Il sistema solare

IL SISTEMA SOLARE

I nove pianeti del Sistema Solare
in una composizione artistica
(Bill Arnett)

Il Sistema Solare e' un insieme di corpi celesti in rotazione attorno al Sole. Ne fanno parte, oltre al Sole stesso, 9 pianeti, 61 satelliti, alcune migliaia di asteroidi, ed un numero imprecisato di comete. Partendo dal Sole, troviamo per primi i pianeti interni, Mercurio e Venere, poi la Terra e infine i pianeti esterni: Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone. Tra l'orbita di Marte e quella di Giove c'e' la fascia degli asteroidi.

Dal punto di vista dinamico, il Sistema Solare e' un insieme molto complesso e particolare. Tutti i pianeti ruotano nello stesso verso, cioe' in senso antiorario rispetto ad un ipotetico osservatore posto sul polo nord del Sole.

Le orbite dei pianeti interni
(Calvin J. Hamilton)

Le loro orbite giacciono quasi tutte sullo stesso piano, cioe' sono inclinate al massimo di 2,5 gradi rispetto al piano dell'eclittica, ad eccezione di quelle di Mercurio (7 gradi) e di Plutone (17 gradi).
Le orbite sono pressoche' circolari, tranne quelle di Plutone (che ha un'eccentricita' pari a 0.25) e di Mercurio (0.20).

L'estensione totale del Sistema Solare e' di circa 6 miliardi di Km, pari a 39,3 U.A.. I corpi del Sistema Solare occupano in realta' un volume molto piccolo rispetto alle dimensioni complessive. Il Sistema Solare e' quindi praticamente "vuoto": se il Sole fosse una sfera del diametro di un metro, la Terra avrebbe le dimensioni di un pisello e sarebbe posta a 108 metri di distanza da esso, Giove avrebbe le dimensioni di un'arancia, posta a 550 metri, ed infine Plutone disterebbe 4 km e misurerebbe meno di un millimetri di diametro.

Le orbite dei pianeti esterni
(Calvin J. Hamilton)

CLASSIFICAZIONE DEI PIANETI DEL SISTEMA SOLARE

Il Sole e i pianeti, approssimativamente
nella scala di dimensioni reale
(Calvin J. Hamilton)

Le caratteristiche che distinguono i vari pianeti sono quelle fisiche e quelle relative al loro moto di rivoluzione attorno al Sole e di rotazione attorno al proprio asse.
Le caratteristiche fisiche sono:
dimensioni, massa, densita' media; intensita' di un eventuale campo magnetico; composizione chimica; presenza e composizione dell'atmosfera.
Quelle relative al moto sono:
le dimensioni dell'orbita, l'eccentricita', l'inclinazione del piano orbitale e dell'asse di rotazione rispetto al piano dell'eclittica, il periodo orbitale e il periodo di rotazione.
Infine, i vari pianeti si distinguono per l'eventuale presenza ed il numero di satelliti.

Sotto entrambi gli aspetti, i pianeti del nostro Sole sembrano formare due sistemi distinti: una sorta di sistema solare interno, composto dai PIANETI TELLURICI o ROCCIOSI (Mercurio, Venere, la Terra e Marte) e uno esterno, che comprende i PIANETI GIGANTI (Giove, Saturno, Urano e Nettuno). Plutone sembra per molti versi un pianeta anomalo, che non fa parte di nessuno dei due sottosistemi.

Pianeti rocciosi o tellurici

I pianeti terrestri.
Le dimensioni sono in scala
(Calvin J. Hamilton)

I pianeti rocciosi hanno dimensioni relativamente modeste (meno di 15.000 Km di diametro) e densita' abbastanza alte (da 3 a 5, dove 1 e' la densita' dell'acqua).
Essi sono composti di un nucleo ferroso circondato da un mantello basaltico.
Rispetto ai pianeti giganti, il loro moto di rivoluzione e' piu' veloce e la loro rotazione e' piu' lenta.
i pianeti rocciosi sono piuttosto diversi tra loro per quanto riguarda l'atmosfera (quando presente), la superficie del suolo, il campo magnetico e i parametri orbitali, in contrasto con la relativa uniformita' dei pianeti giganti.

Pianeti giganti

I pianeti gioviani. Le dimensioni sono
in scala (Calvin J. Hamilton)

I pianeti giganti devono il loro nome alle notevoli dimensioni (hanno diametri maggiori di 50.000 Km). Essi hanno densita' prossime ad 1 e si dividono a loro volta in pianeti gassosi (Giove e Saturno) e pianeti di ghiaccio (Urano e Nettuno).
I pianeti gassosi sono composti da un nucleo roccioso circondato da un mantello liquido, a sua volta ricoperto da uno spesso strato di gas.
I pianeti di ghiaccio sono composti invece da un nucleo di roccia, ricoperto da uno strato do ghiaccio, il tutto circondato da un'atmosfera. I periodi di rivoluzione dei pianeti giganti sono molto piu' lunghi rispetto a quelli dei pianeti tellurici, e vano da circa 12 anni (Giove) a quasi 165 (Nettuno).
Viceversa essi ruotano piu' rapidamente dei pianeti rocciosi: ne deriva una notevole forza centrifuga all'equatore, e quindi una forma piu' schiacciata.

