il sole Il Sole ai raggi X visto dalla sonda Soho mostra la sua intensa attività

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1 pannelli grand.indd :46:55 il sole Il Sole ai raggi X visto dalla sonda Soho mostra la sua intensa attività Un immagine della fotosfera con un fi ltro rosso mostra le macchie solari L emissione elettromagnetica del Sole, che ancora agli inizi del secolo scorso era attribuita alla contrazione gravitazionale della stella e al conseguente riscaldamento del suo interno, risiede invece nella fusione nucleare che avviene nel centro: la fusione nucleare consiste nella trasformazione di quattro nuclei di idrogeno (il costituente principale del Sole) in un nucleo di elio; la massa di quest ultimo è leggermente minore della somma delle masse dei nuclei di idrogeno, la differenza viene trasformata in energia. Una ricostruzione della Via Lattea, la nostra Galassia Il Sole è la stella del nostro Sistema planetario e si è formato, insieme ai pianeti, circa 4,5 miliardi di anni fa. Intorno ad esso si muovono i pianeti e una moltitudine di altri corpi, dagli asteroidi ai meteoriti, dalle comete ai grani di polvere cosmica. Il Sole è una stella di tipo medio come tante altre, né troppo piccola né troppo grande. La sua distanza dalla Terra è di ,691 km e la luce solare impiega 8,317 minuti per raggiungerci, anche se viaggia a circa km/s! La distanza della Terra dal Sole si chiama Unità Astronomica (U.A.). Questa enorme sfera di gas incandescenti ha un diametro di 1,4 milioni di chilometri, pari a 109 pianeti grandi come la Terra affi ancati. Il suo peso è pari a volte quello della Terra. Dentro al Sole troverebbero posto pianeti come la Terra. Il Sistema solare - e con esso anche la Terra - si trova in una posizione periferica di un enorme struttura a spirale composta da oltre 100 miliardi di stelle: la Via Lattea. La Via Lattea è una galassia costituita da diverse braccia di spirale e il Sole fa parte del Braccio di Orione a circa anni luce dal centro. La posizione del Sole nel braccio di Orione

2 pannelli grand.indd :59:46 il sole L evoluzione di una stella come il Sole e di una stella gigante L atmosfera terrestre fa da fi ltro alla radiazione solare infl uenzando gli andamenti climatici terrestri e lo sviluppo della vita sulla sua superfi cie Una stella nasce per contrazione gravitazionale di una nebulosa formata da gas e polveri. Quando le temperature centrali della nube raggiungono circa i 10 milioni di gradi, si innescano le reazioni nucleari che portano l idrogeno a trasformarsi in elio. Il destino di una stella dipende dalla sua massa. Se è piccola come il Sole, quando l idrogeno sta per essere esaurito nel nucleo, le reazioni nucleari si spostano verso gli strati più esterni che si espandono e man a mano si raffreddano (diventando quindi rosse). La stella diventerà quindi una Gigante Rossa, grande più dell orbita della Terra. Quando la temperatura centrale della stella ha raggiunto i 100 milioni di gradi, i nuclei di elio cominciano a fondersi a tre per volta per formare un nucleo di carbonio. Quando l elio sta per esaurirsi, il nucleo si contrae e gli strati esterni si espandono e vengono espulsi dalla stella lasciando scoperto il nucleo caldo e denso e dando origine ad una nana bianca. Le stelle più massicce riescono ad innescare le reazioni di fusione degli elementi più pesanti del carbonio, mentre il nucleo si riscalda sempre di più fi no al bruciamento del ferro. A questo punto le stelle esplodono come Supernove espellendo una nube di gas nello spazio mentre il nucleo si contrae diventando una stella di neutroni densa e compatta. Per Stelle ancora più grandi, oltre 25 volte la massa del Sole, dall esplosione di una supernova si forma un buco nero. La radiazione solare attraversa la nostra atmosfera nella banda del visibile e nella regione delle onde