Pianeta dall’orbita molto eccentrica, 46 milioni di km la distanza minima dal sole (perielio) e 70 milioni di km. quella massima (afelio), compie una rivoluzione completa intorno al sole in 88 giorni. La temperatura superficiale varia dai 430 °C. sull’emisfero illuminato ai –170 °C. su quello non illuminato e proprio queste temperature impediscono la formazione di un’atmosfera. La sua superficie, molto craterizzata, denota che durante la sua vita è stato sottoposto ad un intenso bombardamento meteorico. In passato un impatto particolarmente violento con un grosso asteroide, che ha rischiato di frantumare il pianeta, ha prodotto un cratere di 1400 km. di diametro, noto come Planitia Caloris

VENERE

Secondo pianeta del sistema solare e ha la peculiarità di essere privo satelliti.

TERRA

E’ il più grande dei pianeti interni del sistema solare ed è l’unico a formare con il suo satellite, un sistema planetario doppio.

Percorre la sua rivoluzione intorno al sole in 365,26 giorni e la sua unicità sta nella presenza di un’atmosfera a base di azoto e ossigeno, nella grande quantità di acque superficiali e nella temperatura relativamente stabile: fattori fondamentali per lo sviluppo di forme di vita. Il suo interno si suddivide in tre starti principali. Il nucleo, con una temperatura di 4000 °C. è composto da materiali di alta densità, soprattutto ferro e nichel e si estende per 3500 km. dal centro. Il mantello composto da materiale roccioso, che giunge fin quasi in superficie. La crosta, infine, è lo strato superficiale spesso meno di 40 km.

LUNA

Unico satellite naturale della Terra, è indispensabile alla presenza della vita sul nostro pianeta in quanto stabilizza, con la sua presenza, l’inclinazione dell’asse terrestre e quindi il clima del pianeta. Il  suo moto è molto complesso in quanto risente delle perturbazioni causate dal campo di attrazione della Terra e dal Sole. Tali effetti deformano la sua traiettoria rendendola eccentrica e con una velocità non uniforme.

A queste caratteristiche è associata anche una asimmetria nella distribuzione della massa che a conseguenza degli effetti di marea creati dalla Terra sulla Luna fa sì che il satellite rivolga a noi sempre la stessa faccia. La sua rotazione risulta quindi sincrona.

L’atmosfera lunare è quasi inesistente con tracce di gas nobili come elio e neon. Non possiede invece alcun campo magnetico anche se le rocce sulla superficie, che ne contengono dei residui, dimostrano che in passato doveva esserne dotata.

Tra le teorie più accreditate sulle sue origini meritano attenzione l’idea che possa essere nata per semplice aggregazione di materiale in orbita intorno alla Terra, oppure per fissione (distaccamento) dal nostro pianeta in seguito all’impatto con un grosso asteroide, oppure ancora che sia stata catturata dal campo gravitazionale terrestre nel corso di un passaggio ravvicinato.

MARTE

Chiamato anche pianeta rosso per via dell’inconfondibile colore della sua superficie è molto più piccolo della Terra, ma l’inclinazione dell’asse ed il periodo di rotazione sono simili a quelli terrestri. Ciò comporta un alternarsi delle stagioni, analogo a quello terrestre.

L’atmosfera marziana è molto tenue e si estende per oltre 200km. sopra la superficie ed è composta essenzialmente da anidride carbonica (95%), azoto, argo, ossigeno, con una scarsa pressione al suolo. L’incapacità di trattenere il calore solare causa grandi sbalzi di temperatura tra il giorno (-40°C.) e la notte (-140°C.).

La superficie appare disseminata di crateri, enormi vulcani, pianure e numerosi letti di fiume che testimoniano un lontano passato ricco di acqua. Le osservazioni telescopiche dei canali di Marte fatte dagli astronomi del secolo scorso, tra cui l’italiano Schiapparelli, facevano ritenere che fossero di origine artificiale, cioè costruiti da esseri intelligenti. Le analisi fatte dalle sonde Viking, hanno però dimostrato che in realtà sono delle vallate naturali che sembrerebbero essere state originate dall’erosione di corsi d’acqua.

