Nelle zone centrali della nube, dove la gravità si faceva sentire con più vigore, le particelle di idrogeno si aggregarono a gran velocità e numerosissime, andando a formare una sfera che diveniva sempre più calda e massiccia (Fig. 1). Era una nuova stella che stava per accendersi e ciò avvenne quando il calore salì a dieci milioni di gradi, temperatura alla quale si innescano le reazioni nucleari e la stella inizia a brillare. Tutte le stelle nascono così e, a seconda della massa che raggiungono quando nel loro nucleo scocca la scintilla di vita, evolvono più o meno rapidamente e con destini diversi. Più la massa è grande, più caldo è l’astro e più breve è la sua vita e viceversa.

Il Sole è una stella di duemila miliardi di miliardi di miliardi di chili, pari a 330.000 volte la massa della Terra che, sebbene per noi sia un numero strepitoso, nel campionario cosmico, denota invece un astro comune. Ma ben venga il suo apparente anonimato perché se così non fosse, non sarebbe stata possibile la vita, o per il troppo caldo o per il troppo freddo.

Il risultato di questa lunga gestazione fu il Sistema Solare, una regione cosmica a forma di disco in cui, attorno a una stella centrale, ruotano otto pianeti su orbite ellittiche pressoché complanari. I loro nomi sono Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e, fino al 2006, anche Plutone (Fig. 3).

Quest’ultimo infatti presenta caratteristiche fisiche e dinamiche per cui fin da subito ha costituito un’eccezione, difficile oltretutto da giustificare; tuttavia fondamentalmente per il fatto che ruotava intorno al Sole, era tondeggiante e possedeva un satellite, Caronte, lo si è considerato un pianeta alla stregua degli altri.

Ma il 24 agosto 2006, dopo una settimana di acceso dibattito, l’Unione Astronomica Internazionale riunitasi a Praga, ha emesso la sentenza e fornito i nuovi requisiti che deve soddisfare un corpo celeste per essere considerato un pianeta. Un pianeta è un corpo celeste che:

I pianeti però non sono gli unici componenti del Sistema Solare. A essi bisogna aggiungere innanzitutto i loro satelliti, una sorta di pianeti in miniatura che gravitano attorno a quello cui sono legati; vi è poi una zona compresa fra le orbite di Marte e Giove, contenente i frammenti di quello che doveva essere un pianeta ma che, per l’imponenza gravitazionale di Giove, non ha mai potuto formarsi. Si tratta della fascia degli asteroidi (Fig. 4), rocce celesti di dimensioni generalmente inferiori al chilometro e che al massimo arrivano al migliarino di chilometri. L’intero Sistema Solare è poi immerso al centro di una grande bolla la cui superficie dista 100.000 volte la distanza della Terra dal Sole e sulla quale viaggiano le comete, enormi palle di ghiaccio, neve e detriti che, se giungono nelle vicinanze del Sole, si incendiano lasciando dietro di sé una lunga scia luminosa che noi chiamiamo coda. Il tutto infine è cosparso di polvere, gas e frammenti di particelle solide.

I pianeti ruotano attorno al Sole a velocità diverse, così che dalla Terra sembrano ora avanzare ora arretrare. Le diverse inclinazioni delle orbite sono inoltre responsabili della variazione della loro altezza sull’orizzonte. Proprio questi fenomeni apparenti, il primo dei quali dovuto al fatto che anche noi ci muoviamo con una certa velocità, è all’origine del loro nome. Gli Antichi Greci chiamarono infatti questi punti luminosi planetes che significa erranti, per distinguerli dalle luci immobili delle stelle. Le orbite dei pianeti sono comunque tutte contenute in un’ampiezza massima di 7° sull’eclittica, ossia sul piano dell’orbita terrestre, così che tutti durante l’anno si affacciano sulle stesse costellazioni, quelle zodiacali. I pianeti quindi si trovano sempre sullo Zodiaco.

Le velocità con cui i pianeti ruotano intorno al Sole diminuiscono andando verso la periferia del Sistema Solare, in accordo con la seconda legge della dinamica e col fatto che la forza di gravità diminuisce all’aumentare della distanza. La gravità di cui risentono i pianeti è naturalmente quella del Sole, poiché il campo gravitazionale esercitato da un corpo va di pari passo con la sua massa e la massa della nostra stella rappresenta il 99% della massa di tutto il Sistema Solare. Gli assi di rotazione dei pianeti inoltre sono tutti pressoché paralleli fra loro ad eccezione di Urano che percorre la sua orbita “rotolando”. Anche il senso rotatorio dei pianeti è pressoché sempre da ovest verso est, sia per quanto riguarda il loro percorso attorno al Sole che la rotazione su sé stessi.

MERCURIO

Mercurio (Fig. 5) dista quasi 58 milioni di chilometri dal Sole ed essendo il primo pianeta che si incontra dalla nostra stella, è anche quello che ruota attorno ad essa più velocemente. Per compiere un giro attorno al Sole impiega infatti solo 88 giorni. E’ molto più lento invece nella rotazione su sé stesso. Se il suo periodo di rotazione espresso in giorni siderali è di 59 giorni, quello espresso in giorni solari è di 176 giorni, cioè il doppio della rivoluzione.

