I signori degli anelli:
Giove, Saturno, Urano e Nettuno
di Annalisa Ronchi

Uruburo - miniatura araba del XVIII secolo.
Simbolo dell’“eterno ritorno”; indica che ad ogni fine corrisponde un nuovo inizio, in una ripetizione costante

 

Dal giorno in cui è stato possibile osservarli, gli anelli di Saturno sono diventati un simbolo delle fantastiche meraviglie presenti nell'universo. Se ad una qualsiasi persona chiedete di disegnare qualcosa che ricordi lo spazio, quasi certamente disegnerà Saturno. Con il progredire delle tecnologie e quindi delle modalità di osservazione, gli anelli hanno addirittura accresciuto la loro attrattiva. Le scoperte non si sono fermate ed oggi sappiamo che non soltanto Saturno è dotato di una corona di anelli, ma anche Giove, Nettuno e Urano, e che non esistono due sistemi di anelli uguali; sappiamo che gli anelli, un tempo ritenuti statici, evolvono continuamente e che esiste un profondo rapporto tra satelliti e anelli.

Sebbene i quattro sistemi conosciuti di anelli differiscano nei dettagli, molte delle loro caratteristiche generali restano invariate. Sono tutti composti da molteplici sottoanelli concentrici, spesso separati da lacune di varia ampiezza, costituiti da innumerevoli frammenti di ghiaccio e roccia che orbitano indipendentemente intorno al pianeta, urtandosi leggermente l'uno con l'altro. Dato che le particelle più vicine al pianeta si muovono a velocità più elevata rispetto a quelle più esterne, le loro collisioni sono più numerose, collisioni che tendono a rallentarne il moto (facendole quindi avvicinare al pianeta) e a spingere in avanti le particelle più esterne (che si allontanano dal pianeta). Perciò l'anello non è immutabile, ma può essere immaginato come un fluido viscoso che diffonde lentamente verso l'esterno e l'interno.

Tutti i sistemi di anelli sono vicino ai loro pianeti e non si estendono mai oltre il limite di Roche, il raggio all'interno del quale le forze mareali generate dal pianeta impediscono alle particelle di aggregarsi in corpi più grandi. Oltre il limite di Roche vi è una zona di piccoli satelliti che possono coesistere con gli anelli.

Satelliti e anelli interagiscono tra loro e la spiegazione di come un satellite possa influenzare le piccole particelle è stata il progresso più rilevante compiuto nella conoscenza degli anelli durante gli ultimi venti anni.

Uno dei processi fondamentali è la risonanza orbitale, cioè la tendenza delle forze gravitazionali a risultare più forti nelle posizioni in cui il periodo orbitale di una particella è una frazione esatta del periodo orbitale di un satellite.

Un secondo processo è che i satelliti determinano la struttura degli anelli influenzandone le traiettorie.

Un altro effetto dei satelliti sugli anelli consiste nell'espulsione e nell'assorbimento di materia. Si suppone infatti che gli anelli siano formati da detriti del satellite stesso, colpito da meteoriti. Stranamente, i satelliti piccoli potrebbero essere le fonti di materia migliori rispetto a quelli grandi: sebbene siano bersagli più piccoli, la loro gravità consente la fuga di un maggior numero di frammenti. Per il sistema di Giove si calcola che i corpi che forniscono il rifornimento più efficiente di materia debbano avere un diametro di 10-20 chilometri, proprio come Adrastea (12 x 10 x 8 Km) e Metis (20 Km), che infatti generano anelli molto più corposi di Amaltea (135 x 85 x 5 Km) e Tebe (55 x 50 x 45 Km), che sono molto più grandi.

Quindi i satelliti accumulano continuamente particelle che in seguito perdono durante le varie collisioni. E questo spiegherebbe perché i pianeti interni sono privi di anelli: il fatto è che essi sono anche privi del corteo di satelliti che deve fornire il materiale necessario.

