Andiamo più a fondo nella conoscenza del Sistema Solare Come abbiamo visto nelle pagine precedenti il Sistema Solare è un insieme di molti corpi celesti, diversi fra loro. La sua forma complessiva è quella di una sfera di migliaia e migliaia di unità astronomiche. Questa sfera racchiude entro di sé diversi sottosistemi: all esterno la nube di Oort, all'interno, la fascia di Kuiper, e ancora più all interno, la zona dei pianeti. Ma come stanno assieme tutti questi corpi e quali sono i loro mutui rapporti, insomma che succede nel Sistema Solare? Il nome Sistema Solare avrebbe già dovuto insospettirvi: ci indica senza alcuna ambiguità il fatto che il Sole regola tutto il sistema di pianeti, satelliti, comete e via discorrendo. Studiandolo possiamo capire come "funziona" il sistema Solare e perché. Il Sole è una stella di tipo G2V (si legge g due quinta), una designazione che gli astronomi danno a stelle come la nostra, relativamente piccole e tranquille, con una vita cioè regolare e non troppo agitata, e di colore verso il giallo-rosso. Anticipiamo qualcosa sul Sole, per capire la sua fondamentale azione nel Sistema che da lui prende il nome. 7
Anche se come stella è relativamente piccola il Sole, rispetto alle dimensioni della Terra, è decisamente un gigante: 1.391.980 chilometri di diametro contro i 12.756 chilometri della Terra. È quindi una gigantesca sfera di gas con temperatura e densità che crescono dall'esterno, dove abbiamo una temperatura di 6-7000 gradi ed una densità di poche particelle ogni centimetro cubo. Al suo centro pensiamo vi siano invece temperature di 14-15 milioni di gradi e una densità di 150 grammi ogni centimetro cubo (150 volte più denso dell acqua e 30 volte più denso della roccia). Ma queste informazioni servono a poco... per comprendere il funzionamento del Sistema Solare abbiamo bisogno di analizzare alcune caratteristiche del Sole: 1. ha una massa enorme e quindi genera un campo gravitazionale enorme 2. emette continuamente radiazione 3. emette continuamente un flusso di particelle 4. è dotato di un campo magnetico piuttosto forte. Esaminiamo queste caratteristiche una alla volta: Il campo gravitazionale del Sole: La massa del Sole è preponderante nel Sistema Solare, rappresenta infatti il 99.65% del totale. Tutti gli altri corpi presenti nel sistema, ovvero pianeti, satelliti, migliaia e migliaia di asteroidi, miliardi di nuclei cometari, nubi di polveri etc. sommati tutti assieme costituiscono meno dello 0,4 % del totale. Una inezia. Parliamo della Terra e della sua attrazione gravitazionale. Se abbiamo una gomma in mano e la lasciamo questa cade ai nostri piedi; lo avevate notato? Fra i vari oggetti e la Terra esiste un rapporto di attrazione reciproca. Certo quello che 8
noi vediamo è che la gomma viene attratta dalla Terra e ci riesce molto difficile pensare che la gomma attragga la Terra. Questo perché le masse in gioco sono tanto diverse che l attrazione esercitata dalla gomma è enormemente inferiore a quella esercitata dalla Terra. Proviamo a fare un paragone. Sostituiamo alla gomma un ragazzo che tira una fune, all'altro capo mettiamo cento ragazzi che tirano la stessa fune in senso contrario e supponiamo che tutti i ragazzi siano grandi e forti egualmente. Chiaramente i cento ragazzi riusciranno a spostare verso di loro il ragazzo da solo. Ma anche il ragazzo da solo riuscirà a spostare, molto di meno, il gruppo di ragazzi, tanto che praticamente non ce ne accorgeremmo. L unica differenza è che tra la Terra e la gomma non ci sono corde, si tratta di un azione a distanza. Qualunque altro corpo noi mettiamo al posto della gomma, anche esso sarà attratto dalla Terra. In quel punto insomma, verifichiamo la esistenza di una proprietà: se lì mettiamo un qualunque altro corpo questo risentirà di una forza dovuta alla attrazione gravitazionale originata dalla Terra. Possiamo fare una prima astrazione importante: ogni corpo, per il fatto di avere massa, esercita un azione di attrazione gravitazionale verso ogni altro corpo e quindi genera nello spazio circostante un "campo" di forze e l attrazione sarà tanto maggiore quanto maggiore è la massa del corpo che crea il campo (la sorgente di campo). 9
Ora possiamo tornare al nostro Sole. Avendo una massa tanto grande creerà un campo gravitazionale molto intenso che si espande in tutto il Sistema Solare. Tutti gli altri corpi risentono di quest attrazione esattamente come la gomma che tenevamo in mano poco fa risentiva del campo gravitazionale terrestre. Gli altri corpi, dai pianeti ai satelliti agli asteroidi, creano a loro volta un campo gravitazionale, ma assai più modesto, dato che la loro massa è enormemente minore di quella del Sole. Ma chiediamoci un momento: perché la Terra e tutti gli altri pianeti, asteroidi, comete etc. non cadono sul Sole ma gli orbitano attorno? Dovremmo sapere bene tutta la storia del Sistema Solare, che ha quasi 5 miliardi di anni, ma possiamo farcene comunque una idea corretta in modo abbastanza semplice. Prendiamo una gomma per cancellare. Teniamola inizialmente in mano, poi lasciamola cadere. Essa cade a terra esattamente sulla verticale del punto da cui la abbiamo lasciata. Ora lanciamola distante con poca forza, cadrà un po più in là. Se ripetiamo la stessa esperienza più volte dando alla gomma una spinta sempre maggiore, ci rendiamo conto che la gomma cade sempre più lontano tanto maggiore è la forza che saremo riusciti a trasmettere al momento del lancio. Se riuscissimo a darle una sufficiente velocità iniziale la gomma entrerebbe in orbita attorno alla Terra. E esattamente quello che succede a pianeti, asteroidi... Evidentemente riescono a contrastare la forza di attrazione prodotta dal Sole non abbastanza da poter scappare, ma a sufficienza per poter non cadere sul Sole stesso e girargli intorno nelle loro rispettive orbite. 10