Il giorno siderale è l’intervallo di tempo impiegato dal pianeta per compiere un giro completo attorno al proprio asse avendo come riferimento le stelle. Sidera in latino significa infatti stelle. In altre parole è il tempo impiegato per rivedere la stella che si era presa come riferimento per l’inizio della rotazione.

Il giorno solare invece è l’intervallo di tempo impiegato dal pianeta per compiere un giro completo attorno al proprio asse ma avendo stavolta come riferimento il Sole, ossia è il tempo impiegato per rivedere sorgere il Sole dall’alba precedente. Il giorno solare è dunque quello che usiamo noi nella vita quotidiana ed è sempre un po’ più lungo del giorno siderale, poiché per rivedere il Sole nella posizione in cui l’avevamo visto l’ultima volta, la Terra deve compiere un pezzo in più della sua orbita; mentre ruota su sé stessa infatti la Terra ruota anche intorno al Sole e quindi avanza un po’ lungo la sua orbita, precisamente di 1° ogni giorno. Pertanto, per rivedere il Sole nella stessa posizione in cui l’aveva lasciato, deve percorrere quel grado di cui nel frattempo è avanzata.

L’elongazione massima è una posizione particolare che possono assumere solo i pianeti interni alla Terra, quelli cioè la cui orbita è compresa in quella terrestre, dunque Mercurio e Venere. Vi sono due punti lungo le loro orbite in cui l’angolo formato dal pianeta e il Sole è massimo visto dalla Terra. Quest’angolo si trova tracciando dalla Terra le due tangenti all’orbita del pianeta. Esso corrisponde in definitiva alla massima distanza del pianeta dal Sole e quindi alla posizione in cui la luce solare lo colpisce di meno. Nel caso di Mercurio, l’elongazione massima raggiunta varia dai 18° ai 28° a causa dell’orbita eccentrica; il punto più vicino al Sole, detto perielio, si trova a 46 milioni di chilometri, mentre quello più lontano, l’afelio, a ben 70.000.

I valori dell’elongazione di Mercurio sono ancora bassi per consentirne la visione ottimale e tuttavia sono i migliori che si possono avere. Sempre per via dell’orbita fortemente ellittica di Mercurio, le due elongazioni si alternano con un periodo di circa 44 giorni fra la est e la ovest e di circa 74 giorni fra la ovest e la est. La massima elongazione ovest implica inoltre che il pianeta è visibile come astro del mattino un paio d’ore prima dell’alba del Sole in quanto trovandosi a ovest di esso, lo precede nella traversata quotidiana del cielo da est a ovest, ossia sorge prima del Sole; al contrario, quando si trova nella posizione di massima elongazione est, il pianeta segue il Sole, trovandosi a est di esso e dunque è visibile come astro della sera, per un paio d’ore dopo il tramonto.

Mercurio è il pianeta del Sistema Solare con la massa più piccola, 18 volte inferiore a quella terrestre (Fig. 7), e questo fa sì che se sulla Terra bisogna viaggiare a 40.284 km/h per sfuggire al suo campo gravitazionale, su Mercurio è sufficiente una velocità di 15.300 km/h. Per questa ragione, Mercurio non è in grado di trattenere un’atmosfera attorno a sé e l’impresa è resa ancora più impossibile dall’estrema vicinanza al Sole che col suo forte vento soffia via tutto il gas che potrebbe eventualmente essere trattenuto da Mercurio. Sempre la sua piccola distanza dalla stella, fa sì che la faccia di Mercurio esposta al Sole raggiunga temperature di oltre 400°C, superando così la temperatura di fusione del piombo che è di 340°C. Quella oscura invece precipita a 173°C sottozero così che un unico piccolo pianeta è fuoco e ghiaccio insieme, un ambiente proibitivo la cui superficie è cotta e congelata a brevi intervalli di tempo. Mercurio infatti ha una crosta simile alla Luna, piena di crateri, segno che deve aver subito un intenso bombardamento di meteoriti, peraltro non ostacolato da alcuna atmosfera, e con alcuni mari, indice che il pianeta deve aver conosciuto in passato un’attività vulcanica, probabilmente scatenata dalla

VENERE

A 108 milioni di chilometri dal Sole, troviamo uno dei nostri due vicini di casa, il pianeta Venere, distante da noi circa 41 milioni e mezzo di chilometri (Fig. 8).

Venere è il pianeta più splendente del Sistema Solare, capace di riflettere il 65% della luce del Sole, quasi il doppio della Terra. Al massimo del suo fulgore raggiunge una magnitudine di –4,4, dominando così l’angolo di cielo in cui è ospitata. Gli Antichi Greci infatti chiamavano il pianeta Fosforo, ossia portatore di luce da phòs che significa luce e phoròs portatore, quando era la stella del mattino ed Espero, da èsperos, la parola greca per sera, quando lo si vedeva al tramontar del Sole.

