Sistema solare

Da Ufopedia.

Versione delle 19:37, 27 mar 2009

Raffigurazione artistica del sistema solare. Le dimensioni dei pianeti e le distanze non sono in scala.

Il sistema solare è il sistema planetario costituito dai vari oggetti celesti mantenuti in orbita dalla forza di gravità del Sole e vi appartiene anche la Terra. È costituito da otto pianeti e dai rispettivi satelliti naturali [1], da cinque pianeti nani e da miliardi di corpi minori. Quest'ultima categoria comprende gli asteroidi, in gran parte ripartiti fra due cinture asteroidali (la fascia principale e la fascia di Kuiper), le comete, le meteoroidi e la polvere interplanetaria.

In modo schematico, il sistema solare è composto dal Sole, dai quattro pianeti rocciosi interni, dalla fascia principale degli asteroidi, dai quattro giganti gassosi esterni, dalla cintura di Kuiper, dal disco diffuso e dalla ipotetica nube di Oort, sede di gran parte delle comete.

Il vento solare, un flusso di plasma e particelle cariche proveniente dal Sole, permea l'intero sistema solare. Questo crea una bolla nel mezzo interstellare conosciuta come eliosfera, che si estende fino oltre alla metà del disco diffuso.

In ordine di distanza dal Sole, gli otto pianeti sono: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Vi sarebbe poi un pianeta aggiuntivo nominato nella letteratura sumera e non ancora localizzato ufficialmente: Nibiru o Pianeta X (i Sumeri chiamvano pianeta anche Plutone, la Luna ed il Sole, quindi per loro Nibiru era il 10° pianeta).

A metà 2008 cinque oggetti del sistema solare sono stati classificati come pianeti nani: Cerere, situato nella fascia degli asteroidi, ed altri quattro corpi situati al di là dell'orbita di Nettuno, Plutone (in precedenza classificato come il nono pianeta), Haumea, Makemake, e Eris [2].

Sei dei pianeti e tre dei pianeti nani hanno in orbita attorno ad essi dei satelliti naturali; inoltre tutti i pianeti esterni sono circondati da anelli planetari, composti di polvere ed altre particelle.

Introduzione

Il sistema solare

Le dimensioni del sistema solare sono difficilmente definibili; approssimativamente lo si può considerare come una sfera irregolare con un diametro di circa 80 UA. All'interno del sistema solare lo spazio tra un corpo celeste e un altro non è vuoto: esso è permeato dal cosiddetto mezzo interplanetario, comprendente pulviscolo, gas e particelle elementari.

Il Sole ha una particolare importanza sia perché è l'unica stella, e quindi l'unica fonte di energia termica del sistema, sia perché ne rappresenta con ottima approssimazione il centro gravitazionale. La massa solare, infatti, costituisce circa il 99,9% della materia presente nel sistema.

Il sistema solare si trova in un braccio della Via Lattea, poco lontano dal disco galattico, dal cui centro dista quasi 28 000 anni luce. Esso compie una rivoluzione all'interno della stessa Galassia, percorrendo un'orbita ellittica; da Terra, il moto sembra essere diretto verso una direzione apparente. La velocità di rivoluzione media è pari a circa 250 km/s, e per compiere una rivoluzione completa il sistema solare impiega circa 200 milioni di anni.

L'origine del sistema solare

Rappresentazione artistica del sistema solare primordiale

Si ritiene che il Sole e i pianeti si siano formati da una nebulosa di gas interstellari in contrazione, circa 4,6 miliardi di anni fa [3]. L'ipotesi di un'origine comune trova conferma nell'analisi di alcune regolarità di comportamento dei pianeti, che ruotano attorno al Sole muovendosi tutti nello stesso verso e percorrendo orbite sostanzialmente complanari.

Secondo le attuali teorie, la nebulosa primordiale aveva una temperatura molto bassa ed era costituita da idrogeno, da elio, da una grande varietà di elementi chimici più pesanti e da polveri.

Circa 5 miliardi di anni fa al centro della nebulosa si sarebbe creata una parte più densa e di conseguenza la nube, sotto la spinta della forza gravitazionale, avrebbe cominciato a contrarsi.

In pochi milioni di anni, nella zona centrale, la densità e la temperatura sarebbero aumentate e si sarebbe formato il proto-Sole. Contemporaneamente, la contrazione avrebbe causato un aumento della velocità di rotazione e della forza centrifuga del sistema. Così la nube si sarebbe appiattita, assumendo un aspetto simile a un disco rotante intorno al Sole. Il collasso gravitazionale della massa del proto-Sole avrebbe causato un incremento della temperatura nella zona più centrale.

Nelle fasi finali del processo, un forte vento solare avrebbe trascinato verso le regioni più esterne tutti gli elementi leggeri, soprattutto idrogeno ed elio.

