VIAGGIO NEL SISTEMA SOLARE LABORATORIO VIAGGIO NEL SISTEMA SOLARE Domenica 22 aprile alle ore 11.00, Libreria Feltrinelli Autore: Sergio Terzo, INAF - ASI

IL SISTEMA SOLARE

I pianeti rocciosi I quattro pianeti “terrestri” (Mercurio, Venere, Terra e Marte) sono caratterizzati da una composizione rocciosa. Inoltre, diversamente dai giganti gassosi, i pianeti rocciosi hanno pochi o nessun satellite e non hanno anelli. Essendosi formati nelle regioni più calde vicino al Sole, sono costituiti da composti con alte temperature di fusione come i silicati, che formano le croste solide dei pianeti e i mantelli semiliquidi, e metalli come il ferro, che forma i loro nuclei. Tutti hanno crateri da impatto e molti (Venere, Terra e Marte) hanno placche tettoniche, come dimostrano la presenza di rift valley e vulcani. 3

I giganti gassosi I quattro pianeti “giganti” (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) sono così grandi da costituire il 99% della massa che orbita attorno al Sole. Essi sono costituiti da un piccolo nucleo solido centrale, ricoperto da uno strato fluido molto spesso, il quale a sua volta è circondato da un involucro di gas. 4

Il Sole e i pianeti Il Sole, a sua volta, è il più grande oggetto del Sistema Solare: costituisce il 99,85% della massa totale del sistema.

Il Sole Il Sole è una stella di classe spettrale G2; la sua temperatura superficiale è di circa 5.700 gradi ed esso emette radiazione elettromagnetica prevalentemente nella regione ottica e nel vicino infrarosso, tra 2.000 Angstrom e 3 micron. L'origine di questa emissione risiede nella fusione nucleare che avviene al centro: a causa della sua grande massa, le regioni interne del Sole vengono compresse fino a raggiungere temperature elevatissime (15 milioni di gradi) e ad innescare così la fusione, che richiede alte pressioni e temperature.  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.  Struttura del Sole: l'interno è composto da un nucleo, nel quale avvengono le reazioni di fusione, circondato da uno strato di gas detto zona radiativa, a sua volta circondato da uno strato detto zona convettiva dello spessore di 150.000 Km. Il Sole non possiede una superficie fisica ben definita: quella che noi possiamo vedere è soltanto una superficie detta fotosfera: uno strato di gas molto sottile (dello spessore di circa 200 Km), che circonda la zona interna e che emette radiazione nella banda ottica. Sopra la fotosfera c‘è l'atmosfera solare, la cui parte inferiore è detta cromosfera, uno strato di gas caldo (10-20.000 gradi) dello spessore di 2.000 Km, rivelato attraverso l'emissione di una riga spettrale dell'idrogeno a 6563 Angstrom, nella zona rossa dello spettro visibile. Se osservata con un filtro rosso, la cromosfera appare molto irregolare a causa di fenomeni che riguardano il gas degli strati più esterni. In particolare vi si distinguono le protuberanze, getti di gas caldo che appaiono come gigantesche lingue di fuoco emesse dalla superficie e scompaiono dopo pochi giorni o settimane; e le spicule, piccole lingue di idrogeno larghe qualche centinaio di chilometri, che si originano nella bassa e media cromosfera e scompaiono dopo pochi minuti. Infine, oltre la cromosfera è presente una vasta regione di gas ionizzato e caldissimo ed estremamente rarefatto, detta corona solare; essa ha una luminosità molto inferiore a quella della fotosfera e pertanto non è normalmente visibile, se non durante le eclissi di Sole, che ne oscurano la parte più brillante. La corona solare emette raggi X; il suo spettro indica la presenza di atomi di calcio privi di ben 14 elettroni, e di atomi di ferro privi di 13 elettroni: questo indica una temperatura del gas di oltre un milione di gradi. 

I numeri del Sole diametro - 109 Terre (1.4 milioni km) volume – 1.300.000 Terre Distanza dalla Terra - 150 milioni km Temperatura alla superficie - 5800 C 7

Mercurio Pianeta Interno Non ha atmosfera Diametro = 4800km Distanza media dal Sole = 58.000.000  km Temperatura = 600-700 K (Afelio-Perielio) Giorno = 176 gg Rivoluzione = 88 gg Rotazione = 59 gg

Venere Pianeta Interno Atmosfera = bi-ossido di carbonio e acido solforico Diametro = 12000km Distanza media dal Sole = 58.000.000  km Temperatura = 228 K (−45 °C) (min) 737 K (464 °C) (media) 773 K (500 °C) (max) Rotazione = 243 gg (retrograda) Giorno = 225 gg Rivoluzione = 224,7 gg

Marte Pianeta Interno Atmosfera = Bi-ossido di Carbonio, Azoto e Argon. Diametro = 6805 km Distanza media dal Sole = 217.000.000  km Temperatura = 133 K (−140 °C) (min) 210 K (−63 °C) (media) 293 K (20 °C) (max) Rotazione = 243 gg Giorno = 1 gg Rivoluzione = 2 anni

Phobos e Deimos Phobos e Deimos sono i due satelliti di Marte. Entrambi sono in rotazione sincrona con il pianeta, per cui rivolgono sempre la stessa faccia verso la superficie marziana. A causa della loro forma irregolare, della loro composizione chimica e della presenza di numerosi crateri sulla loro superficie, alcuni scienziati hanno ipotizzato che si tratti di due asteroidi catturati dal campo gravitazionale di Marte.