Allo stesso modo lo conoscevano i Romani, per i quali era Lucifero al mattino e Vespero alla sera.

Grazie alla sua posizione rispetto alla Terra, interna e adiacente, Venere mostra le fasi così come avviene per la Luna (Fig. 9). Il primo a godersi lo spettacolo fu Galileo nel 1610, perché a occhio nudo non sono percepibili, ma con un cannocchiale sì. Il pianeta infatti durante la sua orbita attorno al Sole viene da questi illuminato progressivamente di modo che, a seconda della prospettiva, lo vediamo ammantarsi gradualmente di luce e altrettanto gradualmente spogliarsi di essa. In particolare, raggiunge la fase piena quando è in congiunzione superiore, ossia quando è allineato con la Terra e il Sole, quest’ultimo trovandosi al centro dei due pianeti, mentre è nella fase nuova, dunque invisibile, quando è in congiunzione inferiore, cioè allineato con la Terra e il Sole e frapposto a essi (Fig. 10).

In tutte le altre posizioni, si hanno le fasi intermedie (Fig. 11). Il massimo splendore tuttavia non si ha quando Venere è in fase piena, perché in congiunzione superiore il pianeta è anche nel punto più lontano dalla Terra, a 259 milioni di chilometri. La più alta luminosità si ha invece in prossimità della congiunzione inferiore, cioè poco prima o poco dopo la fase nuova, quando si trova più vicino alla Terra, a soli, si fa per dire, 40 milioni di chilometri. E’ qui che la falce raggiunge il magnifico splendore di –4,4 magnitudini avendo un disco 6 volte più grande.

Come Mercurio, essendo un pianeta interno all’orbita terrestre, è visibile o poco dopo il tramonto per un paio d’ore o poco prima dell’alba sempre per lo stesso intervallo di tempo (Fig. 6). E questo infatti è anche il motivo per cui fu chiamato fin dai tempi antichi astro del mattino o astro della sera.

L’orbita interna e la distanza che separa Venere dal Sole fa sì che il pianeta si trovi ad una distanza angolare massima dalla stella alternativamente a est del Sole e a ovest di esso. Mentre per Mercurio questo angolo massimo varia dai 18° ai 28°, per Venere che ha un orbita quasi circolare, è di 48°, così che segue o precede il Sole tenendosi al massimo a questa distanza. Precedere o seguire il Sole significa vedere rispettivamente il pianeta prima dell’alba quando è a ovest del Sole, il quale deve quindi ancora sorgere, o dopo il tramonto quando è a est del Sole, il quale tramonta consentendo così all’oscurità di avanzare e di svelare il pianeta. Il fatto che Venere non rimanga visibile per tutta la notte è dovuto all’altezza raggiunta sull’orizzonte che è solo di qualche decina di gradi, così che la parabola che descrive rimane bassa incontrando presto la linea che lo inghiottirà.

Venere inoltre possiede una particolarità nella sua rotazione su sé stessa. Se il moto attorno al Sole avviene in senso antiorario come quasi tutti i pianeti del Sistema Solare e con un periodo di 224 giorni, quello su sé stessa avviene in senso contrario e si dice perciò che il suo moto è retrogrado. Su Venere quindi il Sole sorge a ovest e tramonta a est, ma oltretutto il giorno lassù è molto più lungo: esso dura ben 243 dei nostri giorni. In pratica il giorno di Venere è più lungo del suo anno, ossia impiega di più a ruotare su sé stessa che attorno al Sole!

Insomma, anche se fosse possibile trovare un modo per sopravvivere su questo pianeta, sarebbe ben difficile, per non dire impossibile, riuscire a regolare la nostra vita quotidiana, considerando oltretutto che nemmeno le stagioni possono venirci in aiuto; su Venere infatti sono pressoché inesistenti essendo il suo piano equatoriale inclinato di soli 3° rispetto all’eclittica e la sua orbita percorsa velocemente…

MARTE

Insieme a Venere, Marte è il nostro secondo vicino di casa (Fig. 14). Terzo pianeta del Sistema Solare, è il primo dei cosiddetti pianeti esterni, con riferimento all’orbita della Terra. Esso però viene anche classificato come pianeta terrestre, in quanto a differenza dei giganti gassosi posti a 550 milioni di chilometri e oltre, è ancora di tipo solido.

