Nettuno

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Il pianeta Nettuno

Nettuno è l'ottavo ed ultimo pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole; fu scoperto nel 1846, e gli venne attribuito il nome dell'omonima divinità romana. Il suo simbolo astronomico è una rappresentazione stilizzata del tridente del dio ().

Si tratta del più piccolo fra i quattro giganti gassosi del sistema solare; nonostante la sua massa sia maggiore di quella di Urano, le sue dimensioni sono leggermente inferiori.

Visitato per la prima volta dalla sonda spaziale Voyager 2 nel 1989, Nettuno appare come un disco blu solcato da venti potentissimi e tempeste atmosferiche di dimensioni rilevanti [1]; è circondato da deboli anelli e da numerosi satelliti naturali.

Cenni storici

La prima osservazione certa di Nettuno fu effettuata da Galileo Galilei il 27 dicembre 1612; egli disegnò la posizione del pianeta sulle proprie carte astronomiche, scambiandolo per una stella fissa [2]. Per una coincidenza fortuita, in quel periodo il moto apparente di Nettuno era eccezionalmente lento, e non poteva essere individuato da Terra mediante i primitivi strumenti di Galilei [3]. Qualche giorno dopo, il 4 gennaio 1613, si verificò addirittura l'occultazione di Nettuno da parte di Giove: se Galileo avesse continuato ancora per qualche giorno le sue osservazioni, avrebbe dunque osservato la prima occultazione dell'era telescopica.

La scoperta del pianeta dovette invece aspettare fino alla metà del XIX secolo.

Quando nel 1821 Alexis Bouvard pubblicò il primo studio dei parametri orbitali di Urano [4] divenne chiaro agli astronomi che il moto del pianeta divergeva in maniera apprezzabile dalle previsioni teoriche; il fenomeno poteva essere spiegato solo teorizzando la presenza di un altro corpo di notevoli dimensioni nelle regioni più esterne del sistema solare. Indipendentemente fra loro, il matematico inglese John Couch Adams (nel 1843) e il francese Urbain Le Verrier (nel 1846) teorizzarono con buona approssimazione posizione e massa di questo presunto nuovo pianeta. Mentre le ricerche di Adams vennero trascurate dall'astronomo britannico George Airy, cui egli si era rivolto per sottolineare la necessità di ricercare il nuovo pianeta nella posizione trovata, quelle di Verrier vennero applicate da due astronomi dell'Osservatorio di Berlino, Johann Gottfried Galle e Heinrich d'Arrest: dopo meno di mezz'ora dall'inizio delle ricerche, il 23 settembre 1846, i due individuarono il pianeta, a meno di un grado dalla posizione prevista.

Complice la sua grande distanza, le conoscenze su Nettuno rimasero frammentarie almeno fino alla metà del Novecento, quando Gerard Kuiper scoprí la sua seconda luna, Nereide (Tritone era stata individuata da William Lassell già pochi mesi dopo la scoperta del pianeta). Negli anni settanta e ottanta si accumularono indizi sulla probabile presenza di anelli, o archi di anelli.

Nell'agosto 1989 le conoscenze ricevettero una enorme spinta in avanti dalla visita a Nettuno della prima sonda automatica inviata ad esplorare i dintorni del pianeta, la Voyager II. La sonda individuò importanti dettagli dell'atmosfera del pianeta, confermò l'esistenza di ben cinque anelli ed individuò nuovi satelliti oltre a quelli già scoperti da terra.

Osservazione da Terra

Nettuno è invisibile ad occhio nudo da Terra; la sua magnitudine apparente, sempre compresa fra la 7,7 e la 8,0, necessita almeno di un binocolo per permettere l'individuazione del pianeta. Al telescopio Nettuno appare come un piccolo disco blu-verdastro, simile ad Urano; il colore è dovuto alla presenza di metano nell'atmosfera nettuniana, in ragione del 2%.

Fra il 2009 ed il 2010 Nettuno completerà la sua prima orbita attorno al Sole dal 1846, quando venne scoperto da Johann Galle.

Parametri orbitali

Il pianeta compie una rivoluzione attorno al Sole in circa 164,79 anni [5]. Con una massa pari a circa 17 volte quella terrestre ed una densità media di 1,64 volte quella dell'acqua, Nettuno è il più piccolo e più denso fra i pianeti giganti del sistema solare. Il suo raggio equatoriale, ponendo lo zero altimetrico alla quota in cui la pressione atmosferica vale 1000 hPa, è di 24 764 km.

Oggetti trans-nettuniani

Le nuove scoperte di moltissimi corpi celesti nel sistema solare esterno hanno portato gli astronomi a coniare un nuovo termine, oggetto trans-nettuniano, che designa qualsiasi oggetto orbitante oltre l'orbita di Nettuno (o comunque formatosi in quella regione).