radio. La radiazione Ultravioletta, X e Gamma è assorbita dallo strato d ozono, che protegge la superfi cie terrestre dagli effetti nocivi per la vita. Le macchie solari, le facole, le eruzioni e le protuberanze sono l espressione più evidente della continua attività solare, che è il rifl esso della produzione d energia, tramite fusione nucleare, che avviene nel nucleo ad altissima temperatura. Sommario del Sistema solare Densità Inclinazione Eccentricità D (UA) R/RT M/MT Prot/PT Lune (g/cm 3 ) dell orbita dell orbita Sole , Mercurio 0,39 0,38 0,05 5,43 58, ,2056 Venere 0,72 0,95 0,815 5, ,394 0,0068 Terra 1,0 1,0 1,0 5,52 1,0 1 0,000 0,0167 Marte 1,5 0,53 0,11 3,95 1, ,850 0,0934 Asteroidi 2-4 Cerere, Pallade, Vesta e Giunone i maggiori. fascia oltre oggetti sono Nella si trovano Giove 5, ,33 0, , ,0483 Saturno 9, ,69 0, ,488 0,0560 Urano 19, ,29 0, ,774 0,0461 Nettuno 30, ,64 0, ,774 0,0097 TNOs Più corpi celesti l orbita di Plutone sono i più di oltre Nettuno. e Eris noti Oggetti Transnettuniani Plutone 39,5 0,18 0,002 2,03 6, ,15 0,2482 Pianeti 442 pianeti tra cui 41 Sistemi multipli ed una superterra di 4,7 masse terrestri

3 pannelli grand.indd :19:42 i pianeti rocciosi Mercurio il più vicino al Sole La coltre di nubi che sovrasta Venere non ci permette, nel visibile, di osservarne la superfi cie I quattro pianeti interni e la Luna. Le dimensioni reciproche sono rispettate I pianeti sono otto e rappresentano i corpi celesti più importanti del Sistema solare. Si suddividono in due importanti tipologie: i quattro pianeti interni, rocciosi, e i quattro pianeti esterni, giganti e gassosi. PIANETI INTERNI (ROCCIOSI) Nella fascia interna, entro 1,5 Unità Astronomiche si trovano in ordine di distanza dal Sole, Mercurio, Venere, Terra (con la Luna) e Marte. Ognuno di questi ha una superfi cie rocciosa, ma, a causa della differente distanza dal Sole, presenta caratteristiche fi siche distinte. Mercurio è un mondo piccolo e roccioso e non ha atmosfera né acqua. È situato alla distanza di 0,39 U.A. dal Sole e compie un giro completo attorno ad esso in 88 giorni terrestri circa, alla velocità di 47,89 km/sec ( km/h). Non ha satelliti. Le variazioni di temperatura tra la faccia illuminata e quella in ombra superano le centinaia di gradi. Il suo aspetto superfi ciale somiglia molto a quello della Luna: la superfi cie è costellata da numerosi crateri prodotti dall impatto di asteroidi. Mercurio è inaspettatamente denso: probabilmente ha un grande nucleo di ferro, che riempie quasi tutta la sua massa interna, e presenta anche un campo magnetico sorprendentemente forte. Venere è il corpo celeste più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna. Dista 0,72 U.A. dal Sole e percorre un orbita intorno ad esso in 0,6 anni terrestri, cioè 225 giorni, alla velocità orbitale di 35,3 km/sec (circa km/h). Sotto certi aspetti Venere è un pianeta gemello della Terra, ma è privo d acqua; ha all incirca le stesse dimensioni ed è fatto degli stessi materiali rocciosi. La sua atmosfera è la più densa e la più spessa di quella di tutti i pianeti interni, il ché nasconde alla vista diretta la sua superfi cie. La composizione dell atmosfera rivela una grande prevalenza di anidride carbonica con intense piogge acide. La temperatura alla superfi cie è costantemente superiore ai 400 centigradi, a causa di un intenso effetto serra. Senza una protezione speciale, un visitatore su Venere morirebbe all istante, schiacciato dall enorme pressione dell atmosfera, soffocato dall assenza di ossigeno, bruciato dal caldo torrido e disciolto dall acido. La superfi cie di Venere è stata esplorata con il radar, dalla sonda Magellano, e le mappe mostrano migliaia di vulcani e pochi crateri da impatto indice di una superfi cie relativamente giovane. Ci sono due principali zone montuose con vette più alte del monte Everest.

