IL SISTEMA SOLARE Per l’insegnante: In questa lezione multimediale vengono approfonditi alcuni contenuti proposti nell’unità La Terra nell’universo (Esplorando, Volume D, La Materia, pp.131-164, Esplorando Visual 3, pp. 275-308). La presentazione si propone di descrivere: come nascono e come si trasformano le stelle; la struttura del Sole; come è nato e come è fatto il Sistema Solare. Alcune foto presenti nella lezione sono tratte dai siti ufficiali della NASA e dell’ESA, dove si possono trovare gallerie fotografiche di immagini dello spazio, liberamente utilizzabili a scopi didattici. I siti di NASA (National Aeronautics and Space Administration, www.nasa.gov) ed ESA (European Space Agency, www.esa.int) possono offrire ai ragazzi utili spunti per approfondire le loro conoscenze.

Il Sistema solare le orbite dei pianeti giacciono tutte nel piano dell’eclittica; fa eccezione Plutone, che non è un pianeta come gli altri Venere Mercurio Sole Terra Marte Saturno asteroidi Giove Urano Nettuno Plutone 2

Come è nato il Sistema Solare 4 miliardi e mezzo di anni fa una nube di gas inizia a ruotare e condensarsi. Il gas si addensa verso il centro e la forma della nube diventa discoidale. Al centro la temperatura è altissima: nasce il Sole. Per l’insegnante: Il Sole e il Sistema solare sono nati circa 5 miliardi di anni fa da una stessa nube planetaria. Questa nube, in rotazione su se stessa, ha iniziato a contrarsi e al centro si è formato un nucleo sempre più denso da cui è nato il Sole. Non tutto il materiale della nube però è finito nel Sole. Infatti, nelle zone più periferiche del materiale (gas e polveri) ha iniziato a condensarsi intorno a regioni più dense che, per effetto della gravità, hanno aumentato sempre più la loro massa fino a dare origine ai pianeti del Sistema Solare. Nelle zone più lontane si formano i pianeti. 3

Come è fatta una stella Le stelle sono in genere corpi molto grandi, formati da gas, soprattutto idrogeno ed elio. Nella regione centrale di ogni stella avvengono reazioni di fusione che trasformano i nuclei di idrogeno in nuclei di elio. Per l’insegnante: Apparentemente la luce delle stelle è fredda, per cui non è immediato rendersi conto di quanto siano ricche di energia. Potrà servire accennare alla loro temperatura interna, che si aggira intorno ad alcuni milioni di gradi centigradi. Anche i valori di pressione sono estremi, arrivando a superare il miliardo di atmosfere. 4

La struttura del Sole nucleo: qui si libera l’energia nucleare con le reazioni di fusione (15 milioni di gradi) zona convettiva: masse di plasma caldo salgono, si raffreddano e ridiscendono fotosfera: sulla superficie della stella (5000-6000 gradi) le estremità delle correnti convettive appaiono come granuli molto luminosi cromosfera: la parte più bassa dell’«atmosfera» del Sole, che emette luce rossa. In essa hanno origine le: protuberanze (getti di plasma proiettati nello spazio e curvati dal campo magnetico solare) La struttura del Sole 5

I nostri vicini di casa I pianeti sono corpi celesti opachi; non emettono luce di per sé, ma ci appaiono luminosi perché riflettono una parte di luce che ricevono dal Sole. Sono otto e vengono divisi in due gruppi: Mercurio, Venere, Terra e Marte, Questi pianeti hanno il nucleo interno costituito da metalli, assomigliano alla Terra. Sono detti anche pianeti rocciosi. i pianeti terrestri Per l’insegnante: I pianeti si dividono in due categorie: i pianeti di tipo terrestre che sono appunto simili alla Terra, cioè rocciosi, di densità abbastanza elevata e di limitate dimensioni; e i pianeti di tipo gioviano, caratterizzati da dimensioni molto maggiori e da una densità decisamente inferiore rispetto a quella dei pianeti terrestri, in quanto sono composti essenzialmente da elementi allo stato liquido e gassoso. Plutone, invece, dall’agosto 2006 non è più considerato un pianeta a tutti gli effetti: esso è infatti costituito essenzialmente da ghiaccio ed è più piccolo della Luna. Nel 2005 è stato scoperto un altro pianeta nano, oltre l’orbita di Plutone. Inizialmente “soprannominato” XENA 2003 UB313, all’Assemblea generale dell’Unione Astronomica Internazionale del 2006 è stato denominato 136199 ERIS, o semplicemente Eris. Tra Marte e Giove si trova una fascia di asteroidi. Giove, Saturno, Urano e Nettuno (composti prevalentemente da da idrogeno, elio e metano cioè da materia allo stato gassoso) i pianeti gassosi 6

Tutti i pianeti orbitano intorno al Sole Il Sistema solare Tutti i pianeti orbitano intorno al Sole con un moto regolato dalle tre leggi di Keplero: 1. L’orbita di ogni pianeta ha la forma di un’ellisse, con il Sole in uno dei fuochi. 2. Ogni pianeta nel corso dell’orbita si muove più velocemente quando è più vicino al Sole. 3. I diversi pianeti percorrono la loro orbita con velocità medie diverse: il moto è più lento per quei pianeti che orbitano più lontano dal Sole. perielio afelio Sole In un dato intervallo di tempo, il raggio che congiunge il Sole al pianeta spazza sempre la stessa area. Qui le due aree azzurre sono uguali, dunque il pianeta percorre i due archi di ellisse in tempi uguali: ha quindi la massima velocità quando passa vicino al perielio. 7