Marte si trova a una distanza media dal Sole di 228 milioni di chilometri, circa una volta e mezzo la distanza che separa la Terra del Sole e impiega 687 giorni a compiere un giro completo intorno alla stella. In pratica là un anno ne dura due dei nostri. Il tempo impiegato a ruotare intorno al proprio asse invece è molto simile a quello terrestre: il giorno sul pianeta dura infatti solo 37 minuti in più del nostro. Oltretutto l’asse marziano è inclinato di 25,2°, un paio di gradi in più rispetto a quello terrestre e questo fa sì che su Marte ci sia il ciclo delle stagioni. La loro durata tuttavia non è equipartita come accade sulla Terra, perché l’orbita di Marte è piuttosto eccentrica, allungata, e dunque la velocità con cui viene percorsa varia notevolmente. La conseguenza è che quando Marte si trova all’afelio, il punto più lontano dal Sole, viaggia più lentamente di quando invece si trova al perielio, il punto più vicino. Pertanto la stagione corrispondente all’afelio dura di più di quella del perielio. In particolare, l’estate dura 156 giorni, dunque poco più di 5 mesi, l’autunno 6 mesi e mezzo con i suoi 164 giorni, l’inverno con 177 giorni ne dura sei, mentre la primavera 5 mesi scarsi con 142 giorni. C’è da dire però che l’estate su Marte non ha niente a che vedere con la stagione cui siamo abituati noi. Il pianeta infatti è molto più lontano di noi dal Sole per cui i suoi raggi arrivano decisamente più freddi e le caratteristiche fisiche del pianeta non gli consentono di trattenere adeguatamente il calore; Marte infatti nel suo periodo più caldo raggiunge a malapena i 10°C, mentre in inverno la temperatura scende quasi a 90°C sottozero!

Marte infine, essendo il primo pianeta esterno, inaugura alcune configurazioni particolari per quanto riguarda la sua disposizione rispetto al Sole, naturalmente guardandolo dalla Terra. Si tratta delle congiunzioni, delle opposizioni e delle quadrature (Fig. 23). Un pianeta esterno si dice in congiunzione, sottinteso col Sole, quando quest’ultimo si trova fra la Terra e il pianeta. Si dice che il pianeta è in congiunzione col Sole perché è illuminato da esso. Non è tuttavia visibile per noi, proprio perché abbiamo davanti la stella. Si parla invece di opposizione, sempre rispetto al Sole, quando è la Terra che si frappone alla stella e al pianeta. In questa configurazione sorge e tramonta 12 ore dopo il Sole, in pratica è visibile per tutta la notte, e inoltre si offre nella sua miglior condizione di visibilità. Il pianeta infatti mostra il lato illuminato dal Sole ed è nel punto più vicino alla Terra così che il suo diametro apparente è massimo. In cielo è alto e questo lo sottrae ai disturbi atmosferici e luminosi delle fasce prossime all’orizzonte. La quadratura si ha invece quando il pianeta si trova in quel punto della sua orbita tale per cui l’angolo sotteso dalla Terra forma un angolo retto. In particolare si parla di quadratura occidentale quando il pianeta si trova a ovest del Sole, dunque lo segue, e di quadratura orientale quando lo precede a est. In quadratura orientale, il pianeta sorge 6 ore dopo il tramonto del Sole, quindi è visibile nella prima metà della notte, mentre in quadratura occidentale sorge 6 ore prima dell’alba del Sole, ossia è visibile nella seconda parte della notte. Il miglior periodo per osservare un pianeta esterno dal punto di vista di permanenza, altezza nel cielo e di luminosità è dunque quello dell’opposizione che, nel caso di Marte si verifica circa ogni due anni, piuttosto raramente quindi. Quando però avviene, il suo splendore raggiunge -2,9 magnitudini, una luminosità davvero alta, superata solo da Venere e da Giove.

GIOVE

Dopo Marte, nel Sistema Solare c’è un grande vuoto prima di incontrare un pianeta. Bisogna percorrere più di mezzo miliardo di chilometri per rabbrividire dinanzi al gigantesco Giove (Fig. 24).

Prima, a 200 milioni di chilometri dalla Terra, ci si imbatte nella fascia degli asteroidi (Fig. 4) che si estende per altri 223 milioni di chilometri. Gli asteroidi sono delle enormi rocce che vagano sospese nello spazio su un’orbita compresa fra quella di Marte e quella di Giove e rappresentano il pianeta mancato, o mancante, del Sistema Solare. Queste centinaia di migliaia di massi infatti, se si fossero aggregate insieme, avrebbero costituito un pianeta, proprio alla distanza di 3 UA come voleva la legge di Titius-Bode sulla progressione delle distanze; ma il forte campo gravitazionale di Giove non ha permesso che ciò avvenisse e così quel pianeta è rimasto in briciole.

Gli asteroidi sono dunque controllati dal campo gravitazionale di Giove e hanno le forme più diverse, si va da quelli tondeggianti come Cerere (Fig. 25) o Vesta (Fig. 26) a quelle allungate di Eros (Fig. 27) e Ida (Fig. 28).

Completamente diverso è invece il discorso per ciò che riguarda l’alternarsi del dì e della notte. Il suo stato gassoso fa sì che Giove ruoti su sé stesso velocissimamente, quasi a 13 km/s, portandolo a compiere un giro completo su sé stesso in 9 ore e 55 minuti. Ogni 10 ore quindi su Giove sorge e tramonta il Sole. Potenzialmente quando il pianeta si trova in opposizione ed è quindi visibile tutta la notte, si potrebbe osservare tutta la sua superficie dato che farebbe in tempo a compiere una rotazione completa.

