I pianeti del Sistema Solare

I pianeti del Sistema Solare A cura di Francesca Cusa.

I pianeti del Sistema Solare: struttura, caratteristiche, grandezza e nomi dei nove pianeti, terrestri o gioviani, che ruotano attorno al Sole

1Premesse ai pianeti del Sistema Solare

I pianeti del Sistema Solare per tantissimo tempo sono stati considerati come un mondo inesplorabile e ignoto. In realtà oggi, grazie alle immagini fornite da numerose sonde spaziali russe e americane, siamo riusciti a capire cosa si nasconde nel “cielo” oltre al Sole ed alla Luna

2I pianeti del Sistema Solare

Illustrazione dei pianeti del Sistema Solare
Illustrazione dei pianeti del Sistema Solare — Fonte: shutterstock

Il Sistema Solare è costituito dal Sole e da vari corpi celesti: i pianeti, i loro satelliti, un migliaio di comete, una quantità indefinita di meteoriti e 1800 pianetini detti asteroidi.
I pianeti presenti nel Sistema Solare sono nove, sono tutti caratterizzati da una forma quasi sferica e da una luce riflessa dal Sole. In base alla distanza crescente da quest’ultimo, essi sono: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone.  

I pianeti sono quindi dei corpi celesti caratterizzati da una superficie esterna fredda, da dimensioni nettamente inferiori rispetto a quelle delle Stelle e da un moto di rivoluzione intorno al Sole. È proprio grazie a questo movimento che noi riusciamo vederli cambiare posizione nel cielo rispetto alle stelle fisse.
Ad eccezione di Plutone e Mercurio, quando i pianeti si muovono intorno al Sole compiono delle orbite ellittiche nelle quali uno dei due fuochi è occupato dal Sole. Per una maggiore precisione è doveroso ricordare che, oltre al moto di rivoluzione, è presente il moto di rotazione, un movimento in cui il pianeta ruota su se stesso intorno ad un asse di rotazione. Entrambi i moti dei pianeti procedono in senso antiorario da Ovest verso Est.
Il tempo impiegato dal pianeta per ruotare su se stesso viene definito giorno ed ha una durata variabile a seconda del corpo celeste interessato: se il movimento interessa la Terra il giorno dura 24 ore, se interessa Giove dura meno di 10 ore mentre su Venere dura 243 giorni terrestri.  

3Le leggi di Keplero e Newton

I pianeti sono caratterizzati da due tipi di movimento: un moto intorno al pianeta stesso detto moto di rotazione e un moto intorno al Sole detto moto di rivoluzione.
Il moto di rivoluzione dei pianeti è descritto dalle tre leggi di Keplero:

  • 1° legge di Keplero: i pianeti si muovono intorno al Sole su orbite ellittiche. Il Sole occupa uno dei due fuochi dell’ellisse. Quando la Terra è più vicina al Sole è in perielio, quando è più lontana è in afelio.
  • 2° legge di Keplero: ogni pianeta si muove sulla sua orbita in modo tale che il raggio vettore che lo congiunge al Sole spazzi aree uguali in tempi uguali.
  • 3° legge di Keplero: il rapporto tra il quadrato dei tempi di rivoluzione dei pianeti e il cubo della loro distanza media dal Sole è costante.

Le tre leggi di Keplero tuttavia non riuscirono a spiegare l’esistenza di un’orbita ellittica in cui i pianeti si muovevano, ma fu necessaria un’ulteriore legge, nota come legge di gravitazione universale, formulata da Newton.
Tale legge spiega che fra due corpi è presente una forza di attrazione (F) direttamente proporzionale al prodotto delle masse (m, m’) e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza (r). La relazione che esprime la legge di Newton è:

dove G è la costante di gravitazione universale pari a 6,67∙10-11 Nm2 kg-2.

La forza di gravità è in generale una forza più debole rispetto alla forza elettromagnetica ma risulta abbastanza importante se la massa di uno o più corpi in esame è sufficientemente grande, come nel caso dei pianeti. I pianeti ed il Sole sono caratterizzati da una forza reciproca e si muovono, attratti dai pianeti presenti, intorno ad un baricentro comune che è molto vicino al centro del Sole. Le orbite ellittiche descritte vengono quindi perturbate e non possono essere descritte dalle tre leggi di Keplero.

4La classificazione dei pianeti del Sistema Solare

I pianeti del Sistema Solare vengono suddivisi in due categorie: i pianeti di tipo terrestre e i pianeti di tipo gioviano.   