Numerosi oggetti di questo tipo, e segnatamente Plutone, presentano fenomeni di risonanza orbitale con Nettuno; essi sono comunemente noti come plutini (nel caso di una risonanza 3:2) o twotini (nel caso di una risonanza 2:1). Sono testimoniati altri rapporti di risonanza, seppur con minore frequenza.

A causa dell'alta eccentricità dell'orbita di Plutone, periodicamente Nettuno viene a trovarsi più lontano dal Sole di quest'ultimo, come è accaduto fra il 1979 ed il 1999; ciononostante una collisione fra i due corpi è del tutto improbabile, a causa dell'alta inclinazione fra i due piani orbitali e della risonanza orbitale.

Atmosfera

I cirri di Nettuno. Appare qui evidente la stratificazione dell'atmosfera.

L'atmosfera nettuniana appare tipicamente azzurra, ma meno uniforme rispetto a quella di Urano. All'altezza dell'equatore è possibile osservare fasce e bande parallele che la attraversano; all'epoca del sorvolo da parte della Voyager 2 era inoltre presente una prominente formazione estemporanea, battezzata Grande Macchia Scura, dall'estensione pari a circa 14 000 km. Negli anni 1990 successive osservazioni effettuate mediante il telescopio Hubble hanno messo in luce la scomparsa della macchia.

Composizione atmosferica

Sebbene le componenti principali dell'atmosfera siano di gran lunga l'idrogeno e l'elio, è il metano (presente in ragione del 2%) a regolarne i fenomeni meteorologici. Le molecole di metano dell'alta atmosfera si scindono infatti in idrocarburi, quali l'etano e l'acetilene, per effetto dell'irraggiamento solare (900 volte meno intenso di quello rilevato sulla Terra). Anche le nubi bianche osservate dalla sonda Voyager 2 nel 1989 sono probabilmente composte di cristalli di metano ghiacciato.

Il metano che compone l'atmosfera è anche responsabile dell'assorbimento della luce rossa, dando al pianeta la sua caratteristica colorazione verde-azzurra, tanto che il pianeta è soprannominato il "pianeta blu".

Fenomeni meteorologici

Dall'alto, la Grande macchia scura, lo Scooter e la Piccola macchia scura.

L'atmosfera nettuniana è sede di violenti fenomeni atmosferici; i venti sono i più potenti conosciuti nel Sistema Solare, arrivando a 2000 km/h. L'energia necessaria per sostenerli non può essere fornita dal Sole, troppo lontano, ma è invece generata all'interno del pianeta. La temperatura al livello topografico di riferimento (definito come la quota alla quale la pressione atmosferica vale 1000 hPa) è di circa 70K (-200 °C), ma aumenta più si scende in profondità; questo implica la presenza di una fonte di calore interna, probabilmente responsabile anche della complessità delle formazioni atmosferiche di Nettuno in confronto a quelle di Urano.

Struttura interna

La struttura interna di Nettuno.

La struttura interna del pianeta ricorda da vicino quella di Urano.

Nettuno appare dotato di uno strato superficiale composto di idrogeno, elio ed ammoniaca, situato appena al di sotto del livello delle nubi; più in profondità, fino a circa 8000 km dalla superficie visibile del pianeta, ha inizio il mantello, composto da ghiaccio d'acqua, ammoniaca e metano. Apparentemente il mantello è anche sede del campo magnetico di Nettuno.

Al di sotto del mantello si trova un inviluppo di idrogeno molecolare ed elio; la temperatura della regione raggiunge i 2500 K, e la pressione sfiora le 200 000 atmosfere. Il nucleo del pianeta, dal raggio pari a circa 7500 km, è infine ricco di ferro ed altri materiali rocciosi; la sua temperatura supera addirittura quella della fotosfera solare, attestandosi attorno ai 6500-7000 K.

Satelliti naturali

Le falci di Nettuno e Tritone, fotografate dalla Voyager 2 durante il suo allontanamento dal sistema nettuniano.

Nettuno possiede tredici satelliti naturali conosciuti, il maggiore dei quali è Tritone; gli altri satelliti principali sono Nereide, Proteo e Larissa.

Tritone è l'unico satellite di Nettuno che possiede una forma ellissoidale; fu individuato per la prima volta dall'astronomo William Lassell appena 17 giorni dopo la scoperta del pianeta madre. Orbita in direzione retrograda rispetto a Nettuno, a differenza di tutti gli altri satelliti principali del sistema solare; è in rotazione sincrona con Nettuno e la sua orbita è in decadimento costante.

Il satellite più interessante, a parte Tritone, è Nereide, la cui orbita è fra le più eccentriche dell'intero sistema solare.

