Sistema Solare

Il sistema solare è costituito, oltre che dal Sole, da otto pianeti (quattro pianeti rocciosi interni e quattro pianeti gassosi esterni), dai rispettivi satelliti naturali, da cinque pianeti nani e da miliardi di corpi minori.

In ordine di distanza dal Sole, gli otto pianeti sono: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

A metà del 2006 cinque corpi del sistema solare sono stati classificati come pianeti nani: Cerere, situato nella fascia principale degli asteroidi, e altri quattro corpi situati al di là dell’orbita di Nettuno, ossia Plutone (in precedenza classificato come il nono pianeta), Haumea, Makemake, e Eris.

Sei dei pianeti e quattro dei pianeti nani hanno in orbita attorno a essi dei satelliti naturali; inoltre tutti i pianeti esterni sono circondati da anelli planetari, composti di polvere e altre particelle.

Il sistema solare si trova nel braccio di Orione della Via Lattea, dal cui centro dista quasi 28 000 Anni luce. Esso compie una rivoluzione all’interno della stessa Galassia, percorrendo un’orbita ellittica; dalla Terra, il moto sembra essere diretto verso una direzione apparente. La velocità di rivoluzione media è pari a circa 250 km/s, e per compiere una rivoluzione completa il sistema solare impiega circa 230 milioni di anni.

L’origine del sistema solare

Si pensa che il Sole e i pianeti si siano formati da una nebulosa di gas interstellari in contrazione, circa 4,6 miliardi di anni fa. L’ipotesi di un’origine comune trova conferma nell’analisi di alcune regolarità di comportamento dei pianeti, che ruotano attorno al Sole muovendosi tutti nello stesso verso, a parte Venere ed Urano, e percorrendo orbite sostanzialmente complanari. Secondo le attuali teorie, la nebulosa primordiale aveva una temperatura molto bassa ed era costituita da idrogeno, elio, una grande varietà di elementi chimici più pesanti e polveri. Circa 5 miliardi di anni fa al centro della nebulosa si sarebbe creata una parte più densa e di conseguenza la nube, sotto la spinta della forza gravitazionale, avrebbe cominciato a contrarsi. In pochi milioni di anni, nella zona centrale, la densità e la temperatura sarebbero aumentate e si sarebbe formato il proto-Sole. Contemporaneamente, la contrazione avrebbe causato un aumento della velocità di rotazione e della forza centrifuga del sistema. Così la nube si sarebbe appiattita, assumendo un aspetto simile a un disco rotante intorno al Sole. Nelle fasi finali del processo, un forte vento solare avrebbe trascinato verso le regioni più esterne tutti gli elementi leggeri, soprattutto l’idrogeno e l’elio. Mentre il nucleo del proto-Sole si riscaldava fino a raggiungere le temperature necessarie per le reazioni termonucleari, nel disco circostante accrescevano alcuni corpi attraverso delle collisioni e attirando frammenti più piccoli presenti nello spazio circostante. Si sarebbero formati così i proto-pianeti, dai quali sarebbero derivati gli attuali pianeti, mentre il proto-Sole si trasformava in una stella gialla e stabile.

Struttura

Il Sole è una sfera di gas incandescenti che produce energia continua per effetto della fusione di idrogeno nel nucleo. Il suo nucleo ha temperature e densità così elevate che i nuclei di idrogeno si fondono insieme formando elio. Queste reazioni liberano un’enorme energia, che attraversa la zona di radiazione e di convezione, giunge alla superficie e si libera nello spazio.

I pianeti e i loro movimenti

I pianeti compiono la loro rivoluzione intorno al Sole percorrendo orbite che sono quasi complanari con l’orbita terrestre (piano dell’eclittica); sia il moto di rivoluzione che quello di rotazione si svolgono inoltre in senso antiorario (se guardati dal polo nord celeste) a partire da ovest (a eccezione di Venere e Urano). L’inclinazione degli assi di rotazione rispetto al piano orbitale, in tutti i pianeti, non si discosta molto dalla perpendicolare, a eccezione di Urano, che ruota coricato sul piano dell’orbita.

