IL PIANETA SATURNO

1. IL PIANETA SATURNO Edoardo Centrella IV AL

2. Premessa: Il sistema solare Si pensa che il sistema solare abbia avuto origine circa 4,6 miliardi di anni fa da un’enorme nube di gas e polveri detta “nebulosa solare”. Questa nube possedeva una massa molto superiore a quella del Sole e dopo milioni di anni collassò su sé stessa. Questo evento dette inizio alla formazione di una massa discoidale in rotazione con al centro una zona calda e molto densa. Col trascorrere del tempo questa zona si trasformò nel Sole e i pianeti si formarono con una parte del materiale restante.

3. LA “FAMIGLIA” DEL SOLE Il sistema solare ha un diametro di circa 15000 miliardi di Km ed è costituito da 9 pianeti, suddivisi in due regioni da un anello di asteroidi chiamato “fascia principale”. Nella regione interna sono presenti Mercurio, Venere, la Terra e Marte; Mentre in quella esterna si trovano i pianeti giganti quali Giove, Saturno, Urano, Nettuno e in una zona più remota Plutone. Inoltre nel sistema solare sono presenti anche altri corpi come lune (circa 140), comete e asteroidi.

4. Il nuovo pianeta Eris:E’ un pianeta nano ed è considerato il corpo più massiccio orbitante attorno a Sole, aldilà dell’orbita di Nettuno. Il corpo celeste è ghiacciato e orbita aldilà di Nettuno e ha dimensioni maggiori di Plutone. Classificato dalla Unione Astronomica Internazionale (UAI) come pianeta, si può affermare che il sistema solare è formato da ben 10 pianeti !

5. SATURNO Saturno è il secondo pianeta per dimensioni, dopo Giove, ed il sesto per distanza dal Sole (1,43 MLD di KM). E’ una grande massa di gas e liquidi, costituito prevalentemente da idrogeno, provvisto di un rigonfiamento sulla zona equatoriale e una sorgente energetica interna. Il gigante gassoso è il meno denso tra i pianeti ed è circondato da numerose lune (34) e uno spettacolare sistema di anelli. Saturno è visibile ad occhio nudo come una stella per 10 mesi l’anno e impiega circa 2,5 anni ad attraversare ciascuna costellazione dello Zodiaco.

6. CENNI STORICI Saturno è l’ultimo dei pianeti visibile ad occhio nudo e il primo astronomo ad osservarlo fu Galileo Galilei che nel 1610 cercò di ipotizzarne una forma. Inizialmente il pianeta gli apparve accompagnato da altri due corpi e per questa ragione lo definì tricorporeo. Successivamente con l’avvento di strumenti sempre più avanzati riuscì a variare l’angolo di visualizzazione degli anelli così da scoprire nuovi dettagli. Galileo ipotizzò varie forme di Saturno ,anche circondato da anelli, che tuttavia erano tangenti al pianeta. Osservazione di Saturno da parte di una ricostruzione fedele al telescopio utilizzato da Galileo Disegni effettuati da Galileo sul pianeta Saturno

7. Nei secoli successivi altri astronomi scoprirono nuovi particolari di Saturno. Come Christiaan Huygens che nel 1655 fu il primo a intuire la forma circolare dei corpi intorno al pianeta e scoprì Titano (satellite di Saturno). Nel 1675 Giandomenico Cassini individuò la prima suddivisione degli anelli che ancora oggi porta il suo nome, come la sonda in orbita attorno al pianeta, e scoprì anche altri satelliti di Saturno.

8. L’ORBITA DI SATURNO Saturno impiega circa 29,46 anni terrestri per completare un’intera orbita attorno al Sole, e 10 ore e 47 minuti per compiere un giro completo sul proprio asse. L’asse di rotazione del pianeta è inclinata di circa 26,7° questo fenomeno permette a Saturno un ciclo stagionale simile a quello terrestre, ma assai più lungo. L’inclinazione dell’asse fa sì che i poli siano alternativamente rivolti verso il Sole, facendo in modo che dalla Terra gli anelli sembrano aprirsi e chiudersi durate il periodo di rivoluzione del pianeta.

9. RIFERIMENTI ORBITALI

10. Inizialmente gli anelli non sono molto visibili, solo di “taglio”, in seguito diventa visibile sempre di più la parte superiore degli anelli, in quanto il nord si orienta verso il Sole. Successivamente la visione degli anelli è nuovamente a “taglio”, a causa del moto di rivoluzione del pianeta, e man mano che il polo sud si orienta verso il Sole si può osservare la parte inferiore degli anelli.

12. Struttura interna La massa di Saturno è pari a 95 volte quella terrestre, ma il suo volume è pari a 764 volte quello della Terra. Il pianeta infatti è composto da elementi molto leggeri come elio (25%) e idrogeno (75%) allo stato liquido e gassoso. Saturno è il pianeta meno denso tant’è che galleggerebbe sull’acqua. Ciò che si osserva del gigante gassoso non è la sua superficie ma il suo strato più esterno dell’atmosfera. All’ interno del pianeta elio e idrogeno sono allo stato liquido a causa dell’aumento della pressione e temperatura.

