Il SISTEMA SOLAREIl SISTEMA SOLARE

Tutti i pianeti del Sistema solare orbitano intorno al Sole con un moto di rivoluzione che obbedisce alle tre leggi di Keplero:

1 L'orbita di ogni pianeta ha la forma di un'ellisse, con il sole in uno dei fuochi

22 Ogni pianeta nel corso dell'orbita si muove più velocemente quando è vicino al sole, più lentamente quando ne è lontano.

33 I diversi pianeti percorrono le loro orbite con velocità medie diverse: il moto è più lento per quei pianeti che orbitano a distanza maggiore dal Sole.

Il moto apparente dei pianeti nel cielo:Si muovono più velocemente delle stelle fisse, in quanto al moto di rotazione della Terra si deve sommare il moto dei pianeti stessi.

Un corpo celeste che:

a) orbita intorno al Sole,

b) ha sufficiente massa da conferirgli una propria gravità tale da vincere le forze di un corpo rigido in modo che esso assuma un equilibrio idrostatico (approssimativamente sferico),

c) abbia ripulito le vicinanze della propria orbita”(in sostanza svolga un ruolo “dominante” lungo la propria orbita e le sue vicinanze). Questo vuol dire che il Sistema Solare consiste di OTTO pianeti:Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno.Viene introdotta una nuova, distinta, classe di oggetti chiamati “Pianeti Nani”.

Pianeti e Pianeti Nani sono dunque due distinte classi di oggetti. I primi membri della classe Pianeti Nani sono: Cerere, Plutone e UB313 (nome provvisorio). E’ atteso l’annuncio dell’inserimento in questa classe di molti altri pianeti nani nei prossimi mesi e anni da parte dell’IAU. Attualmente una dozzina di candidati sono inclusi nella lista della International Astronomical Union (come Quaoar e Sedna), lista in evoluzione se si tiene conto delle nuove conoscenze che verranno acquisite relativamente ai candidati già inclusi nella “lista di attesa” e di quelli di nuova scoperta che si aggiungeranno ad essa.

Cosa è un pianeta?Cosa è un pianeta?

Per noi è questa la definizione “universale”di Pianeta“Un corpo celeste che:

a) Orbita intorno al proprio Sole,b) Non emette luce propria,c) ha sufficiente massa da conferirgli una propria gravità tale da vincere le forze

di un corpo rigido in modo che esso assuma un equilibrio idrostatico (approssimativamente sferico).

Il nuovo Sistema Solare con i Pianeti in ordine di distanza dal Sole

Le distanze nel sistema solare: l’Unità Astronomica Le distanze nel sistema solare: l’Unità Astronomica

Cosa è l’Unità Astronomica?

• Indicata con l’abbreviazione U.A., rappresenta la distanza media tra la Terra ed il Sole e vale circa 150 milioni di chilometri.Come si può facilmente comprendere, la scala delle distanze del Sistema

Solare riguarda valori che interessano miliardi di chilometri, non facilmente confrontabili fra loro e scarsamente utilizzabili anche a fini matematici. Per questo è stata adottata l’UA.La tabella della pagina seguente chiarisce meglio il concetto

PIANETADistanza in

KmDistanza

in UADiametro

in km

Durata del giorno confrontata con quella Terrestre (periodo di Rotazione)

Durata dell'anno confrontata con quella Terrestre (periodo di Rivoluzione)

Numero dei satelliti

Esiste l'atmosfera

MERCURIO 58.000.000 0,4 4.864 55 giorni 88 giorni 0 no

VENERE 108.000.000 0,7 12.104 243 giorni 225 giorni 0 si

TERRA 150.000.000 1,0 12.756 1 giorno 1 anno 1 si

MARTE 228.000.000 1,5 6.796 1 giorno e 30 min 16 mesi 2 si

GIOVE 778.000.000 5,2 142.988 10 ore 12 anni 63 si

SATURNO 1.420.000.000 9,5 120.660 10 ore e 15 min 29 anni 56 si

URANO 2.890.000.000 19,3 51.118 17 ore e 14 min 84 anni 27 si

NETTUNO 4.448.000.000 29,7 49.500 16 ore e 3 min 165 anni 13 si

PLUTONE 5.900.000.000 39,3 2.302 6 giorni e 9 ore 248 anni 3 si

CONFRONTO TRA I PIANETI

I pianeti non sono sempre visibili

Alcuni termini usati in astronomia

L’elongazione è la distanza angolare di un astro, osservato dalla Terra, rispetto al Sole ; Mercurio ha una piccola (28°) elongazione massima ; è per questo che, pur essendo molto luminoso, è difficile da osservare per la grande vicinanza al Sole e all’orizzonte serale e mattutino.I particolari allineamenti determinano anche le

condizioni più o meno favorevoli di osservabilità

Congiunzione: termine utilizzato in astronomia per indicare la posizione di un pianeta opposto al Sole rispetto alla Terra.

