Sistema solare
Mercurio
Mercurio è il pianeta più piccolo e più interno del Sistema Solare. Il suo periodo orbitale (circa 88 giorni terrestri) è inferiore a quello di qualsiasi altro pianeta del Sistema Solare. Visto dalla Terra, sembra muoversi intorno alla sua orbita in circa 116 giorni. Non ha satelliti naturali conosciuti. Prende il nome dalla divinità romana Mercurio, il messaggero degli dei.
In parte perché non ha quasi atmosfera per trattenere il calore, la temperatura superficiale di Mercurio varia diurnamente più di qualsiasi altro pianeta del Sistema Solare, variando da 100 K (-173 ° C; -280 ° F) di notte a 700 K (427 ° C ; 800 °F) durante il giorno in alcune regioni equatoriali. I poli sono costantemente al di sotto di 180 K (-93 ° C; -136 ° F). L'asse di Mercurio ha l'inclinazione più piccola di qualsiasi pianeta del Sistema Solare (circa 1/30 gradi) e la sua eccentricità orbitale è la più grande di tutti i pianeti conosciuti nel Sistema Solare. All'afelio, Mercurio è circa 1,5 volte più lontano dal Sole rispetto al perielio. La superficie di Mercurio è fortemente craterizzata e di aspetto simile alla Luna, indicando che è geologicamente inattiva da miliardi di anni.
Mercurio è vincolato in modo mareale o gravitazionale con il Sole in una risonanza 3:2 e ruota in un modo unico nel Sistema Solare. Rispetto alle stelle fisse, ruota sul proprio asse esattamente tre volte per ogni due rivoluzioni che compie attorno al Sole. Visto dal Sole, in un sistema di riferimento che ruota con il moto orbitale, sembra ruotare solo una volta ogni due anni mercuriani. Un osservatore su Mercurio vedrebbe quindi solo un giorno ogni due anni.
Poiché Mercurio orbita attorno al Sole all'interno dell'orbita terrestre (come fa Venere), può apparire nel cielo terrestre al mattino o alla sera, ma non nel cuore della notte. Inoltre, come Venere e la Luna, mostra una gamma completa di fasi mentre si muove attorno alla sua orbita rispetto alla Terra. Sebbene Mercurio possa apparire come un oggetto luminoso se visto dalla Terra, la sua vicinanza al Sole lo rende più difficile da vedere rispetto a Venere. Due veicoli spaziali hanno visitato Mercurio: il Mariner 10 è passato in volo nel 1974 e nel 1975; e MESSENGER, lanciato nel 2004, ha orbitato attorno a Mercurio oltre 4000 volte in quattro anni, prima di esaurire il suo carburante e schiantarsi sulla superficie del pianeta il 30 aprile 2015.
Atmosfera di Mercurio
L'atmosfera di Mercurio è un'esosfera delimitata dalla superficie, essenzialmente un vuoto.
Pressione in superficie: <~5 x 10
-15 bar (0.005 picobar)
Temperatura media: 440 K (167 °C) (590-725 K, lato verso il sole)
Massa totale dell'atmosfera: <~10000 kg
Composizione atmosferica (Column abundances in 10
6 per cm
2):
-
Na: 12 000-200 000
-
Mg: 100 000
-
O2: < 40 000
-
H2: 5000
-
K: 800-1300
-
Ca: 300-1000
-
Fe: < 300
-
Al: 15
-
Tracce: Ar, CO2, H2O, N2, Xe, Kr, Ne, He
Sebbene la temperatura della luce del giorno sulla superficie di Mercurio sia generalmente estremamente alta, le osservazioni suggeriscono fortemente che su Mercurio esiste ghiaccio (acqua gelata). I fondi dei profondi crateri ai poli non sono mai esposti alla luce solare diretta e le temperature rimangono al di sotto di 102 K; di gran lunga inferiore alla media mondiale.
Mercurio è troppo piccolo e caldo perché la sua gravità possa trattenere un'atmosfera significativa per lunghi periodi di tempo; ha una tenue esosfera delimitata dalla superficie contenente idrogeno, elio, ossigeno, sodio, calcio, potassio e altri a una pressione superficiale inferiore a circa 0,5 nPa (0,005 picobar). Questa esosfera non è stabile: gli atomi vengono continuamente persi e reintegrati da una varietà di fonti. Gli atomi di idrogeno e di elio provengono probabilmente dal vento solare, diffondendosi nella magnetosfera di Mercurio prima di fuggire più tardi nello spazio. Il decadimento radioattivo degli elementi all'interno della crosta di Mercurio è un'altra fonte di elio, oltre a sodio e potassio.
Venere
Venere è il secondo pianeta dal Sole, in orbita attorno ad esso ogni 224,7 giorni terrestri. Ha il periodo di rotazione più lungo (243 giorni) di qualsiasi pianeta del Sistema Solare e ruota nella direzione opposta alla maggior parte degli altri pianeti. Non ha satellite naturale. Prende il nome dalla dea romana dell'amore e della bellezza. È il secondo oggetto naturale più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna, raggiungendo una magnitudine apparente di -4,6, abbastanza luminoso da proiettare ombre. Poiché Venere è un pianeta inferiore alla Terra, sembra non avventurarsi mai lontano dal Sole; il suo allungamento raggiunge un massimo di 47,8°.
Venere è un pianeta terrestre ed è talvolta chiamato il "pianeta gemello" della Terra a causa delle loro dimensioni simili, massa, vicinanza al Sole e composizione della massa. È radicalmente diverso dalla Terra per altri aspetti. Ha l'atmosfera più densa dei quattro pianeti terrestri, costituita da oltre il 96% di anidride carbonica. La pressione atmosferica sulla superficie del pianeta è 92 volte quella della Terra. Venere è di gran lunga il pianeta più caldo del Sistema Solare, con una temperatura superficiale media di 735 K (462 ° C; 863 ° F), anche se Mercurio è più vicino al Sole. Venere è avvolta da uno strato opaco di nubi altamente riflettenti di acido solforico, che impediscono alla sua superficie di essere vista dallo spazio alla luce visibile. Potrebbe aver avuto oceani d'acqua in passato, ma questi si sarebbero vaporizzati con l'aumento della temperatura a causa di un effetto serra incontrollato. L'acqua si è probabilmente fotodissociata e l'idrogeno libero è stato trascinato nello spazio interplanetario dal vento solare a causa della mancanza di un campo magnetico planetario. La superficie di Venere è un paesaggio desertico secco intervallato da rocce simili a lastre ed è periodicamente riemerso dal vulcanismo.