Fra il luglio ed il settembre 1989 la sonda statunitense Voyager 2 ha individuato sei nuovi satelliti, fra i quali spicca Proteo, le cui dimensioni sarebbero quasi sufficienti a conferirgli una forma sferoidale; è il secondo satellite del sistema di Nettuno, pur con una massa pari ad appena lo 0,25% di quella di Tritone.

Una nuova serie di scoperte è stata annunciata nel 2004; si tratta di satelliti minori e fortemente irregolari.

Anelli

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Nettuno possiede un debole sistema di anelli planetari, la cui composizione è tuttora ignota. La loro struttura sembra irregolare, forse a causa delle interazioni gravitazionali con i satelliti del pianeta. Gli anelli furono scoperti dalla sonda Voyager 2 nel 1989.

L'anello principale, Adams, è costituito da tre archi di anello principali. L'esistenza di simili strutture non è stata ancora pienamente giustificata; normalmente ci si aspetterebbe una distribuzione uniforme di polveri e piccoli corpi ghiacciati sull'intera orbita attorno al pianeta. Alcuni ritengono che l'attrazione gravitazionale di Galatea possa essere alla base delle irregolarità osservate.

Gli obiettivi del Voyager 2 catturarono le immagini di diversi altri anelli, fra cui spiccano l'anello Le Verrier ed il tenue anello Galle.

Osservazioni condotte da Terra nel 2005 hanno portato ad ipotizzare che il sistema di anelli di Nettuno sia estremamente instabile; appare che l'anello Liberté potrebbe scomparire entro la fine del XXI secolo.

Esplorazione di Nettuno

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L'unica sonda spaziale ad aver visitato Nettuno è stata la Voyager 2, nel 1989; con un sorvolo ravvicinato del pianeta la Voyager ha permesso di individuarne le principali formazioni atmosferiche, alcuni anelli e numerosi satelliti. Il 25 agosto 1989 la sonda ha sorvolato il polo nord di Nettuno ad una quota di 4950 km, per poi dirigersi verso Tritone, il satellite maggiore, raggiungendo una distanza minima di circa 40 000 km.

Dopo le ultime misure scientifiche, condotte durante la fase di allontanamento dal gigante gassoso, il 2 ottobre 1989 tutti gli strumenti della sonda sono stati spenti, lasciando in funzione solamente lo spettrometro ultravioletto. Voyager 2 iniziava così una lunga marcia verso lo spazio interstellare, alla velocità di 470 milioni di chilometri all'anno; l'inclinazione della sua traiettoria rispetto all'eclittica è di circa 48°. Si ritiene che, al ritmo attuale, Voyager 2 raggiungerà il sistema di Sirio nell'anno 358 000.

Sono allo studio da parte della NASA due possibili missioni: un orbiter, il cui lancio non è previsto prima del 2040 ^[1], ed una sonda che effettuerebbe un fly-by del pianeta per proseguire poi verso due o tre oggetti della fascia di Kuiper, il cui lancio potrebbe avvenire nel 2019 ^[2][3].

Note

1^ Suomi, V. E.; Limaye, S. S.; Johnson, D. R., High winds of Neptune - A possible mechanism, Science, 1991, volume 251, pagg.929–932, http://adsabs.harvard.edu/abs/1991Sci...251..929S

2^ Hirschfeld Alan, Parallax:The Race to Measure the Cosmos, 2001, Henry Holt, New York, 0-8050-7133-4

3^ Littmann Mark, Standish, E.M., Planets Beyond: Discovering the Outer Solar System, 2004, Courier Dover Publications, 0-4864-3602-0

4^ Bouvard (1821), Tables astronomiques publiées par le Bureau des Longitudes de France, Paris, FR: Bachelier

5^ Neptune: Facts & Figures, 11.13.07, NASA, 14 agosto 2007

Bibliografia

• Patrick Moore. The Planet Neptune. Chichester, Wiley, 1988.
• Dale P. Cruikshank. Neptune and Triton. 1995.
• Ellis D. Miner, Randii R. Wessen. Neptune: The Planet, Rings, and Satellites. 2002
• P. Farinella, A. Morbidelli. Al di là di Nettuno. - L'astronomia.
• M. Fulchignoni. Nettuno svelato, grazie Voyager!. - L'astronomia.
• R.S. Harrington, T.C. Van Frandern. The Satellites of Neptune and the Origin of Pluto. - Icarus.

Voci correlate

• Antu

Collegamenti esterni

• Nettuno su Bo.astro.it
• Nettuno su Astrofilitrentini.it
• Nettuno sul sito della NASA
• Nettuno: dalla scoperta alle sonde
• Nettuno - Documentario su Youtube