4 pannelli grand.indd :23:45 i pianeti rocciosi La Luna, unico satellite tra i pianeti rocciosi, forma un sistema doppio con la Terra La Terra il pianeta vivente, più del 70% della sua superfi cie è coperta d acqua Marte con in primo piano la Valle Marineris e sul bordo destro tre grandi vulcani spenti La Terra è il terzo pianeta in ordine di distanza dal Sole ed il quinto come dimensioni. Ha un diametro di km e viaggia nel Sistema solare, attorno al Sole, ad una velocità di 29,3 km/sec ( km/h), compiendo un giro in 365,256 giorni. L idea che la Terra - da un punto di vista astronomico - sia un pianeta come tutti gli altri che ruota attorno al Sole ha iniziato ad essere accettata soltanto con Copernico nel XVI Secolo. L inclinazione di 23,5 gradi dell asse terrestre che unisce i poli nord e sud dà origine alle stagioni. Quando il polo nord punta verso il Sole, allora è estate nei paesi dell emisfero nord. Viceversa, quando il polo nord si allontana dal Sole, gli stessi paesi entrano nella stagione invernale. Le stagioni sono l esatto opposto per i paesi dell emisfero sud. La vita in tutte le sue espressioni si è evoluta sulla Terra a partire da 3,5 miliardi di anni fa, ed è la vita stessa che mantiene costante la presenza di ossigeno nell atmosfera a circa il 21% del totale. Per quanto ne sappiamo fi no ad oggi, la Terra è l unico pianeta nel Sistema Solare in cui la vita si è sviluppata e mantenuta con caratteristiche straordinarie e legate alla fragilità del nostro ambiente. Marte è il settimo pianeta per grandezza ed il quarto dal Sole con una distanza media di 1,52 U.A. e compie un intera rivoluzione intorno ad esso in 1,88 anni terrestri alla velocità di 24,13 km/sec ( km/h). È comunemente chiamato il pianeta rosso per la presenza di ruggine nelle rocce marziane. Marte è più piccolo della Terra e tutta la sua superfi cie eguaglia quella delle terre emerse del nostro pianeta. L emisfero meridionale presenta crateri d impatto simili a quelli della Luna, mentre l emisfero settentrionale presenta pianure più giovani e con una storia geologica molto più complessa. L atmosfera è circa 100 volte meno densa rispetto alla Terra ed è composta per la maggior parte da anidride carbonica. Sebbene le estati nei pressi dell equatore possano essere piuttosto tiepide, la temperatura media è di 63 C sotto lo zero, simile agli inverni in Antartide. Inoltre, le notti possono essere freddissime. Recenti misure hanno dimostrato per la prima volta la presenza nei pressi dei Poli di Marte di uno strato di permafrost di ghiaccio d acqua, mentre quello osservato precedentemente era ghiaccio secco cioè anidride carbonica congelata. Sommario del Sistema solare Densità Inclinazione Eccentricità D (UA) R/RT M/MT Prot/PT Lune (g/cm 3 ) dell orbita dell orbita Sole , Mercurio 0,39 0,38 0,05 5,43 58, ,2056 Venere 0,72 0,95 0,815 5, ,394 0,0068 Terra 1,0 1,0 1,0 5,52 1,0 1 0,000 0,0167 Marte 1,5 0,53 0,11 3,95 1, ,850 0,0934 Asteroidi 2-4 Cerere, Pallade, Vesta e Giunone i maggiori. fascia oltre oggetti sono Nella si trovano Giove 5, ,33 0, , ,0483 Saturno 9, ,69 0, ,488 0,0560 Urano 19, ,29 0, ,774 0,0461 Nettuno 30, ,64 0, ,774 0,0097 TNOs Più corpi celesti l orbita di Plutone sono i più di oltre Nettuno. e Eris noti Oggetti Transnettuniani Plutone 39,5 0,18 0,002 2,03 6, ,15 0,2482 Pianeti 442 pianeti tra cui 41 Sistemi multipli ed una superterra di 4,7 masse terrestri

5 pannelli grand.indd :32:03 i pianeti gassosi Giove visto dalla sonda Cassini I quattro pianeti esterni confrontati con quelli interni: le dimensioni reciproche sono rispettate La Grande Macchia Rossa osservata dal Voyager 1 PIANETI ESTERNI (GASSOSI) I quattro pianeti giganti, Giove, Saturno, Urano e Nettuno, contengono il 99% del materiale del Sistema solare, Sole escluso. Sono formati da gas di idrogeno ed elio con miscugli di metano, ammoniaca, ed acqua. Tutti e quattro hanno, probabilmente, un nucleo costituito da metalli, silicati ed idrogeno fortemente compresso. Tre dei pianeti Giganti irradiano più calore di quanto ne ricevano dal Sole. Curiosamente solo Urano non presenta questo eccesso di calore. Tutti i pianeti giganti possiedono un sistema di anelli, che è particolarmente eclatante nel caso di Saturno. Mentre tra i pianeti interni solo la Terra ha un satellite, i quattro pianeti esterni hanno un gran numero di satelliti di grandi dimensioni, alcuni dei quali persino più grandi di Mercurio. Giove dista 5,20 U.A. e impiega quasi 12 anni terrestri per compiere un intera rivoluzione attorno al Sole alla velocità media di 13,06 km/sec ( km/h). La temperatura negli strati più bassi dell atmosfera è molto bassa, attorno ai 145 gradi ºC. Giove, essendo una gigantesca palla di gas, non ha una superfi cie solida. La sua atmosfera appare come una nuvola con strisce e macchie colorate. La formazione colorata più grande, chiamata Grande Macchia Rossa, è una gigantesca tempesta, grande diverse volte più della Terra, che si manifesta ininterrottamente da più di 300 anni. I pianeti medicei sono i principali tra i suoi oltre 60 satelliti. Io presenta un sistema di vulcani attivi, generati dal forte riscaldamento mareale del suo interno. Europa ha una superfi cie ghiacciata e uno strato interno spesso alcune decine di chilometri dove l acqua si trova allo stato liquido. L acqua è molto più abbondante nella fascia esterna del Sistema solare che in quella interna. Ganimede ha chiazze chiare e scure con solchi e crateri. Callisto ha una superfi cie antica, cosparsa di crateri.