Sempre a causa del suo stato gassoso inoltre, non ruota su sé stesso come un corpo rigido, ma presenta una rotazione differenziale, ossia con velocità diverse dall’equatore ai poli. Quella equatoriale è la fascia che si muove più velocemente, mentre le regioni polari viaggiano con 5 minuti di ritardo.

Velocità diverse di rotazione si traducono in turbolenze atmosferiche incredibili e infatti Giove è un pianeta continuamente in burrasca. I venti soffiano anche a 650 km/h in direzione latitudinale, ma in modo disordinato per via della rotazione differenziale. Probabilmente le differenti velocità di rotazione sono all’origine anche della particolare struttura atmosferica. Giove infatti appare suddiviso in fasce di varie colorazioni (Fig. 30). Si possono distinguere fondamentalmente delle bande scure, dette cinture, e delle bande chiare, dette fasce, alternate fra loro. Si tratta di nuvole di diversa composizione chimica. Quelle nelle tonalità del marrone sono fatte di idrosolfuro di ammonio polimerizzato, mentre quelle bianche sono costituite da ammoniaca solida. Spesso poi i colori appaiono frastagliati a testimonianza dell’enorme turbolenza cui è sottoposta l’atmosfera gioviana. Anche la temperatura è molto diversa nelle cinture e nelle fasce. Se nelle prime si aggira sui 40° sottozero, nelle seconde raggiunge i 130° sottozero! Giove è un pianeta freddissimo, così come tutti i pianeti esterni. Là i raggi del Sole giungono appena e il gelo cosmico avvolge questi giganti in tumulto.

Di Giove però colpisce indubbiamente anche un’altra regione, quella della Grande Macchia Rossa (Fig. 31). Nell’emisfero meridionale, appena sotto l’equatore, si sviluppa un enorme vortice rossastro che altro non è che un anticiclone come ce ne sono anche sulla Terra, con la differenza però che questo è grande quanto il nostro pianeta. La sua forma è ovale con un asse maggiore di 40.000 km e un asse minore di 14.000, mentre la sua rotazione avviene in circa 6 giorni. Rimane un po’ un mistero l’origine della Macchia Rossa nel senso che, se è vero che su Giove cicloni e anticicloni si verificano con elevata frequenza dato il suo carattere di incessante turbolenza, non è ancora ben chiaro come abbia potuto formarsi una struttura di simili dimensioni. Ciò che invece è sicuro, è che proprio l’estensione colossale garantisce la permanenza del vortice, di cui sappiamo che esiste da almeno tre secoli.

Giove si distingue anche per il suo intensissimo campo magnetico, 14 volte più forte di quello terrestre, il più potente del Sistema Solare. La sua polarità però è invertita, ossia là l’ago magnetico punta a sud anziché a nord.

Nel 1974 si è scoperto a poco meno di 60.000 km da Giove un debole anello di 30 km di ampiezza (Fig. 32). Si tratta di polveri, probabilmente silicati, la cui formazione si ritiene sia connaturata a quella del pianeta.

Ma l’anello non è l’unica struttura a ruotare attorno a Giove. Quest’ultimo infatti possiede ben 66 lune, 50 delle quali ufficiali. D’altra parte il campo gravitazionale di Giove è immenso, per cui è piuttosto facile che corpi minori che capitino nelle vicinanze vengono catturati; sfuggirgli poi richiederebbe una velocità di 217.000 km/h, non indifferente se si pensa che è più di 5 volte quella necessaria per svincolarsi dalla gravità terrestre.

La scoperta dei satelliti di Giove risale a pochi decenni fa eccetto per i più luminosi che furono visti per la prima volta dal rivoluzionario Galileo. In due notti, il 7 e l’8 gennaio 1610, l’astronomo pisano alla corte dei Medici, distinse nel suo cannocchiale quattro piccoli puntini di luce attorno a Giove. La scoperta fu estremamente importante ai fini della comprensione del Sistema Solare, poiché il pianeta con le sue lune può considerarsi un sistema solare in miniatura, così che dall’osservazione dei loro movimenti si iniziarono a fare le prime ipotesi sul comportamento dinamico della Terra, della Luna e così via.

Galileo volle dedicare le piccole preziose gemme del firmamento al granduca di Toscana Cosimo II de’ Medici, suo discepolo che fin da subito gli dimostrò profonda ammirazione. Lo scienziato, che era in procinto di pubblicare il libro Sidereus nuncius dove avrebbe incluso anche l’ultima scoperta, avrebbe voluto chiamare le quattro lune “Satelliti Cosmici”, giocando sull’assonanza del nome del giovane principe con la parola celeste ma, sconsigliato dal Segretario di Stato, li battezzò più sobriamente come “Satelliti Medicei”, mentre dedicò l’opera a Cosimo.

