I quattro giganti gassosi esterni (talvolta chiamati pianeti gioviani, e da non confondersi con i pianeti esterni) collettivamente costituiscono il 99% della massa nota in orbita attorno al Sole. Giove e Saturno sono costituiti prevalentemente da idrogeno ed elio; Urano e Nettuno possiedono una percentuale maggiore di ghiaccio ed alcuni astronomi suggeriscono che appartengono a un'altra categoria, quella dei "giganti di ghiaccio".
Tutti e quattro i giganti gassosi possiedono degli anelli, anche se solo quelli di Saturno sono facilmente osservabili dalla Terra.
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Giove
Compie una rivoluzione intorno al Sole ogni 11,864 anni.
Giove ed i suoi satelliti ricevono 50,16 W/m2 di energia dal Sole.
DIMENSIONI: Ha un diametro equatoriale di 142.984 km ed un diametro polare di 133.709 km.
Ha un forte schiacciamento ai poli a causa anche della rapida rotazione (9h 55' 29,5'').
L'inclinazione dell'asse di rotazione è relativamente piccola, solamente 3,13º, e precede ogni 12 000 anni, di conseguenza, il pianeta non sperimenta significative variazioni stagionali, contrariamente a quanto accade sulla Terra e su Marte.
Un Potente Campo Magnetico
Il campo raggiunge un'intensità variabile tra 0,42 millitesla - mT - all'equatore e 1,3 mT ai poli, che lo rende il più intenso campo magnetico del sistema solare, eccetto quello nelle macchie solari, e ben 14 volte superiore al campo magnetico terrestre.
Il campo magnetico di Giove preserva la sua atmosfera dalle interazioni col vento solare deflettendolo e creando una regione appiattita, la magnetosfera, costituita da un plasma di composizione molto differente da quello del vento solare.
La magnetosfera gioviana è la più grande e imponente fra tutte le magnetosfere dei pianeti del sistema solare, nonché la struttura più grande di tutto il sistema, apparte il Sole e si estende nel sistema solare esterno per molte volte il raggio di Giove (RJ) e raggiunge un'ampiezza massima che può superare anche l'orbita di Saturno.
Composizione
Giove è composto in larga parte da idrogeno ed elio.
Il forte calore interno di Giove crea una serie di caratteristiche semipermanenti nella sua atmosfera, come ad esempio la famosa Grande Macchia Rossa.
L'atmosfera alta di Giove è composta in volume da un 88-92% di idrogeno molecolare e da un 8-12% di elio.
Queste percentuali cambiano se si tiene in considerazione la proporzione delle masse dei singoli elementi e composti, dal momento che l'atomo di elio è circa quattro volte più massiccio dell'atomo di idrogeno, quindi l'atmosfera gioviana è costituita da un 75% in massa di idrogeno e da un 24% di elio, mentre il restante 1% è costituito da altri elementi e composti presenti in quantità molto più esigue.
Le proporzioni atmosferiche di idrogeno ed elio sono molto vicine a quelle riscontrate nel Sole .
Le Nubi
I sistemi nuvolosi sono organizzati in fasce orizzontali lungo le diverse latitudini, e si suddividono in zone, di tonalità chiara, e bande, le quali appaiono scure per via della presenza su di esse di una minore copertura nuvolosa rispetto alle zone.
La loro interazione dà luogo a violente tempeste, i cui venti raggiungono, come nel caso delle correnti a getto delle zone, velocità superiori ai 360-400 km/h.
La caratteristica colorazione marrone-arancio delle nubi gioviane è causata da composti chimici complessi, noti come cromofori, che emettono luce in questo colore quando sono esposti alla radiazione ultravioletta solare.
IL SORVOLO DELLA SONDA JUNO:
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Gli Anelli
Il sistema degli anelli di Giove, consiste principalmente di polveri, presumibilmente silicati, ed è suddiviso in quattro parti principali: un denso toro di particelle noto come anello di alone; una fascia relativamente brillante, ma eccezionalmente sottile nota come anello principale; due deboli fasce più esterne, detti anelli Gossamer (letteralmente garza), che prendono il nome dai satelliti il cui materiale superficiale ha dato origine a questi anelli, quello di Amaltea (anello Gossamer di Amaltea) e di Tebe (anello Gossamer di Tebe). (vedi schede sotto)
Tanti satelliti
Di Giove attualmente si conoscono 79 satelliti (leggi qui: Tutti i satelliti naturali di Giove ) , tra questi i quattro più grandi, Ganimede, Callisto, Io, e Europa, scoperti da Galileo, mostrano analogie con i pianeti terrestri, come fenomeni di vulcanismo e calore interno di origine mareale.
