Il sistema solare parte quarta

Il bullismo è un fenomeno purtroppo diffuso, anche se negli ultimi anni secondo me sono stati compiuti notevoli passi in avanti, sia a livello comunicativo, sia a livello educativo. Ai miei tempi non se ne parlava, nonostante esistesse comunque.

La mia fortuna, fin dai tempi delle elementari, è stata quella di essere fondamentalmente un “buono”, non prepotente quindi, ed avere un’altezza superiore alla media. Ciò mi metteva al riparo da tentativi da parte di quelli più piccoli (fisicamente) di me.

Anche il sistema solare ha il suo bullo, ma prima di arrivarci facciamo una digressione sul perché lo sia.

Dalle stime ottenute da alcune recenti analisi radio-metriche su dei meteoriti, si suppone che l’età del Sistema Solare corrisponda a 4.568 miliardi di anni. Ad oggi, la teoria più accreditata da diversi scienziati riguardo la formazione del sistema solare deriva dall’Ipotesi Nebulare, elaborata dal filosofo tedesco Immanuel Kant (1724-1804) e dal matematico e fisico francese Pierre-Simon Laplace (1749-1827) nel corso del diciottesimo secolo.

Secondo l’ipotesi, il sistema solare si sarebbe sviluppato da una massa globulare di gas incandescente che ruotava attorno ad un asse passante per il suo centro di massa. Raffreddandosi questa massa si sarebbe ristretta e alcuni anelli concentrici si sarebbero staccati dal suo bordo esterno. Questi anelli poi, raffreddatisi, si sarebbero condensati nei pianeti. Il Sole rappresenterebbe il nucleo centrale della nebulosa che, rimasto ancora incandescente, continuerebbe ad irradiare.

La teoria prosegue ipotizzando che da questa nube di gas e polveri si formarono i diversi pianeti. Si stima che il sistema solare interno fosse talmente caldo da impedire la condensazione di molecole volatili quali acqua e metano. Vi si formarono pertanto dei planetesimi relativamente piccoli (fino allo 0,6% della massa del disco) e formati principalmente da composti ad alto punto di fusione, quali silicati e metalli. Questi corpi rocciosi si sono evoluti successivamente nei pianeti di tipo terrestre. Più esternamente si svilupparono invece i giganti gassosi Giove e Saturno, mentre Urano e Nettuno catturarono meno gas e si condensarono attorno a nuclei di ghiaccio.

Giove, il quinto pianeta a partire dal Sole, ha un diametro di 142.700 chilometri (il nostro è 12.700, ricordate?) e una massa 318 volte quella terrestre. La massa di Giove, presa da sola, è più del doppio della somma delle masse di tutti gli altri pianeti: nonostante questo, Giove è lillipuziano in confronto al Sole, che a sua volta ha una massa 1.040 volte maggiore.

La distanza media di Giove dal Sole è di 778 milioni di chilometri, più di 5 volte la distanza Terra-Sole; la luce che gli arriva è 27 volte meno intensa di quella che arriva a noi: nonostante questo, viste le dimensioni, Giove è più luminoso nel nostro cielo di qualunque stella. Normalmente, Venere e Marte sono più luminosi di Giove, ma mentre i primi hanno notevoli variazioni, quando si trovano più lontani da noi, Giove perde ben poco della propria luminosità, perché la sua orbita è talmente lontana che non fa grande differenza se si trovi da questa o da quella parte.

Nel 1610, Galileo, scrutando il cielo con il telescopio, notò dei punti luminosi nei pressi di Giove: per questi oggetti Keplero coniò il termine “satellite”, che in latino significa “guardia del corpo, servitore”. Da allora, tutti gli oggetti che girano intorno ai pianeti sono chiamati così, satelliti naturali, come la Luna, o satelliti artificiali, come la Stazione Spaziale Internazionale (in realtà è una stazione orbitante, ma la macro categoria è quella).

I primi satelliti scoperti da Galileo vennero chiamati “galileiani” e sono 4: l’astronomo tedesco Simon Mayr, più noto col nome latinizzato di Simon Marius (1573-1624), li chiamò, dall’interno all’esterno, Io, Europa, Ganimede e Callisto, tutti nomi di personaggi associati al mito greco di Zeus (Giove per i latini).

Come dicevo all’inizio, la misurazione della massa di Giove destò grande sorpresa, in quanto Giove occupa uno spazio 1.400 volte la Terra, ma ha una massa solo 318 volte superiore. La risposta è nella densità. La densità di Giove è 1,34 volte quella dell’acqua, meno del 25% della Terra.