Così facendo però innescò una disputa con un astronomo tedesco, Simon Marius, il quale sosteneva di aver scoperto lui per primo i quattro satelliti.

chiarito chi dei due avesse ragione, dato che Galileo smentiva categoricamente questa possibilità, ma è probabile che i due astronomi avessero visto questi corpi celesti in modo indipendente e quasi contemporaneamente. Il risultato di questa controversia fu che i satelliti medicei o galileiani hanno una doppia paternità: una relativa alla scoperta che fu attribuita a Galileo se non altro per il fatto che non vi fu nessuna pubblicazione anteriore della conquista e una pertinente i loro nomi, dovuti invece a Simon Marius. Fu lui infatti a chiamarli Io, Europa, Ganimede e Callisto, quattro degli amori di Giove (Fig. 33).

Dei quattro satelliti, tutti di natura rocciosa, Io è quello più vicino a Giove e il più bersagliato (Fig. 34). Questa piccola luna di 3.650 chilometri di diametro è un susseguirsi di vulcani di zolfo in costante attività per via dell’elevata azione mareale esercitata dal pianeta. Io ruota attorno a Giove a una distanza media di 422.000 chilometri e compie un giro completo in 42 ore e mezzo, lo stesso tempo impiegato per ruotare su sé stesso. Ciò significa che Io rivolge sempre la stessa faccia a Giove, esattamente come accade per la nostra Luna.

SATURNO

A 650 milioni di chilometri da Giove si sposta lentamente Saturno (Fig. 38). Questo è l’ultimo pianeta conosciuto dagli antichi e occorrerà attendere parecchi secoli prima di scoprire che il Sistema Solare non finisce qui, dovranno passare più di mille anni. Saturno si trova a una distanza di 9,5 UA; in pratica dopo Giove bisogna raddoppiare la sua distanza dal Sole per arrivare a Saturno. Non stupisce dunque che per completare una rotazione attorno alla stella questo pianeta impieghi quasi 30 anni! Esso di conseguenza attraversa molto lentamente anche le costellazioni e perciò lo vediamo giacere in una costellazione per parecchio tempo. Se poi quest’ultima è anche di vaste proporzioni, ecco che la permanenza di Saturno in essa si protrae ulteriormente. E’ quanto è accaduto da settembre 2009 quando il pianeta è entrato nella costellazione della Vergine – la seconda più grande delle 88 esistenti – e vi è uscito solo a novembre 2012, impiegando così ben 4 anni a transitare lungo la costellazione. L’enorme distanza penalizza anche lo splendore di Saturno che a occhio nudo raggiunge al massimo 0,43 magnitudini, quando invece per sua natura è un corpo celeste ad alto potere riflettente.

Completamente diversi invece sono i tempi di rotazione su sé stesso che si aggirano sulle 10 ore e mezza, grossomodo come avviene per Giove col quale ha moltissime caratteristiche in comune. Anche Saturno infatti è un pianeta dalle dimensioni vistose. Ha un diametro di circa 116.000 chilometri (Fig. 39), poco inferiore a quello di Giove, ed è anch’esso composto in massima parte da idrogeno e da elio allo stato gassoso. Per via dell’alta velocità con cui gira su sé stesso, l’atmosfera di Saturno appare suddivisa in fasce chiare e scure a seconda della composizione chimica delle nubi, esattamente come accade su Giove; anche qui i venti sono fortissimi, raggiungono addirittura i 1.800 km/ora e violente tempeste flagellano il pianeta di continuo. Su Saturno però le bande parallele sono molto meno evidenti per via di una fitta nebbia che lo avvolge dandogli una colorazione complessiva giallo chiaro.

Sempre l’alta velocità e il fatto che essa varia diminuendo dall’equatore ai poli, è responsabile dello schiacciamento settentrionale e meridionale; in particolare il pianeta è quello che presenta la compressione polare più marcata del Sistema Solare.

Al di sotto dell’atmosfera, Saturno ha una superficie liquida fatta di idrogeno, mentre solo il suo nucleo, grande come due Terre, è solido e di tipo roccioso. Ma nonostante la presenza di questa componente compatta e una massa che è 95 volte quella della Terra, il suo volume è talmente dilatato che la densità di Saturno risulta bassissima, solo 0,7 grammi al centimetro cubo. E’ la più bassa del Sistema Solare ed è anche inferiore alla densità dell’acqua, tant’è che se vi fosse immerso, galleggerebbe.

Anche su Saturno regna il gelo. Il pianeta riceve solo 1/100 del calore del Sole e così la temperatura in superficie segna 178° sottozero.

Il nucleo di Saturno sprigiona un campo magnetico 1000 volte più intenso di quello terrestre dando origine al fenomeno delle aurore, come avviene sulla Terra ma con effetti ancora più spettacolari. I poli magnetici coincidono con quelli geografici, pertanto il nord segnato dall’ago della bussola porta effettivamente alla sommità dell’emisfero settentrionale.

Oggi sappiamo, grazie alle sonde Voyager inviate a partire dalla fine degli anni ’70, che il complesso anulare ammonta addirittura a 7 elementi, ciascuno identificato utilizzando la successione delle lettere alfabetiche.

Gli anelli poi proiettano la loro ombra sul pianeta offrendo allo spettatore uno spettacolo davvero suggestivo.