Più interni ai satelliti Medicei di trovano 4 piccole lune regolari: Metis, Adrastea, Amalthea, Thebe.
SCHEDA DI GIOVE:
Saturno
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Riceve dal Sole, assieme ai suoi satelliti, 14,8 W/m2 di energia.
Ruota intorno al Sole in 29,66 anni.
Saturno è molto meno massiccio, essendo solo di 95 masse terrestri, ha un diametro equatoriale di 120.536 km ed un diametro polare di 108.728 km, con una densità inferiore a quella dell'acqua, pari a 0,687 kg/dm3, ne risulta poi una velocità di fuga di 35,5 km/s.
Ruota su se stesso in 10h 47' 06''.
Gli Anelli
La caratteristica principale di Saturno sono il suo imponente sistema di anelli, visibile anche con un buon binocolo da Terra.
Gli anelli incominciano a un'altezza di circa 6.600 km dalla sommità delle nubi di Saturno e si estendono fino a 120.000 km, poco meno di un terzo della distanza Terra-Luna.
Il loro spessore è mediamente pari ad appena 10 metri.
La struttura interna
Saturno possiede una struttura interna molto simile a quella di Giove e presenta una composizione affine a quella del Sole, essendo costituito per il 75% di idrogeno e il 25% di elio, con tracce d'acqua, metano e ammoniaca.
Nello strato esterno è presente un'atmosfera dove si alternano fasce chiare e scure parallele all'equatore con perturbazioni cicloniche e formazioni di nubi; il tutto degrada nella zona sottostante, dove a densità superiori a 0,01 g/cm3 l'idrogeno diviene liquido.
La temperatura, la pressione e la densità all'interno del pianeta aumentano costantemente spostandosi verso il nucleo, e negli strati più profondi del pianeta, l'idrogeno diviene metallico
Il campo magnetico
Si origina, come per Giove, nello strato di idrogeno liquido all'interno del pianeta, in cui si producono numerose scariche elettriche, e grazie anche alla elevata velocità di rotazione del pianeta.
Il fattore che spiega la sua debole magnetosfera deriva dal suo orientamento, che è quasi coincidente con l'asse di rotazione del pianeta, con uno scarto di solo 1° (contro i 10° di Giove).
Alcune particolari interazioni dovute alla sua magnetosfera sono state osservate tra i suoi satelliti: una nube, che risulta composta da atomi di idrogeno, va dall'orbita di Titano fino all'orbita di Rea e un disco di plasma, anch'esso questo formato da idrogeno e ioni di ossigeno, che si estende dall'orbita di Teti fino quasi all'orbita di Titano.
I dati raccolti dalla sonda Cassini della Nasa, hanno fornito nuovi indizi sul comportamento di questi elettroni in rapido movimento all'interno delle fasce.
APPOFONDIMENTI:
LEGGI QUI : http://www.media.inaf.it/2018/11/30/fasce-di-saturno/ (Italiano)
https://www.nature.com/articles/s41467-018-07549-4 (Inglese)
I satelliti
Sono noti 62 satelliti, due dei quali, Titano e Encelado, mostrano segni di attività geologica, anche se sono in gran parte criovulcani.
Titano è più grande di Mercurio ed è l'unico satellite del sistema solare ad avere una atmosfera densa formata da azoto e metano.
SCHEDA DEL SISTEMA DI SATURNO:
Urano
Le dimensioni di Urano sono: diametro equatoriale di 51,118 km - diametro polare di 49.946 km
Ha una densità di 1,271 kg/dm3, con una velocità di fuga pari a 21.3 km/s.
Ruota sul suo asse, inclinato di 97,77°, in 17h 14' 24'' in maniera retrograda.