Mentre il nucleo del proto-Sole si riscaldava fino a raggiungere le temperature necessarie per le reazioni termonucleari, nel disco circostante accrescevano alcuni corpi attraverso delle collisioni e attirando frammenti più piccoli presenti nello spazio circostante. Si sarebbero formati così i proto-pianeti, dai quali sarebbero derivati gli attuali pianeti, mentre il proto-Sole si trasformava in una stella gialla e stabile.

Struttura

Generalità

Il principale corpo celeste del sistema solare è il Sole, una stella della sequenza principale di classe spettrale G2 V (nana gialla), contenente il 99,86% di tutta la massa conosciuta nel sistema solare. Giove e Saturno, i pianeti due più massicci che orbitano attorno al Sole, raggruppano ad essi due più del 90% della massa restante. La maggior parte dei grandi oggetti in orbita intorno al Sole sono in un piano simile a quello dell'orbita terrestre, chiamata eclittica. Tipicamente, il piano di orbita dei pianeti è molto vicino a quello dell'eclittica mentre le comete e gli oggetti della cintura di Kuiper hanno un angolo significativamente maggiore rispetto al nostro. Tutti i pianeti e la maggior parte degli altri oggetti orbitano nello stesso senso che la rotazione del Sole, in senso antiorario dal punto di vista di un osservatore situato al di sopra del polo nord solare. Certi oggetti orbitano in un senso orario, come la cometa di Halley. Le traiettorie degli oggetti che gravitano intorno al sole seguono le leggi di Keplero. Sono approssimativamente delle ellissi di cui uno dei fuochi è il Sole. Le orbite dei pianeti sono quasi circolari mentre quelle dei corpi più piccoli presentano una maggiore eccentricità e possono risultare molto ellittiche. La distanza di un corpo dal Sole varia durante la sua rivoluzione. Il punto più vicino al sole dell'orbita di un corpo si chiama perielio, mentre il più lontano è l'afelio Il sistema solare è diviso due in zone distinte, il sistema solare interno include i quattro pianeti tellurici e la cintura di asteroidi. Il resto del sistema viene considerato sistema solare esterno. La maggioranza dei pianeti del sistema solare possiede il loro proprio sistema secondario. I corpi planetari in rotazione intorno ad un pianeta sono chiamati satelliti naturali o lune. La maggior parte delle più grandi lune compiono la propria rivoluzione su un'orbita sincrona, presentando sempre la stessa faccia al pianeta intorno alla quale orbitano. I quattro pianeti più grandi hanno anche degli anelli planetari.

I pianeti noti e i loro movimenti

I pianeti del sistema solare.

I pianeti del sistema solare sono otto: in ordine di distanza dal Sole si tratta di Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno (conosciuti fin dall'antichità), Urano (scoperto nel 1781) e Nettuno (scoperto nel 1846).

Tradizionalmente si contavano nove pianeti: il nono era Plutone, scoperto nel 1930; nel 2006 l'Unione Astronomica Internazionale ha tuttavia deciso di classificare quest'ultimo come pianeta nano.

Nel 2003 Michael Brown, astronomo californiano, con un'equipe di studiosi ha scoperto quello che ritiene essere il decimo pianeta del sistema solare anche se molti studiosi sono ancora scettici a riguardo. Il nuovo planetoide, conosciuto inizialmente come DP 2003 UB 313 e successivamente ribattezzato Eris, fu stato identificato come l'oggetto più distante in orbita intorno al Sole. Sono stati successivamente riconosciuti pianeti nani più distanti di Plutone, come Makemake e Haumea.

Spesso i pianeti si distinguono in interni ed esterni, a seconda della posizione rispetto alla Terra, o in rocciosi e gassosi, a seconda della struttura.

Il tempo impiegato da un pianeta per compiere un giro attorno al proprio asse è detto giorno, mentre il periodo che impiega un pianeta per compiere una rivoluzione completa intorno al Sole è detto anno.

I pianeti compiono la loro rivoluzione intorno al Sole percorrendo orbite che sono quasi complanari con l'orbita terrestre (piano dell'eclittica); sia il moto di rivoluzione che quello di rotazione si svolgono inoltre in senso antiorario a partire da ovest (ad eccezione di Venere e Urano).

L'inclinazione degli assi di rotazione rispetto al piano orbitale, in tutti i pianeti, non si discosta molto dalla perpendicolare, ad eccezione di Urano, che ruota coricato sul piano dell'orbita.

Il moto che i pianeti svolgono intorno al Sole segue tre leggi empiriche fondamentali note sin dal XVII secolo, e denominate leggi di Keplero.

Caratteristiche dei pianeti terrestri e gioviani

La struttura interna dei pianeti rocciosi.

I pianeti sono molto diversi l'uno dall'altro per composizione, dimensioni, temperatura ed altre caratteristiche.

