|
Argomenti della pagina
|
|
|
|
Termini da conoscere
|
|
Ammasso aperto,
Asteroide,
Atmosfera,
Campo magnetico,
Cometa,
Corpo celeste,
Disco di accrescimento,
Eclittica,
Esopianeta,
Fusione nucleare,
Isotopo,
Marea,
Massa,
Meteoroide,
Momento angolare,
Nube molecolare,
Orbita,
Pianeta,
Planetesimo,
Polvere,
Pulsar,
Rivoluzione,
Rotazione,
Satellite,
Stella,
Supernova,
UA,
Vento stellare |
|
|
Introduzione al Sistema Solare |
Il Sistema Solare è un sistema planetario ,
e come tale è composto da oggetti
di natura non
stellare orbitanti intorno ad una stella.
Questi corpi non stellari, almeno quelli finora conosciuti e relativi al
nostro sistema planetario, sono i pianeti, gli asteroidi, i meteoroidi , le comete
e la polvere interstellare . L'insieme di tutti questi corpi e dalla loro stella è definito come sistema stellare. Il nostro sistema, legato al Sole, è quindi il Sistema Solare.
|
Il sistema solare
è l'insieme del Sole e degli astri (in particolare dei pianeti) che gravitano attorno
ad esso. La regione dello spazio nella quale il Sole esercita una attrazione predominante
rispetto a quella delle altre stelle. |
Nonostante si tratti del nostro sistema planetario, molte domande sono ancora in
attesa di una risposta definitiva e questo nonostante il fatto che numerose
sonde
siano andate a spasso per il Sistema Solare in tempi più o meno recenti.
Cassini e la sonda Huygens (scesa su Titano)
sul sistema Saturno, Deep Impact
che ha studiato la cometa Tempel 1, Spirit e Opportunity, seguiti da Phoenix,
su
Marte insieme a satelliti come Mars Express, New Horizon
verso Plutone,
Messenger verso Mercurio, Venus Express
verso Venere, Stardust che ha prelevato
frammenti dalla cometa
Wild2 prima di tornare a casa.
Dubbi ci sono sulla nascita del Sistema Solare,
sull'evoluzione, sulla
formazione dei pianeti e dei satelliti per non parlare dei corpi minori. Oggi,
studiando altri sistemi planetari, stiamo dando alcune risposte anche alle domande riguardanti il
nostro.
Lo studio dei corpi minori come asteroidi
e comete
è considerato un aiuto
molto importante per la comprensione delle informazioni sui materiali presenti
nella nube di gas e polveri che, circa 4,5 miliardi di anni fa, ha dato origine
al nostro sistema planetario. Anche lo spazio interplanetario, del resto, è
pieno di residui con dimensioni che arrivano a frazioni di millimetro.
Torna su |
|
La formazione del Sistema Solare |
Il Sistema Solare è quindi il sistema planetario nel quale viviamo, composto da otto pianeti
e numerosi corpi minori che orbitano intorno ad una stella, il Sole (dal quale
prende il nome), di poco più di 4 miliardi di anni e che durerà ancora dai 5 ai
7,5 miliardi di anni circa.
Fino a poco tempo fa il Sistema Solare era visto
come qualcosa di ignoto ed inesplorabile, ma con l'avanzare delle tecnologie
l'uomo ha acquisito numerose informazioni che stanno consentendo non solo di
inviare sonde, ma anche di pensare ad una futura colonizzazione.
La nascita del Sistema Solare rispecchia la nascita di un qualunque
sistema planetario
ed è stata spiegata inizialmente da
Laplace con la Teoria Catastrofica: i pianeti si sono formati
dallo stesso materiale che ha creato il Sole, quindi rimaneva da stabilire se il
materiale era quello avanzato al Sole oppure se era stato preso dalla nostra
stella e poi espulso dalla stessa. La teoria di Laplace fu tuttavia presto
abbandonata dal momento che, avendo il Sole acquisito tutta la massa
disponibile, avrebbe trascinato con sé anche tutto il momento angolare, che invece risulta al 99,5% detenuto dai pianeti che, insieme, hanno una massa
pari a 1/750 di quella dell'intero Sistema Solare. Anche il fatto che il Sole
abbia espulso materia lascia spazio a domande che fanno crollare la teoria:
soltanto una forza di marea
gigantesca porterebbe il Sole ad espellere materia a favore di altri corpi, e
non si ritiene che possano esistere corpi tanto grandi da influenzare così il
Sole.