Essendo uno degli oggetti più luminosi del cielo, Venere è stata un appuntamento fisso nella cultura umana da quando esistono documenti. È stato reso sacro agli dei di molte culture ed è stato un'ispirazione primaria per scrittori e poeti come "stella del mattino" e "stella della sera". Venere è stato il primo pianeta ad avere i suoi movimenti tracciati nel cielo, già nel secondo millennio aC, ed è stato un obiettivo primario per le prime esplorazioni interplanetarie in quanto pianeta più vicino alla Terra. È stato il primo pianeta oltre la Terra visitato da un veicolo spaziale (Mariner 2) nel 1962 e il primo ad essere atterrato con successo (da Venera 7) nel 1970. Le spesse nubi di Venere rendono impossibile l'osservazione della sua superficie in luce visibile e le prime mappe dettagliate non sono emerse fino all'arrivo dell'orbiter Magellan nel 1991. Sono stati proposti piani per rover o missioni più complesse, ma sono ostacolati dalle condizioni ostili della superficie di Venere.
Atmosfera di Venere
Pressione in superficie: 92 bars
Densità in superficie: ~65. kg/m
3
Altezza: 15.9 km
Temperatura media: 737 K (464 °C)
Massa totale dell'atmosfera: ~4.8 x 10
20
Velocità del vento: 0.3 to 1.0 m/s (in superficie)
Peso molecolare medio: 43.45
Composizione atmosferica (vicino alla superficie, in volume):
-
96.5% CO2
-
3.5% N2
-
Tracce: SO2 (150ppm), Ar (70ppm), H2O (20ppm), CO (17ppm), He (12ppm), Ne (7ppm)
Venere ha un'atmosfera estremamente densa composta da 96,5% di anidride carbonica, 3,5% di azoto e tracce di altri gas, in particolare anidride solforosa. La massa della sua atmosfera è 93 volte quella terrestre, mentre la pressione sulla sua superficie è circa 92 volte quella terrestre, una pressione equivalente a quella a una profondità di quasi 1 chilometro sotto gli oceani terrestri. La densità in superficie è di 65 kg/m3, il 6,5% di quella dell'acqua o 50 volte più densa dell'atmosfera terrestre a 20 °C al livello del mare. L'atmosfera ricca di CO2 genera il più forte effetto serra del Sistema Solare, creando temperature superficiali di almeno 735 K (462 °C). Ciò rende la superficie di Venere più calda di quella di Mercurio, che ha una temperatura superficiale minima di 55 K (-220 ° C) e una temperatura superficiale massima di 695 K (420 ° C), anche se Venere è quasi il doppio della distanza di Mercurio dal Sole e quindi riceve solo il 25% dell'irraggiamento solare di Mercurio. Questa temperatura è superiore a quella utilizzata per la sterilizzazione. Si dice spesso che la superficie di Venere assomigli ai tradizionali resoconti dell'inferno.
Terra
La Terra (altrimenti conosciuta come il mondo, in greco: Γαῖα Gaia, o in latino: Terra) è il terzo pianeta dal Sole, il pianeta più denso del Sistema Solare, il più grande dei quattro pianeti terrestri del Sistema Solare e l'unico pianeta astronomico oggetto noto per ospitare la vita.
Secondo la datazione radiometrica e altre fonti di prova, la Terra si è formata circa 4,54 miliardi di anni fa. La Terra interagisce gravitazionalmente con altri oggetti nello spazio, in particolare il Sole e la Luna. Durante un'orbita attorno al Sole, la Terra ruota attorno al proprio asse 366,26 volte, creando 365,26 giorni solari o un anno siderale. L'asse di rotazione terrestre è inclinato di 23,4° rispetto alla perpendicolare del suo piano orbitale, producendo variazioni stagionali sulla superficie del pianeta entro un periodo di un anno tropicale (365,24 giorni solari). La Luna, l'unico satellite naturale permanente della Terra, per la sua relazione gravitazionale con la Terra, causa le maree oceaniche, stabilizza l'orientamento dell'asse di rotazione terrestre e rallenta gradualmente la velocità di rotazione della Terra.
La litosfera terrestre è divisa in diverse placche tettoniche rigide che migrano attraverso la superficie per periodi di molti milioni di anni. Il 71% della superficie terrestre è ricoperta d'acqua. Il restante 29% è costituito da una massa terrestre, composta da continenti e isole, che insieme a molti laghi, fiumi ed altre fonti d'acqua, contribuiscono all'idrosfera. La maggior parte delle regioni polari della Terra è ricoperta di ghiaccio, compresa la calotta glaciale antartica e il ghiaccio marino della banchisa artica. L'interno della Terra rimane attivo con un nucleo interno in ferro solido, un nucleo esterno liquido che genera il campo magnetico terrestre e un mantello convettivo che guida la tettonica delle placche.
Entro i suoi primi miliardi di anni, la vita è apparsa negli oceani della Terra e ha iniziato a influenzare l'atmosfera e la superficie, portando alla proliferazione di organismi aerobici e anaerobici. Da allora, la combinazione della distanza della Terra dal Sole, delle proprietà fisiche e della storia geologica ha permesso alla vita di evolversi e oggi prosperare. La prima vita incontrastata sulla Terra sorse almeno 3,5 miliardi di anni fa. Le prime prove fisiche della vita includono grafite biogenica in rocce metasedimentarie di 3,7 miliardi di anni scoperte nel sud-ovest della Groenlandia, così come "resti di vita biotica" trovati in rocce di 4,1 miliardi di anni nell'Australia occidentale. Tranne quando interrotta da eventi di estinzione di massa, la biodiversità della Terra si è continuamente ampliata. Sebbene gli studiosi stimino che oltre il 99% di tutte le specie di vita (oltre cinque miliardi) che siano mai vissute sulla Terra siano oggi estinte, si stima che esistano circa 10-14 milioni di specie, di cui circa 1,2 milioni sono state documentate e oltre 86 % non sono stati ancora descritti. Più recentemente, a maggio 2016, gli scienziati hanno riferito che si stima che attualmente sulla Terra ci siano 1 trilione di specie con solo un millesimo dell'uno per cento descritto. Nel luglio 2016, gli scienziati hanno riferito di aver identificato un insieme di 355 geni dell'ultimo antenato comune universale (LUCA) di tutti gli organismi che vivono sulla Terra. Oltre 7,3 miliardi di esseri umani vivono sulla Terra e dipendono dalla sua biosfera e dai minerali per la loro sopravvivenza. La popolazione umana della Terra è divisa tra circa 200 stati sovrani che interagiscono attraverso la diplomazia, i conflitti, i viaggi, il commercio e i mezzi di comunicazione.