L’asse di rotazione di Saturno inoltre è inclinato di 27° e questo fa sì che mentre percorre la sua orbita attorno al Sole cambi l’inclinazione rispetto alla Terra. Così facendo anche gli anelli si mostrano in prospettive diverse oscillando da 0° a 27° (Fig. 41). Quando si presentano a noi di taglio, sono invisibili anche ai telescopi più potenti perché il loro spessore è sottilissimo, arriva anche a soli 200 metri, si riducono in pratica a un filo teso.

L’altra teoria invece fa risalire l’origine degli anelli alla disgregazione che subì l’atmosfera primordiale del pianeta quando si raffreddò negli stadi finali della sua genesi. L’ingente raffreddamento fece inizialmente condensare l’atmosfera, la quale poi si staccò e si dissolse in anelli.

Non tutta però: parte di questo involucro formò i satelliti più vicini di Saturno che infatti sono dislocati sullo stesso piano degli anelli. Titano, a 1 milione 200.000 chilometri dal pianeta, fu il primo a essere scoperto nel 1655 (Fig. 42). Gli orbita attorno in 16 giorni ed è la luna più grande alla corte di Saturno, superando per dimensioni Mercurio. Titano è anche l’unico satellite del Sistema Solare ad avere un’atmosfera.

Oggi Saturno è un pianeta con ben 62 lune, 53 delle quali ufficiali.

Quelle più luminose dopo Titano, che ha una magnitudine apparente di 9,33, sono Iapetus, Rea, Thetis, Dione, Enceladus, Mimas e Hyperion, tutte con splendore compreso fra le 10 e le 15 magnitudini (Fig. 43).

Enceladus, a 238.000 chilometri dal pianeta, è il suo satellite più vicino, mentre Febo è quella più lontana a una distanza di 13 milioni di chilometri.

URANO

Con Urano (Fig. 44) ci allontaniamo dal Sole di quasi 3 miliardi di chilometri e ci addentriamo là dove oscurità e gelo regnano sovrani. I raggi del Sole arrivano freddi e smorzati; là il giorno non è luminoso, somiglia piuttosto a una penombra. Urano non era conosciuto dai popoli antichi. Per Greci e Romani il Sistema Solare finiva con Saturno, non c’erano altri planetes, altre stelle erranti.

Si dovette attendere l’era dei telescopi inaugurata agli inizi del XVII secolo e, comunque, fino al 1781 non si conosceva Urano. Per lo meno come pianeta. Questo corpo celeste infatti era noto da tempo, anche perché quando si trova nel punto più vicino alla Terra, raggiunge la VI magnitudine che è lo splendore minimo percepibile dall’occhio umano. Tuttavia essendo così lontano, impiega moltissimo tempo a spostarsi nel cielo, ben 84 anni per compiere una rivoluzione attorno al Sole, mediamente 7 anni per attraversare le 12 costellazioni dello zodiaco, sicché il suo comportamento assomiglia di più a una stella fissa che non a un pianeta. E questa rimase la convinzione per tantissimi secoli. Galileo

Urano è un’enorme sfera di color verde pallido dal diametro lungo 50.000 chilometri, 4 volte quello della Terra (Fig. 45). La sua massa è 14,5 volte la massa del nostro pianeta e, sebbene abbia grossomodo la stessa composizione di Giove e Saturno, risulta un po’ più piccolo e un po’ più denso. nella sua atmosfera di gas di idrogeno ed elio è inoltre presente un quantitativo maggiore di metano, responsabile della colorazione del pianeta. Anche su Urano vi è ammoniaca che, per via della bassissima temperatura, è allo stato solido. Urano è il pianeta più freddo del Sistema Solare, il termometro scende a 216° sottozero! Nel 1977 si scoprì che il gigante di ghiaccio era circondato da un sistema di 9 anelli, tuttavia il loro spessore e la loro densità, insieme al fatto che i raggi solari laggiù sono deboli, richiedono l’utilizzo di sonde extraterrestri per essere rivelati.

Ma ciò che distingue veramente questo pianeta è il suo modo di ruotare su sé stesso. A parte il presentare un moto retrogrado, ossia contrario a quello degli altri corpi del Sistema Solare e dunque da est a ovest, il suo piano equatoriale è inclinato di 98° rispetto al piano dell’orbita. In pratica il suo asse di rotazione è quasi parallelo al piano orbitale, scostandosi di soli 8°. Questo significa che Urano è un pianeta che rotola attorno al Sole (Fig. 46). E’ il solo ad avere questo movimento anomalo e con molta probabilità, è dovuto a un urto subito durante la formazione del Sistema Solare con un altro corpo della nube primordiale. Questo scontro ha fatto coricare Urano, con curiose conseguenze dal punto di vista dell’alternarsi di giorno e notte, nonché delle stagioni. Come gli altri pianeti esterni anche la rotazione su sé stesso avviene in tempi brevi; il giorno uraniano dura poco più di 17 ore, ma su un emisfero, quello nord, la notte non scende mai perché un polo è sempre rivolto verso il Sole, e viceversa nell’altro emisfero. Si ha l’inversione di tendenza a metà percorso dell’orbita, cioè dopo ben 42 anni, quando l’emisfero che prima era illuminato si eclissa e quello rimasto al buio vede finalmente

la luce; una luce che però, ricordiamolo, è solo accennata, un pallido crepuscolo. Per quanto riguarda le stagioni invece, l’inclinazione dell’asse di rotazione determina un diverso apporto della quantità di luce solare sul pianeta, per cui le stagioni esistono e sono quattro come sulla Terra. Ciascuna però dura 21 anni e il giorno su Urano permane per tutta la primavera e tutta l’estate, mentre la notte è lunga un autunno e un inverno (Fig. 47).

