Scienze della Terra

Obiettivi della lezione

• Descrivi le caratteristiche principali dei pianeti esterni e delle loro lune.
• Confronta i pianeti esterni tra loro e con la Terra.

il Vocabolario

• Galileiano lune
• giganti gassosi
• Grande Macchia Rossa
• pianeti esterni
• anelli planetari

Introduzione

I quattro pianeti esterni sono più lontano dal Sole, lontano dalla Terra. Sono molto più difficili da conoscere poiché sono molto diversi dal nostro pianeta natale.,

I Pianeti Esterni

I quattro pianeti più lontani dal Sole sono i pianeti esterni. La figura seguente mostra le dimensioni relative dei pianeti esterni e del Sole. Questi pianeti sono molto più grandi dei pianeti interni e sono fatti principalmente di gas e liquidi, quindi sono anche chiamati giganti gassosi.

I giganti gassosi sono costituiti principalmente da idrogeno ed elio, gli stessi elementi che compongono la maggior parte del Sole. Gli astronomi pensano che i gas idrogeno ed elio costituissero gran parte del sistema solare quando si formò per la prima volta. Poiché i pianeti interni non avevano una massa sufficiente per trattenere questi gas leggeri, il loro idrogeno ed elio galleggiarono nello spazio. Il Sole e gli enormi pianeti esterni avevano abbastanza gravità da impedire all’idrogeno e all’elio di allontanarsi.

Tutti i pianeti esterni hanno numerose lune., Tutti hanno anche anelli planetari, composti da polvere e altre piccole particelle che circondano il pianeta in un piano sottile.

Giove

Poiché Giove è così grande, riflette molta luce solare. Giove è estremamente luminoso nel cielo notturno; solo la Luna e Venere sono più luminose (Figura sotto). Questa luminosità è tanto più impressionante perché Giove è abbastanza lontano dalla Terra — 5.20 AUs di distanza. Giove impiega circa 12 anni terrestri per orbitare una volta attorno al Sole.

Giove prende il nome dal re degli dei nella mitologia romana. Il pianeta è enorme, l’oggetto più grande del sistema solare oltre al Sole. Sebbene Giove sia più di 1.300 volte il volume della Terra, ha solo 318 volte la massa della Terra. Come gli altri giganti gassosi, è molto meno denso della Terra.

Dai un’occhiata al world book della NASA per saperne di più su Giove:http://www.nasa.gov/worldbook/jupiter_worldbook.html.,

Una palla di gas e liquido

Astronauti cercando di atterrare una navicella spaziale sulla superficie di Giove avrebbe scoperto che non c’è nessuna superficie solida a tutti! Giove è fatto principalmente di idrogeno, con un po ‘ di elio, e piccole quantità di altri elementi (Figura sotto).

Un’atmosfera tempestosa

Lo strato superiore dell’atmosfera di Giove contiene nuvole di ammoniaca (NH3) in bande di diversi colori. Queste bande ruotano attorno al pianeta, ma ruotano anche in tempeste turbolente. La Grande Macchia Rossa (Figura sotto) è un’enorme tempesta di forma ovale che si trova a sud dell’equatore di Giove. Questa tempesta è più di tre volte più ampia dell’intera Terra. Le nuvole nella tempesta ruotano in senso antiorario, facendo un giro completo ogni sei giorni o giù di lì., La Grande Macchia Rossa è stata su Giove per almeno 300 anni, da quando gli astronomi hanno potuto vedere per la prima volta la tempesta attraverso i telescopi. Pensi che la Grande Macchia Rossa sia una caratteristica permanente su Giove? Come fai a saperlo?

Le lune e gli anelli di Giove

Giove ha un numero molto elevato di lune — 63 sono state scoperte finora., Quattro sono abbastanza grandi e abbastanza luminoso per essere visto dalla Terra, utilizzando non più di un binocolo. Queste lune — Io, Europa, Ganimede e Callisto-furono scoperte per la prima volta da Galileo nel 1610, quindi a volte vengono chiamate lune galileiane (Figura sotto). Le lune galileiane sono più grandi dei pianeti nani Plutone, Cerere ed Eris. Ganimede non è solo la più grande luna del sistema solare è anche più grande del pianeta Mercurio!