Scomparsa dalla superficie del pianeta, l’acqua sembra essersi ritirata nella estese calotte polari

La struttura più imponente, oltre le calotte polari, è il monte Olimpo, un vulcano alto circa 27km. con un cratere di 25 km. di diametro e largo 600 km. alla base

Il suo campo magnetico, pressoché inesistente (1/1000 di quello terrestre) fa pensare che sia sprovvisto di un nucleo metallico come quello terrestre.

Marte possiede due satelliti dalla forma irregolare: Phobos dalle dimensioni di 23x20x28 km. e Deimos dal diametro di 14 km. Si tratta probabilmente di asteroidi catturati dal campo gravitazionale del pianeta.

Fascia degli asteroidi

Dopo aver oltrepassato l’orbita di Marte in direzione Giove, troviamo una zona intermedia, compresa tra le 2,1 e 3,6 UA che contiene una miriade di piccoli oggetti rocciosi vaganti i maggiori dei quali raggiungono alcune centinaia di chilometri di dimensione. Si tratta della cosiddetta fascia degli asteroidi, un gran numero di corpi con orbite eliocentriche, cioè orbitanti intorno al Sole, che affollano un anello spesso alcune centinaia di milioni di chilometri

Le loro orbite sono, per alcuni, quasi circolari e per altri molto eccentriche. Il più grande finora scoperto è stato battezzato con il nome di Cerere ed ha un diametro di circa 1025 km.

L’ipotesi più accreditata sull’origine della fascia di asteroidi è quella che invoca una catena di urti distruttivi tra due o più corpi, originariamente formatisi tra Marte e Giove, su orbite instabili.

Le orbite dei corpi più grandi vengono tenute sotto costante controllo dagli scienziati in quanto vi è la possibilità, se pur remota, che qualcuno di essi, uscendo dalla sua orbita possa inoltrarsi verso le zone più interne del sistema solare come un proiettile impazzito, con il rischio di entrare in collisione con la Terra stessa.

GIOVE

Giove è il pianeta più grande del sistema solare. Il suo volume è in grado di contenere ben 1300 pianeti come la Terra.

Giove, in pratica, è una stella mancata. Al momento della sua formazione la sua massa non è stata sufficiente a farlo contrarre su se stesso ed innescare le reazioni nucleari come una vera stella. Se ciò fosse avvenuto nel sistema solare avremmo un sistema binario, ovvero due stelle che ruotano intorno ad un baricentro comune.

Il fatto di possedere 16 satelliti ne fa comunque, un sistema solare in miniatura.

Data la sua bassa densità, poco superiore a quella dell’acqua, Giove risulta essere un enorme palla di gas con un piccolo nucleo solido. La sua atmosfera, composta per l’88% da idrogeno e per l’11% da elio, è caratterizzata da nubi spesse, sconvolte da fortissimi venti generati dal calore degli strati interni. Infatti Giove irradia un’energia 2 volte superiore a quella che riceve dal Sole.

La turbolenza più conosciuta su Giove è la grande macchia rossa, un ciclone grande quanto la Terra, che soffia a 360 km/h da più di tre secoli.

I satelliti principali di Giove sono: Io, Europa, Callisto e Ganimede. Una speciale menzione va fatta per Io, il satellite più attivo del sistema solare. L’elevato numero di vulcani attivi sulla sua superficie provocano nevicate di fiocchi bianco-giallastri di anidride solforosa. Le temperature vanno dai –150°C. ai +30°C. in prossimità dei vulcani.

SATURNO

E’ sicuramente il pianeta più caratteristico. Uno dei cinque pianeti visibili ad occhio nudo dalla Terra. Secondo in ordine di grandezza dopo Giove, condivide con quest’ultimo molte caratteristiche.

Noto soprattutto per i suoi anelli, essi si rivelano essere molto sottili e composti da tanti piccoli frammenti rocciosi che girano intorno come una giostra ordinata. Si ritiene siano i resti di una luna disintegrata dall’impatto di un asteroide o semplicemente del materiale che non è mai riuscito ad aggregarsi per formare un satellite.