Diverse osservazioni fanno ritenere che la maggior parte degli anelli sia giovane. In primo luogo, i grani più piccoli si devono avvicinare a spirale sempre più verso il pianeta o il satellite, finché finiscono per disintegrarsi, quindi gli anelli più deboli possono resistere solo poche migliaia di anni, a meno di un qualcosa che li rifornisca di materia. Inoltre le particelle di ghiaccio dovrebbero essere scure, sporcate dagli innumerevoli detriti, e invece sono in genere molto luminose.

Il Signore degli Anelli più vicino a noi è Giove. La costanza del suo moto unita allo splendore con la quale ci appare, giustifica la sua consacrazione al sovrano dell'Olimpo.

L'ampiezza dell'orbita percorsa lo colloca ad una distanza dal Sole 5,2 volte maggiore di quella della Terra, vale a dire a 778 milioni di chilometri. Il tempo richiesto dal pianeta per percorrere la sua orbita è di 11,87 anni a una velocità di 13 chilometri al secondo (quasi 50.000 chilometri all'ora). Il diametro di Giove è di 143.000 chilometri, undici volte maggiore di quello terrestre, la sua massa è 318 volte superiore a quella della Terra e anche la forza di gravità risulta 2,34 volte maggiore.

Prima dell'invenzione del cannocchiale, Giove era soltanto un punto luminoso, molto luminoso a dire la verità, infatti il suo splendore supera quello di ogni altra stella, tranne Sirio, anche quando si trova alla massima distanza dalla Terra.

I Babilonesi, grandi studiosi del cielo, chiamavano “interpreti” i pianeti perché dal loro moto ricavavano informazioni dagli dei. Essi osservavano in particolare i movimenti di Giove, perché si riteneva che fosse collegato al futuro del re.

Galilei nel 1611 ne scorse per primo il disco che rappresentò nel Sidereus Nuncius come una O depressa ai poli, segno che era riuscito ad apprezzarne lo schiacciamento polare: l'elevata velocità di rotazione, insieme alla scarsa densità, determina un certo appiattimento del pianeta a livello dei poli, tanto che la differenza tra diametro equatoriale e diametro polo-polo è di circa 8.600 chilometri.

I primi dettagli del disco di Giove, tra cui alcune delle principali bande scure che lo attraversano, furono individuati per la prima volta a Fontana nel 1646 ma i primi studi approfonditi furono di Gian Domenico Cassini. Egli scoprì nel 1665 la Grande Macchia Rossa, con la quale stabilì in 9 ore e 56 minuti il tempo di rotazione del pianeta, ma fu anche in grado di osservare abbastanza dettagliatamente le strutture della zona equatoriale, trovando per questa un periodo di rotazione leggermente inferiore, cioè 9 ore e 51 minuti. Il diverso tempo di rotazione alle varie latitudini sottintendeva che i dettagli osservati non potevano appartenere ad una superficie solida.

La superficie di Giove, o meglio, la sua atmosfera, dato che possiamo osservare solo quella, è caratterizzata dalla presenza di nubi colorate e disposte secondo bande parallele all'equatore. Quelle più chiare, le “zone”, sono formate da gas caldi ascendenti, quelle più scure e rossastre, le “fasce”, da gas freddi discendenti.

Su Giove il tempo è imprevedibile, e macchie scure e chiare possono formarsi improvvisamente e altrettanto repentinamente scomparire.

La rapida variabilità dei dettagli portò a pensare ad una analogia con il sistema di nubi dell'atmosfera terrestre. Venti veloci fino a 400 chilometri all'ora frustano gli orli delle zone e delle fasce creando vortici turbolenti, conferendo loro un aspetto merlettato. L'atmosfera di Giove si calcola costituita per l'88% di idrogeno molecolare, per l'11% di elio e per il resto di metano, ammoniaca, acqua, anidride carbonica e altre sostanze, come lo zolfo. Sono proprio le sostanze presenti in misura minore che, combinandosi con gli atomi di idrogeno, tingono le nubi di colori che cangiano dal rosso all'arancione, al marrone, al giallo, al verde, al blu.