Gli scienziati sono particolarmente interessati a Europa perché potrebbe essere un posto dove trovare la vita extraterrestre. Quali caratteristiche potrebbero rendere un satellite così lontano dal Sole un candidato per la vita? Sebbene la superficie di Europa sia uno strato liscio di ghiaccio, ci sono prove che c’è un oceano di acqua liquida sotto (Figura sotto). Europa ha anche una fonte continua di energia — è riscaldata mentre è allungata e schiacciata dalle forze di marea di Giove., Numerose missioni sono state pianificate per esplorare Europa, compresi i piani per perforare attraverso il ghiaccio e inviare una sonda nell’oceano. Tuttavia, nessuna missione del genere è stata ancora tentata.

Nel 1979, due astronavi — Voyager 1 e Voyager 2 — visitarono Giove e le sue lune. Le foto delle missioni Voyager hanno mostrato che Giove ha un sistema ad anello., Questo sistema di anelli è molto debole, quindi è difficile da osservare dalla Terra.

Saturno

Saturno, mostrato nella figura sottostante, è famoso per i suoi bellissimi anelli. Sebbene tutti i giganti gassosi abbiano anelli, solo quelli di Saturno possono essere facilmente visti dalla Terra. Nella mitologia romana, Saturno era il padre di Giove.

La massa di Saturno è circa 95 volte la massa della Terra e il suo volume è 755 volte il volume della Terra, rendendolo il secondo pianeta più grande del sistema solare. Saturno è anche il pianeta meno denso del sistema solare. È meno denso dell’acqua., Cosa succederebbe se avessi una vasca abbastanza grande da mettere Saturno? Saturno galleggerebbe! Saturno orbita attorno al Sole una volta circa ogni 30 anni terrestri.

Come Giove, Saturno è costituito principalmente da gas idrogeno ed elio negli strati esterni e liquidi a profondità maggiori. L’atmosfera superiore ha nuvole in bande di diversi colori., Questi ruotano rapidamente attorno al pianeta, ma sembra che ci siano meno turbolenze e meno tempeste su Saturno che su Giove. Un fenomeno interessante che è stato osservato nelle tempeste su Saturno è la presenza di tuoni e fulmini (vedi video, sotto). Il pianeta ha probabilmente un piccolo nucleo roccioso e metallico.

Gli scienziati di Cassini hanno aspettato anni per le giuste condizioni per produrre il primo film che mostra un fulmine su un altro pianeta — Saturno.,http://saturn.jpl.nasa.gov/video/videodetails/?videoID=210 Molti altri video della missione Cassini sono indicizzati qui:http://saturn.jpl.nasa.gov/video/

Anelli di Saturno

Nel 1610 Galileo osservò per la prima volta gli anelli di Saturno con il suo telescopio, ma pensava che potessero essere due grandi lune, una su entrambi i lati del pianeta. Nel 1659, l’astronomo olandese Christian Huygens si rese conto che le caratteristiche erano anelli (Figura sotto).

Gli anelli di Saturno circondano l’equatore del pianeta e appaiono inclinati perché Saturno stesso è inclinato di circa 27 gradi. Gli anelli non toccano il pianeta.,

La sonda Voyager 1 e 2 nel 1980 e nel 1981 ha inviato immagini dettagliate di Saturno, dei suoi anelli e di alcune delle sue lune. Gli anelli di Saturno sono fatti di particelle di acqua e ghiaccio, con un po ‘ di polvere e rocce (Figura sotto)., Ci sono diverse lacune negli anelli che gli scienziati pensano abbiano avuto origine perché (1) il materiale è stato eliminato dall’attrazione gravitazionale all’interno degli anelli o (2) dalle forze gravitazionali di Saturno e delle lune al di fuori degli anelli.

Gli anelli erano probabilmente formati dalla rottura di una delle lune di Saturno o da materiale che non si è mai accumulato nel pianeta quando Saturno si è formato originariamente.,

Lune di Saturno

La maggior parte delle lune di Saturno sono molto piccole e solo sette sono abbastanza grandi perché la gravità le abbia rese sferiche. Solo Titano è più grande della Luna terrestre a circa 1,5 volte la sua dimensione. Titano è ancora più grande del pianeta Mercurio.