Saturno dispone di ben 18 satelliti, ma non si esclude che il numero possa crescere, nonostante ciò la maggior parte hanno dimensioni trascurabili tranne Tethys, Dione, Rhea, Iapetus e soprattutto Titano. Titano è il più grande satellite del sistema solare, più grande anche di Mercurio. Dotato di una spessa atmosfera contiene fiumi e laghi di metano liquido, colline di metano solido ed un cielo dove piove altro metano.

URANO

La sua struttura è simile a quella di Giove e Saturno e quindi ricca di idrogeno, elio e metano e con un piccolo nucleo roccioso.

Di Urano si conoscono 15 satelliti di cui i cinque più grandi sono Oberon, Titania, Umbriel, Ariel e Mirando.

Gli strati superiori della sua atmosfera sono ricchi di nebbie di idrocarburi e nuvole di metano mentre negli strati inferiori si ritiene che ci siano nubi di ammoniaca e acqua.

NETTUNO

Ultimo dei pianeti cosiddetti gassosi è 60 volte più grande della Terra.

L’atmosfera di Nettuno è molto turbolenta, probabilmente a causa dell’insolito calore che emette il pianeta. Esso infatti, irradia una energia quasi 3 volte superiore a quella che riceve dal Sole. Nuvole di metano vengono sospinte in alto da correnti ascensionali calde, dando origine ad immensi vortici simili a quelli di Giove e Saturno.

Intorno al pianeta orbitano 8 satelliti di cui Tritone e Nereide sono quelli più grandi. Tritone è l’unico satellite, insieme a Titano di Saturno a possedere un’atmosfera.

PLUTONE 

E’ l’ultimo ed il più piccolo dei pianeti del sistema solare. A causa dell’enorme distanza dalla Terra si sa ben poco, in quanto difficilmente osservabile con il telescopio e non è mai stato raggiunto da sonde spaziali.

Plutone può essere considerato, insieme con il suo unico satellite: Caronte, come un pianeta doppio in quanto c’è poca differenza anche tra le dimensioni. Si pensa, infatti, che tutti e due possano essere ex satelliti di Nettuno, sbalzati dalle loro orbite per non ben precisate ragioni; forse a causa del passaggio di un corpo celeste.

A differenza dei pianeti gassosi, la sua maggiore densità fa supporre che sia ricco di materiali rocciosi.

In un recente congresso internazionale di astronomia Plutone ha perso lo status di pianeta, in quanto troppo piccolo, ed è stato associato ad una nuova classe di corpi celesti: i plutoidi 

OLTRE IL SISTEMA SOLARE

Agli estremi confini del sistema solare, a circa 40.000 UA, troviamo una regione dove si ipotizza che ristagnino miliardi di nuclei cometari, resti congelati della materia originaria che formò i pianeti del sistema solare.

In questa regione detta Nube di Oort, si ritiene che questi corpi si muoverebbero su orbite circolari ed episodicamente verrebbero perturbati dai campi gravitazionali di stelle vicine. Tali perturbazioni produrrebbero due effetti: l’allontanamento definitivo dal sistema solare oppure la caduta verso il Sole stesso. In quest’ultimo caso si avrebbe la nascita di una cometa periodica che inizierebbe così ad effettuare passaggi ripetuti intorno al Sole.

Le comete sono essenzialmente costituite da un nucleo, da una chioma e da una coda. Durante il loro passaggio nei pressi del Sole gli elementi volatili del suo nucleo sublimano, dando origine ad una chioma ed una coda molto estese. Durante la fase di avvicinamento alla stella il nucleo della cometa precede la chioma e la coda, mentre durante la fase di allontanamento la chioma e la coda precedono il nucleo.

Risulta quindi che ad ogni suo passaggio vicino al Sole, una cometa perda parte del suo nucleo e di conseguenza, dopo un certo numero di passaggi, non ne resta più niente. Nel percorso di una cometa viene detto Perielio il punto di minima distanza dal sole ed Afelio il punto di maggior distanza.

