Giove

GIOVE

Immagine di Giove in colori veri, presa dal Telescopio Spaziale Hubble. Vi si riconoscono le strutture delle nubi, contenenti cristalli di ammoniaca ghiacciata e composti del carbonio, dello zolfo e del fosforo, che danno loro i caratteristici colori. (HST)

Giove e' il quinto pianeta del Sistema Solare e il maggiore per massa e dimensioni. Per questo motivo e' intitolato al re degli dei dell'Olimpo. E' uno dei pianeti giganti gassosi.
Anche Giove e' conosciuto fin dall'antichita', essendo, dopo il Sole, la Luna e Venere, il quarto oggetto piu' luminoso del cielo.

Il diametro di Giove e' pari a 142.800 Km, e il suo volume e' tale che esso potrebbe contenere piu' di 1.000 pianeti come la Terra. La massa e' pari ad un milione e novecentomila miliardi di miliardi di tonnellate (1,9 10³⁰ g), ben 318 volte quella terrestre e superiore alla somma delle masse di tutti gli altri pianeti.
L'attrazione gravitazionale di Giove, dovuta alla sua massa, ha un notevole effetto sugli altri componenti del Sistema Solare, compresi asteroidi e comete.
La densita' del pianeta e' pari a 1,33, piuttosto bassa come quella di tutti i pianeti giganti.

Una delle migliori immagini di Giove ottenibili da terra, presa al Nord Optical Telescope delle Canarie. (NOTSA)

Immagine del satellite Io con Giove sullo sfondo, ripresa dalla navicella Galileo. (NASA/JPL)

Giove e' stato visitato per la prima volta nel 1973 dalla sonda Voyager 1, in seguito dalla Voyager 2, dalle Pioneer 10 e 11 e da Ulysses. Attualmente , attorno al pianeta orbita la navicella Galileo. La sonda atmosferica che e' stata inviata verso l'interno del pianeta e' programmata per scendere circa 150 Km al di sotto dello strato esterno di nubi e trasmettere dati sull'atmosfera gioviana.
La distanza media del pianeta dal Sole e' di 778.330.000 Km e il periodo orbitale e' pari a 11.86 anni. La rotazione di Giove e' molto rapida; il giorno su questo pianeta e' piu' breve che su tutti gli altri: 9h 50' 30". La forza centrifuga che ne deriva e' cosi' intensa da fargli assumere una forma schiacciata.

L'atmosfera

L'aspetto del pianeta e' caratterizzato da fasce parallele di ampiezza e colori diversi, che circondano la sua superficie. In realta', come tutti i pianeti gassosi, Giove non ha una superficie solida, ma semplicemente il materiale gassoso diventa sempre piu' denso verso l'interno del pianeta. Quella che noi vediamo non e' quindi la superficie fisica, bensi' la parte superiore della sua atmosfera.
Le bande colorate sono sistemi di nubi spinte da forti venti in direzione parallela all'equatore del pianeta, a velocita' anche superiori a 600 Km/h. I venti soffiano in direzioni opposte in due bande adiacenti.

Mosaico di immagini della
regione equatoriale di Giove
con il suo sistema di nubi.
A sinistra si distingue la
Grande Macchia Rossa. (NASA/Calvin J. Hamilton)

I diversi colori delle bande indicano la presenza di composti chimici diversi alle varie latitudini dell'atmosfera gioviana e forse di reazioni chimiche tra essi: i componenti piu' importanti delle nubi sono cristalli ghiacciati di ammoniaca e di idrosolfuro di ammonio. I colori variano inoltre dal rossastro al blu con l'altezza delle nubi. L'aspetto delle bande di nubi cambia con tempi scala di ore o giorni.
I primi dati inviati dalla sonda atmosferica della missione Galileo indicherebbero un carenza di ossigeno rispetto all'abbondanza prevista.

Immagine della Grande Macchia Rossa e della regione circostante, presa nel 1979 dal Voyager 1, da una distanza di 9 milioni di Km. Si possono notare dettagli delle nubi fino ad una dimensione di 160 Km. (NASA/JPL)

Oltre alle fasce sono presenti protuberanze, vortici e macchie irregolari, la piu' grande delle quali e' la "Grande Macchia Rossa". Essa e' un enorme vortice atmosferico, di forma ellittica, lunga 25.000 Km e larga circa 12.000 Km. E' localizzata nell'emisfero sud del pianeta, ed e' stata scoperta dall'astronomo Cassini nel 1665. Altri vortici simili, piu' piccoli, si trovano lungo altre bande di nubi.

La struttura

Giove e' composto da un enorme corpo di idrogeno liquido. A grandi profondita' nel suo interno, infatti, la pressione e' cosi' elevata che gli atomi di idrogeno si spezzano in elettroni e protoni e il gas assume lo stato di metallo fluido. Questo e' possibile solo a pressioni superiori a 4 milioni di bars (1,013 bar = 1 atmosfera), come quelle che si trovano all'interno del pianeta.
Al centro c'e' probabilmente un piccolo nucleo solido di ferro e silicati, che contiene una massa 10-15 volte quella terrestre.
Il tutto e' circondato da una densa atmosfera di idrogeno, che costituisce gran parte del pianeta; essa e' composta prevalentemente di idrogeno ed elio, con tracce di ammoniaca, metano e vapor d'acqua.
La conoscenza dell'interno di Giove, come per tutti gli altri pianeti gassosi, e' impossibile, e quel poco che sappiamo deriva per lo piu' da evidenze indirette.

