Il Sistema Solare: definizione e caratteristiche

Il sistema solare è un vasto e complesso insieme di corpi celesti, dominato dalla forza gravitazionale del Sole, una stella di tipo G2V che costituisce il fulcro centrale attorno al quale orbitano tutti gli altri componenti. Questa struttura cosmica include non solo i pianeti conosciuti, ma anche lune, asteroidi, comete, polvere interplanetaria e il mezzo interplanetario. Il sistema solare rappresenta il nostro quartiere cosmico all’interno della Via Lattea e offre un campo di studio affascinante che abbraccia diverse discipline scientifiche, dalla fisica all’astronomia, dalla geologia planetaria alla chimica cosmica.

Vediamolo insieme.

• L'origine del sistema solare
• Al centro una stella: il Sole
• Tutti i numeri del Sole
• I satelliti del Sole e la Luna
• Tutti i numeri della Luna
• I pianeti del Sistema Solare
• I pianeti terrestri
• I pianeti gioviani del Sistema Solare
• Asteroidi, comete e altri pianeti nel Sistema Solare
• Le galassie

L’origine del sistema solare

Il sistema solare è l’insieme dei corpi celesti che si muovono intorno al sole attratti dalla sua forza di gravità.

Il diametro del sistema solare è di circa 200.000 volte la distanza tra il sole e la terra ovvero circa 3 anni luce.

Tra questi corpi celesti ci sono i pianeti e i loro satelliti, gli asteroidi, i meteoriti e le comete.

L’origine di questi corpi celesti risale a circa 4,6 miliardi di anni fa da una nebulosa primordiale costituita da resti di esplosioni di una stella più antica.

Questa nebulosa, formata da gas e polveri cosmiche, si contrasse per effetto della sua stessa forza di gravità ruotando su se stessa ad una forza sempre maggiore. Questa forza centrifuga appiattì l’ammasso fino a renderlo un disco.

I gas contratti e la forza di gravità al centro del disco portarono ad un innalzamento della temperatura di migliaia di Kelvin fino a creare la protostella; alla periferia del disco invece i gas e le particelle di polvere cosmica formarono i protopianeti.

La protostella continuò a scaldarsi fino a che si innescarono delle reazioni di fusione nucleare che portarono alla formazione del Sole.

Il Sole continuando a scaldare con le sue elevate temperature portò all’evaporazione dei gas e solo i materiali ad alto punto di fusione (come il ferro e il silicio) non evaporarono, portando questi materiali alla formazione dei pianeti.

Ad un certo punto si creò un equilibrio fra la forza gravitazionale (che tende ad attrarre la materia) e le forze derivanti dalle reazioni termonucleari (che portano all’espansione del Sole) ed ecco formato il sistema solare. Ma non dobbiamo pensare ad esso come un sistema statico perché l’universo è in continua evoluzione.

Al centro una stella: il Sole

Il Sole è una stella e costituisce circa il 99,8% del sistema solare. Emana continuamente energia luminosa propria (che viene riflessa da tutti gli altri corpi celesti) e calore.

Grazie alla sua enorme massa possiede una forza di gravità talmente elevata da mantenere legati a sé corpi di notevoli dimensioni quali pianeti, corpi minori, satelliti e asteroidi.

Il Sole compie un moto di rotazione da Ovest ad Est intorno al proprio asse impiegando quasi un mese.

Gli strati del Sole:

• Il NUCLEO è la zona più interna sede delle reazioni di fusione nucleare durante le quali l’idrogeno viene fuso in elio trasformando la massa atomica in energia. Il raggio del nucleo è circa 150 000 km e le temperature raggiunte sono circa 15 milioni di Kelvin;
• LA ZONA RADIATIVA è la zona in cui il calore prodotto dal nucleo si trasmette attraverso radiazioni che raggiungono lo strato superiore in milioni di anni. Lo spessore della zona radiativa è di circa 450000 km;
• LA ZONA CONVETTIVA è la zona in cui il calore proveniente dagli strati più interni si trasmette con movimenti circolari di gas detti moti convettivi. Questi moti sono dati dal materiale più caldo e meno denso che a contatto con la zona radiativa risale verso gli strati meno caldi e più densi che scendono verso il basso. Lo spessore della zona convettiva è di circa 100 000 km.

Cosa troviamo sul Sole:

• LA FOTOSFERA è lo strato più esterno del Sole ed emana luce. Le zone più luminose sono dette granuli e sono circondate da zone meno luminose. In corrispondenza dei granuli risalgono i gas incandescenti;
• LE MACCHIE SOLARI sono aree meno calde riunite in gruppi e di colore scuro;
• LA CROMOSFERA fa parte dell’atmosfera solare ed è la sua parte più interna;
• LA CORONA fa parte dell’atmosfera solare ed è formata da gas rarefatti che si disperdono nello spazio formando il vento solare;
• I BRILLAMENTI sono violente emissioni di energia che rilasciano particelle cariche nello spazio;
• LE PROTUBERANZE sono getti di gas incandescenti che raggiungono anche 40 000 km di altezza.