13. Negli strato ancora più interno i gas quali idrogeno ed elio si trovano sotto forma di metalli liquidi ad una pressione di circa 3 ML di atmosfere ed a una temperatura di circa 20000 °C. In questo strato si verificano correnti elettriche generando un campo magnetico pari a circa il 71% quello terrestre. Al centro del pianeta è presente un nucleo delle dimensioni della Terra sottoposto ad una pressione di 8 ML di atmosfere e con una temperatura di 12000 °C formato da silicati ferrosi e ghiaccio

15. ATMOSFERA L’ atmosfera di Saturno (alta complessivamente 26000 Km circa) costituisce l’involucro gassoso visibile di colore giallo pallido, caratterizzato da bande colorate di diversa tonalità parallele all’equatore. In generale è formata da Idrogeno ed Elio ma anche da altri elementi, che si ipotizza si siano formati da reazioni chimiche sconosciute. Si pensa che il pianeta sia costituito da tre strati atmosferici che diminuiscono di temperatura man mano che sono sempre più esterni, perché le sostanze che li compongono condensano diversamente a quote differenti dando vita a nuovi strati.

16. Lo strato più interno di Saturno è formato da nubi di ghiaccio d’acqua, quello superiore è costituito da idrosolfato d’ammonio ed infine lo strato più esterno è caratterizzato dalla presenza di cristalli ghiacciati di ammoniaca ad una temperatura di circa -140 °C. L’alta atmosfera assorbe le radiazioni ultraviolette aumentando la temperatura e dando vita ad un sottile strato di nebbie; ed è proprio questo che dona al pianeta il suo tipico aspetto uniforme.

17. Le nebbie si formano nello strato di atmosfera rivolto verso il Sole. Saturno assorbe energia da Sole ma ne irradia quasi il doppio. Il calore in eccesso viene formato da goccioline di Elio nello strato metallico del pianeta, che convertono la loro energia cinetica in calore man mano che si dirigono verso il nucleo di Saturno. Il calore viene trasferito attraverso la bassa atmosfera, e insieme al moto di rotazione del pianeta si formano cicloni e venti che possono raggiungere una velocità di circa 1800 K/h. Esagono sull’emisfero boreale di Saturno, ripreso dalla sonda Voyager

18. TEMPO ATMOSFERICO Dalla Terra sono visibili tempeste atmosferiche gigantesche che si formano nell’alta atmosfera composte da ammoniaca ghiacciata bianca.Avvengono ogni 30 anni circa durante l’estate dell’emisfero settentrionale, ma non se ne conosce la causa. L’ultima grande macchia bianca ha quasi ricoperto l’intera zona equatoriale per circa un mese ed è stata scoperta il 25 Settembre del 1990. La sonda Cassini nel 2004 localizzò un area in cui queste manifestazioni atmosferiche erano frequenti, denominata «vicolo delle tempeste». La scintillante tempesta Dragone, considerata un gigantesco temporale, ripresa nel 2004 presso il vicolo delle tempeste

19. Tempesta su Saturno: ripresa dal satellite Cassini il 15 Marzo 2011, viene considerata la più grande tempesta mai verificata con una superficie di oltre 8 volte quella della terra. Le tempeste saturniane non sono affatto frequenti e finora si sono verificate a 30 anni circa l’una dall’altra con una durata di vari mesi.

20. CAMPO MAGNETICO L’esistenza della magnetosfera di Saturno è stata accertata dalla sonda Pioneer 11 nel 1979. La formazione della magnetosfera è data dallo strato interno del pianeta contenente idrogeno liquido, dove si verificano frequenti scariche elettriche, e dall’elevate velocità di rotazione. La magnetosfera è formata da fasce toroidali di radiazione nella quali si trovano ioni e nuclei atomici ionizzati, che si estendono fino a 2 Km anche in direzione opposta al Sole. Le interazioni tra Magnetosfera e ionosfera danno vita a aurore polari.

21. AURORE POLARI Come la Terra, anche Saturno è caratterizzato dalla presenza di aurore polari che si verificano raramente, soltanto due volte nell’arco nel moto di rivoluzione del pianeta. Le aurore sono causate dall’interazione del vento solare con l’alta atmosfera in corrispondenza del campo magnetico saturniano, che non essendo disposto equamente sull’intera superficie, comporta che le aurore ai due emisferi non siano identiche. Il 26 Gennaio coincide con l’arrivo del vento solare. Immagine immortalata da Hubble nel 1990. Raffigura le due aurore di Saturno ai due emisferi.

22. SATURNO: IL SIGNORE DEGLI ANELLI Gli anelli di Saturno sono i più visibili del Sistema solare e per questa ragione è stato soprannominato «Il Re dei pianeti». Vennero osservati per la prima volta da Galileo nel 1610, che li definì «orecchie». Successivamente Christiaan Huygens li descrisse come bande di diverso aspetto che variavano a seconda della posizione del pianeta rispetto alla Terra. Gli anelli sono costituiti prevalentemente da ghiaccio d’acqua sporco ad alta riflettività e le dimensioni variano da granuli di polvere a interi blocchi di qualche metro che circoscrivono orbite separate attorno al pianeta.