Opposizione: termine utilizzato in astronomia per indicare la posizione di un pianeta dalla stessa parte della Terra ed in linea con essa.

I pianeti si sono formati a partire da una nube di materiale interstellare collassata. Ovvero la forza di gravità fa cadere il materiale verso un centro.

Origine del sistema solareOrigine del sistema solare

●Quando una nube si contrae, la sua temperatura può raggiungere i 5.000 Kelvin*. Per una nube di massa paragonabile a quella del Sole una simile contrazione, che avviene in un arco di tempo di l0 milioni di anni, può riscaldare la regione centrale fino a farle raggiungere i l0 milioni di K (più la stella è massiccia, maggiore è la temperatura raggiunta dal suo nucleo). A questo punto si innesca una reazione di fusione nucleare nella quale l'idrogeno viene trasformato in elio; è solo in questo momento che si può dire abbia inizio la vita di una stella. La conversione di idrogeno in elio e simili reazioni di fusione nucleare costituiscono la fonte di energia, e quindi di luce e di calore, che rende visibili il Sole e le stelle.

Con la progressiva diminuzione delle dimensioni, causata dal collasso gravitazionale, la nube protoplanetaria si appiattisce (in alto a sinistra) e ruota sempre più rapidamente, finché dalle sue regioni equatoriali viene eiettato un anello di materia (in alto a destra). Successive fasi di contrazione, accelerazione ed eiezione di anelli portano alla situazione illustrata in basso, a sinistra. Da ogni anello, successivamente si formerà un pianeta, come mostrato in basso a destra.

*Kelvin: unità di misura della temperatura . Zero Kelvin corrisponde alla t. di -273 gradi centigradi ; 0 gradi centigradi corrispondono a 273 K.

La struttura interna dei pianeti ci aiuta a comprendere le loro differenze.I Pianeti interni “rocciosi” sono

generalmente composti da un Nucleo ferroso fluido, circondato da una zona di diverso spessore chiamata Mantello composta normalmente da silicati e dalla parte superficiale chiamata CrostaIn questa immagine di Mercurio, si

evidenzia come il pianeta abbia un nucleo molto grande che le conferisce una densità elevata, simile a quella terrestre (circa 5g/cm3.)

Pianeti rocciosiPianeti rocciosi

• I Pianeti esterni sono generalmente composti da un Nucleo roccioso fluido, uno o due strati di idrogeno o altri gas naturali allo stato liquido e allo stato molecolare (solido). La parte più esterna è composta da uno spesso strato di atmosfera composto principalmente da idrogeno ed elio.Queste elementi rendono i

pianeti giganti molto meno densi di quelli terrestri. Basti pensare che Saturno ha una densità minore di quella dell’acqua!

Pianeti gassosiPianeti gassosi

Perché sono differenti i Pianeti interni da quelli esterni?

Si pensa che il “vento solare” ed il calore generati dalla nostra stella durante la sua formazione abbiano prodotto effetti in grado di spiegare sia le sostanziali differenze esistenti fra pianeti interni ed esterni, sia quelle meno rilevanti fra la composizione del sistema planetario nel suo insieme e quella del Sole.In sintesi, gli effetti prodotti consistono essenzialmente nell’allontanamento dalle

vicinanze del Sole di materiale volatile verso l’esterno (motivo per cui i pianeti interni hanno atmosfere più sottili e non primordiali ) mentre il materiale solido, roccioso, è rimasto concentrato più vicino al Sole.

L'energia solare è nucleare: deriva dalla fusione di due atomi di idrogeno che diventano un atomo di Elio. Nella trasformazione una piccolissima parte della massa dei primi due atomi si perde: viene trasformata in energia secondo la relazione di Einstein:

E = mc2

Dove m è la massa che viene persa (piccolissima) e c è la velocità della luce pari a 300.000 Km/sec.

