APPUNTI DI ASTRONOMIA 2011-2012 – Cap 15
APPUNTI DI ASTRONOMIA 2011-2012
Domenico D’Amato
Andrea Miccoli
15 – I PIANETI ESTERNI
QUADRATURA, MOTO DIRETTO E MOTO RETROGRADO
I pianeti esterni sono: Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno.
Prima di elencare le caratteristiche osservative di ciascun pianeta, occorre introdurre un altro termine che interessa l’osservatore di pianeti: la quadratura.
La quadratura è quella posizione, rispetto alla Terra, in cui la congiungente pianeta-Terra forma un angolo retto (=90°) con la congiungente Terra-Sole.
Essa può essere quadratura orientale quando il pianeta si trova ad est del Sole e quadratura occidentale quando il pianeta si trova ad ovest del Sole.
La quadratura interessa solo i pianeti esterni (vedi Fig. 15.1).
Fig 15.1 – Quadratura orientale e quadratura occidentale.
Un’altra caratteristica dei pianeti esterni è il moto apparente che mostrano in cielo ad un osservatore terrestre: la traiettoria non ha sempre un moto diretto, il movimento può diventare in certi periodi retrogrado.
Il moto diretto è lo spostamento verso est che il pianeta, sera dopo sera, mostra di avere rispetto alle stelle fisse retrostanti.
Il moto retrogrado è un movimento rivolto in senso opposto, che un pianeta esterno mostra di avere in cielo, quando si trova in certe posizioni sull’orbita rispetto alla Terra.
Guardando un pianeta esterno ed annotandone la posizione per un certo numero di giorni rispetto alle stelle fisse retrostanti, possiamo tracciare il percorso apparente di quel pianeta in cielo; ad un certo punto, noteremo che il pianeta sembra fermarsi per poi riprendere il movimento in senso contrario ma che si invertirà nuovamente dopo un certo tempo, formando un occhiello più o meno schiacciato (vedi fig 15.2).
Fig 15.2 – Moto diretto e moto retrogrado.
MARTE
Marte è il quarto pianeta del sistema solare, il primo pianeta esterno.
Ha un’orbita che lo porta ad una distanza dal Sole di circa 210 milioni di km al perielio e di circa 250 milioni di km all’afelio.
La sua massa è circa un decimo della Terra, con un diametro equatoriale di circa 6.800 km.
Marte effettua una rivoluzione intorno al Sole in 687 giorni terrestri.
Possiede un moto di rotazione intorno al proprio asse, compiendo un giro in 24 ore 37 min 23 sec.
La visione telescopica mostra un pianeta di colorazione rossastra.
In certe posizioni rispetto alla Terra mostra anche un accenno di fasi, apparendo parzialmente in ombra dalla luce del Sole.
La relativa vicinanza alla Terra e l’assenza di nubi, permette nei periodi migliori l’osservazioni di dettagli superficiali ad un osservatore dotato di strumenti amatoriali, come le calotte polari (sud o nord) ghiacciate.
Tali calotte si presentano come una macchia bianca più o meno estesa perché su Marte esiste un ciclo stagionale come sulla Terra, in virtù dell’inclinazione dell’asse di circa 25° rispetto al suo piano orbitale.
La composizione delle calotte polari è per lo più anidride carbonica ghiacciata (ghiaccio secco).
Altri particolari visibili sono delle zone di colorazione contrastata, che rappresentano zone a diversa composizione superficiale, oppure la grande macchia che comprende il vulcano più alto del sistema solare: il Monte Olympus, alto circa 22 km.
Il pianeta ha due satelliti: Phobos e Deimos.
Essi sono praticamente dei sassi di poche decine di km di grandezza e di forma irregolare e non sono visibili con strumenti amatoriali.
Date le dimensioni dell’orbita, Marte è osservabile proficuamente solo quando si trova nelle vicinanze della Terra.
Il periodo di massima osservazione si ha quando è all’opposizione, ossia quando si trova sul prolungamento della congiungente Sole-Terra, oltre la Terra.