Si suppone che al di sotto delle nubi di ammoniaca ghiacciata di alta quota vi siano nubi di vapore d'acqua. È verosimile ipotizzare, a circa 1.000 chilometri, la presenza di uno sconfinato oceano di idrogeno e altri elementi, di consistenza melmosa e distribuito sull'intero pianeta e profondo circa 25.000 chilometri, finché all'enorme pressione, che supera ormai i 3 milioni di atmosfere, l'idrogeno liquido si trasforma in idrogeno metallico: una mistura di protoni ed elettroni liberi di circolare nella massa. Scendendo ancora più in profondità si giungerebbe ad un nucleo roccioso con un raggio di circa 12.000 chilometri, probabilmente composto da silicati di ferro.

Giove non è considerato un corpo unico, ma un sistema circondato da tre anelli, almeno 16 satelliti (tra i quali i quattro Galileiani: Io, Europa, Ganimede e Callisto) e forse una famiglia di comete. L'analisi delle immagini inviate a Terra dalle sonde Voyager 1 e 2 e dalla sonda Galileo, ha rivelato diverse cose sulla natura dei satelliti galileiani: la presenza di vulcani attivi su Io (raggio 1.815 Km), che lo rendono senza dubbio il più spettacolare tra i satelliti del Sistema Solare, con pennacchi che salgono fino a 280 chilometri di altezza, i quali disperdono nello spazio un centinaio di chili di materiale sulfureo al secondo; una superficie ghiacciata su Europa (raggio 1.569 Km), superficie costituita da una crosta di ghiaccio del cui spessore si discute da molto tempo, solcata da linee larghe da 20 a 40 chilometri; una superficie ghiacciata molto varia nel colore e nella forma, con corrugamenti su Ganimede (raggio 2.631 Km), il più grande satellite di Giove; e una superficie molto craterizzata su Callisto (raggio 2.400 Km), sul quale la struttura più vistosa è un bacino d'impatto di 600 km di diametro, notevole per un corpo che non raggiunge i 5.000 chilometri di diametro.

A causa della vicinanza a Giove, i satelliti più piccoli sono un facile bersaglio per i frammenti di comete e di asteroidi provenienti dallo spazio interplanetario. Accelerate dal potentissimo campo gravitazionale di Giove, le meteoriti colpiscono la superficie dei satelliti ad una velocità elevatissima, vaporizzandosi o deflagrando. L'esplosione è così imponente da proiettare nello spazio cumuli di microscopici detriti. Per la formazione degli anelli sono però determinanti anche le dimensioni ridotte dei quattro satelliti più interni (Amaltea, Tebe, Adrastea, Metis), la cui forza di gravità è insufficiente a trattenere la nube di detriti. Le polveri si dispongono a disco, formando orbite molto simili a quelle del satellite da cui provengono, sia nella grandezza che nella lieve inclinazione relativa al piano equatoriale del pianeta.

Il bordo ben delineato dell'anello più esterno si trova alla distanza di 55.000 chilometri al di sopra delle nubi del pianeta. È il più brillante ed è largo circa 800 chilometri. Il secondo è più esteso con una larghezza di 6.000 chilometri. Infine, un terzo anello molto più debole sembra estendersi fino all'atmosfera del pianeta. Gli anelli di Giove hanno un caratteristico colore arancione e sembra che il loro spessore non sia maggiore di qualche chilometro. A differenza di quelli di Saturno, gli anelli di Giove non contengono ghiaccio.

Anelli di Giove (dal più interno al più esterno): Halo; Main; Gossamer.

Il secondo Signore degli Anelli in ordine di distanza dalla Terra, ma il primo nel nostro immaginario, è indubbiamente Saturno.

Visto ad occhio nudo, Saturno è paragonabile ad una stella di colore giallo-verdastra, considerato di cattivo auspicio dagli antichi e per questo l'astro fu consacrato al dio Saturno; Padre di Giove, fu da questi sconfitto nella lotta per conquistare la signoria dell'Olimpo. Saturno (o Crono) era infatti un Titano, e proprio a Titani e Giganti sono dedicati alcuni satelliti del pianeta, come Dione, Encelado, Giapeto, Iperione, Mimas e Teti, mentre una luna è dedicata alla sfortunata moglie di Crono, Rea.