Oggi la genesi del Sistema Solare si spiega con la Teoria della Nebulosa
Molecolare Primitiva. La teoria nasce da fenomeni osservativi dei corpi che
fanno parte del Sistema Solare. Ad una osservazione anche superficiale, infatti,
appare chiaro che tutti i pianeti orbitano
nello stesso verso orario, che quasi tutti ruotano
in senso diretto tranne Venere ed Urano (agli antipodi dal punto di vista
posizionale), che le orbite sono circolari poco inclinate rispetto all'eclittica, che i pianeti interni sono terrestri e quelli esterni sono gassosi, che tutti
sembrano aver ricevuto impatti notevoli a giudicare dalle cicatrici crateriche
che presentano in superficie e che non ci sono corpi antecedenti ai 4,5 miliardi
di anni.
 Tenuto
presente tutto ciò, sembra proprio che 4,52 miliardi di anni fa alla periferia
della nostra Via Lattea,
precisamente nel braccio di Orione della Via
Lattea, vi fosse una nebulosa molecolare
molto grande che ad un certo punto,
forse a causa di una esplosione di supernova,
ha iniziato a spiraleggiare formando un centro di contrazione che, raggiunta
una certa massa (massa di Jeans) ha iniziato spontaneamente ad attrarre altro materiale. Questo fenomeno è oggi
osservato altrove, soprattutto nel Toro con le stelle di famiglia
T-Tauri.
Ad un certo punto, la protostella
(protoSole)
inizia a generare vento stellare (riferito al Sole si parla di
vento solare) che fa perdere parte della massa in misura del 50% di quella finora accumulata.
La nebulosa originaria iniziò a constrarsi, formando un disco
circolare intorno alla protostella. Gli elementi dominanti erano idrogeno, elio,
polvere, silicati, ferro e ghiaccio. Nei paraggi, la temperatura era così alta che
acqua ed altri elementi volatili erano allo stato gassoso. Soltanto composti non
volatili, come ossido di silicio e magnesio, oltre ad elementi metallici, erano
in grado di rimanere allo stato solido. Questi elementi solidi, soprattutto quelli dotati di una certa massa, iniziarono a
collidere tra loro raggiungendo a volte dimensioni interessanti: nascono i planetesimi, con diametri che arrivano anche a qualche chilometro. I planetesimi, mattoni dei futuri pianeti,
erano
migliaia, ed orbitavano in dischi simili a quelli saturniani. Dopo una infanzia
relativamente tranquilla, il Sole
entrò in una fase adolescenziale violenta, ad una età di circa 10 milioni di anni:
oltre un certo
limite (4 UA),
era favorita l'aggregazione di elementi volatili, acqua ed ammoniaca. Entro
il limite, invece, le sostanze volatili furono spazzate via dai venti solari e
dalle temperature più elevate, dando luogo così a planetesimi
rocciosi.
All'interno della protostella, intanto, iniziano le fusioni nucleari. I forti venti solari hanno presumibilmente spazzato via le polveri rimanenti e
le atmosfere
di alcuni pianeti, ad esempio quella di Mercurio. I gas spazzati all'interno
arrivarono ai planetesimi esterni dove parteciparono alla creazione dei giganti
gassosi. Il vapore acqueo è migrato in regioni dove la
temperatura era più bassa, ed a circa 820 milioni di chilometri dal Sole si è condensato
in particelle di ghiaccio. Il ghiaccio stesso, insieme alla polvere, ha formato
pianeti decine di volte più massicci rispetto alla attuale massa terrestre. Il campo
gravitazionale intorno a questi corpi massicci ha attratto grandi quantità di idrogeno:
è nato così Giove,
in meno di 10 milioni di anni.
Saturno
ha impiegato due volte il tempo di Giove a formarsi, in una zona del Sistema Solare
in cui il periodo orbitale è quasi il doppio di quello del gigante gassoso. Urano
e Nettuno
sono nati in circostanze simili, divorando planetesimi ghiacciati a distanze più
che doppie rispetto a quella di Saturno.
Nei pressi di Marte,
in una fascia di circa 7000 chilometri di diametro, si sono trovati centinaia di
oggetti simili per diametro alla Luna.
Tra 4,47 e 4,44 miliardi di anni fa ha inizio la storia moderna del sistema solare.
Con il termine delle ultime cataclismiche collisioni tra pianeti, Terra
e Venere
avevano racimolato la maggior parte del materiale esistente. Un altro pianeta, grande
come Marte, si è formato ma è andato ad impattare la Terra dando vita alla Luna.