In base alle caratteristiche chimico fisiche i pianeti possono essere distinti in due gruppi: i pianeti di tipo terrestre (Mercurio, Venere, Terra e Marte), cioè simili alla Terra, e i pianeti di tipo gioviano (Giove, Saturno, Urano, Nettuno), cioè simili a Giove.

Le differenze tra i due tipi di pianeti sono numerose: innanzitutto i pianeti terrestri hanno tutti una massa piccola, nessuno o pochi satelliti e bassa velocità di rotazione, mentre i pianeti gioviani hanno grande massa, diversi satelliti ed elevata velocità di rotazione. per questo motivo i pianeti gioviani hanno una forma più schiacciata ai poli rispetto a quelli terrestri. Inoltre i pianeti terrestri hanno una densità che è in media cinque volte quella dell'acqua, mentre la densità dei pianeti gioviani è solo 1,2 volte quella dell'acqua.

La struttura interna dei pianeti gioviani.

Esaminando la loro composizione, si è notato che i pianeti di tipo terrestre sono essenzialmente costituiti da materiali rocciosi e metallici; i pianeti di tipo gioviano, invece, sono costituiti per lo più da elio, idrogeno e piccole quantità di ghiaccio.

Ancora, l'atmosfera dei pianeti terrestri manca del tutto o comunque è rarefatta, al contrario di quelli gioviani in cui l'atmosfera è molto densa, ed è costituita da idrogeno, elio, ammoniaca e metano.

Infine la temperatura (più elevata nei pianeti di tipo terrestre) e le sue variazioni annue e giornaliere, dipendono da numerosi fattori: la distanza dal Sole, la presenza di un'atmosfera e la sua composizione chimica, l'inclinazione dell'asse di rotazione, ecc..

Pianeti nani e oggetti minori

Tra Marte e Giove si trova la cosiddetta fascia principale degli asteroidi, composta da milioni di oggetti rocciosi caratterizzati da orbite più o meno variabili. Fra di essi, Cerere è attualmente ritenuto l'unico a presentare un equilibrio idrostatico (ovvero una forma sferoidale) e a meritarsi la qualifica di pianeta nano [4].

Oltre Nettuno si stende un'altra fascia di asteroidi, la fascia di Kuiper, la cui densità effettiva è sconosciuta. Tra questi si trovano Plutone ed Eris, che dal 2006 sono riconosciuti come pianeti nani dall'Unione Astronomica Internazionale [4]. In precedenza Plutone era considerato il nono pianeta.

Ancora più esternamente, tra 20 000 e 100 000 UA di distanza dal Sole, si ipotizza si trovi la nube di Oort, ritenuta il luogo d'origine delle comete.

Altri oggetti

Il sistema solare comprende altri corpi come i satelliti, che orbitano attorno ai pianeti, e le comete, che ruotano attorno al Sole ed hanno un'orbita molto eccentrica e piani orbitali di solito molto inclinati rispetto all'eclittica. Sono presenti anche polveri e gas molto rarefatto concentrati attorno all'eclittica, che diffondono la radiazione solare dando origine alla luce zodiacale.

Sole

Il Sole visto ai raggi X dalla sonda giapponese Yohkoh.

Il Sole è la stella madre del sistema solare, e di gran lunga il suo principale componente. La sua grande massa gli permette di sostenere la fusione nucleare, che rilascia enormi quantità di energia, per la maggior parte irradiata nello spazio come radiazione elettromagnetica, in particolare luce visibile.

Il Sole viene classificato come una nana gialla, anche se come nome è ingannevole in quanto, rispetto ad stelle nella nostra galassia, il Sole è piuttosto grande e luminoso. Le stelle vengono classificate in base al diagramma Hertzsprung-Russell, un grafico che mette in relazione la temperatura effettiva e la luminosità delle stelle. In generale più una stella è calda più è luminosa: le stelle che seguono questo modello sono appartenenti alla sequenza principale, ed il sole si trova proprio al centro di questa sequenza. Tuttavia stelle più luminose e caldo del Sole sono rare, mentre stelle meno luminose e più fredde sono molto comuni [5]. La luminosità del Sole è in costante crescita, e si è stimato che all'inizio della sua storia aveva soltanto il 75% della luminosità che mostra attualmente [6].

Il Sole è una stella di I popolazione, ed è nato nelle fasi successive dell'evoluzione dell'Universo. Esso contiene più elementi pesanti dell'idrogeno e dell'elio (metalli) rispetto alle più vecchie stelle di popolazione II [7]. Gli elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio si formarono nei nuclei di stelle antiche ormai esplose, così la prima generazione di stelle dovette terminare il suo ciclo vitale prima che l'universo potesse essersi arricchito di questi elementi. Le stelle più antiche osservate contengono infatti pochi metalli, mentre quelle di più recente formazione ne sono più ricche Questa alta metallicità si pensa sia stata cruciale nello sviluppo di un sistema planetario da parte del Sole, poiché i pianeti si formano dall'accumulo di metalli [8].