Atmosfera della Terra
Pressione in superficie: 1014 mb
Densità in superficie: 1.217 kg/m
3
Altezza: 8.5 km
Temperatura media: 288 K (15°C)
Massa totale dell'atmosfera: 5.1 x 10
18 kg
Velocità del vento: da 0.3 a 1.0 m/s (in superficie)
Intervallo di temperatura diurno: 283 K to 293 K (10 to 20 °C)
Velocità del vento: da 0 a 100 m/s
Peso molecolare medio: 28.97
Composizione atmosferica (in volume, aria secca):
-
78.08% N2
-
20.95% O2
-
Minoranze: Ar (9340ppm), CO2 (400ppm), Ne (18.18ppm), He (5.24ppm), CH4 (1.7ppm), Kr (1.14ppm), H2 (0.55ppm)
L'acqua è molto variabile, in genere rappresenta circa l'1%
La pressione atmosferica sulla superficie terrestre è in media di 101,325 kPa, con un'altezza della scala di circa 8,5 km. Ha una composizione del 78% di azoto e del 21% di ossigeno, con tracce di vapore acqueo, anidride carbonica e altre molecole gassose. L'altezza della troposfera varia con la latitudine, da 8 km ai poli a 17 km all'equatore, con alcune variazioni dovute a fattori meteorologici e stagionali.
L'atmosfera terrestre non ha confini definiti, lentamente si assottiglia e svanisce nello spazio. Tre quarti della massa dell'atmosfera è contenuta entro i primi 11 km dalla superficie. Questo strato più basso è chiamato troposfera. L'energia del Sole riscalda questo strato e la superficie sottostante, provocando l'espansione dell'aria. Questa aria a densità inferiore quindi sale e viene sostituita da aria più fresca e a densità più elevata. Il risultato è la circolazione atmosferica che guida il tempo e il clima attraverso la ridistribuzione dell'energia termica.
Marte
Marte è il quarto pianeta dal Sole e il secondo pianeta più piccolo del Sistema Solare, dopo Mercurio. Prende il nome dal dio romano della guerra, viene spesso chiamato il "pianeta rosso" perché l'ossido di ferro prevalente sulla sua superficie gli conferisce un aspetto rossastro. Marte è un pianeta terrestre con un'atmosfera sottile, con caratteristiche di superficie che ricordano sia i crateri da impatto della Luna che le valli, i deserti e le calotte polari della Terra.
Anche il periodo di rotazione e i cicli stagionali di Marte sono simili a quelli della Terra, così come l'inclinazione che produce le stagioni. Marte è il sito dell'Olympus Mons, il vulcano più grande e la seconda montagna più alta conosciuta del Sistema Solare, e di Valles Marineris, uno dei canyon più grandi del Sistema Solare. Il liscio bacino boreale nell'emisfero settentrionale copre il 40% del pianeta e potrebbe essere un gigantesco elemento di impatto. Marte ha due lune, Phobos e Deimos, piccole e di forma irregolare. Questi potrebbero essere asteroidi catturati, simili a Eureka 5261, un cavallo di troia di Marte.
Fino al primo sorvolo di successo su Marte nel 1965 da parte di Mariner 4, molti hanno ipotizzato la presenza di acqua liquida sulla superficie del pianeta. Ciò si basava sulle variazioni periodiche osservate nelle macchie chiare e scure, in particolare alle latitudini polari, che sembravano essere mari e continenti; striature lunghe e scure sono state interpretate da alcuni come canali di irrigazione per l'acqua liquida. Queste caratteristiche in linea retta furono successivamente spiegate come illusioni ottiche, sebbene le prove geologiche raccolte da missioni senza equipaggio suggeriscano che Marte un tempo avesse una copertura d'acqua su larga scala sulla sua superficie in una fase precedente della sua esistenza. Nel 2005 i dati radar hanno rivelato la presenza di grandi quantità di ghiaccio d'acqua ai poli e alle medie latitudini. Il rover Mars Spirit ha campionato composti chimici contenenti molecole d'acqua nel marzo 2007. Il 31 luglio 2008 il lander Phoenix ha campionato direttamente il ghiaccio d'acqua nel suolo marziano poco profondo. Il 28 settembre 2015, la NASA ha annunciato la presenza di acqua salata che scorre salmastra sulla superficie marziana .
Marte ospita sette veicoli spaziali funzionanti: cinque in orbita - 2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN e Mars Orbiter Mission - e due in superficie - Mars Exploration Rover Opportunity e Mars Science Laboratory Curiosity. Le osservazioni del Mars Reconnaissance Orbiter hanno rivelato possibili flussi d'acqua durante i mesi più caldi su Marte. Nel 2013, il rover Curiosity della NASA ha scoperto che il suolo di Marte contiene tra l'1,5% e il 3% di acqua in massa (sebbene attaccato ad altri composti e quindi non liberamente accessibile).
Sono in corso indagini che valutano il potenziale di abitabilità passato di Marte, nonché la possibilità di vita esistente. Indagini in sito sono state eseguite dai lander Viking, dai rover Spirit e Opportunity, dal lander Phoenix e dal rover Curiosity. Sono previste future missioni di astrobiologia, inclusi i rover Mars 2020 ed ExoMars.