Più tardi, Giove si è avvicinato al Sole causando l'allontanamento di Saturno, Urano
e Nettuno. Da questo momento in poi, i pianeti hanno mantenuto le orbite che vediamo
ancora oggi.
|
IL RUOLO DI GIOVE
 Una
simulazione al computer elaborata da P.Armitage, dell'Università di Toronto, illustra
il processo di formazione planetaria, inserendo 60.000 piccoli corpi in orbita iniziale
intorno al Sole. Come mostrato nella prima immagine, senza la presenza di un corpo
massiccio la configurazione evolve in maniera molto lenta (la simulazione si basa
su un periodo di 10 milioni di anni). Se viene inserito un corpo massiccio con massa
pari a un millesimo della massa del Sole, come Giove, la configurazione dopo 10
milioni di anni corrisponde alla seconda figura: i piccoli corpi sono concentrati
sia tra Giove ed il Sole, sia oltre l'orbita di Giove. Il modello mostra in maniera
evidente lo stato embrionale degli altri pianeti. Se potessimo proseguire con la
simulazione, noteremmo evidentemente che la presenza di Giove previene la formazione
di un pianeta nella fascia degli asteroidi e limita la crescita di Marte all'attuale
dimensione. Senza Giove, Marte sarebbe un po' più grande mentre Terra e Venere sarebbero
probabilmente più ridotti. |
Nel 2007 c'è chi ha avanzato la stima precisa della nascita del Sistema Solare,
inquadrandolo in 4.568 milioni di anni fa, con una forchetta di errore
di 2 milioni di anni soltanto. I ricercatori dell'Università della California,
infatti, hanno analizzato un meteorite del tipo condrite carbonacea risalente
alla formazione del Sistema Solare, la cui matrice è ricca di manganese con
globuli ricchi di cromo. Tramite la misura del cromo-53, si è ricavata la
quantità dell'isotopo manganese-53 inizialmente presente, con conseguente
indicazione riguardante la data di formazione. Inizialmente si sarebbero formati
una ventina di pianeti simili a Marte che poi, collidendo, hanno dato vita al Sistema Solare come oggi lo conosciamo.
Tutto questo dovrebbe aver dato luogo a ciò che oggi vediamo e chiamiamo
Sistema Solare. Lungi dal pensare, tuttavia, che il Sistema Solare
sia
composto soltanto dal Sole e dai pianeti, dal momento che al suo interno
esistono altri corpi molto importanti ed aree immense che ne rappresentano la
casa.
Questo modello di formazione, tuttavia, può valere per il Sistema Solare
e per
sistemi stellari simili al nostro. Tuttavia esistono sistemi planetari molto
differenti dal nostro: alcuni pianeti sono stati scoperti in orbita intorno ad
una
pulsar.
In tal caso, i pianeti potrebbero essere i detriti presenti nel disco di
accrescimento della pulsar, oppure potrebbero essere i residui di una stella compagna della
stella esplosa. Altri pianeti hanno un moto di rivoluzione contrario al moto di rotazione
stellare, e questo mette davvero in crisi il modello di formazione del sistema planetario!
Come si vede, si può abbozzare un modello di formazione del nostro Sistema Solare
perché se ne conoscono le caratteristiche, ma il discorso non è
minimamente espandibile ad altri sistemi. Possiamo dire che nelle orbite
più vicine al Sole ci sono i pianeti
terrestri poiché in presenza di una maggior
influenza del vento solare e della temperatura gli elementi più volatili sono
evaporati, cosa che invece non è accaduta per i pianeti più esterni che in
effetti hanno carattere gassoso. Andiamo a vedere gli esopianeti
e, invece, scopriamo che ci sono numerosi pianeti definibili come giganti
gassosi che si trovano in orbita molto stretta rispetto alla loro stella.
In realtà qualcosa non torna: il Sole detiene più del 99% di tutta la massa
presente nel Sistema Solare e dovrebbe detenere anche la grandissima parte del
momento angolare di tutto il sistema. Invece, il Sole è molto lento nella sua
rotazione mentre il momento angolare maggiore è detenuto dai pianeti. Il motivo
è stato ricercato nella distribuzione del momento angolare attraverso vie legate
all'elettromagnetismo, anche se molti dubbi sono ancora presenti. Si ritiene che
il vento solare abbia trasportato la maggior parte della massa della nebulosa
originaria, e con essa anche il momento angolare.
UNA NEBULOSA TUTTA PER IL SOLE?