Caratteristiche dei pianeti

I pianeti sono molto diversi l’uno dall’altro per composizione, dimensioni, temperatura e altre caratteristiche. In base alle caratteristiche chimico fisiche i pianeti possono essere distinti in due gruppi: i pianeti di tipo terrestre (Mercurio, Venere, Terra e Marte), cioè simili alla Terra, e i pianeti di tipo gioviano (Giove, Saturno, Urano, Nettuno), cioè simili a Giove. Le differenze tra i due tipi di pianeti sono numerose: innanzitutto i pianeti terrestri hanno tutti una massa piccola, nessuno o pochi satelliti e bassa velocità di rotazione, mentre i pianeti gioviani hanno grande massa, diversi satelliti ed elevata velocità di rotazione. Per questo motivo i pianeti gioviani hanno una forma più schiacciata ai poli rispetto a quelli terrestri. Inoltre i pianeti terrestri hanno una densità che è in media cinque volte quella dell’acqua, mentre la densità dei pianeti gioviani è solo 1,2 volte quella dell’acqua. Esaminando la loro composizione, si è notato che i pianeti di tipo terrestre sono essenzialmente costituiti da materiali rocciosi e metallici; i pianeti di tipo gioviano, invece, sono costituiti per lo più da elio, idrogeno e piccole quantità di ghiaccio. Ancora, l’atmosfera dei pianeti terrestri manca del tutto o comunque è rarefatta, al contrario di quelli gioviani in cui l’atmosfera è molto densa, ed è costituita da idrogeno, elio, ammoniaca e metano. Infine la temperatura (più elevata nei pianeti di tipo terrestre) e le sue variazioni annue e giornaliere, dipendono da numerosi fattori: la distanza dal Sole, la presenza di un’atmosfera e la sua composizione chimica, l’inclinazione dell’asse di rotazione, ecc.

Pianeti nani e oggetti minori

Tra Marte e Giove si trova la cosiddetta fascia principale degli asteroidi, composta da milioni di oggetti rocciosi. Fra di essi, Cerere è attualmente ritenuto l’unico a presentare una forma sferoidale e a meritarsi la qualifica di pianeta nano. Oltre Nettuno si stende un’altra fascia di asteroidi, la fascia di Kuiper. Tra questi si trovano Plutone ed Eris, che dal 2006 sono riconosciuti come pianeti nani dall’Unione Astronomica Internazionale. In precedenza Plutone era considerato il nono pianeta.

Il Sole

Il Sole è una stella di  I popolazione, ed è nato nelle fasi successive dell’evoluzione dell’ Universo. Esso contiene più elementi pesanti dell’ idrogeno e dell’elio rispetto alle più vecchie stelle di popolazione II. Gli elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio si formarono nei nuclei di stelle antiche ormai esplose, così la prima generazione di stelle dovette terminare il suo ciclo vitale prima che l’universo potesse essersi arricchito di questi elementi. Le stelle più antiche osservate contengono infatti pochi metalli, mentre quelle di più recente formazione ne sono più ricche. Questa alta metallicità si pensa sia stata cruciale nello sviluppo di un sistema planetario da parte del Sole, poiché i pianeti si formano dall’accumulo di metalli.

Mercurio

Mercurio è il pianeta più vicino al Sole ed è il pianeta più piccolo. Mercurio non possiede satelliti naturali e le sue sole formazioni geologiche conosciute, oltre ai crateri da impatto, sono creste sporgenti, probabilmente prodotte durante una fase di contrazione avvenuta nella sua storia primordiale. Il pianeta è senza atmosfera, fatta eccezione per esili tracce di gas probabilmente frutto dell’interazione del vento solare con la superficie del pianeta. Il suo nucleo relativamente grande e il suo mantello sottile non sono ancora stati spiegati adeguatamente: l’ipotesi principale riporta la possibilità che gli strati esterni siano stati strappati via da un impatto gigantesco. Benché assai splendente è molto difficile osservarlo perché ha il moto molto rapido, in più visto che è vicino al Sole è sempre immerso nei chiarori.

Venere

Venere è per dimensioni molto simile alla Terra, e, come la Terra, ha un mantello composto da silicati attorno a un nucleo ferroso, possiede un’atmosfera e l’attività sulla sua superficie rende evidente la presenza di attività geologica interna. Tuttavia è molto più asciutto della Terra, e la sua atmosfera è novanta volte più densa. Venere non ha satelliti naturali. Esso è il pianeta più caldo del sistema solare, con temperature superficiali superiori ai 450 gradi, molto probabilmente a causa della quantità di gas che provoca effetto serra nell’atmosfera. Non sono state individuate prove definitive delle attuali attività geologiche su Venere, ma si potrebbe pensare che la sua densa atmosfera sia regolarmente alimentata da eruzioni vulcaniche.

Terra

La Terra è il più grande e denso dei pianeti interni, l’unico in cui sono conosciute attuali attività geologiche, ed è probabilmente l’unico pianeta del sistema solare ad ospitare la vita. La sua idrosfera liquida è unica tra i pianeti interni, ed è anche l’unico pianeta dove siano state osservate placche tettoniche. L’atmosfera terrestre è estremamente differente rispetto a quella degli altri pianeti, poiché è stata alterata dalla presenza della vita ed è composta per il 21% di ossigeno. Possiede un satellite naturale, la Luna.