Il pianeta e' composto per il 75 % della sua massa di idrogeno, per il 25 % circa di elio, con piccole tracce di altri elementi. Questa composizione, come quella di Saturno, e' molto simile alla composizione della nube primordiale dalla quale si pensa che si sia generato il Sistema Solare.

Immagine di Giove del 1995;
vi si notano la Grande Macchia Rossa
e tre vortici di forma ovale
nelle sue vicinanze. (HST)

Come Saturno, Giove emette una quantita' di energia due volte e mezzo superiore a quella che riceve dal Sole, quindi deve possedere qualche sorgente interna di energia, a differenza degli altri pianeti. Questa energia viene prodotta dalla lenta contrazione gravitazionale del pianeta, che trasforma energia potenziale gravitazionale in energia radiativa, producendo una temperatura centrale dell'ordine dei 20.000 gradi.
Questa temperatura e' insufficiente per innescare le reazioni di fusione termonucleare nel centro di Giove, ma se esso fosse almeno 90 volte piu' massiccio, la temperatura e la pressione al suo interno sarebbero tali da innescare la fusione nucleare ed esso diventerebbe una stella.

Emissione aurorale di Giove. Io e Giove sono legati da una corrente invisibile di particelle cariche, emesse dal satellite. Esse fluiscono lungo le linee del campo magnetico di Giove e quando penetrano nella sua atmosfera provocano l'aurora. (HST)

Il campo magnetico di Giove e' molto intenso e ha verso opposto rispetto a quello terrestre: una bussola sul pianeta indicherebbe il sud anziche' il nord! Questo campo e' dovuto alla grande massa di idrogeno fluido che compone il pianeta, e che funziona come un gigantesco corpo conduttore elettrico.
Nelle regioni polari di Giove sono state osservate delle emissioni aurorali simili alle aurore polari terrestri; esse sono probabilmente dovute a particelle cariche provenienti dal satellite Io, che si muovono nel campo magnetico gioviano emettendo radiazione. Le fasce di radiazione attorno al pianeta sono molto piu' intense di quelle terrestri e contengono particelle cariche altamente energetiche.

I satelliti e gli anelli

Giove possiede 16 satelliti: Adrastea, Amalthea, Ananke, Callisto, Carme, Elara, Europa, Ganimede, Himalia, Io, Leda, Lysithea, Metis, Pasiphae, Sinope e Thebe.
Quattro di essi (Io, Europa, Ganimede e Callisto) sono stati osservati per la prima volta da Galileo al cannocchiale nel 1610 e sono noti da allora come "satelliti galileiani". Galileo dedico' la sua scoperta a Cosimo II de' Medici, pertanto essi prendono anche il nome di "satelliti medicei".
A causa delle forze mareali che si esercitano tra il pianeta ed i satelliti, la rotazione di Giove sta rallentando e i satelliti stanno lentamente modificando e loro orbite.

Cinque dei satelliti di Giove. Nell'ordine: Amalthea, Io, Europa, Ganimede e Callisto. (Calvin J. HAmilton)

Giove, Io (a sinistra) ed Europa (a destra) ripresi nel 1979 dalla navicella Voyager 1, da una distanza di 20 milioni di Km. (NASA/JPL)

Anello di Giove, della larghezza di 6.500 Km e dello spessore di meno di 10 Km. E' satato ripreso dal Voyager 2 nel 1979. L'immagine e' in falsi colori. (Calvin J. Hamilton)

Il pianeta possiede anche un sistema di anelli molto tenue, invisibile da terra perche' poco luminoso (ha infatti un'albedo di 0,5).
Esso e' stato osservato per la prima volta dal Voyager 1 nel 1979. Si estende da circa 30.000 Km fino a 130.000 Km di distanza dal pianeta. Esso e' piuttosto uniforme, composto di particelle di polvere di dimensioni minori di 10 micron, e si e' probabilmente formato per disgregazione di micrometeoriti provenienti dai satelliti gioviani.

L'impatto della cometa Shoemaker-Levy su Giove

Immagini dei frammenti della cometa Shoemaker-Levy in rotta di collisione con Giove, ripresi dal Telescopio Spaziale Hubble nel luglio del 1994. (HST)

Mosaico di immagini che mostra l'evoluzione della regione d'impatto del frammento G della cometa, dal 18 luglio 1994 (in basso a destra) fino al 23 luglio 1994 (in alto a sinistra). (HST)

Evoluzione delle regioni d'impatto dei frammenti D e G della cometa. (HST)

Emissione aurorale ad arco dopo l'impatto del frammento K. Essa e' causata dalle particelle cariche prodotte nell'impatto e rimaste intrappolate nel campo magnetico di Giove. (HST)

ANIMAZIONI

L'atmosfera gioviana, AVI, 3.4 Mb (NASA/JPL)

La Grande Macchia Rossa, AVI, 1.8 Mb (NASA/JPL)

Campo magnetico di Giove, AVI, 6 Mb (NASA/JPL)

Impatto della cometa S-L su Giove, MPEG, 651 Kb (STScI)