Un’altra curiosità dovuta all’inclinazione assiale riguarda la temperatura che, sebbene sempre gelida, è più calda al polo che all’equatore! 27 lune gravitano attorno ad Urano e sono le uniche i cui nomi non seguono la tradizione mitologica greca. I satelliti di Urano furono battezzati con i nomi dei personaggi delle opere di Shakespeare, forse in memoria dei versi che il poeta scrisse in “Sogno di una notte di mezza estate”, quando rivolgendosi alla Luna, le dedicò queste parole: “Ti ringrazio per i tuoi raggi di sole, io ti ringrazio, Luna, per splendere adesso così brillante ".

NETTUNO

Dopo la scoperta di Urano del 1781, il pianeta – com’è lecito aspettarsi – divenne oggetto di studio e nel giro di 60 anni fu chiaro che la sua orbita presentava delle irregolarità. Fondamentalmente i calcoli sulla posizione in cui Urano avrebbe dovuto trovarsi in un determinato momento, presentavano dei piccolissimi ma non trascurabili errori: talvolta Urano si trovava in ritardo di 20 secondi, talvolta invece in anticipo. Furono necessari diversi decenni per rendersi conto di questa divergenza dalla teoria, perché bisogna ricordare che Urano viaggia a una velocità 4 volte inferiore a quella della Terra e su un’orbita 19 volte più estesa, dunque gli occorre diverso tempo per percorrere minimi spazi.

L’origine di questi “appuntamenti mancati” era necessariamente da ricercarsi in un corpo celeste che perturbava il moto di Urano e questo corpo celeste non poteva che essere un pianeta. Fu così che l’uomo scoprì il primo pianeta senza averlo visto. La predizione, con tanto di coordinate, fu merito di due astronomi che in modo indipendente pervennero alla stessa conclusione: l’inglese John Couch Adams e il francese Urbain Le Verrier. La prima osservazione del pianeta che confermava la previsione avvenne cinque anni dopo, nel 1846, ad opera dell’astronomo tedesco Johann Galle. L’Unione Astronomica Internazionale poté a quel punto battezzare ufficialmente l’ottavo pianeta del Sistema Solare: Nettuno. Il pianeta ricevette il nome del dio romano del mare per via del suo intenso colore azzurro (Fig. 49).

Le altre caratteristiche del pianeta si sono dimostrate simili a quelle dei pianeti giganti, in accordo con la teoria sulla formazione del Sistema Solare. Nettuno è un pianeta 18.200 volte più grande della Terra (Fig. 50) con un diametro di quasi 50.000 chilometri. La sua massa, 4 volte superiore a quella del nostro pianeta, genera un campo gravitazionale da cui è possibile sfuggire solo viaggiando a 85.000 km/h, più del doppio della velocità che serve per svincolarsi dalla gravità terrestre. La sua atmosfera contiene in prevalenza idrogeno, elio e metano, tutti allo stato gassoso come i tre pianeti precedenti. Ne consegue che non ruota su sé stesso come un corpo rigido, ma la velocità diminuisce dall’equatore ai poli. Questi ultimi presentano uno schiacciamento per via dell’alta velocità di rotazione che fa sì che un giorno nettuniano duri circa 16 ore.

Come Giove, Saturno e Urano, anche Nettuno possiede degli anelli che si estendono per 21.000 chilometri a partire da una distanza di 41.900 chilometri dal pianeta (Fig. 51). All’osservazione non hanno nulla a che vedere con quelli di Saturno, sono molto sottili e a tratti sono interrotti in quanto la distribuzione dei frammenti non sempre è continua.

Nettuno possiede 13 satelliti, il primo dei quali fu avvistato da un astronomo amatoriale inglese 17 giorni dopo la scoperta di Galle. In sintonia col nome dato al pianeta, la sua prima luna venne chiamata Tritone (Fig. 52).

Più di un secolo dopo, nel 1949, fu scoperto il secondo satellite di Nettuno che, sempre per mantenere un legame con quella tradizione mitologica, fu battezzato Nereide (Fig. 53).

Da allora altri 11 satelliti sono stati visti gravitare attorno a Nettuno, ma Tritone è il più grande con un diametro di 2.700 chilometri e orbita in senso opposto a quello del pianeta e delle altre lune. Inoltre, a una distanza di circa 355.000 chilometri da Nettuno, gli è più vicino di quanto non lo sia la Luna alla Terra.

Ilaria Sganzerla