Orbita attorno al Sole ad una distanza di 19,19 UA, con un periodo di rivoluzione di 84,011 anni e con una inclinazione assiale superiore a 90° rispetto all'eclittica forse data da un impatto con un altro corpo di 2,75 masse terrestri durante la sua formazione.
Urano ed i suoi satelliti ricevono un energia dal Sole pari a 3,69 W/m2.
La principale particolarità di Urano sta proprio nell'inclinazione del suo asse che è inclinato di 97,77° sul piano dell'orbita, pertanto l'asse di rotazione di Urano giace quasi sul suo piano orbitale. Di conseguenza uno dei due poli è diretto verso il Sole per metà dell'orbita, e per la successiva metà dell'orbita cade nella zona in ombra, lo stesso succede per le lune. Nel tratto intermedio all'inversione dei due poli rispetto al Sole, questo sorge e tramonta intorno all'equatore normalmente.
L'atmosfera
Le capacità degli strumenti di rilevazione hanno permesso di raggiungere una profondità di circa 300 km al di sotto dello strato alla pressione di 1 bar assunto come zero altimetrico, a cui corrispondono una pressione di 100 bar ed una temperatura di 320 K.
L'atmosfera può essere divisa in tre strati: la troposfera, ad un'altitudine compresa tra i -300 sotto al livello dove la pressione è pari a un bar e 50 km, con pressioni che variano da 100 a 0,1 bar (10 MPa a 10 kPa), la stratosfera, ad altitudini tra i 50 e 4.000 km e pressioni tra 0,1 e 10−10 bar (10 kPa a 10 Pa), e la termosfera o corona, che si estende da 4.000 km a 50.000 km sulla superficie.
Campo Magnetico
La spiegazione per tale ipotesi è che, al contrario dei campi magnetici della Terra e degli altri pianeti, che hanno campi magnetici generati nel loro nucleo, i campi magnetici dei giganti di ghiaccio sono generati dal movimento di materia a profondità relativamente basse, come ad esempio un oceano di acqua e ammoniaca, la magnetosfera di Urano risulta pertanto fortemente asimmetrica, con l'intensità del campo magnetico sulla superficie che va da 0,1 gauss (10 microtesla) dell'emisfero meridionale e può arrivare a 1,1 gauss (110 microtesla) nell'emisfero nord, ed una media in superficie di 0,23 gauss.
Gli Anelli
Urano è dotato di due sistemi di anelli, uno interno e l'altro esterno, in totale possiede 13 anelli distinti di cui 11 nel sistema interno e 2 in quello esterno.
ANELLI INTERNI - La sonda spaziale Voyager 2 ha fotografato il sistema di anelli interno nel 1986, gli astronomi avevano progettato di usare l'occultazione di una stella, la SAO 158687, da parte di Urano per poter studiare l'atmosfera del pianeta, ma quando analizzarono le loro osservazioni scoprirono che la stella era scomparsa brevemente dalla vista cinque volte prima e dopo l'occultamento da parte del pianeta.
ANELLI ESTERNI - Il sistema di anelli esterno è invece composto da due anelli scoperti nel 2005 analizzando le immagini riprese dal telescopio spaziale orbitante Hubble.
Nel mezzo dell'Anello Mu si trova ad orbitare il satellite Mab e gli scienziati ipotizzano che rifornisca costantemente di materia l'anello tramite collisioni con meteoroidi. Mab inoltre raccoglie la polvere che incontra nella sua orbita per poi rilasciarla al successivo impatto, tale polvere si pensa sia in gran parte ghiaccio molto fine, visto che il suo colore tende al blu.
L'Anello Nu più interno invece non sembra avere un corpo attualmente conosciuto che lo rifornisca di materiali, ma si pensa che vi siano più satelliti di piccole dimensioni al suo interno oppure che si sia formato a causa dell'impatto di una grossa luna di Urano, impatto che ha modificato la sua orbita portandola all'esterno dell'anello, che tende al colore rosso.
Gli anelli sono nel piano dell'equatore di Urano perpendicolari all'orbita del pianeta rispetto al Sole. Sono formati da materiale fine e molto scuro, probabilmente sono costituiti principalmente da polvere e non da ghiaccio come gli anelli di Saturno spiegando così la loro così scarsa luminosità.