LE STELLE

Nascita di una stella

Come descritto in precedenza le stelle si formano per contrazione di nubi gassose a causa dell’attrazione gravitazionale che causa un riscaldamento della nube stessa, dando origine ad un proto-stella.

In questa fase, però, irradiando energia la proto-stella tende a raffreddarsi e tale raffreddamento facilita ancora di più la sua contrazione, in quanto le forze gravitazionali trovano meno opposizione da parte della pressione interna della proto-stella. La contrazione, inoltre, fa aumentare la temperatura in quanto l’energia prodotta dalla contrazione viene convertita in energia termica e quindi irraggiata.

Questa lenta e progressiva contrazione continua per milioni di anni finché la temperatura della zona centrale della nube non diventa così elevata da innescare le reazioni termonucleari.

Nel momento in cui iniziano tali reazioni la proto-stella si stabilizza in quanto, grazie al calore che adesso genera il suo nucleo, non ha più bisogno di contrarsi per generare energia termica. A questo punto è nata una stella.

Vita di una stella  

Le stelle trascorrono lunghissima parte della loro vita in condizioni di equilibrio stabile.

La pressione che agisce dall’interno verso l’esterno controbilancia la tendenza della stella a contrarsi o collassare a causa della sua elevata gravità. Quando questa condizione di equilibrio viene a mancare, ovvero quando una di queste due forze prevalesse sull’altra, avremmo luogo ad una espansione o ad un collasso della stella.

La vita media di una stella varia in funzione della sua massa. Stelle con massa elevata bruciano con maggiore velocità di stelle con massa inferiore.

La vita di una stella, infatti, è determinata dal rapporto tra il combustibile a disposizione e l’energia irradiata per unità di tempo. Quanto più piccolo è questo rapporto tanto più velocemente la stella brucerà il suo combustibile.

Ad esempio: una stella con massa pari a 25 volte quella del Sole che irradia una luminosità pari a 100 mila volte superiore brucerà il suo combustibile 4000 volte più velocemente della nostra stella ( 25:100.000= 4.000 ).

Classificazione delle stelle  

Le stelle vengono classificate in vari modi, a seconda delle loro caratteristiche.

Una delle grandezze che consentono di classificarle in base all’intensità del loro flusso luminoso che riceviamo è la cosiddetta ‘ magnitudine stellare ’.

Le stelle vengono suddivise in varie classi (1, 2, 3, 4 etc.) in base alla loro luminosità. Le stelle maggiormente luminose hanno una magnitudine minore (0, 1, 2) mentre quelle appena percettibili ad occhio nudo hanno una magnitudine maggiore ( 6, 7 ).

La differenza di luminosità tra le varie classi di magnitudine è pari a 2,51. in pratica una stella di magnitudine 1 risulta essere 2,51 volte più luminosa di una stella di magnitudine 2 che, a sua volta, sarà 2,51 volte più luminosa di una stella di magnitudine 3 e così via.

Un altro metodo di classificazione delle stelle è quello fatto in base al colore superficiale della stella. Questo tipo di classificazione detta ‘classe spettrale ‘ è strettamente collegata alla temperatura della stella.

La corrispondenza tra le varie classi spettrali è la seguente:

Ogni lettera inoltre, per meglio classificare la stella, è suddivisa in numeri ( 1,2…..9 ).

Da tutto questo quindi, risulta che il nostro sole è una stella appartenente alla classe G2.

Morte di una stella  

Quando una stella ha bruciato tutto l’idrogeno di cui era originariamente composta, trasformandolo in elio e via di seguito in elementi sempre più pesanti fino ad arrivare al ferro, le reazioni nucleari all’interno del suo nucleo cessano. A questo punto il bilancio energetico richiesto per l’equilibrio della stella viene a mancare e la forza gravitazionale prende il sopravvento, dando inizio ad una fase di contrazione e ad un conseguente aumento della sua densità.

La stella si trova ad attraversare uno stadio di profonda trasformazione; mentre la regione centrale della stella collassa su se stessa, le regioni periferiche si espandono nello spazio andando a formare quella che viene detta ‘nebulosa planetaria ‘.

In termini evolutivi si dice che la stella è entrata nello stadio di ‘gigante rossa ‘.

