Sistema solare: il sole e i pianeti

Il sistema Solare

Come è fatto il sole?
Il sole è una stella gialla nana costituita per la maggiorparte da idrogeno, che grazie alla fusione nucleare si trasforma in elio producendo energia sotto forma di luce, calore, raggi x, raggi y e radiazioni ultraviolette. Nel sole ci sono due parti fondamentali: la struttura interna e l’atmosfera solare.

E’ costituita dal nucleo nel quale avvengono le reazioni di fusione; zona radiativa nella quale l’energia viene trasportata all’esterno. Poi la zona convettiva in cui l’energia si propaga attraverso correnti convettive. Sopra la zona convettiva c’è la superficie del sole chiamata fotosfera che ha una temperatura di circa 6000°C.

La fotosfera è un guscio sottilissimo e luminoso: le parti che appaiono brillanti corrispondono alla corrente calda che risale, mentre le zone scure a quella più fredda che discende. Sulla fotosfera ci sono macchie scure chiamate macchie solari. Sono enormi vortici che mostrano una zona più scura e meno calda e che si muovono da ovest verso est: ciò significa che il sole ha un moto di rotazione. Il tempo impiegato per una rotazione completa è di 25 giorni chiamato giorno solare.

E’ costituita dalla cromosfera e dalla corona solare. La cromosfera ha uno spessore di 10000 km e si può vedere durante l’eclissi e appare come un alone di colore rosato. La corona solare anch’essa visibile durante le eclissi e non ha un confine. Da alcune zone della corona solare vengono lanciati protoni, neutroni, nuclei di elio e particelle ionizzate che formano il vento solare. Nelle zone interne della corona solare si vedono le protuberanze che sono getti di materia solare che sono scagliati dalla fotosfera.

Già nel passato l’osservazione del cielo ha permesso di scoprire alcuni pianeti del sistema solare e di osservarne degli aspetti come gli anelli di Saturno o la grande macchia rossa di Giove. Ma con l’avvento dell’era spaziale si sono potute conoscere le loro caratteristiche: La natura delle sostanze che li compongono, la presenza o meno di un’atmosfera e di una superficie solida, la loro temperatura, il numero di satelliti. Sono state accumulate molte più conoscenze del passato.

E’ il pianeta più vicino al Sole e dista solo di circa 58 milioni di km . E’ uno dei più piccoli pianeti con un diametro poco più grande di quello della Luna . Essendo vicino al Sole non si può osservare con il telescopio. Il suolo è coperto da atmosfera di elio e altri gas e raggiunge i 425°C di mattina mentre di notte scende a – 170°C. Non c’è traccia di vita animale e vegetale.

E’ il pianeta più vicino a noi e brilla nel cielo più di ogni altra stella. Ha una distanza media dal Sole di circa 108 milioni di km. Assomiglia molto alla Terra per quanto riguarda il diametro e la densità ma l’atmosfera è completamente diversa. Venere è perennemente avvolto da uno strato di nubi che con la loro presenza formano l’effetto serra e sulla superficie la temperatura è altissima ( 480°C). Per questo Venere pur essendo simile alla Terra presenta un ambiente “infernale” dove sarebbe impossibile ogni forma di vita.

E’ chiamato il pianeta rosso per il colore della sua terra. Compie 687 giorni per fare il giro della sua orbita quasi 2 anni della Terra. Possiede 2 satelliti Phobos e Deimos, caratterizzati dai suoi tantissimi crateri. Su Marte si possono osservare tanti deserti e rilievi. Il suolo di Marte è secco ma l’acqua non manca, si trova ai poli, allo stato solido sotto forma di ghiaccio. A Marte le condizioni ambientali sembrano favorevoli alla vita tuttavia oggi è confermato che sul pianeta non c’è alcun segno di vita.