Il pianeta ruota intorno al Sole con un periodo orbitale di 29,5 anni, a una distanza media di 1430 milioni di chilometri. Il periodo di rotazione media è di 10,25 ore e come visto per Giove, l'alta velocità di rotazione porta ad un notevole schiacciamento del pianeta, tanto che la differenza tra il diametro equatoriale e il diametro polo-polo è di circa 12.000 chilometri.

La densità del pianeta è inferiore a quella dell'acqua, e dato un oceano sufficientemente grande vi galleggerebbe tranquillamente.

Quando Galilei puntò il suo telescopio verso Saturno, osservò uno strano rigonfiamento ai lati del pianeta che non riuscì a spiegare. Nel 1610, quando rese pubbliche le osservazioni, pensò che si trattasse di corpi separati ai lati di Saturno. Tuttavia, nel 1612, queste protuberanze, che egli battezzò “orecchie”, sembrarono scomparire. La natura del fenomeno rimase incompresa fino al 1659, quando Huygens vide che le protuberanze erano parte di un anello che circondava il pianeta ma che non lo toccava. La ragione delle sparizioni sta nel fatto che l'asse del pianeta è inclinato di 29° rispetto alla verticale e gli anelli sono tanto sottili che quando la Terra si trova direttamente nel piano degli anelli (quindi ogni circa 15 giorni), questi sono visti di taglio e, quindi, sembrano scomparire.

La luminosità di Saturno non dipende quindi soltanto dalla distanza dalla Terra, ma anche dalla posizione degli anelli.

Il famoso anello non ha un aspetto omogeneo. Già Campani, nel 1664 distingueva nella zona esterna una fascia scura e una più chiara e Cassini nel 1675 ne osservò la divisione che oggi porta il suo nome. Gli strumenti più perfezionati disponibili nel secolo scorso portarono alla scoperta di nuove divisioni dell'anello, quale quella di Encke nel 1838 e a distinguere numerosissime altre divisioni molto sottili. Infine, nel 1850 fu avvistato un ulteriore anello molto tenue, attraverso i quale si vede chiaramente il corpo del pianeta, interno agli anelli luminosi.

L'atmosfera è composta di idrogeno molecolare per il 96,3%, di elio per il 3,3% e di metano per il 0,4%, e come Giove, anche Saturno presenta una serie di bande o fasce parallele all'equatore di colori leggermente diversi e molto più sfumati. Esse si possono dividere in regioni polari, in zone temperate e tropicali e in fasce equatoriali. Sebbene il contrasto cromatico su Saturno sia molto minore che su Giove, si riescono a scorgere numerose macchie ovali che, come la Grande Macchia Rossa di Giove, possono rimanere visibili per anni e anche per secoli.

La più grande macchia ovale stabile, chiamata “Grande Berta” misura 10.000 x 6.000 chilometri.

Un'altra grande macchia di colore rossastro, chiamata “macchia di Anna”, misura 5.000 x 3.000 chilometri. Il suo colore è dovuto alla presenza di fosforo. Infatti, le nubi contengono una grande quantità di fosfina (una molecola composta da tre atomi di idrogeno e da uno di fosforo) da cui il fosforo si libera quando tale sostanza viene colpita dalla luce solare. In generale la colorazione dipende dalle proprietà delle sostanze presenti e dal modo in cui la luce solare eccita e dissocia le molecole atmosferiche. Il bianco è dovuto alle molecole di ammoniaca, la colorazione bruna alla presenza di idrosolfuro di ammoniaca, l'azzurro al vapore acqueo.

Le sonde americane Voyager hanno permesso di misurare le velocità dei venti che muovono l'atmosfera e sono giunti a incredibili risultati: la velocità massima è all'equatore con venti diretti verso est che spirano a circa 500 metri al secondo, quindi a circa 1.800 chilometri all'ora!