La Terra e gli altri pianeti a confronto MERCURIO distanza dal Sole 0,39 UA diametro 0,38 dTERRA massa 0,06 mTERRA periodo di rivoluzione 88 giorni temperatura media + 170 ºC numero di lune 0 TERRA distanza dal Sole 150 milioni di km diametro 12 800 km massa 6 x 1024 kg periodo di rivoluzione 365 giorni temperatura media + 15 ºC numero di lune 1 8

La Terra e gli altri pianeti a confronto VENERE distanza dal Sole 0,72 UA diametro 0,95 dTERRA massa 0,81 mTERRA periodo di rivoluzione 225 giorni temperatura media + 460 ºC numero di lune 0 TERRA distanza dal Sole 150 milioni di km diametro 12 800 km massa 6 x 1024 kg periodo di rivoluzione 365 giorni temperatura media + 15 ºC numero di lune 1 9

La Terra e gli altri pianeti a confronto MARTE distanza dal Sole 1,5 UA diametro 0,53 dTERRA massa 0,11 mTERRA periodo di rivoluzione 687 giorni temperatura media – 65 ºC numero di lune 2 TERRA distanza dal Sole 150 milioni di km diametro 12 800 km massa 6 x 1024 kg periodo di rivoluzione 365 giorni temperatura media + 15 ºC numero di lune 1 10

La Terra e gli altri pianeti a confronto GIOVE distanza dal Sole 5,2 UA diametro 11 dTERRA massa 318 mTERRA periodo di rivoluzione 12 anni temperatura media – 110 ºC numero di lune più di 40 TERRA distanza dal Sole 150 milioni di km diametro 12 800 km massa 6 x 1024 kg periodo di rivoluzione 365 giorni temperatura media + 15 ºC numero di lune 1 11

La Terra e gli altri pianeti a confronto SATURNO distanza dal Sole 9,6 UA diametro 9 dTERRA massa 95 mTERRA periodo di rivoluzione 29 anni temperatura media – 140 ºC numero di lune più di 30 TERRA distanza dal Sole 150 milioni di km diametro 12 800 km massa 6 x 1024 kg periodo di rivoluzione 365 giorni temperatura media + 15 ºC numero di lune 1 12

La Terra e gli altri pianeti a confronto URANO distanza dal Sole 19 UA diametro 4 dTERRA massa 15 mTERRA periodo di rivoluzione 84 anni temperatura media – 195 ºC numero di lune più di 20 TERRA distanza dal Sole 150 milioni di km diametro 12 800 km massa 6 x 1024 kg periodo di rivoluzione 365 giorni temperatura media + 15 ºC numero di lune 1 13

La Terra e gli altri pianeti a confronto NETTUNO distanza dal Sole 30 UA diametro 4 dTERRA massa 17 mTERRA periodo di rivoluzione 164 anni temperatura media – 200 ºC numero di lune circa 10 TERRA distanza dal Sole 150 milioni di km diametro 12 800 km massa 6 x 1024 kg periodo di rivoluzione 365 giorni temperatura media + 15 ºC numero di lune 1 14

• è lontanissimo dal Sole • è più piccolo della nostra Luna Plutone Plutone è diverso dai pianeti: • è lontanissimo dal Sole • è più piccolo della nostra Luna • la sua orbita di rivoluzione è molto inclinata sul piano dell’eclittica • è un «pianeta doppio»: la sua luna Caronte è grande quasi quanto Plutone 15

• hanno un nucleo fatto di roccia porosa e ghiaccio Le comete Le comete sono grandi «palle di neve sporca»: • hanno un nucleo fatto di roccia porosa e ghiaccio • provengono dalle regioni più esterne del Sistema solare • quando si avvicinano al Sole, il riscaldamento produce una lunga coda di vapori e polvere • finiscono per cadere sul Sole o sui pianeti La cometa Hale-Bopp apparsa nel 1997. 16

Le comete Terra Sole Quando una cometa si avvicina al Sole, si forma la lunga coda, che è sempre rivolta dalla parte opposta rispetto al Sole. Le tracce lasciate nel 1994 dall’impatto dei frammenti della cometa Shoemaker-Levy caduta su Giove. 17

Gli asteroidi Gli asteroidi o pianetini sono corpi rocciosi di forma irregolare, molto più piccoli dei pianeti, che orbitano intorno al Sole. L’asteroide Ida è il più piccolo oggetto conosciuto nel Sistema solare con un satellite, chiamato Dattilo. 18

I meteoriti Alcuni frammenti di asteroidi possono essere catturati dalla forza di gravità di un pianeta, in questo caso vengono detti meteoriti Quando un meteorite entra nell’atmosfera terrestre e a causa dell’attrito si incendia, dà origine al fenomeno delle meteore. un meteorite 19