Struttura
Urano ha un nucleo molto freddo rispetto agli altri giganti gassosi, quindi irradia pochissimo calore nello spazio, difatti Urano ha anche l'atmosfera più fredda del sistema solare, con una temperatura minima che può scendere fino a −224 °C.
La composizione chimica di Urano è simile a quella di Nettuno ed entrambi hanno una composizione differente rispetto a quella dei giganti gassosi più grandi (Giove e Saturno). Per questa ragione gli astronomi talvolta preferiscono riferirsi a questi due pianeti trattandoli come una classe separata, i "giganti ghiacciati". L'atmosfera del pianeta, sebbene sia simile a quella di Giove e Saturno per la presenza abbondante di idrogeno ed elio, contiene una proporzione elevata di "ghiacci", come l'acqua, l'ammoniaca e il metano, assieme a tracce di idrocarburi.
SCHEDA SUL SISTEMA DI URANO:
Nettuno
Esso irradia più calore interno rispetto a Urano, ma non tanto quanto Giove o Saturno.
Compie una rivoluzione intorno al sole in 164,88 anni e riceve dal sole un energia pari a 1,5 W/m2.
Struttura
Nettuno ha una composizione molto simile a quella di Urano ed entrambi hanno composizioni differenti da quelle dei più grandi pianeti gassosi Giove e Saturno. Per questo talvolta vengono classificati in una categoria separata, e sono detti i "giganti ghiacciati".
Atmosfera
L'atmosfera di Nettuno, sebbene simile a quelle sia di Giove che di Saturno essendo composta principalmente da idrogeno ed elio, possiede anche maggiori proporzioni di "ghiacci", come acqua, ammoniaca e metano, assieme a tracce di idrocarburi e forse azoto.
In contrasto, l'interno del pianeta è composto essenzialmente da ghiacci e rocce come il suo simile Urano.
Le tracce di metano presenti negli strati più esterni dell'atmosfera contribuiscono a conferire al pianeta Nettuno il suo caratteristico colore azzurro intenso.
Anelli
Gli anelli potrebbero consistere di particelle legate con silicati o materiali composti da carbonio, che conferisce loro un colore tendente al rossastro.
In aggiunta al sottile Anello Adams, a 63.000 km dal centro del pianeta, si trova l'Anello Leverrier, a 53.000 km, ed il suo più vasto e più debole Anello Galle, a 42.000 km.
Un'estensione più lontana di quest'ultimo anello è stata chiamata Lassell, ed è legata al suo bordo più esterno dall'Anello Arago, a 57.000 km.
l'anello principale, Adams, si rivelò costituito da cinque archi di anello principali. Gli archi occupano una stretta banda longitudinale e sembrano piuttosto stabili, con minime variazioni dall'epoca della loro scoperta. L'esistenza di simili strutture non è stata ancora pienamente giustificata; normalmente ci si aspetterebbe una distribuzione uniforme di polveri e piccoli corpi ghiacciati sull'intera orbita attorno al pianeta. La stabilità potrebbe essere collegata alla risonanza orbitale tra l'anello e il suo satellite pastore Galatea.
Satelliti
Nettuno ha 13 satelliti attualmente noti.
Il più grande, Tritone, è geologicamente attivo, con geyser di azoto liquido.
Tritone è l'unico grande satellite di tutto il sistema solare con orbita e direzione retrograda.
Di dimensioni interessanti pure Proteo 410 km e Nereide 340 km.
Troiani di Nettuno
Nettuno è accompagnato nella sua orbita da una serie di planetoidi che sono in risonanza orbitale 1:1 con esso, detti i ''Troiani di Nettuno''.
Gli asteroidi troiani di Nettuno sono un gruppo di asteroidi che condividono l'orbita e il periodo orbitale di Nettuno intorno al Sole. Risiedono a 60° di distanza nei punti di Lagrange.
Attualmente se ne conoscono 22, (19) nel punto L4 e (3) nel punto L5.
Si ritiene che siano molto più numerosi dei Troiani di Giove almeno di un ordine di grandezza.
SCHEDA SUL SISTEMA DI NETTUNO:
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Opera redatta da ANDREOTTI ROBERTO.
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