La struttura interna di Saturno è molto simile a quella di Giove. Le dimensioni del nucleo roccioso sono paragonabili a quelle della Terra. Al di sopra si trova idrogeno metallico e più in alto un oceano di idrogeno liquido e di elio e infine l'atmosfera con le sue complicate evoluzioni.

L'aspetto però più interessante di Saturno sono certamente gli anelli. Essi sono in realtà formati da migliaia di sottili anelli e di altrettante sottili divisioni che danno all'insieme l'aspetto di un disco di grammofono.

L'intero sistema è molto complesso ed ancora scarsamente conosciuto, non tutti i dettagli delle circa 30.000 immagini inviate dalle sonde Voyager sono stati analizzati a fondo. Alcune cose però sembrano certe.

Ci sono complesse risonanze dovute alle forze mareali tra alcuni dei satelliti ed il sistema degli anelli: alcune lune, i cosiddetti Satelliti Pastore (Atlas, Prometeo, Pandora) con la loro azione gravitazionale mantengono confinate negli anelli le particelle che li compongono impedendo in tal modo che si disperdano e contribuendo a disegnare un netto confine interno ed esterno dell'anello in questione;

Mimas (raggio 195 Km) sembra essere responsabile della scarsità di materiale nella Divisione di Cassini, che sembra a sua volta avere analogie con gli Spazi di Kirkwood nella Fascia degli Asteroidi;

Pan (raggio 5 Km) si trova all'interno della divisione di Encke.

Le osservazioni dei Voyager hanno mostrato che gli anelli hanno al massimo uno spessore di 100 metri. Se manteniamo la similitudine del disco di vinile, allo stesso rapporto tra diametro e spessore, un disco da grammofono avrebbe un diametro di 5 chilometri.

Anelli e Divisioni di Saturno (dal più interno al più esterno): Anello D; Divisione Guerin; Anello C; Divisione Maxwell; Anello B; Divisione Cassini; Intervallo di Huygens; Anello A; Encke Minima; Divisione Encke; Anello F; Anello G; Anello E.

Intorno a Saturno orbita un numeroso corteo di satelliti: 18 indicati con nomi veri e propri e almeno altri 12, recentemente scoperti, ancora senza nome.

Il primo e il più grande fu scoperto da Huygens nel 1665 e fu in seguito battezzato con il nome di Titano. Ha un diametro di 5.150 chilometri, presenta una colorazione che oscilla tra il rossastro e l'arancione ed è circondato da una atmosfera. La sonda Voyager 1 ha misurato la composizione dell'atmosfera, rivelando la presenza di azoto per il 90%, di metano fra l'1 e il 10% e forse di argo. Inoltre è stata individuata l'esistenza di quantità molto minori di etano, acetilene, propano e altri composti organici. Dal punto di vista della composizione, l'atmosfera di Titano somiglia almeno parzialmente a quella della Terra, essendo gli unici corpi del Sistema Solare le cui atmosfere sono ricche di azoto.

Il pianeta Urano non era conosciuto dagli antichi. il nome deriva dal padre di Saturno, sposo di Gea ed evirato dal figlio che volle prenderne il posto nella signoria sugli dei e sugli uomini. Prima di lasciare il primato al figlio lanciò una maledizione. Predisse che anch'egli sarebbe stato spodestato da un suo discendente, e fu così che Crono prese a divorare i suoi figli onde evitare che la profezia si avverasse.

Wilhelm Herschel era in origine un musicista tedesco emigrato da Hannover in Inghilterra, dove suonava nell'orchestra di Bath. Era anche un astronomo dilettante che amava costruire da sé i propri strumenti. La notte del 13 marzo 1781 stava scrutando il cielo alla ricerca di stelle doppie quando la sua attenzione fu attratta da un astro la cui immagine non gli appariva così netta come quella delle altre stelle. Egli credette che si trattasse di una cometa, poi grazie ai calcoli di Lexell e dell'italiano Oriani, si rese conto che si trattava di un pianeta.