6 pannelli grand.indd :34:26 i pianeti gassosi Saturno ed il suo sistema di anelli visti dalla sonda Cassini Urano il pianeta rotolante con alcuni dei suoi satelliti osservato dal telescopio Spaziale HST Nettuno, il più lontano, osservato dal telescopio Spaziale HST Saturno dista 9,54 U.A. dal Sole e percorre un intera orbita intorno ad esso in circa 29,5 anni alla velocità di 9,64 km/sec ( km/h). È il più esterno dei pianeti visibili ad occhio. È il secondo dei pianeti esterni per dimensioni, ma è quello con la densità più bassa, persino inferiore a quella dell acqua. Se si potessero buttare tutti i pianeti in uno specchio d acqua, Saturno sarebbe l unico a galleggiare. Il pianeta è caratterizzato da un sistema di anelli che ne fanno il più spettacolare tra i pianeti del Sistema solare. I suoi anelli sono formati da particelle di varie dimensioni ruotanti attorno al pianeta in orbite circolari indipendenti. Alcuni tra i suoi satelliti di ghiaccio, come Encelando, presentano fenomeni di eruzioni di acqua che dall interno del satellite prorompe verso l esterno sotto forma di Geyser, confermando la presenza di grandi quantità di acqua nella fascia esterna del Sistema solare. Urano è il primo dei pianeti del Sistema solare sconosciuti agli antichi; è stato scoperto solo nel 1781 da W. Herschel. Dista dal Sole 19 U.A. e impiega 84 anni per compiere una rivoluzione attorno al Sole percorrendo l orbita alla velocità di 6,8 km/s ( km/h). Urano gira come una trottola caduta su un lato. Ciò signifi ca che il Sole alternativamente ne illumina direttamente i poli. Di conseguenza, estate e inverno durano 21 anni, rendendo i poli alternativamente i luoghi più caldi e più freddi del pianeta. Osservato da Terra, Urano appare come un disco verdastro in cui si distinguono striature simili alla strutture a bande di Giove. E stato visitato nel 1986 dal Voyager 2. Nettuno è stato scoperto solo nel 1846 da Johann Galle, un astronomo dell Osservatorio di Berlino. Nettuno è praticamente un gemello di Urano. Il suo volume è 57 volte maggiore di quello della Terra, ma gira piuttosto velocemente, considerando che un giorno dura solo 16 ore e 7 minuti. La sua distanza media dal Sole è di circa milioni di chilometri - circa 30 U.A. - e un anno di Nettuno equivale a quasi 165 anni della Terra ruotando attorno al Sole alla velocità di 5,4 km/ sec ( km/h). Come Urano, anche l atmosfera di Nettuno è costituita di idrogeno, elio e metano. Il suo interno è invece composto di ghiacci, con un nucleo probabilmente roccioso. Sebbene l atmosfera sia molto fredda ( 220º C), sul pianeta blu soffi ano venti molto forti e si scatenano violente tempeste. Ha inoltre 13 satelliti noti, di cui il più grande è Tritone, un mondo di ghiacci più vasto di Plutone. Tritone è molto freddo, perciò la sua sottile atmosfera si è congelata sulla superfi cie. Sommario del Sistema solare Densità Inclinazione Eccentricità D (UA) R/RT M/MT Prot/PT Lune (g/cm 3 ) dell orbita dell orbita Sole , Mercurio 0,39 0,38 0,05 5,43 58, ,2056 Venere 0,72 0,95 0,815 5, ,394 0,0068 Terra 1,0 1,0 1,0 5,52 1,0 1 0,000 0,0167 Marte 1,5 0,53 0,11 3,95 1, ,850 0,0934 Asteroidi 2-4 Cerere, Pallade, Vesta e Giunone i maggiori. fascia oltre oggetti sono Nella si trovano Giove 5, ,33 0, , ,0483 Saturno 9, ,69 0, ,488 0,0560 Urano 19, ,29 0, ,774 0,0461 Nettuno 30, ,64 0, ,774 0,0097 TNOs Più corpi celesti l orbita di Plutone sono i più di oltre Nettuno. e Eris noti Oggetti Transnettuniani Plutone 39,5 0,18 0,002 2,03 6, ,15 0,2482 Pianeti 442 pianeti tra cui 41 Sistemi multipli ed una superterra di 4,7 masse terrestri