Marte

Marte è più piccolo della Terra e di Venere. Possiede un’atmosfera tenue, composta principalmente da anidride carbonica. La sua superficie, costellata di vulcani, mostra attività geologica che ha persistito fino a tempi relativamente recenti. Il suo colore rosso deriva dalla presenza della ruggine del suolo, ricco di ferro. Marte ha due satelliti naturali (Deimos e Phobos), che si pensa siano asteroidi catturati dal suo campo gravitazionale.

Giove

Giove è il pianeta più grande del Sistema Solare. Esso è composto in larga parte da idrogeno ed elio. Il forte calore interno di Giove crea una serie di caratteristiche semipermanenti nella sua atmosfera, come ad esempio la famosa Grande Macchia Rossa. Giove ha 63 satelliti conosciuti: i quattro più grandi, Ganimede, Callisto, Io e Europa, mostrano analogie con i pianeti terrestri, come fenomeni di vulcanismo e calore interno.

Saturno

Saturno, ha diverse analogie con Giove, come la sua composizione atmosferica. La caratteristica principale che lo distingue è il suo enorme sistema di anelli. Sono noti 60 satelliti (più tre non confermati), due dei quali, Titano e Encelado, mostrano segni di attività geologica. Titano è più grande di Mercurio ed è l’unico satellite del sistema solare ad avere una atmosfera densa formata da azoto e metano.

Urano

Urano, è il pianeta esterno meno massiccio. Unico tra i pianeti, esso orbita attorno al Sole con una inclinazione assiale superiore a 90° rispetto all’eclittica forse data da un impatto con un altro corpo di 275 masse terrestri durante la sua formazione. Ha un nucleo molto freddo rispetto agli altri giganti gassosi, quindi irradia pochissimo calore nello spazio. Urano ha 27 satelliti noti, tra cui i più grandi sono Titania, Oberon, Umbriel, Ariel e Miranda.

Nettuno

Nettuno, anche se leggermente più piccolo di Urano, è più massiccio e quindi più denso. Esso irradia più calore interno rispetto a Urano, ma non tanto quanto Giove o Saturno. Nettuno ha 13 satelliti noti. Il più grande, Tritone, è geologicamente attivo, con geizer di azoto liquido. Tritone è l’unico grande satellite con orbita e direzione retrograda. Nettuno è accompagnato nella sua orbita da una serie di planetoidi che sono in risonanza orbitale 1:1 con esso.

Fascia di Kuiper

La fascia di Kuiper è un grande anello di detriti simile alla fascia degli asteroidi, ma composti principalmente da ghiaccio. Esso è composto principalmente da piccoli corpi del sistema solare, anche se alcuni tra i più grandi oggetti di questa fascia potrebbero essere riclassificati come pianeti nani. In base alle stime, nella fascia di Kuiper esistono oltre 100 000 oggetti con un diametro superiore ai 50 km.

Plutone e Caronte

Plutone è un pianeta nano, ed è il più grande oggetto conosciuto della fascia di Kuiper. Quando venne scoperto, nel 1930, fu ritenuto il nono pianeta del sistema solare, ma nel 2006 è stato riclassificato in pianeta nano. Plutone ha un’orbita relativamente eccentrica, inclinata di 17 gradi rispetto al piano dell’eclittica. Non è ancora chiaro se Caronte, la luna più grande di Plutone, continuerà a essere classificato come tale o verrà riclassificato come pianeta nano. Il baricentro del sistema dei due pianeti non si trova in nessuno dei due corpi, ma cade nello spazio, e per questo Plutone-Caronte è ritenuto un sistema binario. Attorno a loro orbitano altre quattro lune molto piccole: Stige, Notte, Cerbero e Idra.

Haumea e Makemake

Haumea e Makemake sono i più grandi oggetti conosciuti della fascia di Kuiper classica. Haumea è un oggetto a forma di uovo con due lune. Makemake è l’oggetto più luminoso nella fascia di Kuiper dopo Plutone. I due nomi e lo status di pianeta nano sono stati loro concessi nel 2008. La loro orbite sono molto più inclinate rispetto a quella di Plutone (28° e 29°), e a differenza di Plutone non sono influenzati da Nettuno; fanno quindi parte degli oggetti classici della fascia di Kuiper.

Eris

Eris è il più grande corpo conosciuto del disco diffuso. Ha un diametro stimato di circa 2400 km: è quindi il più grande pianeta nano noto. Possiede un satellite, Disnomia.