Mezzo interplanetario

Insieme alla luce il Sole irradia un flusso continuo di particelle cariche (plasma), noto anche come vento solare. Questo flusso di particelle si propaga verso l'esterno a circa 1,5 milioni di chilometri all'ora [9], creando una tenue atmosfera (l'Eliosfera) che permea il sistema solare per almeno 100 UA (cfr. Eliopausa). Questo è noto come mezzo interplanetario.

Sistema solare interno

Sistema solare interno è il nome utilizzato per la regione di spazio che comprende i pianeti rocciosi e gli asteroidi. Composti principalmente da silicati e metalli, gli oggetti del sistema solare interno si trovano molto vicini al Sole, tanto che il raggio di questa regione è più breve della distanza che separa Giove da Saturno.

Pianeti terrestri

I pianeti interni. Da sinistra a destra: Mercurio, Venere, la Terra e Marte (in scala)

I quattro pianeti terrestri interni (da non confondersi con i soli pianeti interni) sono densi, hanno una composizione rocciosa, hanno pochi o nessun satellite, e non hanno anelli planetari. Essi sono costituiti principalmente da sostanze aventi un alto punto di fusione, come silicati, che costituiscono le croste ed i mantelli, ed i metalli come ferro e nickel, che costituiscono il loro nucleo. Tre dei quattro pianeti interni (Venere, Terra e Marte) possiedono una atmosfera, hanno crateri da impatto e placche tettoniche, come dimostrano la presenza di rift valley e vulcani.

Mercurio

Mercurio (0.4 UA) è il pianeta più vicino al Sole, oltre ad essere il pianeta più piccolo (0,055 masse terrestri). Mercurio non possiede satelliti naturali e le sue sole formazioni geologiche conosciute, oltre ai crateri da impatto, sono creste sporgenti o rupes, probabilmente prodotte durante una fase di contrazione avvenuta nella sua storia primordiale [10]. Il pianeta è sprovvisto di atmosfera, fatta eccezione per esili tracce di gas probabilmente frutto dell'interazione del vento solare con la superficie del pianeta [11]. Il suo nucleo relativamente grande e il suo mantello sottile non sono ancora stati spiegati adeguatamente: l'ipotesi principale riporta la possibilità che gli strati esterni siano stati strappati via da un impatto gigantesco [12][13].

Venere

Venere (0.7 UA) è per dimensioni molto simile alla Terra (0.815 masse terrestri), e, come la Terra, ha un mantello composto da silicati attorno ad un nucleo ferroso, possiede un'atmosfera e l'attività sulla sua superficie rende evidente la presenza di attività geologica interna. Tuttavia è molto più asciutto della Terra, e la sua atmosfera è novanta volte più densa. Venere non ha satelliti naturali. Esso è il pianeta più caldo del sistema solare, con temperature superficiali superiori ai 400 °C, molto probabilmente a causa della quantità di gas che provoca effetto serra nell'atmosfera [14]. Non sono state individuate prove definitive delle attuali attività geologiche su Venere, ma si potrebbe pensare che la sua densa atmosfera sia regolarmente alimentata da eruzioni vulcaniche [15].

Terra

Terra (1 UA) è il più grande e denso dei pianeti interni, l'unico in cui sono conosciute attuali attività geologiche, ed è l'unico pianeta del sistema solare che permette la vita. La sua idrosfera liquida è unica tra i pianeti interni, ed è anche l'unico pianeta dove siano state osservate placche tettoniche. L'atmosfera terrestre è estremamente differente rispetto a quella degli altri pianeti, poiché è stata alterata dalla presenza della vita a contiene il 21% di ossigeno [16]. Possiede un satellite naturale, la Luna, l'unico grande satellite di un pianeta terrestre nel sistema solare.

Marte

Marte (1.5 UA) è più piccolo della Terra e di Venere (0.107 masse terrestri). Possiede un'atmosfera tenue, composta principalmente da anidride carbonica. La sua superficie, costellata di vulcani, come il grande Olympus Mons, e da rift valley, come la Valles Marineris, mostra attività geologica che ha persistito fino a tempi relativamente recenti. Il suo colore rosso deriva dalla presenza della ruggine del suolo, ricco di ferro [17]. Marte ha due piccoli satelliti naturali (Deimos e Phobos), che si pensa siamo asteroidi catturati dal suo campo gravitazionale [18].

Fascia degli asteroidi

Immagine della fascia degli asteroidi e degli asteroidi troiani

Gli asteroidi sono per la maggior parte piccoli corpi del sistema solare composti principalmente di rocce e di metalli. La fascia principale degli asteroidi occupa la regione tra le orbite di Marte e Giove, tra 2,3 e 3,3 UA dal Sole. Si pensa che siano residui della formazione del sistema solare, la cui fusione è fallita a causa della interferenza gravitazionale di Giove.