Quello che destava sospetti negli scienziati era il fatto che Giove, in virtù delle sue dimensioni, avesse solo quattro satelliti: in effetti, fino alla fine del 19° secolo non se ne scoprirono altri. Nel 1892, l’astronomo statunitense Edward Emerson Barnard (1857-1923), individuò un altro puntino che orbitava intorno a Giove: lo chiamò Amaltea, e fu l’ultimo satellite ad essere individuato direttamente dall’occhio umano (e non attraverso fotografie o satelliti artificiali). Successivamente, furono scoperti altri tre satelliti molto “vicini” ad Amaltea, cioè Metide, Adrastea e Tebe. E siamo ad otto.

Gli otto satelliti che ho fin qui citato sono definiti “satelliti regolari”, hanno orbite prograde, quasi circolari e poco inclinate rispetto al piano equatoriale del pianeta. I satelliti medicei presentano una forma sferoidale e sarebbero considerati dei pianeti nani se orbitassero direttamente attorno al Sole; gli altri quattro satelliti sono invece più modesti e più vicini al pianeta.

Grazie anche all’aiuto dell’astrofotografia, nel corso del XX secolo si susseguirono rapidamente numerose scoperte. Imalia fu scoperta nel 1904, Elara nel 1905, Pasifae nel 1908, Sinope nel 1914, Lisiteae Carme nel 1938, Ananke nel 1951, e Leda nel 1974. Sino a quando le sonde Voyager raggiunsero il sistema di Giove, nel 1979, il numero di satelliti del gigante gassoso si era quindi stabilito sulle 13 unità; nel 1975 fu scoperto un quattordicesimo satellite, Temisto, ma, a causa della quantità di dati disponibili ancora insufficiente, i suoi parametri orbitali non poterono essere ricavati e la sua scoperta non venne ufficializzata sino al 2000. Le missioni Voyager permisero di scoprire le altre tre lune, di cui parlavo prima: Metis, Adrastea e Tebe. Fino al 1999 si riteneva così che il sistema di Giove fosse composto da soli 16 satelliti.

Tra l’ottobre 1999 e il febbraio 2003 i ricercatori riuscirono ad individuare, mediante strumentazioni dalla Terra molto sensibili, altre 32 lune; si trattava per lo più di oggetti molto deboli, di dimensioni in genere non superiori ai 10 km, posti in orbite molto ampie, eccentriche e generalmente retrograde. Si ritiene che tutti questi piccoli satelliti siano in realtà dei corpi di origine asteroidale o addirittura cometaria, probabilmente anche frammenti di corpi originariamente ben più grandi, catturati dall’immane gravità del pianeta. In seguito sono stati scoperti, ma non ancora confermati, altri 18 satelliti che hanno portato a 67 il numero delle lune osservate; non si esclude però l’esistenza di altri satelliti, ancora inosservati, in orbita attorno al pianeta.

In più Giove presenta una cosa che prima veniva attribuita solo ad uno dei giganti gassosi, Saturno, ma che poi è stato scoperto appartenere a tutti e quattro: l’anello planetario, che è un anello di polveri e altre piccole particelle che orbitano attorno ad un pianeta formando un disco piatto.

Quello di Giove è suddiviso in quattro parti principali: un denso toro di particelle noto come anello di alone; una fascia relativamente brillante, ma eccezionalmente sottile nota come anello principale; due deboli fasce più esterne, detti anelli Gossamer, che prendono il nome dai satelliti il cui materiale superficiale ha dato origine a questi anelli: Amaltea e Tebe.

Torniamo a Giove. Nel 1691 l’astronomo italiano Giovanni Domenico Cassini (1625-1712), osservando Giove con il telescopio, notò che più che ad un cerchio somigliava ad un’ellisse. Le teorie di Newton, che si andavano affermando proprio in quegli anni spiegavano benissimo la situazione: una sfera in rotazione “deve” diventare uno sferoide schiacciato (un mandarino, più che un’ellisse!). Più veloce è la rotazione più accentuato sarà lo schiacciamento.

Il diametro equatoriale di Giove è 142.984 chilometri, mentre quello polare è 133.709 chilometri. La differenza (9.275 chilometri, due terzi del diametro terrestre), divisa per il diametro equatoriale, dà un parametro chiamato “schiacciamento”.

Lo schiacciamento di Giove è 0,065 (poco più di 1/15). Mercurio, Venere e la Luna, vista la “lentezza” della rotazione, non hanno uno schiacciamento apprezzabile. Il Sole, pur avendo una velocità di rotazione elevata, ha una forza di gravità tale che non gli fa subire un rigonfiamento significativo. La Terra ha uno schiacciamento molto piccolo, 0,0033 (1/300) mentre Marte ha uno schiacciamento di 0,0052 (1/190).

Giove, il cui schiacciamento è venti volte quello terrestre, deve quindi ruotare molto più velocemente: ed infatti il suo periodo di rotazione è pari a 9 ore e 55 minuti.