Marte può essere facilmente visto dalla Terra ad occhio nudo, così come la sua colorazione rossastra. La sua magnitudine apparente raggiunge -2,91, superata solo da Giove, Venere, Luna e Sole. I telescopi ottici a terra sono in genere limitati alla risoluzione di caratteristiche di circa 300 chilometri (190 miglia) di diametro quando la Terra e Marte sono più vicine a causa dell'atmosfera terrestre.
Atmosfera Marziana
Pressione in superficie: 6.36 mb a medio raggio (variabile da 4.0 a 8.7 mb - dipende dalla stagione)
Densità in superficie: ~0.020 kg/m
3
Altezza: 11.1 km
Temperatura media: ~210 K (-63°C)
Massa totale dell'atmosfera: ~2.5 x 10
16 kg
Intervallo di temperatura diurno: 184 K to 242 K (-89 to -31 C)
Velocità del vento: 2-7 m/s (in estate), 5-10 m/s (vento di caduta), 17-30 m/s (tempesta di sabbia)
Peso molecolare medio: 43.34
Composizione atmosferica (in volume):
-
95.32% CO2
-
2.7% N2
-
Minoranze: H2O (210ppm), NO (100ppm), Ne (2.5ppm), HDO (Idrogeno-Deuterio-Ossigeno, 0.85ppm), Kr (0.3ppm), Xe (0.08ppm)
L'acqua è molto variabile, in genere rappresenta circa l'1%
L'atmosfera di Marte è lo strato di gas che circonda Marte. È composto principalmente da anidride carbonica. La pressione atmosferica sulla superficie marziana è in media di 600 pascal (0,087 psi; 6,0 mbar), circa lo 0,6% della pressione media sul livello del mare terrestre di 101,3 kilopascal (14,69 psi; 1,013 bar). Si va da un minimo di 30 pascal (0,0044 psi; 0,30 mbar) sul picco di Olympus Mons a oltre 1.155 pascal (0,1675 psi; 11,55 mbar) nelle profondità dell'Hellas Planitia. Questa pressione è ben al di sotto del limite di Armstrong per il corpo umano non protetto. La massa atmosferica di Marte di 25 teratonne è paragonabile alle 5148 teratonne della Terra con un'altezza della scala di circa 11 chilometri (6,8 miglia) contro i 7 chilometri (4,3 miglia) della Terra.
L'atmosfera è piuttosto polverosa, conferendo al cielo marziano un colore marrone chiaro o rosso-arancio se visto dalla superficie.
Giove
Giove è il quinto pianeta dal Sole e il più grande del Sistema Solare. È un pianeta gigante con una massa un millesimo di quella del Sole, ma due volte e mezzo quella di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare messi insieme. Giove è un gigante gassoso, insieme a Saturno, con gli altri due pianeti giganti, Urano e Nettuno, essendo giganti di ghiaccio. Giove era noto agli astronomi dei tempi antichi. I romani lo chiamarono in onore del loro dio Giove. Se visto dalla Terra, Giove può raggiungere una magnitudine apparente di -2,94, abbastanza luminosa da consentire alla sua luce riflessa di proiettare ombre e rendendolo in media il terzo oggetto più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna e Venere.
Giove è composto principalmente da idrogeno con un quarto della sua massa costituita da elio, sebbene l'elio comprenda solo circa un decimo del numero di molecole. Potrebbe anche avere un nucleo roccioso di elementi più pesanti, ma come gli altri pianeti giganti, Giove manca di una superficie solida ben definita. A causa della sua rapida rotazione, la forma del pianeta è quella di uno sferoide oblato (ha un leggero ma evidente rigonfiamento attorno all'equatore). L'atmosfera esterna è visibilmente segregata in diverse bande a latitudini diverse, provocando turbolenze e tempeste lungo i loro confini interagenti. Un risultato importante è la Grande Macchia Rossa, una tempesta gigante che è nota per essere esistita almeno dal 17° secolo, quando fu vista per la prima volta dal telescopio. Intorno a Giove c'è un debole sistema di anelli planetari e una potente magnetosfera. Giove ha almeno 67 lune, comprese le quattro grandi lune galileiane scoperte da Galileo Galilei nel 1610. Ganimede, la più grande di queste, ha un diametro maggiore di quello del pianeta Mercurio.
Giove è stato esplorato in diverse occasioni da veicoli spaziali robotici, in particolare durante le prime missioni di sorvolo Pioneer e Voyager e successivamente dall'orbiter Galileo. Alla fine di febbraio 2007, Giove è stato visitato dalla sonda New Horizons, che ha utilizzato la gravità di Giove per aumentare la sua velocità e piegare la sua traiettoria in rotta verso Plutone. L'ultima sonda a visitare il pianeta è Juno, che è entrata in orbita attorno a Giove il 4 luglio 2016. I futuri obiettivi per l'esplorazione nel sistema di Giove includono il probabile oceano liquido ricoperto di ghiaccio della sua luna Europa.
Atmosfera Gioviana
Pressione in superficie: >>1000 bars
Temperatura a 1 bar: 165 K (-108 C)
Temperatura a 0.1 bar: 112 K (-161 C)
Velocità del vento: fino a 150 m/s (<30 gradi di latitudine), fino a 40 m/s (>30 gradi di latitudine)
Altezza: 27 km
Peso molecolare medio: 2.22
Composizione atmosferica (in volume):
-
89.8% H2
-
10.2% He
-
Minoranze: CH4 (3000ppm), NH3 (260ppm), HD (Idrogeno Deuterio, 28ppm), C2H6 (etano, 5.8ppm), H2O (4ppm, varia con la pressione)
Giove ha la più grande atmosfera planetaria del Sistema Solare, che si estende per oltre 5000 km (3000 mi) di altitudine. Poiché Giove non ha superficie, la base della sua atmosfera è generalmente considerata il punto in cui la pressione atmosferica è pari a 100 kPa (1,0 bar).
Giove è perennemente coperto di nubi composte da cristalli di ammoniaca e possibilmente idrosolfuro di ammonio. Le nuvole si trovano nella tropopausa e sono disposte in fasce di latitudini diverse, note come regioni tropicali. Le interazioni di questi modelli di circolazione in conflitto causano tempeste e turbolenze. Velocità del vento di 100 m/s (360 km/h) sono comuni nei getti zonali.