Il SoleIl Sole

La StrutturaLa Struttura

Il nucleo è la zona più interna del Sole, ed è il luogo dove avvengono le reazioni termonucleari di fusione dell‘idrogeno. La temperatura supera i 10 milioni di gradi e la pressione è di circa 200 miliardi di atmosfere. Date queste condizioni fisiche la materia si trova sotto forma di uno stato particolare, che in fisica è chiamato Plasma.

La zona radiativa, situata all'esterno del nucleo, ne assorbe l'energia prodotta e la trasmette per irraggiamento agli strati superiori.

La zona convettiva, situata al disopra della zona radiativa, trasporta l'energia verso l'esterno mediante moti convettivi. Il gas che compone questa zona si muove, schematicamente, come l'acqua di una pentola in ebollizione. Ha uno spessore di circa 450.000 km, in questa zona i gas perdono e assorbono energia,ma, per la minor temperatura non danno luogo a reazioni nucleari.

La cromosfera è lo strato superiore rispetto la fotosfera. È uno strato trasparente, visibile solamente con filtri speciali o durante le eclissi totali di Sole. Questo strato è interessato da diversi fenomeni emissivi come le Spicule e le protuberanze solari.

La corona solare è la parte più esterna dell'atmosfera solare; non ha limiti definiti e si estende in continuazione per miliardi di km in modo molto tenue. È costituita da particelle di gas ionizzate. La temperatura della corona, nelle vicinanze della stella, supera abbondantemente il milione di gradi.

La fotosfera, è lo strato superficiale del Sole, ossia la zona di emissione della luce visibile; è spessa circa 300 km. In essa le temperature sono di poco inferiori ai 6000° ed è sede di fenomeni come le macchie solari e i flare. All'osservazione diretta la fotosfera presenta una superficie granulosa, poiché vi sono presenti i grani convettivi, ossia le emissioni di calore che emerge dagli strati interni tramite i moti convettivi.

Fenomeni della Cromosfera: le ProtuberanzeFenomeni della Cromosfera: le Protuberanze

Le protuberanze sono getti di materiale gassoso che si originano sulla cromosfera e si protendono per migliaia di chilometri nella corona solare. Osservate con opportuni strumenti ottici, che permettono di filtrare la luce abbagliante della fotosfera, appaiono praticamente immobili; in realtà sono flussi di materiale che viaggia a velocità elevatissime seguendo le linee di forza del campo magnetico, fino a ricadere sulla superficie.

La CoronaLa Corona

La corona solare si può fotografare abbastanza facilmente , durante un’eclisse totale di Sole , nei pochi minuti di totalità .

MercurioMercurio• Diametro: 4880 km

• Densità: 5,4 g/cm3

• Massa: 0,055 T

• Gravità: 0,37 T

• Temperatura: +350 –170

• Distanza Sole: 57,9 mil.

• Periodo rivoluz.: 88 giorni

• Periodo rotaz.: 59 giorni

• Velocità orbitale: 47,9 km/s

• Diam apparente: 12”,9 max

• Satelliti: nessuno

VenereVenere

• Diametro: 12104 km• Densità: 5,2 g/cm3

• Massa: 0,815 T

• Gravità: 0,88 T• Temperatura: +480• Distanza Sole: 108,2 mil.• Periodo rivoluz.: 224,7 giorni• Periodo rotaz.: -243 giorni

• Velocità orbitale: 35 km/s

• Diam apparente: 63”,1 max• Satelliti: nessuno

L’atmosfera di VenereL’atmosfera di Venere

• E’ composta per il 97% da anidride carbonica con tracce minime di vapor d’acqua (0,2%)

• In superficie cadono piogge di acido solforico, indice che vi sono violente eruzioni vulcaniche

La superficie di VenereLa superficie di Venere

• Su Venere l’effetto serra è esasperato al massimo: le nubi di anidride carbonica trattengono il calore solare e portano la temperatura a valori di quasi 500°.

• La pressione al suolo è di 90 atmosfere, uguale a quella presente 900 metri sott’acqua.

TerraTerra

• Diametro: 12742 km

• Densità: 5,51 g/cm3

• Massa: 5,977x1027 g

• Gravità: 1 T

• Temperatura: +15

• Distanza Sole: 149,6 mil.

