di Agostino Galegati
A grandi distanze dal Sole le
basse temperature e la grande abbondanza di materia favorirono la
formazione dei cosiddetti “giganti gassosi”,
cioè i pianeti più grandi del nostro sistema solare.
Questi pianeti sono, in ordine di distanza crescente dal Sole,
Giove, Saturno, Urano e Nettuno.
GIOVE
Caratteristiche generali:
Diametro all'equatore: 142.754 km.
Diametro ai poli: 133.659 km.
Periodo di rotazione: 9h 54 '
Massa: 317,9 volte la massa della Terra
Densità: 1,31 volte l'acqua
Accelerazione di gravità: 22,9 m/s2
Temperatura massima: -118 °C
Temperatura minima: -129 °C
Numero lune: circa 20
Giove, il pianeta in rosso, è il
pianeta più grande di tutto il nostro Sistema Solare.
È molto luminoso e viene superato in luminosità solamente dal
Sole, dalla Luna e da Venere. Ha una massa che è 2 volte la
massa di tutti gli altri pianeti messi insieme. Considerando il
fatto che è formato principalmente di Idrogeno ed Elio, questo
è ancora più impressionante. Questi elementi sono nelle stesse
percentuali che si trovano nelle stelle e per questo motivo Giove
viene chiamato una stella mancata; infatti se Giove fosse stato
appena 5 volte più grande avrebbe potuto innescare le reazioni
nucleari che lo avrebbe fatto diventare una stella gemella del
nostro Sole.
L'idrogeno mescolato ad altri elementi va a formare le nubi
multicolori che all'osservazione al telescopio sono veramente
spettacolari. Ai bordi di queste nubi si formano tempeste
potentissime (hanno la potenza di 100 uragani terrestri). La più
spettacolare di queste tempeste è sicuramente la Grande Macchia Rossa, un gigantesco ciclone che ha un'età di almeno 400
anni, e che ha una dimensione doppia di quella della Terra!
Giove ha una caratteristica molto peculiare: emette molta più
energia di quella che assorbe dal Sole. Questo fatto può essere
spiegato da una contrazione del Pianeta; infatti basta una
contrazione di soli 2,5 centimetri per spiegare questo surplus di
energia.
Giove è dotato di un campo magnetico fortissimo che
provocherebbe la morte certa di uno sventurato astronauta che si
avvicinasse al pianeta. Inoltre è in grado di riscaldare le zone
intorno alla superficie fino a temperature altissime che possono
arrivare a superare le temperature presenti nel nucleo del Sole.
Giove ha circa una ventina di lune ma forse sono molte di più.
Ha 4
satelliti più grandi di
Plutone: Io, Europa, Ganimede e Callisto,
osservati per la prima volta da Galileo Galilei nel 1610.
Come tutti gli altri giganti anche Giove ha gli anelli ma sono molto deboli ed invisibili da Terra; infatti
sono stati osservati prima dalle sonde Voyager e poi dal
Telescopio Spaziale.
Giove è dotato del più efficace sistema di “aria
condizionata” del sistema solare grazie alla grandissima
velocità dei venti e della grande velocità di rotazione intorno
al proprio asse.
Struttura:
Giove è molto differente dai pianeti interni
del Sistema Solare.
Se è presente ha un nucleo roccioso delle dimensioni della Terra
ma è costituito per il 75% da Idrogeno e per il restante
25% circa da Elio.
Il suo mantello è un vasto oceano di Idrogeno liquido così
compresso da assumere le caratteristiche tipiche dei metalli.
Questo idrogeno liquido metallico aiuta la formazione del grande
campo magnetico osservato.
L'atmosfera di idrogeno, elio e metano è sormontata da nubi di
ammoniaca, idrosulfuri e fosfina che si concentrano in bande
parallele all'equatore gioviano. Sono state osservate grandissime aurore molto più spettacolari di quelle terrestri e i fulmini
che partono dalle nubi sono di una potenza incredibile, circa
1.000 volte più potenti di quelli terrestri e sarebbero capaci
di disintegrare istantaneamente una grande città.
