Il sistema solare è costituito dal Sole e da altri corpi celesti che si muovono, secondo le tre leggi di Keplero, attorno a un centro di gravità; il sistema solare comprende:
- Otto pianeti (Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno)
- Cinque pianeti nani (Ceres, Plutone, Haumea, Makemake ed Eris)
- Satelliti o lune (Luna, Phobos, Deimos, Io, Europa, Ganimede ecc.)
- Corpi minori (asteroidi, comete, oggetti transnettuniani, meteoroidi ecc.).
La zona di influenza del Sole viene detta eliosfera e termina con l’eliopausa, il confine del sistema solare. Il mezzo interplanetario è composto da polvere e gas ed è soggetto al vento solare, lo sciame di particelle, soprattutto protoni ed elettroni, irradiate dal Sole nello spazio; tale processo avviene a velocità di 200-900 km/s e fa sì che le stesse particelle arrivino sulla superficie della Terra in pochi giorni.
Il vento solare, interagendo con il campo magnetico della Terra, genera le fasce di Van Allen; le due fasce sono ricche di particelle cariche ad alta energia, disposte simmetricamente e cingono la Terra a mo’ di ciambella (tecnicamente, in forma toroidale). La fascia più esterna si estende da 5 a 6 raggi terrestri dal centro della Terra, mentre quella più interna da 1,5 a 2 raggi. Hanno forma toroidale a causa dell’azione del campo magnetico terrestre del quale seguono le linee di forza e che è responsabile anche della cattura delle particelle solari e dei raggi cosmici. I moti di queste particelle creano le aurore polari e le tempeste magnetiche.
Struttura del sistema solare
Partendo dal Sole, troviamo:
- Il sistema solare interno – Fra il Sole e la fascia degli asteroidi; con quattro pianeti: Mercurio, Venere, Terra e Marte.
- La fascia degli asteroidi – Contiene la quasi totalità degli asteroidi del sistema solare e il pianeta nano Ceres.
- Il sistema solare esterno – Oltre la fascia degli asteroidi contiene gli altri quattro pianeti: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.
- La fascia o cintura di Kuiper – Oltre l’orbita di Nettuno contiene residui fossili del periodo di formazione del sistema solare e i pianeti nani Plutone, Haumea e Makemake.
- Il disco diffuso – Parzialmente sovrapposto alla fascia di Kuiper, contiene corpi con orbite molto eccentriche, molto inclinate sul piano dell’eclittica (fra essi il pianeta nano Eris).
- La nube di Oort – L’area più esterna del sistema solare, contiene le comete a lungo periodo e milioni di corpi ghiacciati residui del periodo di formazione del sistema solare.
I pianeti
Il sistema solare si sarebbe formato circa 4,5 miliardi di anni fa per l’aggregazione e la condensazione di una nube di materia interstellare.
Il sistema solare ha una velocità di circa 20 km/s verso un punto della costellazione di Ercole.
Le orbite
I corpi del sistema solare ruotano su orbite ellittiche (per questo si parla di eccentricità, di semiassi ecc.) attorno al Sole che, rimanendo fermo, occupa uno dei due fuochi di ogni ellisse. Mentre i pianeti si muovono con orbite poco eccentriche (e quasi tutti sullo stesso piano dell’orbita terrestre, l’eclittica), i corpi più piccoli hanno orbite molto allungate.
La velocità del corpo celeste dipende della distanza dal Sole, diminuendo all’allontanarsi da esso. Il perielio è il punto dell’orbita di un pianeta che ruota attorno al Sole nel quale la distanza tra i due corpi risulta essere minima. La Terra attraversa il proprio perielio il 3 gennaio, trovandosi a 147,1 milioni di km di distanza dal Sole. L’afelio è invece il punto dell’orbita di un pianeta (o di una cometa) in cui questo viene a trovarsi alla massima distanza dal Sole. La Terra raggiunge il suo afelio il 4 luglio.
Le orbite sono una conseguenza della legge di gravitazione universale (scoperta da Newton): due corpi si attraggono con una forza che è direttamente proporzionale al prodotto delle masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. La formula di questa legge è F=G(mM)/d2, dove G, detta costante di gravitazione universale, venne misurata per la prima volta da Cavendish alla fine del XVIII sec.; essa è indipendente dal mezzo in cui è osservata l’interazione.
Inoltre, come nel caso dei pianeti, i quali occupano orbite situate a distanze crescenti, con la distanza aumenta anche il tempo impiegato a percorrere una rivoluzione completa, ossia quel periodo che per la Terra vale 1 anno siderale ovvero circa 365 giorni.
Leggi di Keplero
Sono le leggi che regolano il moto dei pianeti attorno al Sole.
La prima legge afferma che le orbite dei pianeti sono ellissi di cui il Sole occupa uno dei fuochi.
La seconda afferma che le aree descritte dal raggio vettore che unisce il Sole a uno dei propri pianeti sono proporzionali al tempo impiegato a descriverle.
La terza afferma che il quadrato del periodo di rivoluzione di un pianeta è proporzionale al cubo del semiasse maggiore della sua orbita.
Le leggi di Keplero possono essere applicate anche al moto di un satellite naturale o artificiale attorno al proprio pianeta e furono le basi sulle quali Newton fondò la sua enunciazione del principio di gravitazione universale.
Legge di Titius-Bode
Calcola la distanza dei pianeti dal Sole in unità astronomiche come termine della progressione geometrica d=0,4+0,3×2n, dove per Mercurio n=-infinito, per Venere si intende n=0, per la Terra n=1, per Marte n=2 ecc. Il fatto che mancasse il pianeta corrispondente a n=3, ha consentito di scoprire il gruppo di asteroidi compresi tra l’orbita di Marte e Giove.
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