Giove, Saturno e Urano possiedono inoltre un insieme di anelli composti da polvere e frammenti di roccia e ghiaccio di varie dimensioni. Infine, tutti i pianeti fgiganti possiedono un gran numero di satelliti, mentre quelli rocciosi ne hanno al massimo due.

Giove e Saturno hanno la particolarita' di emettere 2 volte e mezzo piu' energia di quanta non ne ricevano dal Sole. Questa energia deriva loro da una lenta contrazione gravitazionale, che riscalda il loro nucleo.
Inoltre nella loro atmosfera il rapporto idrogeno-elio e' molto simile a quello solare; questo fa pensare che i due pianeti siano in realta' due "stelle mancate": se fossero piu' massicci, la pressione e la temperatura del gas al loro interno sarebbero sufficienti ad innescare le reazioni termonucleari e a farli diventare stelle.

Plutone

Plutone e il suo satellite
Caronte (NASA/HST)

Plutone e' il meno conosciuto di tutti i pianeti. Esso sembra un caso a parte rispetto agli altri, sia per la sua orbita anomala, sia per tipo e dimensioni. Esso infatti, pur essendo situato nella regione dei pianeti giganti, e' molto piccolo e di tipo roccioso.
Si pensa che Plutone possa essere un ex satellite di Nettuno, sfuggito alla sua attrazione gravitazionale per sistemarsi su un'orbita indipendente attorno al Sole.

Distanze dei pianeti

Le distanze dei pianeti rispetto al Sole seguono la legge di Titius-Bode, che e' stata determinata empiricamente nel 1772. In base ad essa, le distanze dei vari pianeti dal Sole si ottengono moltiplicando la distanza del precedente per un coefficiente pari a 1,75.
Se prendiamo come unita' di misura la distanza Terra-Sole, gli altri pianeti avranno distanze rispettivamente pari a:

pianeta		teoria		distanza vera
---------	------		-------------
Mercurio	 0.4		   0.387  
Venere		 0.7		   0.723
Marte		 1.6		   1.524
Asteroidi	 2.8		   2.767	
Giove		 5.2		   5.203
Saturno 	10.0		   9.539 
Urano		19.6		  19.189
Nettuno		38.8		  30.060
Plutone		77.2		  39.439

Anche la fascia degli asteroidi segue questa legge, occupando il posto compreso tra Marte e Giove. Nettuno e Plutone costituiscono invece delle eccezioni, in quanto la loro distanza ha un grosso scarto rispetto a quella prevista. Questo confermerebbe una volta di piu' la natura anomala di Plutone.

Il primo "ritratto" del Sistema Solare,
composto dalle immagini prese dal Voyager 1.
Mancano Marte e Plutone. (NASA/JPL)

CORPI MINORI

Oltre ai pianeti ci sono una miriade di corpi minori nel Sistema Solare, essenzialmente suddivisi in tre calssi.

Gli asteroidi sono piccoli oggetti rocciosi delle dimensioni comprese tra pochi cm e 1.000 Km. Essi orbitano a migliaia in una fascia compresa tra le orbite di Marte e di Giove.

L'asteroide Gaspra fotografato dalla
navicella Galileo (NASA/JPL)

Le comete sono corpi celesti che ruotano a grande distanza dal Sole, lungo orbite molto eccentriche. Esse sono sostanzialmente costituite da un aggregato di roccia e ghiaccio di dimensioni minori di 10 Km. Il loro aspetto caratteristico e' dovuto al fatto che, quando passano vicino al Sole, la superficie del loro nucleo di ghiaccio vaporizza a causa dell'elevata temperatura. Il gas che si produce forma cosi' un alone diffuso, quasi sferico, detto chioma.
La radiazione del Sole e il vento solare esercitano su questo gas una pressione. Essa deforma la chioma spingendo il gas in direzione opposta al Sole e dando origine alla caratteristica coda, una striscia di gas lunga decine o anche centinaia di milioni di chilometri.

La cometa West durante il
suo passaggio nelle vicinanze
del Sole, nel 1976.
(John Labord)

Le meteoriti sono i resti di corpi solidi, metallici o pietrosi, penetrati nell'atmosfera terrestre ad alte velocita'. L'attrito con l'atmosfera fa si' che essi si riscaldino e si disgreghino: i piu' piccoli vengono ridotti in polvere, mentre i piu' grandi non vengono distrutti completamente e possono raggiungere il suolo.

Una metorite condritica
ritrovata in Antartide (NASA/JPL)