Caratteristiche orbitali:
Giove nel suo moto attorno al Sole percorre una
orbita leggermente ellittica ed ha una distanza media dal Sole di
circa 778 milioni di chilometri.
Il periodo di rivoluzione è di 11,86 anni terrestri.
SATURNO
Caratteristiche
generali:
Diametro all'equatore: 120.057 km.
Diametro ai poli: 107.812 km.
Periodo di rotazione: 10h 30 '.
Massa: 95 volte quella della Terra
Accel. di gravità: 9,1 m/s2
Temp. max: -179 °C
Temp. min.: -184 °C
Saturno è il sesto pianeta in ordine di
distanza dal Sole ed il secondo come massa.
Saturno grazie al suo stupendo ed intricatissimo sistema di anelli viene considerata la più bella visione del
Sistema Solare. A prima vista la superficie di Saturno sembra una
versione ridotta e più tranquilla di quella di Giove. Come Giove
anche Saturno irradia più energia di quella ricevuta dal Sole ed
anche la sua atmosfera è costellata da immensi uragani. Nel 1933
fu osservato una tempesta grande come la Grande Macchia Rossa di
Giove.
Saturno è più freddo e la sua atmosfera, più quieta è in
grado di formare tempeste solo di breve durata. La densità di
Saturno è 2/3 di quella dell'acqua e se esistesse un fiume
cosmico Saturno galleggerebbe su di esso! Saturno ha almeno 18 lune ma questo numero può aumentare.
Saturno a causa del fatto che ruota molto rapidamente è molto
schiacciato ai poli ed il rigonfiamento all'equatore provoca la
presenza del meraviglioso sistema di anelli. Questo sistema è
sorretto sicuramente da almeno 2 satelliti pastore: cioè
2 piccoli satelliti che grazie alla loro gravità “tengono
insieme” gli anelli che sono costituiti da ghiaccio d'acqua
mescolato ad altri elementi, piccoli sassi ma per la maggior
parte polvere. Molto probabilmente polvere molto scura provoca la
cosiddetta discontinuità di Cassini, una vera e propria
interruzione nel sistema di anelli.
Una caratteristica peculiare contraddistingue il satellite più
grande di Saturno, Titano: esso è dotato di atmosfera! Saturno e
Titano sono gli obbiettivi della sonda Cassini partita
nell'ottobre del 1997 e che dovrebbe arrivare entro i primi anni
del prossimo secolo.
Anche su Saturno sono state osservate grandi aurore, fino a 5 volte più potenti di quelle terrestri. Anche
Saturno è dotato di un potente sistema di aria condizionata che
permette un'escursione termica di pochi gradi tra zone più
“calde” e più “fredde” del pianeta.
Struttura:
Nonostante le dimensioni inferiori Saturno ha
una struttura molto simile a quella di Giove.
Costituito principalmente di Idrogeno ed Elio ha un nucleo
ferroso ed un mantello simile a quello di Giove che provoca un
campo magnetico 1.000 volte più potente di quello terrestre.
L'atmosfera di idrogeno molecolare è sormontata da nubi simili a
quelle di Giove. I venti spirano a velocità che raggiungono i
1.450 km/h. Gli
anelli sono suddivisi in 6 sotto
anelli a loro volta suddivisi in “anellini”.
L'orbita di Saturno è molto inclinata e per questo motivo noi
vediamo gli anelli inclinati in maniera differente mentre ruota
intorno al Sole. Ogni 15 anni gli anelli si dispongono di taglio
rispetto alla nostra linea di vista e noi non li possiamo vedere
perché sono molto sottili (poche decine di metri).
Caratteristiche orbitali:
L'orbita di Saturno è in media 9 volte più
grande rispetto a quella della Terra.
La distanza di Saturno dal Sole varia da 1,36 miliardi di
chilometri ai 1.51 miliardi di chilometri.
Saturno impiega 29 anni e mezzo per percorrere un'intera orbita
ed ha una velocità media di circa 35.000 km/h.
URANO
Caratteristiche generali:
Diametro all'equatore: 51.177 km.
Diametro ai poli: 49.949 km.
Periodo di rotazione: 17h 25 '.