Gli scienziati sono interessati a Titano perché la sua atmosfera è simile a quella della Terra prima che la vita si sviluppasse. L’azoto è dominante e il metano è il secondo gas più abbondante. Titan può avere uno strato di acqua liquida e ammoniaca sotto uno strato di ghiaccio superficiale., Laghi di metano liquido (CH4) ed etano (C2H6) si trovano sulla superficie di Titano. Sebbene le condizioni siano abbastanza simili a quelle della Terra primitiva per consentire agli scienziati di ipotizzare che su Titano possa esistere vita estremamente primitiva, il freddo estremo e la mancanza di anidride carbonica lo rendono improbabile (Figura sotto).

Urano

Urano (YOOR-uh-nuhs) prende il nome dal dio greco del cielo (Figura sotto)., Dalla Terra, Urano è così debole che è stato inosservato dagli antichi osservatori. William Herschel scoprì per la prima volta il pianeta nel 1781.

Sebbene Urano sia molto grande, è estremamente lontano, a circa 2,8 miliardi di km (1,8 miliardi di miglia) dal Sole. La luce del Sole impiega circa 2 ore e 40 minuti per raggiungere Urano. Urano orbita attorno al Sole una volta circa ogni 84 anni terrestri.

Urano ha una massa circa 14 volte la massa della Terra, ma è molto meno densa della Terra., La gravità sulla superficie di Urano è più debole che sulla superficie terrestre, quindi se tu fossi in cima alle nuvole su Urano, peseresti circa il 10% in meno di quello che peseresti sulla Terra.

Una palla blu-verde ghiacciata

Come Giove e Saturno, Urano è composto principalmente da idrogeno ed elio, con uno strato di gas esterno che lascia il posto al liquido all’interno. Urano ha una percentuale più alta di materiali ghiacciati, come acqua, ammoniaca (NH3) e metano (CH4), rispetto a Giove e Saturno.

Quando la luce del sole si riflette su Urano, le nuvole di metano filtrano la luce rossa, dando al pianeta un colore blu-verde., Ci sono bande di nuvole nell’atmosfera di Urano, ma sono difficili da vedere alla luce normale, quindi il pianeta sembra una semplice palla blu.

Il pianeta laterale

La maggior parte dei pianeti del sistema solare ruota sui loro assi nella stessa direzione in cui si muovono attorno al Sole. Urano, però, è inclinato su un lato, quindi il suo asse è quasi parallelo alla sua orbita. In altre parole, ruota come una cima che è stata girata in modo che girasse parallela al pavimento. Gli scienziati pensano che Urano sia stato probabilmente rovesciato da una collisione con un altro oggetto di dimensioni planetarie miliardi di anni fa.,

Anelli e lune di Urano

Urano ha un debole sistema di anelli (Figura sotto). Gli anelli circondano l’equatore del pianeta, ma poiché Urano è inclinato su un lato, gli anelli sono quasi perpendicolari all’orbita del pianeta.

Urano ha 27 lune conosciute e tutte tranne alcune di esse prendono il nome dai personaggi delle opere teatrali di William Shakespeare., Le cinque lune più grandi di Urano-Miranda, Ariel, Umbriel, Titania e Oberon — sono mostrate nella figura seguente.

Nettuno

Nettuno, mostrato nella figura sottostante, è l’unico pianeta principale che non può essere visto dalla Terra senza un telescopio. Gli scienziati hanno predetto l’esistenza di Nettuno prima che fosse scoperto perché Urano non sempre appariva esattamente dove dovrebbe apparire., Sapevano che l’attrazione gravitazionale di un altro pianeta oltre Urano doveva influenzare l’orbita di Urano.

Nettuno fu scoperto nel 1846, nella posizione che era stata predetta, e fu chiamato Nettuno per il dio romano del mare a causa del suo colore bluastro.

Per molti aspetti, Nettuno è simile a Urano (Figura sotto)., Nettuno ha leggermente più massa di Urano, ma è leggermente più piccolo. Nettuno è molto più lontano dal Sole a quasi 4,5 miliardi di km (2,8 miliardi di miglia). L’orbita lenta del pianeta significa che ci vogliono 165 anni terrestri per andare una volta intorno al Sole.