Tutti i numeri del Sole

In tabella riportiamo le informazioni principali sul Sole:

I satelliti del Sole e la Luna

Per SATELLITE si intende un qualsiasi corpo celeste che ruoti attorno ad un pianeta.

La LUNA è il satellite della terra e paragonata ad essa è il satellite maggiore del sistema solare.

I moti della Luna:

La Luna è caratterizzata da tre differenti moti:

• MOTO DI ROTAZIONE intorno al proprio asse, con durata uguale al moto di rivoluzione attorno alla terra;
• MOTO DI RIVOLUZIONE attorno alla terra su un’ orbita ellittica con durata variabile rispetto al suo punto di riferimento. La minima distanza dalla terra è detta perigeo mentre la massima distanza dalla terra è detta apogeo;
• MOTO DI TRASLAZIONE svolto insieme alla terra attorno al Sole.

Cosa troviamo sulla Luna:

• I MARI sono zone pianeggianti scure, riempimento di cavità crateriche da parte di lave scure interne al satellite;
• GLI ALTOPIANI sono zone chiare e catene montuose ricche di crateri;
• I CRATERI sono prodotti dall’impatto con meteoriti.

Le fasi della Luna:

• LUNA NUOVA è la fase iniziale del ciclo delle forme che la Luna assume agli occhi di un osservatore terrestre. In questa fase la Luna non è visibile dalla terra;
• PRIMO QUARTO è la fase a cui si arriva dopo 7 giorni e in cui la Luna è illuminata per metà.
• LUNA PIENA è la fase in cui si ha una visione completa della Luna;
• ULTIMO QUARTO è la fase finale in cui la visione della Luna si riduce fino ad arrivare alla successiva fase di Luna nuova. Anche questa fase dura 7 giorni.

Tutti i numeri della Luna

Vediamo le caratteristiche principali della Luna:

I pianeti del Sistema Solare

Il pianeta è un corpo celeste che orbita attorno ad una stella, non emette luce propria e ha una massa sufficiente da conferirgli una forma all’incirca sferica con un lieve schiacciamento polare.

Grazie alla dominanza gravitazionale il pianeta mantiene libera la sua orbita da altri corpi.

I pianeti hanno un movimento di rotazione attorno a se stessi (quasi tutti in senso antiorario), tutti compiono movimenti di rivoluzione in senso antiorario attorno al Sole, con orbite poco ellittiche complanari.

I pianeti del Sistema Solare si dividono in terrestri e gioviani.

• I pianeti TERRESTRI sono i più vicini al Sole, caratterizzati da terreno roccioso e densità elevata. In ordine di vicinanza dal Sole abbiamo: Mercurio, Venere, Terra e Marte;
• I pianeti GIOVIANI sono i più distanti dal Sole detti pianeti gassosi in quanto ricchi di idrogeno e elio. Sono caratterizzati da basse temperature e sono colpiti dal vento solare con minore intensità rispetto ai pianeti terrestri. In ordine di vicinanza dal Sole abbiamo: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

I pianeti terrestri

I pianeti hanno una forma all’ incirca sferica e un lieve schiacciamento polare. Ruotano su se stessi e intorno al Sole.

Vediamo le caratteristiche dei pianeti terrestri del sistema solare.

Partendo dal Sole i primi quattro pianeti sono detti Pianeti Terrestri o interni e hanno dimensioni ridotte ma elevata densità in quanto prevalentemente rocciosi.

Questi pianeti sono in ordine di vicinanza dal Sole:

• MERCURIO è un pianeta privo di atmosfera in quanto molto piccolo ed è molto vicino al Sole. Questo lo porta ad essere caratterizzato da forti escursione termiche ed elevate temperature (da -180 °C a +420 °C). Ha un volume 18 volte inferiore a quello terrestre;
• VENERE è caratterizzato da un’atmosfera molto densa costituita da diossido di carbonio. Questo porta ad un forte effetto serra con temperature che superano i 400 °C infatti Venere è il pianeta più caldo del sistema solare. Inoltre nell’ alta atmosfera sono presenti nubi di acido solforico che danno origine a piogge acide che corrodono le rocce della sua superficie;
• TERRA è il nostro pianeta e quindi merita un capitolo a sé di approfondimento. Ci limitiamo a dire che è il più grande dei pianeti terrestri ed è caratterizzato da tutte le forme di vita che noi esseri umani conosciamo. Circa il 70% della sua superficie è caratterizzata da oceani di acqua salata e il restante 30% da continenti e isole.
• MARTE è il pianeta più simile alla Terra nonostante la sua atmosfera sia molto rarefatta. È chiamato anche “pianeta rosso” per via del suo colore dato dalla presenza elevata di ossido di ferro.
  Essendo un pianeta in fase di studi approfonditi da parte di sonde lanciate dalla Terra esso suscita molto interesse; per questo verrà approfondito in un capitolo a parte.