Saturno
Saturno è il sesto pianeta dal Sole e il secondo più grande del Sistema Solare, dopo Giove. È un gigante gassoso con un raggio medio circa nove volte quello della Terra. Sebbene solo un ottavo della densità media della Terra, con il suo volume maggiore Saturno è poco più di 95 volte più massiccio. Saturno prende il nome dal dio romano dell'agricoltura.
L'interno di Saturno è probabilmente composto da un nucleo di ferro-nichel e roccia (composti di silicio e ossigeno). Questo nucleo è circondato da uno strato profondo di idrogeno metallico, uno strato intermedio di idrogeno liquido ed elio liquido e infine al di fuori della linea di Frenkel uno strato esterno gassoso. Saturno ha una tonalità giallo pallido a causa dei cristalli di ammoniaca nella sua atmosfera superiore. Si pensa che la corrente elettrica all'interno dello strato di idrogeno metallico dia origine al campo magnetico planetario di Saturno, che è più debole di quello terrestre, ma ha un momento magnetico 580 volte quello della Terra a causa delle dimensioni maggiori di Saturno. L'intensità del campo magnetico di Saturno è di circa un ventesimo di quello di Giove. L'atmosfera esterna è generalmente blanda e priva di contrasto, sebbene possano apparire caratteristiche di lunga durata. La velocità del vento su Saturno può raggiungere i 1800 km/h (500 m/s), superiore a quella su Giove, ma non così alta come quella su Nettuno.
Saturno ha un sistema di anelli prominenti che consiste di nove anelli principali continui e tre archi discontinui e che è composto principalmente da particelle di ghiaccio con una quantità minore di detriti rocciosi e polvere. Si sa che sessantadue lune orbitano attorno a Saturno, di cui cinquantatré sono ufficialmente nominate. Questo non include le centinaia di lune che compongono gli anelli. Titano, la luna più grande di Saturno e la seconda più grande del Sistema Solare, è più grande del pianeta Mercurio, sebbene meno massiccio, ed è l'unica luna del Sistema Solare ad avere un'atmosfera sostanziale.
Atmosfera Saturniana
Pressione in superficie: >>1000 bars
Temperatura a 1 bar: 134 K (-139 °C)
Temperatura a 0.1 bar: 84 K (-189 °C)
Densità a 1 bar: 0.19 kg/m
3
Velocità del vento: fino a 400 m/s (<30 gradi di latitudine), fino a 150 m/s (>30 gradi di latitudine)
Altezza: 59.5 km
Peso molecolare medio: 2.07
Composizione atmosferica (in volume):
-
96.3% H2
-
3.25% He
-
Minoranze: CH4 (4500ppm), NH3 (125ppm), HD (Idrogeno Deuterio, 110ppm), C2H6 (etano, 7ppm)
L'atmosfera di Saturno mostra uno schema a bande simile a quello di Giove, ma le bande di Saturno sono molto più deboli e sono molto più larghe vicino all'equatore. La composizione delle nuvole varia con la profondità e con l'aumentare della pressione. I venti su Saturno sono i secondi più veloci tra i pianeti del Sistema Solare, dopo quello di Nettuno.
Urano
Urano è il settimo pianeta dal Sole. Ha il terzo raggio planetario più grande e la quarta massa planetaria più grande del Sistema Solare. Urano ha una composizione simile a Nettuno ed entrambi hanno una composizione chimica di massa diversa da quella dei giganti gassosi più grandi Giove e Saturno. Per questo motivo, gli scienziati classificano spesso Urano e Nettuno come "giganti di ghiaccio" per distinguerli dai giganti gassosi. L'atmosfera di Urano è simile a quella di Giove e Saturno nella sua composizione primaria di idrogeno ed elio, ma contiene più "ghiacci" come acqua, ammoniaca e metano, insieme a tracce di altri idrocarburi. È l'atmosfera planetaria più fredda del Sistema Solare, con una temperatura minima di 49 K (-224,2 °C), e ha una struttura nuvolosa complessa e stratificata con acqua che si pensa costituisca le nuvole più basse e metano lo strato più alto di nuvole. L'interno di Urano è composto principalmente da ghiaccio e roccia.
Urano è l'unico pianeta il cui nome deriva da una figura della mitologia greca, dalla versione latinizzata del dio greco del cielo Urano. Come gli altri pianeti giganti, Urano ha un sistema di anelli, una magnetosfera e numerose lune. Il sistema uraniano ha una configurazione unica tra quelle dei pianeti perché il suo asse di rotazione è inclinato lateralmente, quasi nel piano della sua orbita solare. I suoi poli nord e sud, quindi, si trovano dove la maggior parte degli altri pianeti hanno i loro equatori. Nel 1986, le immagini di Voyager 2 mostravano Urano come un pianeta quasi privo di caratteristiche nella luce visibile, senza le fasce nuvolose o le tempeste associate agli altri pianeti giganti. Le osservazioni dalla Terra hanno mostrato cambiamenti stagionali e una maggiore attività meteorologica quando Urano si avvicinava al suo equinozio nel 2007. La velocità del vento può raggiungere i 250 metri al secondo (900 km/h, 560 mph).
Atmosfera Uraniana
Pressione in superficie: >>1000 bars
Temperatura a 1 bar: 76 K (-197 °C)
Temperatura a 0.1 bar: 53 K (-220 °C)
Densità a 1 bar: 0.42 kg/m
3
Velocità del vento: 0-250 m/s
Altezza: 27.7 km
Peso molecolare medio: 2.64
Composizione atmosferica (in volume):
-
82.5% H2
-
15.2% He
-
2.3% CH4
-
Minoranze: HD (Idrogeno Deuterio, 148ppm)
Sebbene non ci sia una superficie solida ben definita all'interno di Urano, la parte più esterna dell'involucro gassoso di Urano che è accessibile al telerilevamento è chiamata atmosfera. La capacità di telerilevamento si estende fino a circa 300 km al di sotto del livello di 1 bar (100 kPa), con una pressione corrispondente di circa 100 bar (10 MPa) e una temperatura di 320 K. La tenue termosfera si estende su due raggi planetari dalla superficie nominale, che è definito per giacere ad una pressione di 1 bar. L'atmosfera uranica può essere suddivisa in tre strati: la troposfera, tra altitudini comprese tra −300 e 50 km e pressioni da 100 a 0,1 bar (da 10 MPa a 10 kPa); la stratosfera, che copre altitudini comprese tra 50 e 4000 km e pressioni comprese tra 0,1 e 10-10 bar (da 10 kPa a 10 µPa); e la termosfera che si estende da 4000 km fino a 50.000 km dalla superficie. Non esiste la mesosfera.