Se l’opposizione si verifica con la Terra all’afelio (massima distanza dal Sole) e Marte al perielio (minima distanza dal Sole), si ha la grande opposizione, come quella verificatasi a fine agosto 2003.
La grandezza apparente del disco ha raggiunto in quel periodo i 25 secondi d’arco.
Marte si trova all’opposizione ogni 2 anni e 2 mesi circa.
Ma l’opposizione, che lo porta ad una distanza minima dalla Terra, ricorre ogni circa 15-17 anni.
Durante l’opposizione raggiunge una grandezza angolare apparente variabile tra 14 e 25 secondi d’arco.
GIOVE
Giove è il quinto ed il più grande dei pianeti del sistema solare.
E’ un pianeta gassoso, essendo composto per la maggior parte di ammoniaca e metano allo stato liquido.
La sua superficie non è in grado di sostenere eventuali oggetti solidi: qualsiasi cosa affonderebbe sino al nucleo del pianeta.
Ha un’orbita che lo porta ad una distanza dal Sole di circa 740 milioni di km al perielio e di circa 820 milioni di km all’afelio.
La sua massa è circa 320 volte quella della Terra, con un diametro equatoriale di circa 143.000 km.
Giove effettua una rivoluzione intorno al Sole in circa 12 anni terrestri.
Possiede un moto di rotazione intorno al proprio asse che dura meno di 10 ore, il minor tempo tra tutti i pianeti del sistema solare.
Il suo periodo orbitale di 12 anni fa sì che lo vediamo spostarsi verso est di circa 30° ogni anno rispetto alle stelle fisse retrostanti, ossia uno spostamento corrispondente alla grandezza media di una costellazione zodiacale.
Il periodo migliore per la sua osservazione è quando si trova all’opposizione, che avviene ogni 13 mesi e si presenta con una dimensione angolare apparente di circa 50 secondi d’arco.
L’enorme dimensione del pianeta, nonostante la distanza, permette la visione di alcuni dettagli superficiali, che sono tutti riferiti a sistemi nuvolosi e vortici nell’atmosfera gioviana.
La visione telescopica con uno strumento amatoriale mostra delle bande di diverso colore e delle macchie che attraversano il pianeta , che sono in realtà dei cicloni.
Una grande macchia, denominata la Grande Macchia Rossa, è presente nella zona intorno all’equatore gioviano.
Giove ha 60 altri satelliti. Per lo più sono dei grossi sassi, catturati dal suo campo gravitazionale e scoperti grazie al Telescopio Spaziale Hubble (HST) o a sonde interplanetarie.
La maggior parte non sono visibili dalla Terra, neanche con strumenti professionali.
Quattro di essi sono osservabili facilmente con strumenti amatoriali: Io, Europa, Ganimede e Callisto.
Questi quattro satelliti furono scoperti da Galileo Galilei e da questi denominati Pianeti Medicei, in onore della celebre famiglia fiorentina.
Rispettando la terza legge di Keplero, essi hanno un diverso tempo di rivoluzione intorno a Giove, per cui si possono osservare in diverse posizioni rispetto al pianeta e, nell’arco di alcune ore, è possibile apprezzare anche lo spostamento angolare di quelli più interni: Io ha un periodo orbitale di circa un giorno e mezzo terrestre.
SATURNO
Saturno è il sesto pianeta del sistema solare ed è uno dei pianeti gassosi, essendo composto per la maggior parte di idrogeno e metano liquidi.
Anche la sua superficie, al pari di quella di Giove, non è in grado di sostenere eventuali oggetti solidi: qualsiasi cosa affonderebbe sino al nucleo del pianeta.
Ha un’orbita che lo porta ad una distanza dal Sole di circa 1.350 milioni di km al perielio e circa 1.500 milioni di km all’afelio.
La sua massa è circa 95 volte quella della Terra con una densità inferiore a quella dell’acqua, con un diametro equatoriale di circa 120.000 km.
Saturno effettua una rivoluzione intorno al Sole in circa 30 anni terrestri.