I pianeti gioviani del Sistema Solare

Partendo dal Sole gli ultimi quattro pianeti sono detti Pianeti Gioviani o esterni e hanno grandi dimensioni ma bassa densità in quanto composti da gas e liquidi. Sono inoltre caratterizzati da satelliti e anelli più o meno evidenti che li circondano.

Questi pianeti sono in ordine di vicinanza dal Sole:

• GIOVE è il pianeta più grande del sistema solare. Il suo volume è 1300 volte maggiore di quello della Terra. Gli scienziati ipotizzano che possa essere una “stella mancata” in quanto la sua densa atmosfera è composta da idrogeno ed elio proprio come il Sole. Giove possiede 16 satelliti tra cui Io, Ganimede, Europa, Callisto che sono i maggiori individuati dal cannocchiale di Galileo Galilei. Il suo periodo di rivoluzione equivale a 12 anni terrestri e la rotazione è di circa 10 ore;
• SATURNO è molto simile a Giove ma si caratterizza rispetto agli altri pianeti perché è circondato da molti satelliti e da anelli formati da particelle di roccia, polvere e ghiaccio. Saturno ha una densità molto bassa, minore di quella dell’acqua. Il suo periodo di rivoluzione è di 29 anni e 6 mesi mentre la sua rotazione dura 10 ore;
• URANO è caratterizzato da un’ asse di rotazione inclinato di 90°. Viene chiamato “il gigante di ghiaccio” per la presenza di acqua, metano e ammoniaca che rendono la sua atmosfera la più fredda del Sistema Solare raggiungendo i -224.2°C. La massa di Urano è pari a circa 4 volte quella terrestre. Il suo raggio è di 25.362 km.
• NETTUNO è il pianeta del sistema solare più distante dal Sole. È caratterizzato da grandi quantità di acqua, ammoniaca e metano allo stato solido, per questo si presenta con un colore azzurrognolo. Nettuno non è visibile a occhio nudo dalla Terra perché dista 4500 milioni di km (30,1 UA).

Asteroidi, comete e altri pianeti nel Sistema Solare

Un pianeta nano è un corpo celeste di tipo planetario orbitante attorno ad una stella e caratterizzato da una massa sufficiente a conferirgli una forma sferoidale. Nonostante il nome, un pianeta nano non è necessariamente più piccolo di un pianeta, ma non è possibile nemmeno considerarli satelliti di un altro pianeta.

Fanno parte del sistema solare anche quattro PIANETI NANI che sono:

• PLUTONE dal 1930 al 2006 è stato considerato un pianeta vero e proprio, ma l’Unione Astronomica Internazionale ha deciso di declassarlo a causa di anomalie che non permettono di considerarlo un pianeta vero e proprio;
• ERIS insieme a Plutone è situato oltre l’orbita di Nettuno;
• CARONTE è stato considerato un satellite di Plutone. Fu scoperto nel 1978 da USNO un osservatorio di Washington;
• CERERE è un corpo celeste situato tra Marte e Giove.
  Questi sono troppo piccoli per essere considerati pianeti classici, ma non è possibile nemmeno considerarli satelliti di un altro pianeta.

L’asteroide è un oggetto simile per composizione ad un pianeta terrestre, ma più piccolo e generalmente privo di una forma sferica.
Gli ASTEROIDI sono corpi celesti rocciosi che ruotano intorno al Sole e privi di luce propria. La maggior parte degli asteroidi presenti nel sistema solare sono situati tra Marte e Giove. Un’altra fascia di asteroidi è presente esternamente all’ orbita di Nettuno e al suo interno si trovano numerosi corpi minori del sistema solare (fascia di Kuiper).

I METEORITI sono parti di asteroidi rimaste in seguito allo loro erosione e alla vaporizzazione della loro superficie dopo il passaggio nell’ atmosfera terrestre. Si parla di meteora invece quando il meteorite si incendia a contatto con l’atmosfera e si dissolve prima di raggiungere il suolo (stella cadente).

Le COMETE sono masse di ghiaccio che si muovono nel sistemare solare nelle zone più lontane dal Sole più precisamente nella nube di Oort. Le comete hanno due code, una coda gialla, detta di polvere formata dalla pressione del Sole, e una coda blu generata dalla luce del Sole, detta di ioni.

Sono state scoperte comete all’ interno del sistema solare provenienti da altri sistemi che ci fanno capire quanto sia importante la loro presenza nell’ universo.

Le galassie

All’interno dell’Universo le stelle non si presentano mai isolate, ma tendono a concentrarsi nelle galassie.

La Via Lattea fa parte di un gruppo di diverse decine di galassie detto Gruppo locale con un diametro di circa 8 000 000 di anni luce.

Nel 1925 Edwin Hubble, astronomo e astrofisico statunitense, classificò le galassie in base alla loro forma:

• GALASSIE ELLITTICHE hanno forma di sfere schiacciate e hanno dimensioni variabili;
• a SPIRALE possono essere semplici (come Andromeda) o barrate (come la Via Lattea). La parte centrale della galassia presenta due prolungamenti che ricordano una barra che attraversa il nucleo;
• IRREGOLARI non presentano una forma ben definita.