Dall'epoca della sua scoperta al 1986, quando fu avvicinato a Voyager 2, si sapeva molto poco della struttura fisica e della composizione chimica del pianeta.

Urano presenta una caratteristica non riscontrabile in nessun altro pianeta: il suo asse di rotazione giace quasi sul piano dell'orbita (invece che essere più o meno verticale rispetto a tale piano, come succede per gli altri pianeti) per cui il pianeta sembra rotolare lungo la sua orbita; di conseguenza ai solstizi, a causa dell'inclinazione che si aggira intorno agli 98° (il polo nord in realtà giace sotto l'eclittica), rivolge ora uno ora l'altro polo al Sole. Poiché il periodo orbitale di Urano è di 84 anni, i due poli vengono osservati alternativamente dalla Terra ogni 42 anni. In questo periodo rivolge al Sole il suo polo nord.

Nessuno sa perché Urano sia coricato su un fianco, forse molto tempo fa ha subito una collisione con un altro grande corpo celeste.

Il suo periodo di rotazione è di 17 ore e 12 minuti, ha un diametro di 52.000 chilometri, quattro volte maggiore di quello della Terra e viaggia ad una distanza media dal Sole di 2.900 milioni di chilometri.

Il colore di Urano appare verdazzurro e il suo disco è solcato da sporadiche nubi bianche. Questa colorazione è dovuta alla presenza di idrogeno e metano nell'atmosfera, i quali assorbono la luce solare soprattutto nel rosso e nell'infrarosso, lasciando passare il verde e l'azzurro. L'ammoniaca, a causa della bassissima temperatura (che varia dai - 208°C al polo che punta verso il Sole ai -215°C all'equatore) è in proporzione minore allo stato gassoso, ed è invece in gran parte condensata in cristalli. Negli strati più alti dell'atmosfera al di sopra delle zone circumpolari si sono formate estese formazioni di brina (forse dovute a reazioni fotochimiche negli idrocarburi) mentre nelle zone verso l'equatore si sono osservati sistemi di nubi in veloce movimento attorno al pianeta. I venti soffiano nella direzione dei paralleli alla velocità di circa 650 chilometri all'ora.

Si ritiene che il pianeta sia formato da un solido nucleo roccioso avvolto da un oceano di idrogeno molecolare, elio, metano e ammoniaca allo stato liquido e, infine, da uno strato superficiale di idrogeno e di elio che sfuma gradatamente nell'atmosfera, con uno spessore di circa 7.600 chilometri.

Gli anelli sono stati scoperti nel 1977 grazie alle osservazioni di occultazioni stellari da parte di Urano effettuate dal Kuiper Airborne Observatory, un aeroplano d'alta quota attrezzato per osservazioni astronomiche. Nel corso delle occultazioni si osservò che, sia prima, sia dopo l'occultazione la stella occultata subiva cinque oscuramenti parziali della propria luce che si ripetevano, simmetricamente, in senso inverso. Era evidente che la stella transitava, oltre che dietro al pianeta, anche dietro a cinque oggetti parzialmente assorbenti e disposti simmetricamente rispetto al diametro del pianeta. Voyager 2 ha fotografato gli anelli nove anni più tardi, fra il 30 dicembre 1985 e il 24 gennaio 1986.

In generale gli anelli di Urano sono sottili (da 10 a 100 chilometri di larghezza), hanno bordi netti e sono (tranne Eta) lievemente eccentrici. Fra gli anelli si frappongono zone estese di materiale diffuso, lacune larghe da 300 a oltre 2.000 chilometri. Le particelle che compongono gli anelli hanno dimensioni centimetriche e superfici irregolari, mentre le particelle micrometriche sono presenti in quantità inferiori allo 0,1%. La larghezza totale del sistema di anelli ammonta a 14.160 chilometri.

Anelli di Urano (dal più interno al più esterno): 1986U2R; U6R; U5R; U4R; Alpha; Beta; Eta; Gamma; Delta; 1986U1R o Lambda; Epsilon.