Sappiamo che le stelle solitamente nascono in ammassi e non singolarmente e
sarebbe strano che il Sole, invece, fosse nato da solo soprattutto perché il
materiale costituente il Sistema Solare, preservato nelle più antiche meteoriti,
è arricchito da detriti di supernova provenienti da almeno una giovane stella
massiccia esplosa nelle vicinanze.
I dati sembrano indicare che la nebulosa iniziale avesse una massa di circa 500-3000 masse solari racchiusa
in un diametro di 20 anni luce e che molte stelle si siano formate insieme al Sole. La maggior parte delle stelle
formatesi è oggi andata persa nella Via Lattea, ma alcune potrebbero essere ancora nelle vicinanze e potrebbero essere
rintracciate in base allo studio dei moti propri. La prossima missione ESA, GAIA, è finalizzata anche a questo tipo
di studio.
Torna su |
|
Composizione del Sistema Solare |
Posto nella periferia galattica, e precisamente nel Braccio di Orione
della Via Lattea, il Sistema Solare è composto dal Sole,
che ne rappresenta la stella
centrale, e da una serie di corpi celesti che gli orbitano intorno e che in base
alla nomenclatura ufficiale della UAI possono essere riassunti come segue:
- otto pianeti
(Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno)
- un
pianeta nano
(Cerere)
- quattro
plutoidi
(Plutone, Eris, Makemake e Haumea);
- più di 140 satelliti;
- milioni di asteroidi;
- miliardi di comete;
- un numero indecifrato ed elevatissimo di meteoroidi.
La maggior parte degli asteroidi è racchiusa in una zona tra Marte e Giove, nota
come Fascia Principale degli Asteroidi. Le comete, invece, provengono da
due sacche distinte, note come Fascia di Kuiper, più vicina, e Nube di
Oort, più remota.
Intorno a questi oggetti, lo spazio è definito mezzo interplanetario ed
è composto di gas e polvere che interagisce in continuazione con il vento
solare, uno sciame di particelle emesse dal Sole che viaggiano nel Sistema Solare
alla velocità di svariate centinaia di chilometri ogni secondo. Proprio
l'effetto di questo vento stellare serve a definire i confini del nostro Sistema Solare.
Laddove il vento solare riesce a produrre effetti con la sua presenza,
si parla ancora di Sistema Solare e le zone raggiunte dal vento solare formano
l'eliosfera. Il confine che segna l'ultima distanza raggiunta dal vento
solare si chiama eliopausa oppure termination shock.
|
|
L'eliosfera
è la regione dello spazio nella quale la densità di energia del vento solare è superiore
a quella del mezzo interstellare.
L'eliopausa è il limite convenzionale dell'eliosfera, lungo il
quale la densità di energia del vento solare è in equilibrio con quella del mezzo
interstellare. |
L'eliosfera, quindi, rappresenta tutto il campo raggiunto dal vento
solare. Gli scienziati che elaborano i dati della sonda Voyager2 hanno osservato
prorpio questa bolla di vento solare che circonda il sistema solare,
descrivendone una forma non circolare ma schiacciata.
 Gli scienziati riportano che il Voyager2 ha attraversato questo confine più
vicino al Sole di quanto ci si attendesse, suggerendo quindi che l'eliosfera
in
questa regione è stata spinta avanti, più vicina al Sole, da un campo magnetico
interstellare. Queste scoperte aiutano a costruire una immagine di come il Sole
interagisce con il mezzo interstellare circostante.
Quanto è grande l'eliosfera e, quindi, quanto è grande il Sistema Solare?
Nello spazio non ci sono confini precisi, come ha avuto modo di appurare proprio
la sonda Voyager, quindi non si può procedere ad una stima accuratissima delle
dimensioni del Sistema Solare. Nettuno orbita a circa 30 UA dal Sole (quindi
trenta volte la distanza Sole-Terra, che ammonta a circa 150 milioni di
chilometri), ma il Sistema Solare accoglie anche gli oggetti trans-nettuniani e
si espande fino alla Fascia di Kuiper, una fascia ricca di nuclei cometari,
posta a circa 50 UA dal Sole. Oltre questa, inoltre, c'è la Nube di Oort
che si
estende approssimativamente fino a 50.000-100.000 UA dal Sole.
 Ogni corpo del Sistema Solare si muove secondo la Legge di Gravitazione
Universale,
proprio come ogni corpo dell'universo fa altrettanto. Quindi, non
solo i pianeti, ma anche asteroidi, comete e meteoroidi rispettano le stesse
leggi ed il loro moto sarebbe del tutto prevedibile, dopo una osservazione
ripetuta per un tempo sufficiente a stabilirne le regole.