Il raggio di un asteroide di questa fascia può andare da centinaia di chilometri fino a pochi centimetri. Tutti gli asteroidi, salvo il più grande, Cerere, sono classificati come corpi minori del sistema solare, ma alcuni, come gli asteroidi Vesta e Igea possono essere riclassificati come pianeti nani se dimostreranno di avere raggiunto l'equilibrio idrostatico.

La fascia degli asteroidi contiene decine di migliaia, forse milioni, di oggetti sopra il chilometro di diametro [19]. Nonostante ciò, la massa totale di tutti gli asteroidi della fascia principale difficilmente arriverebbe a più di un millesimo della massa delle Terra [20]. La fascia principale è scarsamente popolata: sonde spaziali passano continuamente attraverso di essa senza incorrere in incidenti di alcun tipo. Gli asteroidi con diametri compresi tra 10 e 10^-4 m sono chiamati meteoroidi [21].

Cerere

Cerere (2,77 UA) è il più grande corpo della fascia degli asteroidi ed è classificato come pianeta nano. Essa ha un diametro di poco meno di 1000 km, grande abbastanza perché la propria gravità gli dia una forma sferica. Cerere, quando è stato scoperto nel XIX secolo, è stato considerato un pianeta, ma è stato riclassificato come asteroide nel 1850, dopo che ulteriori osservazioni rivelarono la presenza di numerosi asteroidi [22]. E' stato nuovamente riclassificato nel 2006 come pianeta nano.

Gruppo di asteroidi

Gli asteroidi nella fascia principale sono divisi in Gruppi e famiglie di asteroidi sulla base delle loro caratteristiche orbitali. I satelliti degli asteroidi sono asteroidi che orbitano attorno ad asteroidi più grandi. Essi non sono chiaramente distinguibili come i satelliti dei pianeti, in quanto a volte questi satelliti sono grandi quasi quanto il loro partner. L'asteroide contiene anche cintura principale cintura di comete che possono essere stati la fonte di acqua della Terra [23].

Gli asteroidi troiani si trovano nei punti L₄ e L₅ punti di Giove (delle regioni gravitazionalmente stabili poste lungo l'orbita del pianeta); il termine "troiano" è utilizzato anche per piccoli corpi situati nei punti di Lagrange di altri pianeti e satelliti. La famiglia di asteroidi Hilda si trovano in risonanza orbitale 2:3 con Giove.

Il sistema solare interno presenta anche degli asteroidi NEAR, molti dei quali attraversano le orbite dei pianeti interni.

Sistema solare esterno

Il sistema solare esterno è la patria di giganti gassosi e dei loro satelliti, alcuni dei quali di dimensioni planetarie. In questa regione orbita anche una breve fascia di comete, compresi i centauri. Gli oggetti solidi di questa regione sono composti da una quota più elevata di elementi volatili (come acqua, ammoniaca e metano) rispetto agli oggetti rocciosi del sistema solare interno.

Pianeti gioviani

Dall'alto verso il basso: Nettuno, Urano, Saturno e Giove (non in scala)

I quattro giganti gassosi esterni (talvolta chiamati pianeti gioviani, e da non confondersi con i pianeti esterni) collettivamente costituiscono il 99% della massa nota in orbita attorno al Sole. Giove e Saturno sono costituiti prevalentemente da idrogeno ed elio; Urano e Nettuno possiedono una percentuale maggiore di ghiaccio. Alcuni astronomi suggeriscono che appartengono ad un'altra categoria, quella dei "giganti di ghiaccio" [24]. Tutti e quattro i giganti gassosi possiedono degli anelli, anche se solo quelli di Saturno sono facilmente osservabili dalla Terra.

Giove

Giove (5.2 UA), con 318 masse terrestri, possiede 2,5 volte la massa di tutti gli altri pianeti messi insieme. Esso è composto in larga parte da idrogeno e di elio. Il forte calore interno di Giove crea una serie di caratteristiche semipermanenti nella sua atmosfera, come Grande Macchia Rossa. Giove ha 63 satelliti naturali conosciuti: i quattro più grandi, Ganimede, Callisto, Io, e Europa, mostrano analogie con i pianeti terrestri, come il vulcanismo e calore interno [25]. Ganimede, il più grande satellite del sistema solare, è perfino più grande di Mercurio.

Saturno

Saturno (9.5 UA), distinto dal suo sistema di anelli, ha diverse analogie con Giove, come la sua composizione atmosferica. Saturno è molto meno massiccio, essendo solo 95 masse terrestri. Sono noti 60 satelliti (più tre non confermati), due dei quali, Titano e Encelado, mostrano segni di attività geologica, anche se sono in gran parte criovulcani [26]. Titano è più grande di Mercurio ed è l'unico satellite del sistema solare ad avere una atmosfera densa.