Urano è circondato anche da almeno 15 satelliti, che orbitano intorno all'equatore fortemente inclinato del pianeta, come gli anelli.

Diversamente dagli altri corpi del sistema solare che hanno nomi derivati dalla mitologia classica, le lune di Urano prendono i loro nomi dagli scritti di Shakespeare (come “La tempesta” o “Sogno di una notte di mezza estate”): ad esempio Miranda, Ariel, Umbriel, Titania e Oberon.

Oberon è il più grande, con i suoi 760 chilometri di raggio. La superficie è scura e piana, con alcuni crateri circondati da zone più chiare. È stata fotografata una montagna enorme, alta circa 6 chilometri che, se paragonati al raggio del satellite, rappresentano circa un centesimo del raggio, come se l'Everest fosse alto più di 50 chilometri sul nostro pianeta!

Miranda, 500 chilometri di diametro, ha un paesaggio molto vario, con un terreno cosparso di crateri, un altro completamente segnato da striature e uno ancora più accidentato. Probabilmente le singole strutture hanno età geologiche diverse. Si ritiene che le più antiche siano quelle cosparse dal maggior numero di crateri. Le increspature del terreno, profonde fino a qualche chilometro, mostrano materiali con diversa albedo, cioè con diverso potere riflettente. È il satellite di Urano più brillante, riflettendo il 30% della luce incidente.

Il successivo Signore degli Anelli, Nettuno, è dedicato a Poseidone, fratello di Zeus e re del mare. I due satelliti più grandi sono chiamati come Tritone, suo figlio, creatura metà uomo e metà pesce, e Nereide, dedicato alle ninfe marine di cui faceva parte la moglie Anfitrite.

A differenza della scoperta accidentale di Urano, l'esistenza di Nettuno fu prevista prima della sua scoperta. Gli astronomi si accorsero che Urano non seguiva esattamente l'orbita prevista, e una possibile causa di tale irregolarità era che esso fosse attratto dalla gravità di un pianeta non ancora scoperto. Due astronomi accettarono la sfida di calcolare matematicamente la posizione di questo corpo sconosciuto: John Adams a Cambridge e Urbain Le Verrier a Parigi.

Adams terminò il suo lavoro nel settembre 1845 e Le Verrier nell'agosto 1846.

La sera del 23 settembre 1846, la stessa in cui si iniziò a Berlino la ricerca, Johann Galle notò la presenza di un astro relativamente brillante là dove le carte del cielo non riportavano nulla. Il nuovo pianeta, a cui fu dato il nome di Nettuno, orbita intorno al Sole in 165 anni ad una distanza media di 4.500 milioni di chilometri, tanto che la quantità di luce e calore ricevuti dal Sole è circa 900 volte inferiore a quella ricevuta dalla Terra.

La temperatura media alla sommità dell'atmosfera è di -215°C, superiore di circa 10°C a quella prevista, per cui è stata formulata l'ipotesi di una sorgente di calore interna. È leggermente più piccolo di Urano ed ha un periodo di rotazione di 16,1 ore.

Nettuno è molto più bello di Urano. Il suo colore azzurro mare, è dovuto soprattutto al metano presente nell'atmosfera che assorbe le radiazioni di lunghezza d'onda maggiore (corrispondente ai colori rosso, arancio e giallo) e lascia passare quelle di lunghezza d'onda minore, di colore azzurro e violetto. Per questo la luce solare riflessa dalle nubi di Nettuno è privata della componente rosso-arancio ed appare azzurra. Inoltre, il disco di Nettuno è solcato da nubi bianche, brillanti e variabili, che ruotano più lentamente del pianeta o con moto retrogrado. L'atmosfera è composta per l'80% di vapore acqueo, di elio per il 19%, metano, acqua e anidride carbonica che si condensano a formare nubi e pioggia.

La sonda Voyager 2 ha misurato venti a velocità di quasi 600 metri al secondo, pari a 2.160 chilometri all'ora diretti verso ovest, cioè in senso opposto a quello di rotazione del pianeta.