Con il passare del tempo, intanto, il nucleo continua la sua fase di contrazione, arrivando alle dimensioni della Terra e con una densità elevata.

Ciò che rimane di questa trasformazione viene chiamata ‘ nana bianca ‘, una piccola stella che brillerà per il calore accumulato finché un lento processo di raffreddamento la porterà a spegnersi, trasformandola in una ‘ nana nera ‘.

A questo punto la stella è morta.

Si calcola che il Sole entrerà nello stadio di gigante rossa tra circa 5 miliardi di anni e la sua espansione inghiottirà le orbite di Mercurio, Venere, Terra e Marte.

Non tutte le stelle però, seguono questo percorso evolutivo spegnendosi lentamente fino allo stadio di nana nera.

Nel 1931, un astrofisica indiano S. Chandrasekar dimostrò che esiste una massa limite al di sopra della quale una stella non è in grado di auto-sostenersi come una nana bianca. Questo valore della massa, conosciuto come ‘limite di Chandrasekar ‘, corrisponde a 1,4 masse solari.

In pratica, in tutte le stelle con massa superiore a 1,4 masse solari, la contrazione avviene in modo catastrofico e prende il nome di ‘collasso gravitazionale ‘.

Il risultato finale di questo collasso è una ‘supernova ‘, il più formidabile fenomeno esplosivo finora osservato nel cosmo. Quando una stella esplode in una supernova può acquistare, in pochi giorni, una luminosità pari a quella dell’intera galassia in cui si trova. In questa esplosione si ha un’espulsione degli strati esterni della stella e la perdita della gran parte della massa. Il nucleo, invece, collassa oltre i limiti della degenerazione elettronica. I protoni e gli elettroni si fondono in un enorme nucleo composto esclusivamente da neutroni e neutrini. La densità di tale nucleo raggiunge livelli elevatissimi tanto che un cm³ di questo materiale avrebbe una massa di milioni di tonnellate.

Questo stato degenerato della materia viene detto: stella di neutroni.

Il suo diametro corrisponde a poche decine di chilometri ed a causa della contrazione, la sua velocità di rotazione intorno al proprio asse aumenta notevolmente, come anche il suo campo magnetico.

L’enorme emissione di energia e l’altissima velocità di rotazione, che può arrivare a 10.000 giri al secondo, fanno di una stella di neutroni un corpo stellare conosciuto anche come ‘pulsar ‘.

L’intenso campo magnetico, infatti, associato all’emissione di particelle determina una regione in cui, queste ultime, vengono convogliate e la rotazione fa sì che questa regione si trovi alternativamente esposta verso la nostra direzione. Da qui scaturisce la pulsazione del segnale.

Abbiamo quindi visto che per l’equilibrio delle nane bianche esiste una massa limite pari a 1,4 masse solari oltre la quale la materia degenera formando stelle di neutroni. Ma cosa succederebbe ad una stella con una massa decine di volte superiore a quella del Sole?

Nel 1972 gli scienziati Rohades e Ruffini dimostrarono che esiste un limite d’equilibrio anche per le stelle di neutroni. Tale limite assoluto è pari a 3,2 masse solari.

Oltre questo limite possiamo assistere ad un collasso gravitazionale completo: un buco nero.

Questo nome è dovuto al fatto che la luce emessa dall’astro non può uscire da essa, in quanto viene frenata dall’enorme attrazione gravitazionale. Un raggio di luce che passi nelle sue vicinanze verrà anch’esso catturato. Un osservatore posto in lontananza osserverà quindi la luminosità della stella ridursi sempre più finché le sue dimensioni non raggiungeranno il cosiddetto ‘ raggio di Schwarzschild ‘ o ‘ orizzonte degli eventi ‘, al di sotto del quale la luce cessa di essere percepita e le leggi della fisica si annullano.

In realtà un osservatore non vedrà la stella spegnersi totalmente in quanto l’elevata gravità curva lo spazio e rallenta, fino a fermarlo, il tempo stesso e di conseguenza si noterà solo una debolissima luce rossastra, immagine congelata di una stella ormai morta.