Urano

Urano (19,6 UA), con 14 masse terrestri, è il pianeta esterno meno massiccio. Unico tra i pianeti, esso orbita attorno al Sole con una inclinazione assiale superiore a 90° rispetto l'eclittica. Ha un nucleo molto freddo rispetto agli altri giganti gassosi, quindi irradia pochissimo calore nello spazio [27]. Urano ha 27 satelliti noti, tra cui i più grandi sono Titania, Oberon, Umbriel, Ariel e Miranda.

Nettuno

Nettuno (30 UA), anche se leggermente più piccolo di Urano, è più massiccio (equivalente a 17 masse terrestri) e quindi più denso. Essi irradia più calore interno rispetto Urano, ma non tanto quanto Giove o Saturno [28]. Nettuno ha 13 satelliti noti. Il più grande, Tritone, è geologicamente attivo, con geyser di azoto liquido [29]. Tritone è l'unico grande satellite con orbita e direzione retrograda. Nettuno è accompagnato nella sua orbita da una serie di planetoidi che sono in risonanza orbitale 1:1 con esso.

Comete

Cometa Hale-Bopp

Le comete sono corpi minori del sistema solare, di solito di pochi chilometri di diametro, e sono composte in gran parte di ghiaccio volatile. Le comete hanno orbite molto eccentriche, in genere durante il perielio si trovano vicino alle orbite dei pianeti interni, mentre durante l'afelio si trovano al di là di Plutone. Quando una cometa entra nel sistema solare interno, la superficie ghiacciata comincia a sublimare e ad ionizzarsi, per via della vicinanza del Sole, fino a quando si crea una coda, spesso visibile ad occhio nudo, di gas e polveri.

Le comete di breve periodo hanno orbite che possono essere compiute anche in menodi duecento anni, mentre le comete di lungo periodo hanno orbite dalla durata di migliaia di anni. Le comete di breve periodo si crede siano originarie della fascia di Kuiper, mentre quelle di lungo periodo, come la Hale-Bopp, si ritiene siano originarie della nube di Oort. Molti gruppi di comete, come i Sungrazers Kreutz, si sono formati dalla rottura di un'unica grande cometa [30]. Alcune comete con orbite iperboliche possono provenire dall'esterno del sistema solare, ma la precisa determinazione delle loro orbite è complessa [31]. Le vecchie comete che hanno visto espulso la maggior parte della loro parte volatile per via del calore del Sole sono spesso classificati come asteroidi [32].

I centauri

I centauri, che si estendono in una fascia che va da 9 a 30 UA, sono dei corpi che orbitano nella regione compresa tra Giove e Nettuno. Il più grande centauro noto, Cariclo, ha un diametro di circa 250 km [33]. Il primo centauro scoperto, Chirone, è stato classificato come cometa (95P), in quanto si comporta come le comete quando si avvicinano al Sole [34]. Alcuni astronomi classificano gli asteroidi centauri come degli oggetti della fascia di Kuiper distribuiti nelle regioni più interne assieme a degli altri oggetti dispersi nelle regioni esterne, che popolano il disco diffuso [35].

Oggetti trans-nettuniani

La zona al di là di Nettuno, detta "regione trans-nettuniana", è ancora in gran parte inesplorata. Sembra consista prevalentemente in piccoli oggetti (il più grande ha un diametro corrispondente ad un quinto di quello terrestre, ed una massa di gran lunga inferiore a quella della Luna) composti principalmente di roccia e ghiaccio. Alcuni astronomi non distinguono questa regione da quella del sistema solare esterno.

Fascia di Kuiper

Immagine con tutti gli oggetti della fascia di Kuiper conosciuti

La fascia di Kuiper è un grande anello di detriti simile alla fascia degli asteroidi, ma composti principalmente da ghiaccio. Si estende in una regione che va da 30 a 50 UA dal Sole. Esso è composto principalmente da piccoli corpi del sistema solare, anche se alcuni tra i più grandi oggetti di questa fascia potrebbero essere riclassificati come pianeti nani: ad esempio Quaoar, Varuna, e Orcus. In base alle stime, nella fascia di Kuiper esistono oltre 100.000 oggetti con un diametro superiore ai 50 km, ma si pensa che la massa totale di tutti gli oggetti presenti nella fascia di Kuiper potrebbe essere un decimo, o addirittura un centesimo, della massa terrestre [36]. Molti oggetti della fascia di Kuiper dispongono di più satelliti naturali, e la maggior parte hanno orbite che non sono parallele alle eclittiche.

Gli oggetti della fascia di Kuiper possono essere suddivisi approssimativamente in "classici" e in "risonanti" (con plutini e twotini). Gli oggetti risonanti hanno le orbite legate a quella di Nettuno (le orbite dei plutini sono in rapporto 2:3 con l'orbita di Nettuno, mentre i twotini sono in rapporto 1:2). Gli oggetti classici consistono in corpi che non hanno alcun tipo di risonanza con Nettuno, e che si estendono in una fascia che va da circa 39,4 UA a 47,7 UA dal Sole [37]. Gli oggetti classici della fascia di Kuiper sono stati classificati come cubewani dopo la scoperta del primo oggetto di questo tipo, (15760) 1992 QB1 [38].

