SISTEMA SOLARE APPUNTI

Il Sistema Solare è composto dal Sole, dagli otto pianeti che vi orbitano intorno, dai loro satelliti, dagli asteroidi, dai pianeti nani, dalle comete e dai meteoriti.

Formazione

La prima idea sulla formazione del Sistema Solare si deve a Kant e Laplace. Secondo la teoria più accreditata ebbe origine circa 5 miliardi di anni fa, quando una nube originaria di gas e polveri è collassata gravitazionalmente a causa di una perturbazione del suo equilibrio, probabilmente una radiazione elettromagnetica e dei neutrini, provenienti da un’esplosione di supernova nelle sue vicinanze.

Con il collasso della materia verso il centro, si rese disponibile dell’energia gravitazionale che contribuì all’aumento della temperatura. La materia collassava verso un nucelo centrale, il protosole, che attirata sempre più materia, aumentando la velocità di rotazione del sistema. Il protosole è il Sole nelle fasi iniziali della sua formazione, quando non si erano ancora innescate le reazioni di fusione nucleare. Inizialmente infatti la temperatura era molto bassa perchè il Sole non era ancora “acceso” e il calore derivava principalmente dall’attrito.

Attorno al protosole si era addensato un disco di materia (conservazione della quantità di moto); col tempo queste polveri iniziarono ad aggregarsi, formando granuli di dimensioni inferiori al millimetro, che andarono poi incontro all’accrescimento.

Circa 100mila anni dopo la sua formazione il sistema aveva una temperatura di migliaia di kelvin al centro e qualche decina ai margini. Iniziarono a formarsi i planetesimi, corpi formati da roccia o ghiaccio con dimensioni dal metro a qualche kilometro, che aggregandosi concorrono alla formazione di un corpo più grande. Non tutti i corpi minori del sistema solare primordiale erano planetesimi, solo quelli che hanno concorso alla formazione dei pianeti, gli altri sono diventati asteroidi o nuclei di comete. L’aggregazione continuò, il numero di planetesimi diminuì e aumentarono le loro dimensioni. Quando raggiunsero le dimensioni di qualche migliaio di kilometri e forma sferica, presero il nome di protopianeti, corpi che avrebbero poi formato i pianeti. Successivamente i protopianesi si sono accresciuti ancora e hanno ripulito la loro orbita, diventando pianeti.

All’inizio il sole aveva una superficie opaca, si è scaldato grazie a una contrazione adiabatica, quindi senza perdere energia, fino ad arrivate attorno al milione di kelvin. Grazie all’attrito si raggiungono alte temperature e attorno a 10 milioni di kelvin il sole inizia la fusione nucleare dell’idrogeno in elio. Quando il Sole si “accende” la pressione radiativa spazza via i gas attorno ai protopianeti e li diversifica: i pianeti più vicini sono investiti così violentemente che perdono l’idrogeno e l’elio, mantenendo solo la parte più densa e infatti sono piccoli e densi; i pianeti gioviani invece riescono a catturare i gas persi dagli altri pianeti e sono molto più grandi e meno densi.

Corpi minori

Gli asteroidi o pianetini sono piccoli corpi rocciosi e metallici, di solito di forma non sferica, che orbitano attorno al Sole. Si trovano in varie zone del sistema solare, ma sono concentrati nella fascia degli asteroidi, compresa tra le orbite di Marte e Giove. Hanno dimensioni comprese tra qualche metro e 1000 km; normalmente quelli più piccoli hanno forma irregolare perchè la gravità non è stata sufficiente a modellarne la forma.

Quelli nella fascia degli asteroidi hanno un periodo di rivoluzione di 3/6 anni e descivono orbite in senso diretto con un’alta eccentricità, arrivando anche a incrociare le orbite di alcuni pianeti terrestri. Il primo asteroide avvistato è stato Cerere, nel 1801 da Giuseppe Piazzi; Cerere è il più grande degli asteroidi con i suoi 1000 km di diametro ed è oggi classificato come pianeta nano.

Si era ipotizzato che la fascia degli asteroidi derivasse da un pianeta andato in frantumi a causa di un urto catastrofico, ma oggi sembra più probabile che sia un pianeta mancato, un insieme di potensziali planetesimi che non si è aggregato a causa delle influenze gravitazionali di Giove.

Nel 1930 venne scoperto Plutone, inizialmente considerato come il nono pianeta del Sistema Solare; Plutone è molto piccolo e roccioso, con un satellite Caronte con cui forma più che altro un sistema binario. Oltre a Plutone si sarebbe dovuto trovare un altro corpo simile che perturbasse la sua orbita, un decimo pianeta. Nel 1951 Gerard Kuiper suggerì che ci fosse una regione oltre l’orbita di Nettuno ricca di corpi minori, da cui potrebbero provenire molte delle comete note. La fascia di Kuiper è una regione estesa oltre l’orbita di Nettuno, tra 30 e 100 UA dal Sole, che si stima possa contenere 100 milioni di corpi minori. I corpi della fascia di Kuiper sono indicati con la sigla KBO, Kuiper Belt Object.

Dopo la scoperta di Eris, un corpo oltre Plutone con massa maggiore, nel 2006 l’Unione Astronomica Internazionale ha modificato la definizione di pianeta e ha formulato quella di pianeta nano. Un pianeta nano è un corpo di forma sferica, orbitante attorno a una stella, non emettente luce propria e che non domina da un punto di vista gravitazionale la propria zona orbitale. I pianeti nani sono Cerere, Plutone, Eris, Makemake e Haumea.