23. Gli anelli sono classificati con delle lettere secondo l’ordine di scoperta. Gli anelli più evidenti sono C, B ed A, circondati da altri, quasi invisibili, costituiti da particelle minuscole. Gli anelli esterni a quelli principali sono F, G ed E, l’anello D è interno a C e completa l’intero sistema. Gli anelli mutano aspetto nel tempo e le lune che vi si trovano mantengono le particelle confinate all’interno di essi , formando discontinuità come la divisione di Encke.

24. LA DIVISIONE DI ENCKE La divisione di Encke consiste in uno spazio vuoto all’interno dell’anello «A» causato dalla presenza dell’orbita di Pan, satellite più interno di Saturno. Nella divisione è stato scoperto un ulteriore anello più sottile. LA DIVISIONE DI CASSINI La divisione di Cassini è collocata tra l’anello «B» e l’anello «A». Prende il nome dallo scopritore Giandomenico Cassini nel 1675. La divisione è dovuta all’influsso gravitazionale del satellite Mimas, che espelle il materiale a causa del suo passaggio. Al contrario degli altri anelli la divisione è ricca di carbonio e silicati che si ipotizzano siano residui dei resti di una luna.

25. I SATELLITI Saturno possiede uno svariato numero di satelliti; se ne contano 62, soprannominati dagli astronomi con nomi dei Titani. I satelliti sono classificabili in tre gruppi. Il primo è costituito dalle lune principali grandi e sferiche, il secondo gruppo è costituito dalle lune interne e di forma irregolare. I corpi di entrambi i gruppi orbitano sia dentro che fuori il sistema di anelli saturniano. Il terzo gruppo di satelliti è molto distante dagli altri due (luna più distante orbita oltre 23000 ML di Km da Saturno). I corpi appartenenti al terzo gruppo hanno forme irregolari e orbite inclinate, tipiche degli oggetti catturati. Dalla Terra le lune saturniane sembrano soltanto punti più o meno luminosi, ma le sonde Cassini e Voyager hanno rilevato che molte di loro sono mondi dalle caratteristiche uniche.

26. PROMETHEUS: Prometheus è una piccola luna a forma di «patata» che orbita sul lato interno dell’anello F interagendo con esso. La sonda Cassini nel 2004 ha ripreso l’interazione della luna con l’anello e sembra che il corpo stia strappando particelle da esso. LE LUNE DI SATURNO MIMAS: E una delle lune maggiori di Saturno e orbita esternamente al sistema di anelli. Mimas è un satellite sincrono, ovvero mostra sempre la stessa faccia al pianeta, proprio come la luna terrestre. La sua superficie non è completamente sferica e la sua lunghezza è superiore di 30 Km rispetto alla larghezza e profondità.La luna possiede un grande cratere con un diametro di circa 130 Km, soprannominato Herschel dallo stesso scopritore.

27. TITANO: UNA LUNA PARTICOLARE Titano è la seconda luna per dimensioni dell’intero sistema solare ed è grande quasi quanto Mercurio. Il satellite è perennemente ricoperto da un velo di nebbia che nasconde la sua superficie. Titano è dotato di un’atmosfera avente una composizione chimica simile e quella terrestre prima della comparsa della vita. L’atmosfera di Titano è ricca di Azoto e nei pressi della superficie avviene la formazione di nubi di metano che causano piogge e successivamente laghi della sostanza stessa. In seguito, i laghi, evaporano e il ciclo ricomincia ( simile al ciclo dell’acqua terrestre). Titano è un satellite tra i più densi con una temperatura superficiale di circa -180 °C e un’atmosfera cupa a causa dello «smog» presente.

28. MISSIONE SPAZIALE CASSINI-HUYGENS Cassini–Huygens è una missione robotica interplanetaria, cui hanno collaborato NASA/ESA lanciata il 15 Ottobre del 1997 per studiare il sistema di Saturno. La navicella è composta da un orbiter (cassini) e da un lander (huygens). Cassini è la prima navicella ad essere entrata nell’orbita di Saturno, il 1° luglio del 2004. In precedenza il pianeta era stato visitato da altre sonde quali Pioneer 11 e Voyager 1 e 2. Il 25 Dicembre del 2004 la sonda Huygens si separa dall’orbiter e si dirige verso la densa atmosfera di Titano; occorreranno ben 2,30 ore prima che la sonda atterri. Nel tragitto huygens ha analizzato l’atmosfera del satellite rilevando dati e immagini.

29. MITOLOGIA Anche Saturno ha un’origine mitologica, il nome infatti deriva dal Dio romano dell’agricoltura ( in latino Saturnus). Il simbolo astronomico rappresenta una falce ( del Dio dell’agricoltura) e lo scorrere del tempo. Nell’antichità classica era identificato come la divinità greca Crono (Kronos-tempo). Simbolo astronomico di Saturno Saturno, museo nazionale del bardo, Tunisi

30. Vera passione per la conoscenza in un giovane è quella che si mantiene viva nonostante la scuola. Giovanni Soriano, Maldetti. Pensieri in soluzione acida, 2007