Plutone e Caronte

Plutone (39 UA) è un pianeta nano, ed è il più grande oggetto conosciuto della fascia di Kuiper. Quando venne scoperto, nel 1930, fu ritenuto il nono pianeta del sistema solare, ma nel 2006 è stato riclassificato in pianeta nano, dopo l'adozione di una definizione formale di pianeta. Plutone ha un'orbita relativamente eccentrica, inclinata di 17 gradi rispetto al piano dell'eclittica, ed il suo perielio si trova a 29,7 UA dal Sole, all'interno dell'orbita di Nettuno, mentre l'afelio è situato a 49,5 UA dal Sole.

Plutone, Caronte e le due lune conosciute

Non è ancora chiaro se Caronte, la luna più grande di Plutone, continuerà ad essere classificato come tal o verrà riclassificato come pianeta nano. Il baricentro del sistema dei due pianeti non si trova in nessuno dei due corpi, ma cade nello spazio, e per questo Plutone-Caronte è ritenuto un sistema binario. Attorno a loro orbitano due lune molto piccole, Notte e Idra.

Plutone è un corpo classificato come oggetto risonante della fascia di Kuiper, ed ha una risonanza orbitale di 3:2 con Nettuno, ovvero Plutone orbita due volte intorno al Sole ogni tre orbite di Nettuno. Gli oggetti della fascia di Kuiper che condividono questo rapporto di risonanza sono chiamati plutini [39].

Haumea e Makemake

Haumea (43,34 UA), e Makemake (45,79 UA) sono i più grandi oggetti conosciuti della fascia di Kuiper classica. Haumea è un oggetto a forma di uovo con due lune. Makemake è l'oggetto più luminoso nella fascia di Kuiper dopo Plutone. Originariamente designati rispettivamente come 2003 EL₆₁ e il 2005 FY₉, i due nomi e lo status di pianeta nano gli sono stati concessi nel 2008 [40]. La loro orbite sono molto più inclinate rispetto a quella di Plutone (28° e 29°) [41] e a differenza di Plutone non sono influenzati da Nettuno, quindi fanno parte degli oggetti classici della fascia di Kuiper.

Disco diffuso

Il disco diffuso si sovrappone alla fascia di Kuiper, ma si estende di molto verso l'esterno del sistema solare. Si pensa che questa regione sia la fonte delle comete di breve periodo. Si crede inoltre che gli oggetti del disco diffuso siano stati spinti verso orbite irregolari dall'influenza gravitazionale della iniziale migrazione verso l'esterno di Nettuno. La maggior parte degli oggetti del disco diffuso (SDOs) hanno il perielio all'interno della fascia di Kuiper, ma il loro afelio può trovarsi anche a 150 UA dal Sole. Inoltre, le orbite degli SDOs sono molto inclinate rispetto al piano dell'eclittica, spesso addirittura quasi perpendicolari ad esso. Alcuni astronomi ritengono il disco diffuso semplicemente un'altra regione della fascia di Kuiper, e descrivono questi corpi come "oggetti sparsi della fascia di Kuiper" [42].

Eris

Eris e la sua luna Disnomia

Eris (68 UA) è il più grande corpo conosciuto del disco diffuso, ed ha provocato un dibattito su cosa può essere definito un pianeta, dal momento che è almeno il 5% più grande di Plutone, con un diametro stimato di circa 2400 km: è quindi il più grande pianeta nano noto [43]. Possiede una luna, Disnomia. Come Plutone, la sua orbita è fortemente eccentrica e fortemente inclinata rispetto al piano dell'eclittica: ha un perielio di 38,2 UA e uno afelio di 97,6 UA dal Sole.

Regione più lontana

Il punto in cui il termina il sistema solare ed inizia lo spazio interstellare non è definito con precisione, poiché i suoi confini possono essere tracciati tramite due forze distinte: il vento solare o la gravità del sole. Il limite esterno tracciato dal vento solare giunge a circa quattro volte la distanza Plutone-Sole; questa eliopausa è considerata l'inizio del mezzo interstellare. Tuttavia, la sfera di Hill del Sole, ovvero il raggio effettivo della sua influenza gravitazionale, si ritiene si possa estendere fino a un migliaio di volte più lontano.