7 pannelli grand.indd :40:59 i pianeti 51 Pegasi Hot Jupiters il primo extrasolare osservato (ricostruzione artistica) Il sistema extrasolare Epsilon Eridani confrontato con il nostro Sistema solare (ricostruzione artistica) 2M1207 una Nana Bruna situata nella costellazione dell Idra a 173 anni luce dalla Terra (immagine diretta) Fino alla metà degli anni 90, l esistenza dei pianeti era relegata al regno della fantasia. Solo nell ottobre del 1995 M. Mayor e D. Queloz dell Osservatorio di Ginevra annunciarono la scoperta di un pianeta di grande massa attorno alla stella di tipo solare, 51 Pegasi. Pochi mesi dopo anche G. W. Marcy e R.P. Butler dell Università Statale di S. Francisco e dell Università della California, Berkeley, riferirono la scoperta di altri due corpi in orbita intorno a stelle simili, 47 Ursae Majoris e 70 Virginis. 51 Pegasi è un pianeta delle dimensioni di Giove ma molto più vicino alla sua stella di quanto lo sia il Mercurio al Sole.

8 pannelli grand.indd :44:54 i pianeti Con metodo delle velocità radiali si individuano i pianeti Il metodo delle occultazioni permette di osservare pianeti che transitano sulla stella e in questo modo di misurarne il raggio e la densità Il sistema extrasolare della stella 55 Cancri con 5 pianeti (ricostruzione artistica) Sono ormai oltre quattrocento i pianeti osservati con diverse metodologie. La maggior parte di questi sono pianeti giganti simili ai nostri Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Alcuni si raggruppano in veri e propri sistemi con tre o quattro componenti, come ad esempio il sistema Epsilon Eridani e 55 Cancri. Con lo sviluppo di nuove metodologie si sono osservati pianeti come COROT-7b di 4,74 masse terrestri e con un raggio di 1,65 raggi terrestri. Dal momento che di questo pianeta si conosce il raggio, è stato possibile calcolare la densità, risultata analoga a quella terrestre. Possiamo quindi affermare che è stata scoperta la prima super-terra ad una distanza di 150 anni luce attorno ad una stella simile al nostro Sole. A quando una nuova terra? Bisognerà aspettare ancora alcuni decenni, ma prima o poi troveremo un pianeta gemello del nostro. Sommario del Sistema solare Densità Inclinazione Eccentricità D (UA) R/RT M/MT Prot/PT Lune (g/cm 3 ) dell orbita dell orbita Sole , Mercurio 0,39 0,38 0,05 5,43 58, ,2056 Venere 0,72 0,95 0,815 5, ,394 0,0068 Terra 1,0 1,0 1,0 5,52 1,0 1 0,000 0,0167 Marte 1,5 0,53 0,11 3,95 1, ,850 0,0934 Asteroidi 2-4 Cerere, Pallade, Vesta e Giunone i maggiori. fascia oltre oggetti sono Nella si trovano Giove 5, ,33 0, , ,0483 Saturno 9, ,69 0, ,488 0,0560 Urano 19, ,29 0, ,774 0,0461 Nettuno 30, ,64 0, ,774 0,0097 TNOs Più corpi celesti l orbita di Plutone sono i più di oltre Nettuno. e Eris noti Oggetti Transnettuniani Plutone 39,5 0,18 0,002 2,03 6, ,15 0,2482 Pianeti 442 pianeti tra cui 41 Sistemi multipli ed una superterra di 4,7 masse terrestri