Gli anelli sono molto tenui e caratterizzati da singolari interruzioni che hanno reso enigmatici i risultati dei tentativi compiuti per individuarli con lo stesso sistema usato per Urano, quello delle occultazioni. Voyager 2 ha rivelato il numero (5) e la struttura degli anelli. Se osservati da Terra si presentano come deboli archi ai lati del pianeta. La loro osservazione è stata sempre ostacolata dall'intensa luminosità del pianeta, ma non appena questa venga mascherata, le sottili strutture diventano visibili.

Gli anelli di Nettuno hanno dei nomi: il più esterno è Adams (che contiene 3 archi più vistosi nominati Liberté, Egalité e Fraternité), poi un anello senza nome coabitante con Galatea (una luna di 75 chilometri di raggio), quindi Le Verrier, le cui estensioni esterne sono chiamate Lassell e Arago per giungere infine il debole ma vasto Galle. La presenza delle strutture a forma di arco immutate per almeno 5 anni, quanti ne sono passati fra l'epoca delle osservazioni delle occultazioni e l'arrivo della sonda Voyager 2, costituisce uno dei numerosi problemi ancora irrisolti del Sistema Solare.

Anelli di Nettuno (dal più interno al più esterno): Galle; Le Verrier; Lassell; Arago; Adams.

Nettuno è accompagnato da 8 lune, tra le quali le più grandi sono Tritone, Proteus e Nereide.

Anche Tritone, come Titano, possiede un'atmosfera composta da azoto molecolare e metano, con tracce di argo e monossido di carbonio. La temperatura misurata è di 38°K cioè -235°C, cosa che fa di Tritone il corpo più freddo del Sistema Solare finora esplorato. Tritone gira su un'orbita retrograda e la forza di attrazione di Nettuno fa sì che l'orbita si restringa gradualmente e costantemente, così che il satellite si avvicinerà a spirale sempre più finché finirà per disintegrarsi tra 10-100 milioni di anni.

Nereide, è molto più piccolo (raggio 170 Km) ma ha un'orbita eccezionalmente ellittica, che lo fa oscillare tra 1,4 e 9,7 milioni di chilometri da Nettuno.

Fin dal primo passo fuori della proverbiale caverna, l'uomo è sempre stato affascinato dalla bellezza e dalle meraviglie del cielo notturno e dalle quasi infinite possibilità offerte dallo spazio. Infatti l'astronomia è al tempo stesso la più vicina e la più distante scienza dall'esperienza comune oltre ad essere anche la più giovane e la più antica delle scienze.

La più antica perché quasi ogni cultura ha compreso la necessità di predire la venuta delle stagioni, portando esperti a rincorrere e a prevedere i moti del Sole, della Luna e dei pianeti. Molti dei monumenti preistorici che esistono ancora oggi sono allineati a qualche direzione astronomica. Le piramidi egizie, Stonehenge, le città dei nativi americani, i templi maya e aztechi sono tutti complessi osservatori astronomici progettati per trovare o predire il moto dei pianeti o delle stagioni.

La più giovane perché solo nell'ultimo secolo o quasi, abbiamo calcolato l'età dell'universo e la sua misura; perché solo negli ultimi 50-60 anni abbiamo compreso molte delle leggi della fisica che guidano l'universo e fanno di oggetti “esotici” quali buchi neri, stelle di neutroni e un serraglio di altre cose, una serie di nozioni reali per tutti; e infine, solo negli ultimi anni abbiamo trovato pianeti orbitanti attorno ad altre stelle e quindi la reale possibilità di vita al di fuori della Terra.

Ovviamente in queste poche righe non è possibile esaurire il tema dei Signori degli Anelli, ma spero che siano bastate per instillare in voi quel minimo di curiosità che può indurvi ad approfondire di persona l'argomento.

Fuori, nel mondo,
cerchi materiale di gioia:
ma solo in te stesso
lo puoi trovare.
Tagore, Scintille

Monografia n.79-2002/6

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