Possiede un moto di rotazione intorno al proprio asse, che compie in meno di 11 ore.
Il suo periodo orbitale di 30 anni fa sì che lo vediamo spostarsi verso est di circa 12° ogni anno rispetto alle stelle fisse retrostanti.
La caratteristica più vistosa di questo pianeta è la presenza di una serie di anelli che lo circonda sul piano equatoriale.
Essi sono formati da polvere, sassi ed asteroidi più o meno grandi, uniformemente distribuiti su tutta l’orbita.
Il periodo migliore per la sua osservazione è quando si trova all’opposizione, che avviene ogni 12 mesi e mezzo e si presenta con una dimensione angolare apparente di circa 20 secondi d’arco per il pianeta e di circa 45 secondi d’arco per gli anelli.
L’enorme dimensione del pianeta, nonostante la distanza, permette la visione di alcuni dettagli superficiali, che sono tutti riferiti a sistemi nuvolosi e vortici nell’atmosfera di Saturno, allo stesso modo di Giove.
La peculiarità di questo pianeta sono gli anelli (non è l’unico nel sistema solare, ma è il solo che li ha visibili dalla Terra), dato che il pianeta ha un asse inclinato di circa 27° rispetto al piano orbitale, esso si presenta in diverse posizioni alla vista telescopica (vedi fig 15.3).
Fig 15.3 – Posizione degli anelli di Saturno vista da un osservatore sulla Terra.
Il periodo orbitale di 30 anni e l’angolazione di 27° dell’asse di rotazione di Saturno fanno sì che, ogni 15 anni, il pianeta si presenti con il sistema degli anelli di taglio: è visibile solo il corpo del pianeta.
Possiede un folto numero di satelliti (63), per la maggior parte non visibili con gli strumenti amatoriali perché o troppo piccoli o troppo distanti dal pianeta.
URANO
Urano è il settimo pianeta del sistema solare ed è un altro dei pianeti gassosi, essendo composto per la maggior parte di idrogeno, elio e metano liquidi.
La sua superficie non è in grado di sostenere eventuali oggetti solidi: qualsiasi cosa affonderebbe sino al nucleo del pianeta.
È stato il primo pianeta ad essere scoperto con un telescopio. Il suo scopritore è stato William Herschel nel 1791.
Ha un’orbita che lo porta ad una distanza dal Sole di circa 2.750 milioni di km al perielio e di circa 3.000 milioni di km all’afelio.
La sua massa è circa 15 volte quella della Terra, con un diametro equatoriale di circa 51.000 km.
Urano effettua una rivoluzione intorno al Sole in circa 84 anni terrestri.
Possiede un moto di rotazione intorno al proprio asse, che compie in poco più di 15 ore e mezza.
Alla visione tramite strumenti amatoriali, si presenta come un piccolo dischetto di colore azzurro.
Non è visibile nessun dettaglio superficiale.
Urano possiede diverse decine di satelliti ed un sistema di anelli non visibili con strumenti amatoriali.
NETTUNO
Nettuno è l’ottavo pianeta del sistema solare e l’ultimo dei pianeti gassosi.
È composto per la maggior parte di idrogeno, elio e metano liquidi.
La sua superficie, similmente agli altri pianeti gassosi, non è in grado di sostenere eventuali oggetti solidi: qualsiasi cosa affonderebbe sino al nucleo del pianeta.
Ha un’orbita che lo porta ad una distanza dal Sole di circa 4.500 milioni di km al perielio e di circa 4.600 milioni di km all’afelio.
La sua massa è circa 17 volte quella della Terra, con un diametro equatoriale di circa 51.000 km.
Nettuno effettua una rivoluzione intorno al Sole in circa 165 anni terrestri.
Possiede un moto di rotazione intorno al proprio asse, che compie in poco più di 18 ore e mezza.
Possiede tutta una serie di satelliti ed un sistema di anelli non visibile dalla Terra.
Per l’osservazione amatoriale non possiede nessuna attrattiva, in quanto appare come una piccola stellina, vagamente verdognola, difficile da trovare.