Il Monte Olympus, con una base di 600 km e un'elevazione pari a circa 24 km rispetto alle pianure circostanti, è il maggior vulcano del sistema solare. La superficie di Marte presenta vulcani, canyons e montagne: in particolare il Monte Olympus è il più alto vulcano del Sistema Solare.

Fascia degli Asteroidi Tra l’orbita di Marte e quella di Giove, si trova la fascia degli asteroidi: si tratta di corpi rocciosi delle dimensioni comprese tra qualche centinaio di metri e 900 chilometri, che orbitano intorno al Sole nello stesso verso dei pianeti, completando una rivoluzione in tre-sei anni. È grazie all'attrazione gravitazionale di Giove, che tende a "trattenere" verso di sé i pianetini, che essi non cadono verso i pianeti interni, spinti dall'attrazione gravitazionale del Sole.

Giove Gigante Gassoso Atmosfera = Idrogeno, Elio, Metano, Ammoniaca Diametro = 143.000km Distanza media dal Sole = 759.000.000  km Temperatura = 152 K (−121 °C) (media) Rivoluzione = 4333 gg Rotazione = 9 h 55 min Giove

I satelliti Galileiani Giove è il pianeta col maggior numero di satelliti; i principali sono quattro: Io, Europa, Ganymede e Callisto. Io ha una superficie molto varia: crateri vulcanici profondi diversi km, laghi di zolfo, montagne apparentemente non vulcaniche, fiumi lunghi centinaia di km contenenti un qualche fluido viscoso (forse zolfo) e venti fortissimi. Europa ha uno strato esterno di ghiaccio. E’ possibile che sotto la superficie ghiacciata vi sia uno strato di acqua allo stato liquido profondo almeno 50 km. In tal caso Europa sarebbe l'unico corpo del sistema solare, a parte la Terra, ad avere grosse quantità di acqua. La superficie di Europa è da considerarsi unica nel nostro Sistema Solare: è infatti eccezionalmente liscia. Ma, a dispetto del suo aspetto così liscio, il satellite ha una superficie costellata da grosse venature circumnaviganti l'intero globo. Il più grande di questi canyon è largo circa 20 km. Ganimede ha una crosta di ghiaccio molto spessa. La sua superficie presenta due tipi di terreno: uno più antico, scuro e con molti crateri ed uno chiaro, di formazione leggermente più recente, in prevalenza liscio con la presenza di canyon. La causa delle striature visibili nelle zone chiare non è ancora totalmente compresa, sebbene esse siano probabilmente il risultato dell'attività tettonica attivata dal riscaldamento mareale. Callisto ha una superficie coperta interamente da crateri. Si tratta della superficie più antica e maggiormente coperta da crateri rispetto a tutti i corpi noti del nostro sistema solare, avendo subito impatti occasionali nell'arco di almeno 4 miliardi di anni. Non risultano tracce di processi del sottosuolo, come tettonica a placche o vulcanismo; non c'è alcun segno che un'attività geologica si sia mai verificata in passato e l'evoluzione della sua superficie si è prodotta principalmente per gli impatti meteoritici. I più grandi crateri sono circondati da una serie concentrica di anelli che somigliano a profonde fratture, ma che hanno subito una massiccia opera di erosione ad opera di lenti movimenti del ghiaccio.

Urano Gigante Gassoso Atmosfera = 7600km Idrogeno,Elio, Metano, Acqua, Ammoniaca Diametro = 51.000km Distanza media dal Sole = 2.800.000.000 km Temperatura = 59 K (−214 °C) (min) 68 K (−205 °C) (media) Rivoluzione = 84 y Rotazione = 369 gg

Nettuno Gigante Gassoso Atmosfera = Idrogeno, Elio, Metano Diametro = 49.000km Distanza media dal Sole = 4.460.000.000 km Temperatura superficiale = 50 K (−223 °C) (min) 53 K (−220 °C) (media) Rivoluzione = 164 y Rotazione = 16 h 6 min 36 s

Fascia di Kuiper La fascia di Kuiper è una regione del sistema solare che si estende dall'orbita di Nettuno (alla distanza di 30 UA) fino a 50 UA dal Sole. Si tratta di una fascia costituita da corpi minori del sistema solare, simile alla fascia principale degli asteroidi, ma 20 volte più estesa e da 20 a 200 volte più massiccia. Inoltre, mentre la fascia principale è costituita in gran parte da asteroidi di natura rocciosa, gli oggetti della fascia di Kuiper sono composti principalmente da sostanze volatili congelate, come ammoniaca, metano e acqua. Di questa regione del Sistema Solare fanno parte i pianeti nani Plutone ed Eris, rispettivamente il più grande ed il più massiccio oggetto della fascia di Kuiper.