Eliopausa

L'entrata dei Voyager nell'heliosheath

L'eliosfera è divisa in due regioni distinte. Il vento solare viaggia a circa 40.000 km/s fino a quando non si scontra con i flussi di plasma nel mezzo interstellare. La collisione si verifica presso il termination shock, che si trova tra 80 e 100 UA dal Sole in direzione sopravvento, e fino a circa 200 UA dal Sole sottovento [44]. Qui il vento rallenta drasticamente, condensa e diviene più turbolento, [44] formando una grande struttura ovale conosciuta con il nome di heliosheath, la quale sembra si comporti come la coda di una cometa: esso si estende verso l'esterno per altri 40 UA sul lato sopravvento, mentre si estende molto meno nella direzione opposta. Entrambe le sonde Voyager 1 e Voyager 2 hanno superato il termination shock ed sono entrate nell'heliosheath, e distano rispettivamente 94 e 84 UA dal Sole [45][56]. Il limite esterno dell'eliosfera, l'eliopausa, è il punto in cui il vento solare si esaurisce ed inizia dello spazio interstellare [47].

La forma del limite esterno dell'eliosfera è probabilmente influenzata dalla dinamica dei fluidi delle interazioni con il mezzo interstellare [44], nonché dal campo magnetico solare, prevalente a sud. Al di là dell'eliopausa, a circa 230 UA, si trova il bow shock, una scia di plasma lasciata dallo spostamento del Sole attraverso la Via Lattea [48].

Nessun veicolo spaziale non è ancora passato attraverso l'eliopausa, quindi è impossibile sapere con certezza le caratteristiche dello spazio interstellare. Si prevede che i veicoli spaziali del programma Voyager della NASA attraverseranno l'eliopausa nel corso del prossimo decennio, e trasmetteranno dati importanti sui livelli di radiazione solare e di vento solare [49]. Come l'eliosfera possa proteggere il sistema solare dai raggi cosmici non è ancora noto. Una squadra finanziata dalla ha sviluppato il concetto di una "Vision Mission" dedicato all'invio di una sonda nell'Eliosfera [50][51].

Nube di Oort

Immagine artistica della fascia di Kuiper e dell'ipotetica nube di Oort

L'ipotetica nube di Oort è una grande massa composta da miliardi di oggetti di ghiaccio che si credono essere la fonte delle comete di lungo periodo e che circondano il sistema solare a circa 50.000 UA (circa 1 anno luce), e forse fino a 100.000 UA (1,87 anni luce). Si ritiene sia composto di comete che sono state espulse dal sistema solare interno da interazioni gravitazionali con i pianeti esterni. Gli oggetti della nube di Oort sono molto lenti, e possono essere turbati da eventi rari, ad esempio delle collisioni, dalla forza di gravitazionale di una stella di passaggio, o dalla marea galattica, forza di marea esercitata dalla Via Lattea [52][53].

Sedna e la nube di Oort interna

Sedna (525,86 UA) è un grande oggetto simile a Plutone, con un'orbita estremamente ellittica, con un perielio a circa 76 UA ed un afelio a 928 UA dal Sole. Un'orbita così grande richiede ben 12.050 anni per il suo completamento. Mike Brown, scopritore dell'oggetto nel 2003, afferma che non può essere parte del disco diffuso o della fascia di Kuiper, poiché il suo perielio è troppo lontano per aver subito degli effetti dalla migrazione di Nettuno. Lui e altri astronomi ritengono che sia il primo oggetto di una popolazione completamente nuova, che può comprendere anche l'oggetto (148209) 2000 CR105, che ha un perielio di 45 UA, un afelio di 415 UA, ed un periodo orbitale di 3420 anni [54]. Brown definisce questa nuova popolazione "nube di Oort interna", che si può essere formata attraverso un processo simile, anche se è molto più vicina al Sole [55]. Sedna è molto probabilmente un pianeta nano, anche se la sua forma deve essere ancora determinata con certezza.

Confini

Gran parte del nostro sistema solare è ancora sconosciuto. Lo scudo gravitazionale del Sole si stima che domini le forze grazitazionali delle stelle che lo circondano fino a circa due anni luce (125.000 UA). Il confine esterno della nube di Oort, invece, non si può estendere per più di 50.000 UA [56]. Nonostante le scoperte di nuovi oggetti, come Sedna, la regione tra la fascia di Kuiper e la nube di Oort, una zona di decine di migliaia di UA di raggio, non è ancora stata mappata (vi si dovrebbero trovare la stella Nemesis e l'afelio dell'orbita di Nibiru). Vi sono, inoltre, in corso ancora studi sulla regione compresa tra Mercurio ed il Sole [57]. Numerosi oggetti possono ancora essere scoperti nelle zone inesplorate del sistema solare.

Distanze dei pianeti dal Sole

• Pianeti:

• Pianeti nani:

Note

1^ Scott S. Sheppard. The Jupiter Satellite Page. Carnegie Institution for Science, Department of Terrestrial Magnetism. URL consultato il 2008-04-02.

2^ http://planetarynames.wr.usgs.gov/append7.html

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Bibliografia

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• Marc T. Nobleman, Il sistema solare, 2007, IdeeAli, Trezzano sul Naviglio

Voci correlate

• Nibiru
• Pianeta X
• Nemesis
• Sistema binario