La nube di Oort si trova oltre la fascia di Kuiper, avvolge il sistema solare e si estende da 20 mila a 100 mila UA. Prende il nome dall’astronomo che ne suggerì l’esistenza nel 1950; l’esistenza della nube fu ipotizzata per giustificare le caratteristiche delle orbite delle comete. In questa zone si stima ci siamo mille miliardi di nuclei di comete congelati; talvolta uno viene deviato in direzione del Sole da perturbazioni gravitazionali dovute a una stella che transita nelle vicinanze. Non è da escludere che alcune comete provengano dalla fascia di Kuiper, soprattutto quelle a breve periodo; dalla nube di Oort proengono sicuramente quelle non periodiche.

Una cometa è un piccolo corpo composto da ghiaccio e polvere in orbita attorno al Sole; si muovono su orbite con un’eccentricità molto elevata e con inclinazione casuale rispetto al piano dell’eclittica. Sono costituite da un nucleo composta da ghiaccio d’acqua e diossido di carbonio e polveri; ha una massa nell’ordine dei miliardi di tonnellate e dimensioni fino a decine di kilometri.

Le comete riescono a essere visibili solo quando si avvicinano al Sole e riflettono una quantità sufficiente di luce. Avvicinandosi ulteriormente al Sole, a causa della bassa densità e dell’aumento di temperatura, il materiale di cui è composta inizia a sublimare dalla superficie rivolta al Sole, formando la chioma. La chioma è l’involucro di gas e polveri che avvolge il nucleo solido delle comete. In questa fase la cometa non solo riflette la luce solare, ma ne emette di propria a causa della ionizzazione del gas provocata dai raggi UV del Sole.

Quando la distranza dal Sole è inferiore a 2 UA in alcuni casi si più formare la coda, la parte della cometa contenente gas e polveri, spazzata via dal vento solare. Ci sono due tipi di coda:

-la coda formata dal gas ionizzato, che emette luce azzurra per la presenza di monossido di carbonio, con una forma rettilinea e molto estesa.

-la coda formata da polveri, che riflette la luce solare ed è di colore giallastro; solitamente più corta, appare più incarnata perchè risente meno del vento solare.

Entrambe le code si trovano dalla parte opposta rispetto al Sole perchè sono spinte dal vento solare; le code seguono la cometa quando si avvicina al perielio, poi la precedono quando si allontana. La coda formata dai gas appare rettilinea e stretta, quella formata da polveri è più allargata perchè le particelle subiscono in modo diverso la spinta del vento solare ed è inoltre incurvata verso il Sole perchè risente del suo campo gravitazionale.

Il vento solare soffia via le particelle della chioma per disperderle lungo la coda e in questo modo la cometa perde parte della sua massa a ogni passaggio vicino al Sole. Dopo una serie di passaggi saranno praticamente consumate; le comete possono anche cadere nel Sole o essere catturate dal campo gravitazionale di un pianeta.

Una meteora è una scia luminosa nella parte superiore dell’atmosfera provocata da un frammento porveniente dallo spazio interplanetario.

Un meteoroide è un piccolo frammento che entrando nell’atmosfera terrestre puù dar vita a una meteora. La luce che ci permette di vedere la scia non è emessa dal frammento che brucia a causa dell’attroto con l’aria. Il meteoroide cede la sua energia cinetica alle particelle dell’atmosfera a causa dei continui urti; in parte la cede agli atomi che incontra ionizzandoli, in parte surriscaldandosi fino a bruciare.rimane quindi una scia di gas ionizzato di 20-30 km che, ricombinandosi, emette luce a diverse lunghezze d’onda. Se ilframmento interplanetario è grande almeno una decina di cm di diametro, la scia è particolarmente intensa e viene chiamata bolide.

Le meteore sono spesso dovute a sciami di detriti che le comete lasciano lungo le loro orbite; si parla di sciame meteoritico. I nomi degli sciami derivano dalle costellazioni da cui sembrano provenire le meteore.

Se i meteoroidi hanno una massa superiore a 1 kg e una velocità non troppo elevata, non vengono consumati completamente dalla combustione provocata dall’atmosfera e arrivano fino al suolo. Un meteorite è un frammento di materiale interplanetario che raggiunge la superficie della Terra o di un altro pianeta o satellite. Provengono da corpi che hanno miliardi di anni, ma che si sono frammentati in tempi relativamente recenti. Sono di tre tipi:

–Meteoriti litoidi: hanno composizione prevalentemente silicata e sono classificati in varie categorie. Le condriti contengono sferette di minerali e hanno composizione simile agli elementi non gassosi presenti nel Sole, hanno mantenuto quindi struttura e composizione fin dalla formazione del sistema solare primitivo.

–Meteoriti ferrosi: sono costituiti da ferro e nichel e appaiono di colore scuro per lo strato di materiale fuso che si forma a causa dell’attrito con l’atmosfera. Aspetto e composizione sono molto diversi da quelli delle rocce terrestri. Sono interpretati come i resti del nucleo metallico di corpi molto più grandi, frantumati da urti con altri corpi celesti.

–Meteoriti litoferrosi: hanno composizione intermedia tra i due estremi ma sono molto più rari.

Oltre a vento solare e meteoriodi nello spazio interplanetario ci sono anche dei corpi di dimensione inferiore a 0,1 mm; queste particelle fanno parte della polvere meteoritica.