Nettuno
Nettuno è l'ottavo e il più lontano pianeta conosciuto dal Sole nel Sistema Solare. Nel Sistema Solare, è il quarto pianeta più grande per diametro, il terzo pianeta più massiccio e il pianeta gigante più denso. Nettuno è 17 volte la massa della Terra ed è leggermente più massiccio del suo quasi gemello Urano, che è 15 volte la massa della Terra e leggermente più grande di Nettuno. Nettuno orbita attorno al Sole una volta ogni 164,8 anni ad una distanza media di 30,1 unità astronomiche (4,50×109 km). Prende il nome dal dio romano del mare e ha il simbolo astronomico ♆, una versione stilizzata del tridente del dio Nettuno.
Nettuno non è visibile ad occhio nudo ed è l'unico pianeta del Sistema Solare trovato dalla previsione matematica piuttosto che dall'osservazione empirica. Cambiamenti inaspettati nell'orbita di Urano portarono Alexis Bouvard a dedurre che la sua orbita fosse soggetta a perturbazione gravitazionale da parte di un pianeta sconosciuto. Nettuno fu successivamente osservato con un telescopio il 23 settembre 1846 da Johann Galle entro un grado dalla posizione prevista da Urbain Le Verrier. La sua luna più grande, Tritone, fu scoperta poco dopo, sebbene nessuna delle 14 lune conosciute rimaste del pianeta fosse localizzata telescopicamente fino al 20° secolo. La distanza del pianeta dalla Terra gli conferisce una dimensione apparente molto piccola, rendendo difficile lo studio con i telescopi terrestri. Nettuno è stato visitato dal Voyager 2, quando ha sorvolato il pianeta il 25 agosto 1989. L'avvento del telescopio spaziale Hubble e dei grandi telescopi terrestri con ottica adattiva ha recentemente consentito ulteriori osservazioni dettagliate da lontano.
La composizione di Nettuno è simile a quella di Urano e diversa da quella dei giganti gassosi più grandi, Giove e Saturno. Come quella di Giove e Saturno, l'atmosfera di Nettuno è composta principalmente da idrogeno ed elio, insieme a tracce di idrocarburi e forse azoto, ma contiene una proporzione maggiore di "ghiacci" come acqua, ammoniaca e metano. Tuttavia, il suo interno, come quello di Urano, è composto principalmente da ghiaccio e roccia, motivo per cui Urano e Nettuno sono normalmente considerati "giganti di ghiaccio" per enfatizzare questa distinzione. Tracce di metano nelle regioni ultraperiferiche spiegano in parte l'aspetto blu del pianeta.
In contrasto con l'atmosfera nebbiosa e relativamente informe di Urano, l'atmosfera di Nettuno ha modelli meteorologici attivi e visibili. Ad esempio, al momento del sorvolo della Voyager 2 nel 1989, l'emisfero meridionale del pianeta aveva una Grande Macchia Scura paragonabile alla Grande Macchia Rossa su Giove. Questi modelli meteorologici sono guidati dai venti sostenuti più forti di qualsiasi pianeta del Sistema Solare, con velocità del vento registrate fino a 2100 chilometri orari (580 m/s; 1300 mph). A causa della sua grande distanza dal Sole, l'atmosfera esterna di Nettuno è uno dei luoghi più freddi del Sistema Solare, con temperature alla sommità delle nubi che si avvicinano a 55 K (-218 ° C). Le temperature al centro del pianeta sono di circa 5400 K (5100 °C). Nettuno ha un sistema ad anello debole e frammentato (etichettato "archi"), che è stato rilevato per la prima volta negli anni '60 e confermato da Voyager 2.
Atmosfera Nettuniana
Pressione in superficie: >>1000 bars
Temperatura a 1 bar: 72 K (-201 °C)
Temperatura a 0.1 bar: 55 K (-218 °C)
Densità a 1 bar: 0.45 kg/m
3
Velocità del vento: 0-580 m/s
Altezza: 19.1-20.3 km
Peso molecolare medio: 2.53-2.69
Composizione atmosferica (in volume):
-
80.0% H2
-
19.0% He
-
1.5% CH4
-
Minoranze: HD (Idrogeno Deuterio, 192ppm), C2H6 (etano, 1.5ppm)
Il tempo di Nettuno è caratterizzato da sistemi temporaleschi estremamente dinamici, con venti che raggiungono velocità di quasi 600 m/s (2200 km/h; 1300 mph), quasi raggiungendo il flusso supersonico. L'abbondanza di metano, etano e acetilene all'equatore di Nettuno è 10-100 volte maggiore che ai poli. Questo è interpretato come prova di risalita all'equatore e cedimento vicino ai poli.
Sole
Il Sole è la stella al centro del Sistema Solare. È una sfera quasi perfetta di plasma caldo, con movimento convettivo interno che genera un campo magnetico tramite un processo dinamico. È di gran lunga la più importante fonte di energia per la vita sulla Terra. Il suo diametro è circa 109 volte quello della Terra e la sua massa è circa 330.000 volte quella della Terra, rappresentando circa il 99,86% della massa totale del Sistema Solare. Circa tre quarti della massa del Sole è costituita da idrogeno; il resto è principalmente elio, con quantità molto più piccole di elementi più pesanti, tra cui ossigeno, carbonio, neon e ferro.
Il Sole è una stella di sequenza principale di tipo G (G2V) basata sulla classe spettrale ed è informalmente chiamata nana gialla. Si è formato circa 4,6 miliardi di anni fa dal collasso gravitazionale della materia all'interno di una regione di una grande nuvola molecolare. La maggior parte di questa materia si è raccolta al centro, mentre il resto si è appiattito in un disco orbitante che è diventato il Sistema Solare. La massa centrale divenne così calda e densa che alla fine iniziò la fusione nucleare nel suo nucleo. Si pensa che quasi tutte le stelle si formino da questo processo.
