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. 14
Pianeta Distanza dal Sole (UA) Diametro (km) Massa (kg) Periodo di rivoluzione (in anni terrestri) Periodo di rotazione (d=giorni terrestri) Satelliti Composizione atmosferica Mercurio Venere 0,39 4.864 3,3 *10 23 0,24 56.64 d 0 Non ha atmosfera 0,72 12.104 4,9*10 24 0,62 244.3 d 0 Anidride carbonica, azoto Terra Marte 1,00 12.756 6,0*10 24 1,00 23 h 56 m 04s 1,52 6.796 6,4*10 23 1,88 24 h 37 m 22.6 sec 1 Azoto, ossigeno, argo 2 Anidride carbonica, azoto, argo Giove 5,20 142.988 1,9*10 27 11,87 9 h 50m 30 s Saturno 9,55 120.660 5,7*10 26 29,46 10 h 13 m 59 s 17 h 14 m Idrogeno, elio 18 Idrogeno, elio Urano Nettuno 19,19 51.118 8,7*10 25 84,01 17 h 14 m 20 Idrogeno, elio, metano 30,11 49.500 1,0*10 26 164,79 16 h 3 m 7 Idrogeno, elio, metano Plutone 39,53 2.302 1,3*10 22 247,70 6 d 9h 21m 1 Azoto, metano, monossido di carbonio 15
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 16
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. 17
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. 18
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. 19
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. 20
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. 21
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. 22
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. 23