Estremi di freddo e vento

Il colore blu di Nettuno è principalmente dovuto al metano congelato (CH4). Quando Voyager 2 visitò Nettuno nel 1986, c’era una grande macchia blu scuro che gli scienziati chiamarono la Grande Macchia scura, a sud dell’equatore. Quando il Telescopio spaziale Hubble fotografò Nettuno nel 1994, la Grande Macchia Scura era scomparsa, ma un’altra macchia scura era apparsa a nord dell’equatore. Gli astronomi pensano che entrambi questi punti rappresentino lacune nelle nubi di metano su Nettuno.

L’aspetto mutevole di Nettuno è causato dalla sua atmosfera turbolenta., I venti su Nettuno sono più forti che su qualsiasi altro pianeta del sistema solare, raggiungendo velocità di 1.100 km/h (700 mi / h), vicino alla velocità del suono. Questo clima estremo ha sorpreso gli astronomi, dal momento che il pianeta riceve poca energia dal Sole per alimentare i sistemi meteorologici. Nettuno è anche uno dei luoghi più freddi del sistema solare. Le temperature nella parte superiore delle nuvole sono circa -218oC (- 360oF).

Anelli e Lune di Nettuno

Nettuno ha deboli anelli di ghiaccio e polvere che possono cambiare o scomparire in tempi abbastanza brevi.

Nettuno ha 13 lune conosciute., Triton, mostrato nella figura sotto, è l’unico di loro che ha una massa sufficiente per essere di forma sferica. Tritone orbita nella direzione opposta all’orbita di Nettuno. Gli scienziati pensano che Tritone non si sia formato intorno a Nettuno, ma sia stato catturato dalla gravità di Nettuno mentre passava.

Riassunto della lezione

• I quattro pianeti esterni sono tutti giganti gassosi costituiti principalmente da idrogeno ed elio. Hanno strati esterni gassosi spessi e interni liquidi.,
• I pianeti esterni hanno numerose lune, così come anelli planetari.
• Giove, di gran lunga il più grande pianeta del sistema solare, ha bande di nuvole colorate diverse e una tempesta di lunga durata chiamata la Grande Macchia Rossa.
• Giove ha più di 60 lune tra cui le quattro più grandi, le lune galileiane.
• Europa ha un oceano di acqua liquida sotto uno strato di ghiaccio dove la vita può essersi formata.
• Saturno è più piccolo di Giove, ma ha un grande sistema di bellissimi anelli.
• L’atmosfera di Titano è simile a quella della Terra primitiva e la luna potrebbe ospitare la vita primitiva.,
• Urano e Nettuno sono stati scoperti relativamente di recente poiché sono così lontani.
• Urano è inclinato su un lato, probabilmente a causa di una collisione passata con un oggetto di grandi dimensioni.
• Nettuno è molto freddo e ha forti venti. Le sue macchie scure sono tempeste nell’atmosfera di Nettuno.

Domande di revisione

1. Assegna un nome ai pianeti esterni a) in ordine dal Sole verso l’esterno, b) dal più grande al più piccolo per massa e c) dal più grande al più piccolo per dimensione.

2. Perché i pianeti esterni sono chiamati giganti gassosi?

3. Come si differenziano la Grande Macchia Rossa e la Grande Macchia scura?

4., Dai un nome alle lune galileiane e spiega perché hanno quel nome.

5. Perché Europa potrebbe essere un luogo probabile per trovare la vita extraterrestre?

6. Cosa causa le lacune negli anelli di Saturno?

7. Perché gli scienziati sono interessati all’atmosfera della luna di Saturno Titano?

8. Quale liquido si trova sulla superficie di Titano?

9. Perché Urano è di colore blu-verde?

10. Qual è il nome della più grande luna di Nettuno?

Ulteriori letture/Collegamenti supplementari

Punti da considerare

• I pianeti interni sono piccoli e rocciosi, mentre i pianeti esterni sono grandi e gassosi., Perché i pianeti potrebbero essersi formati in questi due gruppi?
• Abbiamo discusso il Sole, i pianeti e le lune dei pianeti. Quali altri oggetti si può pensare che si possono trovare nel nostro sistema solare?