• Periodo rivoluz.: 365,25 giorni

• Periodo rotaz.: 23h 56m 04s

• Velocità orbitale: 29,8 km/s

• Satelliti: Luna

MarteMarte

• Diametro: 6787 km

• Densità: 3,9 g/cm3

• Massa: 0,108 T

• Gravità: 0,38 T

• Temperatura: -23°

• Distanza Sole: 227,9 mil.

• Periodo rivoluz.: 687 giorni

• Periodo rotaz.: 24h 37m 23s

• Velocità orbitale: 24,1 km/s

• Diam apparente: 25”,2 max

• Satelliti: Phobos Deimos

Il suolo di MarteIl suolo di Marte• Le sonde atterrate su Marte

hanno mostrato un pianeta desolato, simile ai deserti pietrosi della Terra

• Marte ha una tenue atmosfera di anidride carbonica, non sufficiente però a innescare un effetto serra per riscaldare il pianeta

• Tutto l’ossigeno si è combinato con le rocce del suolo, dandogli il caratteristico colore rossastro, visibile anche da Terra

• Sulla superficie di Marte sono chiari i segni della presenza, in un lontano passato, di acqua allo stato liquido

• Oggi tutta l’acqua è ghiacciata e si trova ai poli e nello strato di “permafrost”, pochi metri sotto la superficie

• Sulla superficie di Marte si trovano alcune delle strutture geologiche più grandi del Sistema solare:– La Valle Marineris è il

più grande Canyon, lungo 4500 km, largo 120 e profondo 7

– Il Monte Olimpo è un vulcano a scudo alto 27.000 mt e largo alla base 600 km

GioveGiove

• Diametro: 142800 km• Densità: 1,3 g/cm3

• Massa: 317,9 T• Gravità: 2,64 T• Temperatura: -150°

• Distanza Sole: 778,3 mil.• Periodo rivoluz. 11,86 anni• Periodo rotaz.: 9h 50m 30s

• Velocità orbitale: 13,1 km/s• Diam apparente: 49”,8 max

• Satelliti: 39 lune

• Giove assomiglia molto più ad una stella che ad un pianeta

• La sua composizione chimica è infatti molto simile al Sole ed il nucleo del pianeta emette molto più calore di quanto Giove ne riceva dalla nostra stella

• La sua massa non è di molto inferiore a quella necessaria per innescare le reazioni nucleari

Un altro sistema di mondiUn altro sistema di mondi• L’osservazione di Giove fatta

da Galileo nel 1610 ha rivoluzionato la visione del Mondo: c’era un altro centro di attrazione dell’universo!

• Si può correttamente definire Giove e la sua coorte di lune come un sistema solare “in miniatura”

• Attorno al pianeta orbitano più di 30 satelliti, quattro dei quali (Io, Europa, Ganimede e Callisto) hanno taglia e caratteristiche di veri e propri pianeti

SaturnoSaturno

• Diametro: 120057 km

• Densità: 0,7 g/cm3

• Massa: 95,2 T

• Gravità: 1,15 T

• Temperatura: -180°

• Distanza Sole: 1427 mil.

• Periodo rivoluz. 29,46 anni

• Periodo rotaz.: 10h 14m

• Velocità orbitale: 9,6 km/s

• Diam apparente: 20”,8 max

• Satelliti: 30 lune

Gli anelliGli anelli• Gli anelli, ben visibili anche da Terra,

sono composti da rocce e polveri vaganti in orbita attorno al pianeta

• Sono mantenuti stabili dalla presenza di piccoli satelliti “pastore”

• Gli anelli principali sono sei, suddivisi ognuno in decine o centinaia di sottosistemi

• Hanno uno spessore di pochi chilometri e con il passare degli anni, si presentano sotto diverse angolazioni

• All’interno degli anelli vi sono delle zone vuote, chiamate divisioni, visibili anche con un telescopio

UranoUrano

• Diametro: 51118 km

• Densità: 1,29 g/cm3

• Massa: 14,6 T• Gravità: 1,17 T• Temperatura: -210°• Distanza Sole: 2869,6 mil.

• Periodo rivoluz. 84,01 anni• Periodo rotaz.: 17h 14m

• Velocità orbitale: 9,6 km/s• Diam apparente: 3”,8 max• Satelliti: 17 lune

Un pianeta inclinatoUn pianeta inclinato

• Urano ha una caratteristica peculiare: il suo asse di rotazione è inclinato di quasi 90° sul piano dell’orbita; il pianeta perciò “rotola” anziché ruotare su se stesso.