Il Sole è più o meno di mezza età e non è cambiato radicalmente per oltre quattro miliardi di anni e rimarrà abbastanza stabile per più di altri cinque miliardi di anni. Tuttavia, dopo che la fusione dell'idrogeno nel suo nucleo si è interrotta, il Sole subirà gravi cambiamenti e diventerà una gigante rossa. Si calcola che il Sole diventerà sufficientemente grande da inghiottire le attuali orbite di Mercurio, Venere e forse la Terra.
L'enorme effetto del Sole sulla Terra è stato riconosciuto fin dalla preistoria e il Sole è stato considerato da alcune culture come una divinità. La rotazione sinodica della Terra e la sua orbita attorno al Sole sono alla base del calendario solare, che è il calendario predominante in uso oggi.
Atmosfera Solare
Pressione del gas in superficie (parte superiore della fotosfera): 0.868 mb
Pressione sul fondo della fotosfera (profondità ottica = 1): 125 mb
Temperatura effettiva: 5772 K
Temperatura nella parte superiore della fotosfera: 4400 K
Temperatura nella parte inferiore della fotosfera: 6600 K
Temperatura al vertice della cromosfera: ~30 000 K
Spessore della fotosfera: ~500 km
Spessore della cromosfera: ~2500 km
Ciclo delle macchie solari: 11.4 yr.
Composizione della fotosfera:
-
90.965% H2
-
8.889% He
-
Minoranze: O (774ppm), C (330ppm), Ne (112ppm), N (102ppm), Fe (43ppm), Mg (35ppm), Si (32ppm), S (15ppm)
Luna
La Luna è l'unico satellite naturale permanente della Terra. È uno dei più grandi satelliti naturali del Sistema Solare e il più grande tra i satelliti planetari rispetto alle dimensioni del pianeta su cui orbita (il suo primario). È il secondo satellite più denso tra quelli di cui si conosce la densità (dopo il satellite di Giove Io).
Si pensa che la Luna si sia formata circa 4,5 miliardi di anni fa, non molto tempo dopo la Terra. Ci sono diverse ipotesi sulla sua origine; la spiegazione più ampiamente accettata è che la Luna si sia formata dai detriti rimasti dopo un gigantesco impatto tra la Terra e un corpo delle dimensioni di Marte chiamato Theia.
La Luna è in rotazione sincrona con la Terra, mostrando sempre la stessa faccia, con il suo lato vicino segnato da maria vulcaniche oscure che riempiono gli spazi tra gli antichi altipiani crostali luminosi e i prominenti crateri d'impatto. È il secondo oggetto celeste regolarmente visibile nel cielo terrestre dopo il Sole, misurato dall'illuminamento sulla superficie terrestre. La sua superficie è in realtà scura (sebbene possa apparire di un bianco molto brillante) con una riflettanza di poco superiore a quella dell'asfalto consumato. La sua importanza nel cielo e il suo ciclo regolare di fasi hanno reso la Luna un'importante influenza culturale fin dall'antichità su lingua, calendari, arte e mitologia.
L'influenza gravitazionale della Luna produce le maree oceaniche, le maree corporee e il leggero allungamento della giornata. L'attuale distanza orbitale della Luna è circa trenta volte il diametro della Terra, con la sua dimensione apparente nel cielo quasi uguale a quella del Sole, con il risultato che la Luna copre il Sole quasi esattamente nell'eclissi solare totale. Questa corrispondenza delle dimensioni visive apparenti non continuerà in un lontano futuro. La distanza lineare della Luna dalla Terra sta attualmente aumentando a una velocità di 3,82 ± 0,07 centimetri (1,504 ± 0,028 pollici) all'anno, ma questa velocità non è costante.
Il programma lunare dell'Unione Sovietica è stato il primo a raggiungere la Luna con un veicolo spaziale senza pilota nel 1959; il programma Apollo della NASA degli Stati Uniti ha raggiunto le uniche missioni con equipaggio fino ad oggi, a cominciare dalla prima missione in orbita lunare con equipaggio dell'Apollo 8 nel 1968 e sei atterraggi lunari con equipaggio tra il 1969 e il 1972, di cui il primo è stato l'Apollo 11. Con queste missioni sono tornate indietro 380 kg (840 libbre) di rocce lunari, che sono state utilizzate per sviluppare una comprensione geologica dell'origine della Luna, della formazione della sua struttura interna e della sua storia successiva. Dopo la missione Apollo 17 nel 1972, la Luna è stata visitata solo da veicoli spaziali senza pilota.
Atmosfera Lunare
Intervallo di temperatura diurna (equatore): da 95 K a 390 K ( da -178°C a +117°C)
Massa totale dell'atmosfera: ~25 000 kg
Pressione in superficie (night): 3 x 10
-15 bar (2 x 10
-12 torr)
Abbondanza in superficie: 2 x 10
5 particelle/cm
3
Composizione (particelle per cm cubo):
-
4He: 40 000
-
20Ne: 40 000
-
H2: 35 000
-
40Ar: 30 000
-
22Ne: 5000
-
36Ar: 2000
-
CH4: 1000
-
NH3: 1000
-
CO2: 1000
-
Tracce: O+, Al+, Si+, P+, Na+, Mg+
La composizione della tenue atmosfera lunare è poco conosciuta e variabile, queste sono stime dei limiti superiori della composizione dell'atmosfera ambientale notturna. I livelli diurni erano difficili da misurare a causa del riscaldamento e del degassamento degli esperimenti sulla superficie dell'Apollo.
