pianeta è infine presente un piccolo nucleo solido, formato prevalentemente da rocce e metalli; interpretazione del pianeta come stella mancata : visto che buona parte delle stelle sono costituite da sistemi binari, Giove può essere considerato come una stella mancata, o meglio come la compagna mancata del Sole (se la sua massa fosse stata quaranta volte superiore, le temperature raggiunte nel nucleo avrebbero dato inizio alle reazioni di fusione termonucleare dell idrogeno); a conferma di tale ipotesi, la composizione media del pianeta (costituito per l 85% da idrogeno e per il 15% da elio) è molto simile a quella del Sole; satelliti galileiani: Giove è caratterizzato da numerosi satelliti, tra i quali grande importanza, soprattutto a livello storico, rivestono i satelliti galileiani o medicei scoperti da Galileo con l uso del suo telescopio (Io, caratterizzato da una intensa attività vulcanica, Europa e Callisto, su cui si ritiene vi possa essere presente acqua allo stato liquido, ed infine Ganimede, il satellite più grande); SATURNO caratteristiche generali: Saturno è il secondo pianeta dopo Giove per dimensioni e massa dopo Giove, al quale assomiglia per molti aspetti; il periodo di rotazione è di poco superiore a quello di Giove: per questo motivo, ed a causa del fatto che la densità del pianeta è la più bassa tra tutti i pianeti del Sistema Solare, Saturno presenta uno schiacciamento polare ancora più marcato di quello di Giove; l atmosfera è prevalentemente costituita da idrogeno ed elio: analogamente a quanto visto nel caso di Giove anche l atmosfera di Saturno è solcata da bande chiare e da bande scure interrotte da alcune macchie (associate a grandi perturbazioni cicloniche); 10

11 nel suo complesso il pianeta è ricoperto da un oceano di idrogeno liquido al di sotto del quale è presente uno strato di idrogeno metallico liquido (al centro di quest ultimo si trova infine un piccolo nucleo solido, formato da rocce e metalli); densità: tra tutti i pianeti del Sistema Solare, Saturno è l unico ad avere una densità media inferiore a quella dell acqua; struttura degli anelli: la caratteristica più evidente di Saturno è costituita dagli anelli che ruotano attorno al pianeta e che sono formati da frammenti di ghiaccio (ammoniaca ed anidride carbonica allo stato solido) e polveri con un diametro variabile da alcuni micrometri al metro (la velocità di rotazione di questi frammenti diminuisce all aumentare della distanza dal pianeta); gli anelli vennero osservati per la prima volta nel 1610 da Galileo, il quale però non riuscì a capirne la natura: fu invece Huygens, nel 1655, a capire che quelle strutture altro non erano che anelli che ruotano attorno al pianeta; lo spessore del sistema di anelli è soltanto di qualche decina di metri, mentre la larghezza complessiva supera i chilometri: queste strutture, particolarmente evidenti nel caso di Saturno, sono in realtà comuni a tutti i pianeti gioviani; origine degli anelli planetari: l origine degli anelli planetari è un argomento ancora molto dibattuto e di fatto diverse sono le ipotesi fatte; gli anelli planetari si sarebbero potuti formare: - da una nube di detriti e gas appiattita, durante lo stesso processo di contrazione gravitazionale da cui si è originato il pianeta; - a partire da un satellite che si è disintegrato per collisione con il pianeta; - per effetto della collisione di un corpo estraneo con uno dei satelliti del pianeta, formando quindi una serie di detriti che avrebbero dato origine ad un sottile anello di forma appiattita; satelliti: Saturno possiede almeno 18 satelliti, tra i quali Titano è il secondo satellite più grande del Sistema Solare, dopo Ganimede; 11

12 tra i satelliti del pianeta particolare interesse è stato rivolto a Titano, l unico satellite del Sistema Solare dotato di atmosfera sulla cui superficie è atterrata una sonda spaziale che ha rilevato la presenza di metano liquido; l atmosfera di Titano (composta principalmente da azoto) contiene anche numerosi composti organici complessi che hanno fatto pensare alla possibilità di forme di vita; URANO caratteristiche principali: il pianeta può essere considerato il fratello minore di Giove e di Saturno, poiché presenta molte analogie con essi, oltre che con Nettuno; non era noto nell antichità, ma è stato scoperto nel 1781 da Herschel: infatti è troppo distante per poter essere visto ad occhio nudo; la sua forza di gravità non è stata sufficiente a trattenere i gas leggeri della sua atmosfera, l idrogeno e l elio: sono rimasti solo i gas più pesanti, in particolare il vapore acqueo, l ammoniaca e il metano (è proprio al metano, molto abbondante sul pianeta, che si deve il suo colore azzurro); 12

13 asse di rotazione: a differenza di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare, l asse di rotazione di Urano giace quasi sul piano definito dalla corrispondente orbita di rivoluzione attorno al Sole (le due zone polari passano quindi ogni 40 anni circa da un lunghissimo dì ad un altrettanto lunga notte, come conseguenza del proprio moto di rivoluzione); alcuni scienziati spiegano la particolare posizione dell asse di rotazione di Urano ipotizzando l impatto, durante le fasi della sua formazione, con un corpo solido di notevoli dimensioni (non esistono tuttavia indicazioni che confermino questa ipotesi); moto di rotazione: analogamente a Venere, anche Urano è caratterizzato da un moto retrogrado; NETTUNO scoperta: il pianeta non fu scoperto casualmente ma fu trovato in seguito a calcoli effettuati a tavolino per giustificare alcune irregolarità presenti nell orbita di Urano (sapendo che tra tutti i corpi celesti si esercitano delle forze di attrazione gravitazionale, ed esaminando le perturbazioni mostrate dal moto di rivoluzione di Urano, fu possibile ipotizzare la presenza di un pianeta che non era ancora stato individuato e che fu quindi localizzato solo dopo averne determinato teoricamente la posizione nel Sistema Solare); composizione ed aspetto dell atmosfera: l atmosfera è prevalentemente costituita da idrogeno e metano (quest ultimo composto conferisce al pianeta una caratteristica colorazione azzurra); analogamente a quanto visto per Giove e Saturno, anche l atmosfera di Nettuno è caratterizzata da bande più chiare e da bande più scure generate dai moti convettivi che si verificano al suo interno; l atmosfera del pianeta è inoltre caratterizzata da venti che hanno una velocità superiore a quella rilevata in tutti gli altri pianeti (poiché il pianeta è collocato ad una grandissima distanza dal Sole, l attività dell atmosfera non può che essere generata dal calore liberato dal nucleo interno del pianeta); 13