Giove è il più grande dei pianeti del Sistema Solare. Dista circa 779 milioni di km, ha la massa 318 volte maggiore alla Terra. Ha un moto di rotazione molto veloce e ha i poli schiacciati, da qui si può dedurre che è in parte fluido. E’ contraddistinto da gli altri a causa delle grandi macchie di cui una la più spiccante viene chiamata La grande macchia rossa , si pensa che sia un grande uragano in attività da molto tempo. La sua atmosfera è composta da idrogeno , elio, ammoniaca, metano, vapore acqueo e idrocarburi. Giove ha 16 satelliti di cui quattro già noti ai tempi di Galileo: Io, Europa, Ganimede, Callisto.

E’ il più noto fra i pianeti per la presenza degli anelli che lo rendono spettacolare. Essendo uno dei più grandi pianeti impiega 29 anni terrestri per fare il suo giro intorno al Sole. E’ costituito da un nucleo di idrogeno liquido coperto da un involucro formato da varie sostanze che rendono sfavorevole la vita. Dista dal Sole 1428 milioni di km. E’ circondato da 17 satelliti di cui il più grande Titano, noto già nel 600.

Urano si trova così distante dal Sole che impiega 84 anni per fare il giro . Possiede 15 satelliti ed è circondato da 10 sottilissimi anelli, data la distanza dal Sole la sua temperatura tocca i -200 °C.

Ha intorno 3 anelli sottili, possiede otto satelliti fra il quale uno , Tritone , che è il corpo più freddo scoperto nel Sistema Solare. La temperatura raggiunge i -236 °C.

E’ il più lontano pianeta del Sistema Solare cosicché compie 248 anni per fare il giro del Sole. Questo lontanissimo pianeta sembra sia formato da 2 immense palle di neve. Il suo satellite si chiama Caronte e ruota l’uno attorno all’altro.

Cosa sono?
Frammenti di ghiaccio a spasso nel cielo Le comete sono piccoli corpi celesti composti di polvere, roccia e ghiaccio. Quando nella loro orbita si avvicinano al sole, l’aumento della temperatura fa si che il ghiaccio sublimi e sfugga, portando con se polvere e roccia che formano il nucleo centrale e generando un alone luminoso, la chioma. I vapori e le polveri della chioma vengono spinti dal vento solare formando una coda lunghissima. A volte ritornano.
Le comete possono percorre orbite ellittiche o a volte paraboliche . Se l’orbita è ellittica la cometa ritornerà periodicamente.

Intorno al nostro sistema solare è presente una nube di frammenti cosmici, la nube di Oort. L’orbita di Nettuno è composta da miliardi di frammenti di materiale cosmico, molti dei quali con un diametro superiore a un chilometro.
Come si muovono i pianeti

Le leggi del moto dei pianeti furono formulate nel ‘600 dall’astronomo tedesco Giovanni Keplero. Le leggi di Keplero, che si fondono sulle osservazioni dei movimenti dei pianeti compiuta dallo stesso Keplero e dagli astronomi che lo avevano preceduto, furono confermate e spiegate più tardi, quando Newton formulò la legge della gravitazione universale.

Prima legge di Keplero
La prima legge detta anche legge delle orbite e dei pianeti, afferma che:

La forma ellittica dell’orbita ha come conseguenza il fatto che la distanza fra un pianeta e il Sole non è la stessa. Il punto in cui il pianeta è alla distanza minima dalla stella viene detto perielio, invece la massima distanza si chiama afelio.

Seconda legge di Keplero
La seconda legge detta anche legge delle aree afferma che:

Quando il pianeta si avvicina nel Sole, la forza di attrazione gravitazionale, produce un accelerazione del suo moto e di conseguenza la sua velocità aumenta; quando invece si allontana la forza di attrazione gravitazionale diminuisce e la velocità decresce.

Terza legge di Keplero
Keplero trovò anche una relazione tra il moto dei diversi pianeti e la loro distanza dal Sole, che espresse con la terza legge, detta anche legge dei tempi.

In altre parole esiste un rapporto costante tra i quadrati dei tempi di rivoluzione e i cubi delle rispettive distanze dal Sole.

dove T è il tempo impiegato dal pianeta per compiere la sua intera orbita e d è la sua distanza media dal sole.