Dati sui pianeti
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Massa 1024 kg
|
|
0.33011 |
4.8675 |
5.9723 |
0.64171 |
1898.19 |
568.34 |
86.813 |
102.413 |
Volume 1010 km3
|
|
6.083 |
92.843 |
108.321 |
16.318 |
143128 |
82713 |
6.833 |
6254 |
Raggio Equatoriale km
|
|
2439.7 |
6051.8 |
6378.137 |
3396.2 |
71492 |
60268 |
25559 |
24764 |
Raggio Polare km
|
|
2439.7 |
6051.8 |
6356.752 |
3376.2 |
66854 |
54364 |
24973 |
24341 |
Raggio Medio Volumetrico km
|
|
2439.7 |
6051.8 |
6371.008 |
3389.5 |
69911 |
58232 |
25362 |
24622 |
Raggio Centrale km
|
|
|
|
3485 |
1700 |
|
|
|
|
Ellitticità
|
|
0 |
0 |
0.00335 |
0.00589 |
0.06487 |
0.09796 |
0.02293 |
0.01708 |
Densità media kg/m3
|
|
5427 |
5243 |
5514 |
3933 |
1326 |
687 |
1271 |
1638 |
Gravità m/s2
|
|
3.7 |
8.87 |
9.798 |
3.71 |
24.79 |
10.44 |
8.87 |
11.15 |
Accelerazione m/s2
|
|
3.7 |
8.87 |
9.78 |
3.69 |
23.12 |
8.96 |
8.69 |
11 |
Velocità di fuga km/s
|
|
4.3 |
10.36 |
11.186 |
5.03 |
59.5 |
35.5 |
21.3 |
23.5 |
GM x 106 km3/s2
|
|
0.022032 |
0.32486 |
0.3986 |
0.042828 |
126.687 |
37.931 |
5.794 |
6.8351 |
Bond albedo
|
|
0.068 |
0.77 |
0.306 |
0.25 |
0.343 |
0.342 |
0.3 |
0.29 |
Albedo Geometrico Visivo
|
|
0.142 |
0.65 |
0.367 |
0.17 |
0.52 |
0.47 |
0.51 |
0.41 |
Magnitudine Visiva V(1,0)
|
|
-0.42 |
-4.4 |
-3.86 |
-1.52 |
-9.4 |
-6.88 |
-7.19 |
-6.87 |
Irraggiamento Solare W/m2
|
|
9082.7 |
2601.3 |
1361 |
586.2 |
50.26 |
14.82 |
3.69 |
1.508 |
Temperatura del Corpo Nero K
|
|
439.6 |
226.6 |
254 |
209.8 |
109.9 |
81 |
58.1 |
46.6 |
Gamma Topografica km
|
|
7 |
13 |
20.4 |
30 |
|
|
|
|
Momento d'inerzia I/MR2
|
|
0.35 |
0.33 |
0.3308 |
0.366 |
0.254 |
0.21 |
0.225 |
|
J2 x 10-6
|
|
50.3 |
4.458 |
1082.63 |
1960.45 |
14736 |
16298 |
3343.43 |
3411 |
Satelliti
|
|
0 |
0 |
1 |
2 |
67 |
62 |
27 |
14 |
Semiasse Maggiore 106 km
|
|
57.91 |
108.21 |
149.6 |
227.92 |
778.57 |
1433.53 |
2872.46 |
4495.06 |
Periodo dell'orbita Siderale giorni
|
|
87.969 |
224.701 |
365.256 |
686.98 |
4332.589 |
10759.22 |
30685.4 |
60189 |
Periodo dell'orbita Tropicale giorni
|
|
87.968 |
224.695 |
365.242 |
686.973 |
4330.595 |
10746.94 |
30588.74 |
59799.9 |
Perielio 106 km
|
|
45 |
107.48 |
147.09 |
206.62 |
740.52 |
1352.55 |
2741.3 |
4444.45 |
Afelio 106 km
|
|
69.82 |
108.94 |
152.1 |
249.23 |
816.62 |
1514.5 |
3003.62 |
4545.67 |
Periodo Sinodico giorni
|
|
115.88 |
583.92 |
|
779.94 |
398.88 |
378.09 |
369.66 |
367.49 |
Velocità Orbitale Media km/s
|
|
47.36 |
35.02 |
29.78 |
24.07 |
13.06 |
9.68 |
6.8 |
5.43 |
Velocità Orbitale Max. km/s
|
|
58.98 |
35.26 |
30.29 |
26.5 |
13.72 |
10.18 |
7.11 |
5.5 |
Velocità Orbitale Min. km/s
|
|
38.86 |
34.79 |
29.29 |
21.97 |
12.44 |
9.09 |
6.49 |
5.37 |
Inclinazione Orbitale gradi
|
|
7 |
3.39 |
0 |
1.85 |
1.304 |
2.485 |
0.772 |
1.769 |
Eccentricità dell'Orbita
|
|
0.2056 |
0.0067 |
0.0167 |
0.0935 |
0.0489 |
0.0565 |
0.0457 |
0.0113 |
Periodo di Rotazione Siderale h
|
|
1407.6 |
-5832.6 |
23.9345 |
24.6229 |
9.925 |
10.656 |
-17.24 |
16.11 |
Durata del Giorno h
|
|
4222.6 |
2802 |
24 |
24.6597 |
9.9259 |
10.656 |
17.24 |
16.11 |
Obliquità in Orbita gradi
|
|
0.034 |
177.36 |
23.44 |
25.19 |
3.13 |
26.73 |
97.77 |
28.32 |
Inclinazione dell'Equatore gradi
|
|
0.034 |
2.64 |
23.44 |
25.19 |
3.13 |
|
82.23 |
28.32 |
Distanza Min. dalla Terra 106 km
|
|
77.3 |
38.2 |
0 |
55.7 |
588.5 |
1195.5 |
2581.9 |
4305.9 |
Distanza Max. dalla Terra 106 km
|
|
221.9 |
261 |
0 |
401.3 |
968.1 |
1658.5 |
3157.3 |
4687.3 |
Diametro Max. apparente dalla Terra secondi d'arco
|
|
13 |
66 |
|
25.1 |
50.1 |
20.1 |
4.1 |
2.4 |
Diametro Min. apparente dalla Terra secondi d'arco
|
|
4.5 |
9.7 |
|
3.5 |
29.8 |
14.5 |
3.3 |
2.2 |
Massima Magnitudine Visiva
|
|
-1.9 |
-4.6 |
|
-2.91 |
-2.94 |
|
5.32 |
7.78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Origine dati: IAU/IAG Working Group Report, 2006; Astronomical Almanac, 2000, 2001; Global Earth Physics, American Geophysical Union, 1995; Astrophysical Quantities, C.W. Allen, 1981, 2000; JPL Ephemeris DE430/DE431; IAU bulletins/announcements, Wikipedia
Visualization: Julian Garnier