  • I pianeti di tipo terrestre sono caratterizzati da una densità 5 volte superiore rispetto a quella dell’acqua,da un’atmosfera estremamente rarefatta e sono costituiti prevalentemente da materiali rocciosi, metalli e minime quantità di gas. Appartengono a questa categoria i pianeti simili alla Terra come Mercurio, Venere, Terra e Marte.
  • I pianeti di tipo gioviano sono, invece, caratterizzati da una densità 1,2 volte superiore rispetto a quella dell’acqua e da elevate percentuali di Idrogeno, Elio e “ghiaccio”. I pianeti di tipo gioviano si distinguono da quelli di tipo terrestre per la presenza di un’atmosfera molto densa, costituita prevalentemente da Idrogeno, Elio, Metano e Ammoniaca.
    I parametri che contribuiscono alla presenza di un’atmosfera così densa sono due: la massa dei pianeti gioviani e la loro distanza dal Sole. La prima influisce sull’atmosfera trattenendo le molecole di gas atmosferici mentre la seconda permette ai pianeti giovani di mantenere una bassa temperatura ed evitare alle particelle di gas un’agitazione termica tale da permettere una velocità di fuga. Appartengono alla categoria di tipo gioviano i pianeti simili a Giove come lo stesso Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

Un’ulteriore classificazione dei pianeti in base alla loro posizione rispetto alla zona degli asteroidi li classifica in pianeti interni (Mercurio, Venere, Terra e Marte) e pianeti esterni (Giove, Saturno, Urano e Nettuno).

5Mercurio

Foto del pianeta Mercurio
Foto del pianeta Mercurio — Fonte: getty-images

Mercurio, il più piccolo pianeta terrestre ed il più vicino al Sole, presenta una densità maggiore rispetto agli altri pianeti ed è caratterizzato da un periodo di rotazione pari a 59 giorni terrestri e di rivoluzione di 88,97 giorni terrestri. La temperatura di Mercurio nelle zone investite dai raggi solari raggiunge circa i 700 K a causa dell’enorme vicinanza al Sole e della lentezza del moto di rotazione.

Il più piccolo pianeta del Sistema Solare si presenta privo di acqua, con un nucleo metallico simile a quello terrestre e con un’atmosfera quasi inesistente: proprio quest’ultima caratteristica permette un maggiore assorbimento del calore e una marcata escursione termica. Un elemento peculiare di Mercurio è la presenza di una morfologia originaria inalterata e l’assenza totale di attività di origine vulcanica.
Gli studi effettuati fino ad oggi sul pianeta Mercurio ipotizzano una sua somiglianza con la Luna

6Venere

Il transito di Venere sul disco solare
Il transito di Venere sul disco solare — Fonte: ansa

Venere è l’unico pianeta con caratteristiche simili alla Terra e il solo pianeta del Sistema Solare ad essere facilmente identificabile, poco prima dell’alba e immediatamente dopo il tramonto, per la sua luminosità e per la sua posizione accanto al Sole.
Venere è considerato un pianeta caldissimo tanto che la sua temperatura media diurna si aggira intorno ai 720 K a causa della presenza di anidride carbonica nell’atmosfera che genera un vero e proprio effetto serra.

L’atmosfera molto densa che caratterizza Venere è costituita, oltre dall’altissima percentuale di anidride carbonica (97%), anche da acido cloridrico, acido fluoridrico, acido solforico in piccole percentuali e acqua. Le alte temperature, l’elevata pressione atmosferica e la tipologia di composizione dell’aria presente hanno portato alla conclusione che Venere sia un pianeta inadatto a qualsiasi forma vivente. Alcuni studi recenti hanno inoltre reso noto la presenza in superficie di altopiani, di diversi crateri frutto di probabili impatti con meteoriti e la presenza di strutture simili a vulcani ad indicare una remota attività vulcanica.

7Marte

Una suggestiva immagine del pianeta Marte ripresa dal telescopio spaziale Hubble
Una suggestiva immagine del pianeta Marte ripresa dal telescopio spaziale Hubble — Fonte: ansa

Marte è un pianeta appartenente al Sistema Solare, leggermente più piccolo della Terra e visibile ai nostri occhi come un corpo di colore rossastro.
L’atmosfera che caratterizza Marte è molto rarefatta, è costituita da elevate percentuali di anidride carbonica e piccole quantità di vapor d’acqua ed è spesso coinvolta in grandi tempeste di polvere in cui venti fortissimi, con velocità fino 100 km/h, erodono la superficie del pianeta modificandola. La polvere che viene sollevata in queste occasioni e che rimane sospesa nell’aria è la responsabile della tipica colorazione rossastra.

Le tempeste di sabbia caratterizzano principalmente i mesi autunnali e invernali. Anche Marte, come la Terra, è caratterizzato da un’alternanza di stagioni (marziane) con durate e temperature inferiori rispetto a quelle terrestri: la primavera e l’estate risultano molto brevi e calde nell’emisfero meridionale mentre l’autunno e l’inverno sono più lunghi e decisamente più rigidi.

Il pianeta “rosso” e conseguentemente la sua superficie sono stati per diverso tempo oggetto di studio. Da numerose analisi era emerso che su Marte in passato fossero presenti una rete fluviale, una forte attività vulcanica e tettonica e dei profondi crateri provocati da impatti con meteoriti. Proprio sulla base di tali dati Marte venne inizialmente considerato un “pianeta ospitale” ma questa ipotesi fu smentita definitivamente dai dati forniti da particolari sonde: su Marte non poteva presente nessuna attività collegata a qualsiasi forma vivente.

