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Sistema solare

Il Sistema Solare è il sistema gravitazionalmente legato al Sole e agli oggetti che gli orbitano attorno. Si è formato 4,6 miliardi di anni fa dal collasso gravitazionale di una gigantesca nube molecolare interstellare. La stragrande maggioranza (99,86%) della massa del sistema è concentrata nel Sole, mentre la maggior parte della massa rimanente è contenuta nel pianeta Giove. Il sistema planetario attorno al Sole contiene otto pianeti. I quattro pianeti del sistema interno – Mercurio, Venere, Terra e Marte – sono pianeti terrestri, composti principalmente da roccia e metallo. I quattro pianeti giganti del sistema esterno sono sostanzialmente più grandi e massicci dei terrestri. I due più grandi, Giove e Saturno, sono giganti gassosi, composti principalmente da idrogeno ed elio; i due successivi, Urano e Nettuno, sono giganti ghiacciati, composti principalmente da sostanze volatili con punti di fusione relativamente alti rispetto all'idrogeno e all'elio, come acqua, ammoniaca e metano. Tutti e otto i pianeti hanno orbite pressoché circolari che giacciono in prossimità del piano dell'orbita terrestre, chiamato eclittica.

Esiste un numero imprecisato di pianeti nani più piccoli e innumerevoli piccoli corpi del Sistema Solare in orbita attorno al Sole. Sei dei pianeti maggiori, i sei pianeti nani più grandi possibili e molti dei corpi più piccoli sono orbitati da satelliti naturali, comunemente chiamati "lune", dal nome della Luna della Terra. Due satelliti naturali, la luna di Giove Ganimede e la luna di Saturno Titano, sono più grandi di Mercurio, il più piccolo pianeta terrestre, sebbene meno massiccio, e la luna di Giove Callisto è quasi altrettanto grande. Ciascuno dei pianeti giganti e alcuni corpi più piccoli sono circondati da anelli planetari di ghiaccio, polvere e piccole lune. La fascia degli asteroidi, che si trova tra le orbite di Marte e Giove, contiene oggetti composti da roccia, metallo e ghiaccio. Oltre l'orbita di Nettuno si trovano la fascia di Kuiper e il disco diffuso, che sono popolazioni di oggetti composti principalmente da ghiaccio e roccia.

Nelle zone più esterne del Sistema Solare si trova una classe di pianeti minori chiamati oggetti distaccati. C'è un acceso dibattito su quanti di questi oggetti si dimostreranno effettivamente esistenti. Alcuni di questi oggetti sono abbastanza grandi da essersi arrotondati sotto la propria gravità e quindi da essere classificati come pianeti nani. Gli astronomi generalmente accettano circa nove oggetti come pianeti nani: l'asteroide Cerere, gli oggetti della fascia di Kuiper Plutone, Orco, Haumea, Quaoar e Makemake, e gli oggetti del disco diffuso Gonggong, Eris e Sedna. Varie popolazioni di corpi minori, tra cui comete, centauri e nubi di polvere interplanetaria, viaggiano liberamente tra le regioni del Sistema Solare.

Il vento solare, un flusso di particelle cariche che fluisce verso l'esterno dal Sole, crea una regione simile a una bolla di mezzo interplanetario nel mezzo interstellare, nota come eliosfera. L'eliopausa è il punto in cui la pressione del vento solare è uguale alla pressione opposta del mezzo interstellare; si estende fino al bordo del disco diffuso. La nube di Oort, che si ritiene sia la fonte delle comete di lungo periodo, potrebbe anche esistere a una distanza circa mille volte superiore a quella dell'eliosfera. Il Sistema Solare si trova a 26.000 anni luce dal centro della Via Lattea, nel Braccio di Orione, che contiene la maggior parte delle stelle visibili nel cielo notturno. Le stelle più vicine si trovano all'interno della cosiddetta Bolla Locale, con la più vicina, Proxima Centauri, a 4,2441 anni luce.

Struttura e composizione

La parola solare significa "relativo al Sole", e deriva dal latino sol, che significa Sole. Il Sole è l'elemento gravitazionale dominante del Sistema Solare e il suo sistema planetario è mantenuto in uno stato relativamente stabile e in lenta evoluzione seguendo orbite isolate e legate gravitazionalmente attorno al Sole.

Orbite

I pianeti e gli altri grandi oggetti in orbita attorno al Sole si trovano vicino al piano dell'orbita terrestre, noto come eclittica. Oggetti ghiacciati più piccoli, come le comete, orbitano spesso ad angoli significativamente maggiori rispetto a questo piano. La maggior parte dei pianeti del Sistema Solare ha sistemi secondari propri, orbitati da satelliti naturali chiamati lune. Molti dei satelliti naturali più grandi sono in rotazione sincrona, con una faccia rivolta permanentemente verso il loro pianeta madre. I quattro pianeti giganti hanno anelli planetari, sottili fasce di minuscole particelle che orbitano all'unisono.