La radiazione emessa dal Sole: Il Sole produce energia al suo interno, nel cosiddetto nucleo, grazie alle reazioni di fusione nucleare. In questa zona la densità è elevatissima, ovvero le particelle di materiale, in gran parte idrogeno, stanno molto vicine una all altra e, dato che si muovono in tutte le direzioni, si urtano continuamente, portando la temperatura a diversi milioni di gradi. In queste condizioni avviene la fusione nucleare: 4 nuclei dell atomo di idrogeno si fondono assieme e formano un nucleo di elio. In questa reazione nucleare però una parte della massa, in sovrappiù, viene convertita in energia che inizia il suo lento cammino verso la superficie, passa i vari strati di gas e qualche milione di anni dopo, arriva alla superficie del Sole e da lì viene emessa in tutto lo spazio. Questa energia impiega altri 8 minuti per arrivare sulle nostre teste, ma è quella prodotta dal Sole qualche milione di anni prima. Per arrivare a Plutone, il più distante dei pianeti, impiega circa 320 minuti, mentre per arrivare ai confini della Nube di Oort ed uscire dal Sistema Solare impiega circa 6 giorni. La sua distribuzione nello spazio varia in un modo simile ai campi gravitazionale e magnetico, ovvero cala molto rapidamente con la distanza. Lo possiamo sperimentare con una torcia accesa in una stanza buia: se avviciniamo la torcia allo schermo la zona illuminata, cioè colpita dalla radiazione, è piccola, se allontaniamo la torcia dallo schermo la zona illuminata si allarga moltissimo. Il flusso di particelle emesso dal Sole: Date le temperature in gioco sia al centro (milioni di gradi) che sulla superficie del Sole (migliaia di gradi) alcune particelle vengono strappate dal Sole stesso ed 11
emesse nello spazio circostante. Il flusso di queste particelle viene chiamato vento solare. Quindi il Sole, oltre che radiazione, emette anche particelle elementari. Il numero di particelle che colpisce una superficie fissata diminuisce molto rapidamente con la distanza. Questo è ancora più semplice da capire. Pensiamo ad una specie di macchina che proietta palle da tennis in tutte le direzioni se mettiamo uno schermo a un metro di distanza questo sarà colpito da un certo numero di palle che diminuirà velocemente più lontano mettiamo lo schermo. Il campo magnetico del Sole: Dobbiamo infine considerare che tutta questa attività di produzione di energia nel nucleo e di trasporto della stessa dal centro della sfera di gas alla sua superficie genera, entro il Sole, delle grandi zone elettricamente cariche. Dato che il Sole gira su sé stesso, la presenza di queste zone elettricamente cariche fa sì che si produca un intenso campo magnetico. Cosa intendiamo per campo magnetico e come varia? Procuriamoci una calamita, un pezzettino di ferro molto più leggero della calamita, un foglio di carta e della limatura di ferro. Mettiamo la calamita su una superficie molto liscia. Poniamo il pezzetto di ferro ad 1 centimetro dalla calamita, verrà attratto dalla calamita e vi si attaccherà. Ora proviamo a metterlo alla distanza di 2 centimetri, il fenomeno si ripeterà, e così via aumentando di volta in volta la distanza. Man mano che allontaneremo il pezzetto di ferro avremo la sensazione che la forza che agisce su di esso, dovuta al campo magnetico creato dalla calamita, sia minore. Tanto che, ad una certa distanza, il pezzettino di ferro non riuscirà a muoversi verso la calamita: la forza di attrazione sarà troppo debole per spostarlo. Possiamo pensare quindi che il campo di forza creato dalla calamita dipenda dalla distanza dalla calamita stessa. 12
Se potessimo fare le cose in modo molto accurato troveremmo che il campo magnetico, così come quello gravitazionale, dipende dalla distanza e, in particolare, dall inverso del quadrato della distanza. Quanto abbiamo appreso sul campo magnetico ci aiuta a capire qualcosa di più anche sul campo gravitazionale: anche se i due campi sono dovuti a fenomeni diversissimi, sembrano comportarsi in maniera molto simile. Perché la Luna non cade sul Sole, o la gomma che tenevamo in mano poco fa, quando la lasciamo, cade a Terra invece di essere anch essa attratta dal Sole? Il Sole ha una massa enormemente più grande della Terra, ma la sua distanza dalla Luna o dalla gomma è enormemente più grande di quella della Terra e quindi, in quel punto vince il campo di attrazione gravitazionale della Terra rispetto a quello del Sole. E quindi importante considerare la distanza a cui ci troviamo dal corpo che produce un certo campo gravitazionale. Possiamo ricordare che, in ogni punto del sistema, dai pianeti più vicini al Sole fino alle estreme regioni della nube di Oort, occorre fare i calcoli e considerare tutti i campi che entrano in gioco, non solo quelli del Sole, ma anche quelli degli altri corpi. Ricorda che se vuoi avere altre informazioni, vedere più immagini o anche rivolgere una domanda direttamente ad un astronomo puoi recarti sul sito Web www.scopriticielo.it. Entra nel sito e clicca sul tuo Osservatorio, quello di Monte Azzurro. 13