8Giove

Foto del pianeta Giove
Foto del pianeta Giove — Fonte: ansa

Il più grande pianeta del Sistema Solare è Giove. Giove è caratterizzato da una massa 2,5 volte superiore rispetto a quella di tutti i nove pianeti del Sistema Solare e presenta caratteristiche molto diverse dalla Terra ma molto simili al Sole.
Il “grande pianeta” è formato da uno strato esterno gassoso, costituito prevalentemente da Idrogeno ed Elio, in misura minore da metano, ammoniaca e vapor d’acqua, e da uno strato interno compatto in cui è presente idrogeno metallico ad una pressione di 3 milioni di atmosfere.

L’atmosfera, lo strato più esterno, ha una particolare struttura a bande colorate chiare e scure in cui sono presenti delle macchie e dei vortici irregolari. La più conosciuta struttura atmosferica, presente al di sotto dell’equatore, è “la grande macchia rossa”, una vastissima perturbazione paragonabile ad un ciclone che interessa un’area più estesa della superficie terrestre.

Una sostanziale differenza con la Terra è la durata dei giorni e degli anni “gioviani” nettamente differente: un anno su Giove, infatti, corrisponde a 12 anni terrestri e un giorno dura poco più di 10 ore.

Grazie all’utilizzo di particolari sonde sono state messe in luce le caratteristiche principali di Giove, rivelando l’esistenza di un anello sottile, di enormi quantità di energia emesse sotto forma di radiazioni infrarosse e la presenza di numerosi satelliti.
I principali satelliti, detti satelliti galileiani, sono Io, Europa, Ganimede e Callisto.
Io ha dimensioni simili alla Luna, ha una composizione rocciosa ed è caratterizzato da una cospicua presenza di zolfo e da un’intensa attività vulcanica. Europa ha anch’esso le dimensioni simili alla Luna e presenta una composizione rocciosa, mentre Ganimede e Callisto risultano i pianeti con maggiori dimensioni e con minore densità. 

9Saturno

Foto del pianeta Saturno
Foto del pianeta Saturno — Fonte: getty-images

Saturno è un pianeta del Sistema Solare caratterizzato da una massa importante, circa 95 volte più grande rispetto a quella della Terra, ed una superficie molto estesa.  
Saturno è in grado di irradiare più energia di quanta ne riceva dal Sole, è costituito principalmente da Idrogeno ed è circondato da una fascia di 7 anelli di sostanze solide presenti intorno al piano equatoriale.
Una caratteristica che contraddistingue Saturno è che, nonostante abbia una velocità di rotazione piuttosto elevata, necessiti di quasi 30 anni per compiere un intero giro intorno al Sole. 

10Urano

Foto del pianeta Urano
Foto del pianeta Urano — Fonte: getty-images

Urano è un pianeta gioviano caratterizzato da una densità media elevata ed un’atmosfera ricca di Idrogeno, Elio e Metano. È proprio la presenza del Metano che conferisce una tenue colorazione turchese al pianeta.
Il pianeta Urano è costituito da tre strati: uno strato più superficiale in cui è presente l’idrogeno molecolare, un strato intermedio contenente acqua e metalli in fase liquida ed uno strato interno caratterizzato da un nucleo roccioso.
Il pianeta turchese presenta inoltre un asse di rotazione che giace sul piano dell’orbita intorno al Sole ed un asse magnetico inclinato di 60° rispetto all’asse di rotazione.

11Nettuno

Foto del pianeta Nettuno
Foto del pianeta Nettuno — Fonte: getty-images

Nettuno è un pianeta del Sistema Solare in parte ancora sconosciuto a causa della lontananza che non ne permette una chiara visione. Esso si differenzia dagli altri pianeti per un’atmosfera in cui sono presenti Idrogeno, Elio e Metano, da una struttura a bande e da un sistema di anelli intorno al pianeta stesso.
La scoperta di Nettuno risale al 1846 quando, basandosi sulla Legge di Newton, si capì che le perturbazioni del movimento di Urano fossero causate dall’attrazione gravitazionale di un corpo esterno.
Le informazioni a nostra disposizione su Nettuno non sono ancora sufficienti per permettere uno studio più approfondito del pianeta. 

12Plutone

Plutone in un'immagine pubblcata sul profilo Twitter della Nasa
Plutone in un'immagine pubblcata sul profilo Twitter della Nasa — Fonte: ansa

Plutone è stato scoperto nel 1930 e si presenta come il pianeta del Sistema Solare caratterizzato dal moto di rivoluzione più lento a causa dell’enorme distanza dalla Terra.
È l’unico pianeta del Sistema Solare a non essere stato ancora raggiunto da uno sonda spaziale ed è il solo corpo celeste che, a causa dell’eccentricità della sua orbita, alterna periodi in cui si trova più vicino di Nettuno al Sole ad altri in cui si trova all’estremità del Sistema Solare.
Plutone, il pianeta più piccolo della Terra, è considerato “freddo”: la sua temperatura media sfiora i 53 K a causa dell’elevata distanza rispetto al Sole e conseguentemente all’impossibilità di quest’ultimo di scaldarlo.
Spesso, a causa delle basse temperature, si considera Plutone come una massa di ghiaccio e lo si associa ad un satellite, Caronte, il quale ha una velocità di rotazione uguale a quella di Plutone stesso.