Cassini notò sulla superficie (quella che allora veniva considerata tale) delle macchie, tra le quali una spiccava per dimensioni, la cosiddetta “grande macchia rossa”: è una vasta tempesta anticiclonica, posta a 22° sotto l’equatore del pianeta, che dura da almeno 350 anni; è la più grande del sistema solare ed è visibile dalla Terra anche con telescopi amatoriali. In realtà ce ne sono anche altre.

Giove è stato spesso accreditato come lo “spazzino” del sistema solare, per via del suo immane pozzo gravitazionale e della sua posizione relativamente vicina al sistema solare interno, che lo rendono l’attrattore della maggior parte degli oggetti vaganti nelle sue vicinanze; per tale ragione è anche il pianeta con la maggior frequenza di impatti dell’intero sistema solare.

Tra il 16 ed il 22 luglio del 1994 i frammenti della cometa D/1993 F2 Shoemaker-Levy 9 precipitarono su Giove; è stata la prima, e finora unica, cometa ad essere osservata durante la sua collisione con un pianeta. Scoperta il 25 marzo 1993 dagli astronomi Eugene e Carolyn Shoemaker e da David Levy mentre analizzavano delle lastre fotografiche dei dintorni di Giove, la cometa destò immediatamente l’interesse della comunità scientifica: non era mai accaduto infatti che una cometa fosse scoperta in orbita attorno ad un pianeta e non direttamente intorno al Sole. Catturata da Giove presumibilmente tra la seconda metà degli anni sessanta ed i primi anni settanta, la cometa fu disgregata in 21 frammenti dalle forze di marea del gigante gassoso; la Shoemaker-Levy 9 si presentava nel 1993 come una lunga fila di punti luminosi immersi nella luminescenza delle loro code.

Gli studi condotti sull’orbita della cometa poco dopo la sua scoperta portarono alla conclusione che essa sarebbe caduta sul pianeta entro il luglio del 1994; fu quindi avviata un’estesa campagna osservativa che coinvolse numerosi strumenti per la registrazione dell’evento. Le macchie scure che si formarono sul pianeta a seguito della collisione furono osservabili dalla Terra per diversi mesi, prima che l’attiva atmosfera gioviana riuscisse a cancellare le cicatrici di questo energico evento.

L’evento ebbe una rilevanza mediatica considerevole, ma contribuì notevolmente anche alle conoscenze scientifiche sul sistema solare; in particolare, le esplosioni causate dalla caduta della cometa si rivelarono molto utili per investigare sulla composizione chimica e sulle proprietà fisiche dell’atmosfera di Giove sotto gli immediati strati superficiali.

L’atmosfera di Giove è la più estesa atmosfera planetaria del sistema solare; manca di un netto confine inferiore, ma gradualmente transisce negli strati interni del pianeta.

Dal più basso al più alto, gli stati dell’atmosfera sono: troposfera, stratosfera, termosfera ed esosfera; ogni strato è caratterizzato da un gradiente di temperatura specifico. Al confine tra la troposfera e la stratosfera, ovvero la tropopausa, è collocato un sistema complicato di nubi e foschie costituito da stratificazioni di ammoniaca, idrosolfuro di ammonio ed acqua.

La magnetosfera di Giove è la più grande e potente fra tutte le magnetosfere dei pianeti del sistema solare, nonché la struttura più grande del sistema solare stesso non appartenente al Sole: si estende infatti nel sistema solare esterno per molte volte il raggio di Giove e raggiunge un’ampiezza massima che può superare l’orbita di Saturno. Se fosse visibile ad occhio nudo dalla Terra, avrebbe un’estensione apparente superiore al diametro della Luna Piena, nonostante la sua grande distanza.

All’interno della magnetosfera gioviana sono presenti intense fasce di radiazioni dovute alle particelle cariche intrappolate dal campo magnetico del pianeta, potenziale fonte di estremo pericolo per qualsiasi essere vivente vi si dovesse avventurare; tali fasce costituiscono una seria fonte di preoccupazione anche per i circuiti elettronici delle sonde automatiche che vi si sono avventurate. Le particelle intrappolate all’interno della magnetosfera gioviana non provengono dal vento solare, ma, con ogni probabilità, hanno origine dalle emissioni vulcaniche di Io (che come gli altri satelliti galileiani si muove all’interno della magnetosfera).

Quindi, se passate dalle parti di questo bullo, fate il giro largo!

Un pensiero su “Il sistema solare parte quarta

  1. Io nutro una profonda ammirazione per tutti gli scienziati che, nelle epoche passate e con strumenti direi amatoriali, sono riusciti tramite calcoli matematici a calcolare orbite, dimensioni e masse dei pianeti.
    Di Giove e Saturno, leggevo che si potrebbe trattare di una stella binaria non formatasi: le stelle bonarie sarebbero molto frequenti al livello siderale, e anche il Sole avrebbe potuto avere una gemella che, per mancanza di massa (non saprei) non è riuscita a formarsi compiutamente rimanendo ‘spenta’ (tu avrai certamente termini più tecnici).

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