Massa: 14,54 volte quella della Terra
Densità media: 1,3 volte l'acqua
Accel. di gravità: 8.9 m/s2
Temp. max: -208 °C
Temp. min.: -212 °C
Urano è il settimo pianeta del Sistema Solare
ed è un misterioso gigante.
A mala pena visibile da Terra anche attraverso un telescopio
Urano si presenta come un disco blu verdastro.
Urano ha un'orbita molto inclinata e sembra rotolare mentre si
muove attorno al Sole; ogni 42 anni i suoi poli sono
alternativamente al buio e al Sole.
Anche Urano ha un sistema di anelli.
Formato da 11 anelli questo sistema viene considerato molto
giovane come del resto quello di Giove. Attorno ad Urano ruotano
almeno 15 lune ma alcune possibili nuove lune sono state scoperte di
recente dal Telescopio spaziale. Alcune di esse sono satelliti
pastore per sostenere il sistema di anelli. Il colore verdastro
è dovuto alla presenza di metano negli strati alti
dell'atmosfera.
Un misterioso sistema di “aria condizionata” rende
uniforme la temperatura del pianeta nonostante il fatto che i
poli siano alternativamente al Sole ed al buio.
Struttura:
La struttura di Urano è differente rispetto a
quella di Saturno e di Giove. Possiede un nucleo roccioso e il
mantello è formato da un oceano di ghiacci leggermente
ionizzati.
Non c'è presenza di idrogeno metallico liquido.
L'atmosfera è costituita da idrogeno, elio e metano meno
turbolenta di quella degli altri pianeti giganti.
Caratteristiche orbitali:
Urano ruota attorno al Sole ad una distanza che
è circa 19 volte quella della Terra.
Impiega 84 anni per fare un giro completo.
La sua distanza media dal Sole è di 2,9 miliardi chilometri ed
ha una velocità media di circa 25.000 km/h.
NETTUNO
Caratteristiche generali:
Diametro all'equatore: 49.520 km
Diametro ai poli: 48.023 km
Periodo di Rotazione: 16h
Massa: 17,13 volte quella della Terra
Densità media: 1,64 volte l'acqua
Acc. di gravità: 11 m/s2
Temp. max: -219 °C
Temp. min.: -221 °C
Nettuno è l'ottavo pianeta del Sistema Solare
ed il gigante più esterno.
Scoperto solo nel 1845 a causa della grande distanza dalla Terra
e la conseguente bassa luminosità. La sua presenza era stata
pronosticata a causa della presenza di irregolarità nella orbita
di Urano, il suo gemello vicino. Nettuno in una cosa è più
simile a Giove di Urano: emette più energia di quella assorbita
dal Sole. Nettuno è costituito da un disco bluastro ed è
rimasto un mistero fino all'arrivo della Voyager 2 nel 1989.
Bianche nubi di metano circondano la superficie del pianeta.
Grandi tempeste sono presenti sulla superficie come ad esempio la
Grande Macchia Scura simile a quella Rossa di Giove.
Anche Nettuno è circondato da anelli, tutti molto
deboli. Col Voyager 2 sono state analizzate 2 lune peculiari: Tritone ruota in direzione opposta a quella di Nettuno ed ha
un'orbita così bassa che potrebbe essere distrutto dall'azione
mareale del pianeta, Nereide ha l'orbita
più ellittica di tutti i satelliti del Sistema Solare.
Forse queste orbite così peculiari sono dovute a collisioni
antichissime.
Plutone potrebbe essere un antico satellite di Nettuno che a
causa della collisione con un altro oggetto è stato strappato
dall'orbita di Nettuno. Anche Nettuno è fornito di un potente
sistema di aria condizionata.
Struttura:
Si pensa che Nettuno abbia una struttura molto
simile a quella di Urano.
Un nucleo roccioso delle dimensioni della Terra circondato da un
oceano di protoni idrati, idrossili e ammonio sotto forma di
poltiglia ghiacciata.
L'atmosfera è formata da idrogeno molecolare, elio e metano
sormontata da nubi di metano ed altri cristalli ghiacciati. È
presente un sistema di 4 anelli formati da polvere molto scura.