La Legge di Gravitazione Universale e le Tre Leggi di Keplero
ci insegnano che il Sole occupa uno dei fuochi delle ellissi tracciate da ogni
corpo in orbita, e che tutti i corpi - grandi o piccoli che siano - seguono il
movimento che rappresenta lo sforzo minore nel loro cammino. La dislocazione dei
pianeti e dei corpi minori come gli asteroidi all'interno del Sistema Solare può
essere approssimata tramite la Legge di Titius-Bode.
Torna su |
|
Movimento del Sistema Solare nella Local Flff |
Il Sistema Solare sta passando attraverso una nube interstellare che secondo gli scienziati non dovrebbe esistere. Nel numero di Nature
del 24 dicembre 2009, un team di scienziati rivela la soluzione di un mistero da parte della sonda Voyager della NASA, che con il programma televisivo ha la sola sventura di condividere il nome.
Utilizzando i dati provenienti dal Voyager è stato scoperto un forte campo magnetico esterno al sistema solare, ha spiegato il capo autore Merav Opher
della George Mason University. Questo campo magnetico tiene insieme la nube interstellare e svela finalmente il motivo per il quale questa nube esiste.
 La scoperta ha implicazioni per il futuro, quando il sistema solare andrà a passare in altre nubi simili presenti nel braccio della nostra Galassia.
La nube nella quale stiamo passando è chiamata dagli astronomi Local Fluff,
come abbreviazione di Local Interstellar Cloud. é larga circa 30 anni luce e contiene un misto di atomi di idrogeno ed elio alla temperatura di circa 6000°C. Circa 10 milioni di anni fa, una supernova è esplosa nelle vicinanze creando una gigante bolla di gas a milioni di gradi di temperatura. La nube è completamente circondata da questo involucro di gas caldo. La temperatura osservata e la densità della nube non sono abbastanza elevate da far fronte all'azione del gas caldo circostante. Come fa, allora, a sopravvivere questa nube? La sonda Voyager ha scoperto la ragione.
I dati, infatti, mostrano che la nube è molto più magnetizzata di quanto finora sospettato, tra 4 e 5 microgauss. Questo campo magnetico può fornire una pressione extra, richiesta per resistere alla distruzione dall'esterno.
 Le due sonde Voyager della NASA stanno scorazzando fuori dal Sistema Solare
da una trentina di anni ed attualmente sono oltre l'orbita di Plutone, puntando verso lo spazio interstellare. Attualmente non si trovano nella Local Fluff,
ma si stanno avvicinando e possono studiare l'approccio ad essa.
La nube è tenuta a bada al di la dei confini del sistema solare dal campo magnetico del Sole, che viene gonfiato dal vento solare in una bolla magnetica di oltre 10 miliardi di chilometri di larghezza, nota come eliosfera. Questa bolla agisce come uno scudo che protegge il sistema solare interno dai raggi cosmici galattici e dalle nubi interstellari. Le due Voyager si trovano nello strato più esterno dell'eliosfera, dove il vento solare è rallentato dalla pressione del gas interstellare. Il Voyager 1 ha raggiunto questa zona nel dicembre del 2004, mentre la Voyager 2 ha fatto il suo ingresso nell'Agosto del 2007.
La dimensione dell'eliosfera è determinata da un bilanciamento di forze: il vento solare soffia nella bolla dall'interno mentre la Local Fluff la comprime dall'esterno. Una parte della pressione effettuata dall'esterno è magnetica, come riportato dal team di scienziati.
Il fatto che la Local Fluff sia così fortemente magnetizzata implica che le altre nubi nelle vicinanze potrebbero esserlo. Eventualmente, il Sistema Solare andrà a finire in qualcuna di esse ed i campi magnetici potrebbero comprimere l'eliosfera più di quanto stia facendo la Local Fluff. Una compressione maggiore consentirebbe a più raggi cosmici di raggiungere il sistema solare interno, portando conseguenze anche sul clima terrestre e sulla vivibilità dello spazio vicino alla Terra. D'altro canto, lo spazio interstellare sarebbe più vicino e le sonde non dovrebbero viaggiare tanto quanto le Voyager per raggiungerlo. Questi eventi potrebbero verificarsi nello spazio di decine di centinaia di migliaia di anni, il tempo necessario al Sistema
Solare per raggiungere le altre nubi.
Torna su |
|