• Possiede inoltre un sistema di 11 anelli molto sottili, a malapena visibili da Terra

• La sua composizione chimica è molto simile a quella di Giove e Saturno

NettunoNettuno

• Diametro: 49530 km

• Densità: 1,64 g/cm3

• Massa: 17,14 T• Gravità: 1,18 T• Temperatura: -210°• Distanza Sole: 4450,6 mil.

• Periodo rivoluz. 164,79 anni• Periodo rotaz.: 16h 07m

• Velocità orbitale: 5,4 km/s• Diam apparente: 2”,1 max• Satelliti: 8 lune

Un pianeta tutto bluUn pianeta tutto blu

• Le nubi sono spinte da venti impetuosi, i più forti di tutto il Sistema Solare: vicino alla Grande Macchia Oscura possono raggiungere i 2.000 Km/h.

• L'atmosfera del pianeta ha una composizione molto simile a quella di Urano: idrogeno (85 %), elio (13 %) e metano (2 %); quest'ultimo e' responsabile del caratteristico colore del pianeta, in quanto assorbe la radiazione rossa e riflette quella blu

Pianeti naniPianeti naniUn 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: per questo non rientra nella semplice denominazione di pianeta.

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.

Il termine pianeta nano è stato introdotto ufficialmente nella nomenclatura astronomica il 24 agosto 2006 da un'assemblea dell'Unione Astronomica Internazionale, fra molte discussioni e polemiche.

Plutone

Cerere

ASTEROIDI E COMETEASTEROIDI E COMETE

La fascia degli asteroidiLa fascia degli asteroidi

• Compresa tra le orbite di Marte e di Giove, è formata da tutti quei frammenti rocciosi del Sistema solare primordiale che non hanno potuto aggregarsi a causa delle interazioni gravitazionali del vicino Giove

• Alcuni di questi oggetti, detti NEO (Near Earth Objects), transitano vicino all’orbita terrestre e sono particolarmente pericolosi per possibili impatti che potrebbero avere effetti devastanti sul nostro pianeta

Montagne volantiMontagne volanti

• Dalle forme più svariate e bizzarre, gli asteroidi hanno dimensioni che variano dai 1000 km per Cerere alle poche decine di metri dei più piccoli; ognuno di essi presenta però una superficie molto craterizzata, segno di violenti impatti con asteroidi più piccoli

Eros Ida

Gaspra

Le cometeLe comete

• Quando una cometa si avvicina al Sistema solare interno, la sua superficie ghiacciata sublima al calore del Sole ed inizia ad emettere materiale che va a formare dapprima la chioma, poi la coda di ioni ed infine quella di polveri

• La coda di gas è azzurra e rettilinea, rivolta sempre dalla parte opposta del Sole; quella di polveri è gialla e ricurva e tende a seguire l’orbita della cometa

Il cuore della cometaIl cuore della cometa

• Il nucleo della cometa è molto simile ad un enorme iceberg volante, ricoperto da una crosta di materiale organico scuro, al cui interno vi sono grandi quantità di ghiaccio d’acqua che fuoriesce sotto forma di getti di vapore da spaccature della crosta

• I nuclei cometari hanno dimensioni di alcuni chilometri, ma materiale sufficiente per decine di passaggi nei pressi del SoleImmagini del nucleo della cometa Hartley 2 riprese dalla sonda EPOXI (ex Deep Impact) riprese durante l'incontro avvenuto il 4 novembre 2010. La sonda è passata dal nucleo ad una distanza minima di circa 700 km.

La vita nel sistema solare

Ricerche su MarteI dati arrivati dalle ultime missioni su Marte di sonde automatiche parlano della presenza, almeno un tempo, di acqua allo stato liquido, e di evidenze che fanno sospettare la presenza di organismi viventi, almeno un tempo, sulla superfice di Marte.

Titano:È una luna di Saturno che ha condizioni simili a quelle della Terra primordiale. La temperatura è 180° sotto zero, e la sostanza allo stato liquido è il metano.

Europa:È una luna di Giove, ricoperta di ghiaccio, al di sotto della quale potrebbe trovarsi un oceano liquido dove potrebbe essersi sviluppata la vita.