A seguito della formazione del Sistema Solare, i pianeti e la maggior parte degli altri oggetti orbitano attorno al Sole nella stessa direzione di rotazione del Sole, ovvero in senso antiorario, se visti dall'alto del polo nord terrestre. Ci sono delle eccezioni, come la cometa di Halley. La maggior parte delle lune più grandi orbitano attorno ai propri pianeti in direzione prograda, seguendo la rotazione planetaria; Tritone, la luna di Nettuno, è la più grande a orbitare in senso opposto, retrogrado. La maggior parte degli oggetti più grandi ruota attorno al proprio asse in direzione prograda rispetto alla propria orbita, sebbene la rotazione di Venere sia retrograda.

In una buona prima approssimazione, le leggi di Keplero sul moto planetario descrivono le orbite degli oggetti attorno al Sole. Queste leggi stabiliscono che ogni oggetto si muove lungo un'ellisse con il Sole in uno dei suoi fuochi, il che fa sì che la distanza del corpo dal Sole vari nel corso dell'anno. Il punto più vicino di un corpo al Sole è chiamato perielio, mentre il punto più lontano dal Sole è chiamato afelio.: 9-6 Le orbite dei pianeti sono pressoché circolari, ma molte comete, asteroidi e oggetti della fascia di Kuiper seguono orbite fortemente ellittiche. Le leggi di Keplero tengono conto solo dell'influenza della gravità del Sole su un corpo in orbita, non delle forze gravitazionali di corpi diversi l'uno sull'altro. Su una scala temporale umana, queste perturbazioni aggiuntive possono essere spiegate utilizzando modelli numerici,: 9-6 ma il sistema planetario può cambiare in modo caotico nel corso di miliardi di anni.

Il momento angolare del Sistema Solare è una misura della quantità totale di momento orbitale e rotazionale posseduto da tutti i suoi componenti in movimento. Sebbene il Sole domini il sistema in termini di massa, rappresenta solo circa il 2% del momento angolare. I pianeti, dominati da Giove, sono responsabili della maggior parte del restante momento angolare grazie alla combinazione di massa, orbita e distanza dal Sole, con un possibile contributo significativo delle comete.

Composizione

La struttura complessiva delle regioni del Sistema Solare rappresentate sulle mappe è composta dal Sole, da quattro pianeti interni più piccoli circondati da una fascia di asteroidi per lo più rocciosi e da quattro pianeti giganti circondati dalla fascia di Kuiper, composta per lo più da oggetti ghiacciati. Gli astronomi a volte dividono informalmente questa struttura in regioni separate. Il Sistema Solare interno comprende i quattro pianeti terrestri e la fascia degli asteroidi. Il Sistema Solare esterno si trova oltre gli asteroidi, inclusi i quattro pianeti giganti. Dalla scoperta della fascia di Kuiper, le parti più esterne del Sistema Solare sono considerate una regione distinta composta dagli oggetti oltre Nettuno.

Il componente principale del Sistema Solare è il Sole, una stella di piccola massa che contiene il 99,86% della massa nota del sistema e lo domina gravitazionalmente. I quattro corpi celesti più grandi in orbita attorno al Sole, i pianeti giganti, rappresentano il 99% della massa rimanente, con Giove e Saturno che insieme ne costituiscono oltre il 90%. Gli altri oggetti del Sistema Solare (inclusi i quattro pianeti terrestri, i pianeti nani, le lune, gli asteroidi e le comete) costituiscono complessivamente meno dello 0,002% della massa totale del Sistema Solare.

Il Sole è composto per circa il 98% da idrogeno ed elio, così come Giove e Saturno. Nel Sistema Solare esiste un gradiente di composizione, creato dal calore e dalla pressione luminosa del Sole primordiale; gli oggetti più vicini al Sole, che sono maggiormente influenzati dal calore e dalla pressione luminosa, sono composti da elementi con punti di fusione elevati. Gli oggetti più lontani dal Sole sono composti in gran parte da materiali con punti di fusione più bassi. Il confine nel Sistema Solare oltre il quale queste sostanze volatili potrebbero fondersi è noto come linea di gelo e si trova a circa cinque volte la distanza della Terra dal Sole.

Gli oggetti del Sistema Solare interno sono composti principalmente da materiali rocciosi, come silicati, ferro o nichel. Giove e Saturno sono composti principalmente da gas con punti di fusione estremamente bassi e alta pressione di vapore, come idrogeno, elio e neon. I ghiacci, come acqua, metano, ammoniaca, acido solfidrico e anidride carbonica, hanno punti di fusione fino a poche centinaia di gradi Kelvin. Possono essere trovati come ghiacci, liquidi o gas in vari punti del Sistema Solare. Le sostanze ghiacciate comprendono la maggior parte dei satelliti dei pianeti giganti, così come la maggior parte di Urano e Nettuno (i cosiddetti "giganti di ghiaccio") e i numerosi piccoli oggetti che si trovano oltre l'orbita di Nettuno. Insieme, gas e ghiacci sono chiamati sostanze volatili.