Caratteristiche orbitali:
L'orbita di Nettuno è quasi circolare e viene
percorsa in quasi 165 anni terrestri.
La sua distanza media dal Sole è di 4,5 miliardi di chilometri.
Nettuno è il secondo pianeta più distante dal Sole ma ogni 248
anni Plutone si avvicina al Sole più di Nettuno. Questo fenomeno
cade proprio in questi anni. Pur incrociandosi Nettuno e Plutone
non si scontreranno mai; infatti l'orbita di Plutone “passa
sopra” quella di Nettuno come un uomo passa sopra un ponte.
Nettuno ha una velocità media di circa 20.000 km/h.
LE SONDE INVIATE VERSO I PIANETI GASSOSI
di Massimo Bruschi
Pioneer 10.
Lanciata il 3 marzo 1972, pesa 258 kg., di cui 30 sono
12 strumenti scientifici che servono per studiare lo spazio
interplanetario, la fascia di asteroidi per la prima volta
attraversati e il pianeta Giove. È dotata di un’antenna di
2,40 metri. L’alimentazione è fornita da quattro generatori
a isotopi che forniscono 40 w a 4 volt.
Il 3 dicembre 1973 si avvicina a 130 milioni di chilometri da
Giove. È il primo oggetto a uscire dal sistema solare: il 13
giugno 1983 oltrepassa l’orbita di Nettuno (in quel momento
è l’ultimo pianeta). Reca a bordo una targa progettata da
un gruppo di scienziati capeggiati da Carl Sagan con disegni che
rappresentano tra l’altro, il sistema solare, la posizione
del Sole rispetto a 14 pulsar e la specie umana. Fra 26.135 anni
incontrerà la stella Proxima Centauri.
Pioneer 11.
Lanciata
il 6 aprile 1973, è gemella della Pioneer 10.
Il 2 dicembre 1974 passa a 34.000 chilometri da Giove, poi si
dirige verso Saturno che “sorvola” a 21400 chilometri.
Voyager 1.
Lanciata il 5 settembre 1977. Pesa 825 kg., 105 dei
quali sono la strumentazione scientifica. L’antenna
parabolica ha un diametro di 370 centimetri. L’alimentazione
è fornita da tre generatori ad isotopi che forniscono 400w. La
capacità di trasmissione è di 115.200 bit/s (100 volte maggiore
della Pioneer).
Voyager 2.
Lanciata il 20 agosto 1977. Gemella della
Voyager 1.
Galileo.
Missione in corso. Lanciata nel 1989 dallo Shuttle. Ha
come obiettivo lo studio di Giove e dei suoi satelliti. Una sua
parte è stata lasciata cadere nell’atmosfera gioviana. Fra
i risultati finora ottenuti emozionanti sono quelli relativi al
satellite Europa. È stata confermata la presenza di una
superficie ghiacciata, i cui movimenti portano alla stima della
presenza di un oceano spesso sui 200 chilometri.
Si ipotizza una missione “veloce” per una mappatura
radar che ne preceda una dotata di sonda penetrante.
Immagini e comunicati stampa sono disponibili su:
http://www.jpl.nasa.gov/galileo
Cassini.
Lanciata nel
1997 è in viaggio verso Saturno e i suoi satelliti, con arrivo
previsto l’arrivo nel 2002. Un sonda (Huygens) verrà fatta
discendere nell'atmosfera di Titano. Sarà l’ultima sonda di
tale complessità.
Ormai le Agenzie spaziali e gli Istituti di ricerca si sono orientati verso la progettazione e la costruzione di sonde a “basso profilo”. Progetti semplici, poco costosi (dell’ordine di 50-100 milioni di Euro), con pochi strumenti il più possibili reperibili già costruiti e testati. Si ottiene una sonda “leggera”, pronta al lancio nell’arco di un anno e in grado di sfruttare la potenza del vettore per giungere in tempi più brevi nei pressi del pianeta in oggetto.
Immagini e comunicati stampa sono disponibili
su:
http://www.seds.org/spaceviews/cassini/
o su:
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/
Monografia n.27-1998/6
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