Sistema solare

Mercurio

Mercurio è il pianeta più piccolo e più interno del sistema solare. Il suo periodo orbitale (circa 88 giorni terrestri) è inferiore a qualsiasi altro pianeta nel Sistema Solare. Visto dalla Terra, sembra muoversi attorno alla sua orbita in circa 116 giorni. Non ha satelliti naturali conosciuti. Prende il nome dalla divinità romana Mercurio, il messaggero degli dei.

In parte perché non ha quasi atmosfera per trattenere il calore, la temperatura superficiale di mercurio varia giornalmente più di qualsiasi altro pianeta del sistema solare, da 100 K (-173° C; −280° F) di notte a 700 K (427° C; 800° F) durante il giorno in alcune regioni equatoriali. I poli sono costantemente inferiori a 180K (-93° C; -136° F). L'asse di mercurio ha l'inclinazione più piccola tra tutti i pianeti (circa 1⁄30 grado) mentre la sua eccentricità orbitale è la più grande. In afelio, Mercurio è circa 1,5 volte più lontano dal Sole rispetto al perielio. La superficie di Mercurio è fortemente craterizzata e di aspetto simile alla Luna, a indicare che è stata geologicamente inattiva per miliardi di anni.

Mercurio è legato ordinatamente (o gravitazionalmente) con il Sole in una risonanza 3:2 e ruota in un modo unico nel Sistema Solare. Come visto sulle stelle fisse, ruota sul suo asse esattamente tre volte per ogni due rivoluzioni che compie attorno al Sole. Visto dal Sole, in un quadro di riferimento che ruota con il movimento orbitale, sembra ruotare solo una volta ogni due anni mercuriani. Un teorico abitante di Mercurio vedrebbe quindi solo un giorno ogni due anni.

Poiché Mercurio orbita attorno al Sole all'interno dell'orbita terrestre (come fa Venere), può apparire nel cielo terrestre al mattino o alla sera, ma non nel mezzo della notte. Inoltre, come Venere e la Luna, mostra una gamma completa di fasi mentre si muove attorno alla sua orbita rispetto alla Terra. Sebbene Mercurio possa apparire come un oggetto luminoso se visto dalla Terra, la sua vicinanza al Sole lo rende più difficile da vedere di Venere. Due veicoli spaziali hanno visitato Mercurio: il Mariner 10 è volato nel 1974 e nel 1975; e MESSENGER, lanciato nel 2004, ha orbitato su Mercurio oltre 4000 volte in quattro anni, prima di esaurire il suo combustibile e schiantarsi sulla superficie del pianeta il 30 aprile 2015.

Atmosfera di Mercurio

L'atmosfera di Mercurio è un'esosfera limitata in superficie, essenzialmente un vuoto.

Pressione in superficie: <~5 x 10^-15 bar (0.005 picobar)
Temperatura media: 440 K (167° C) (590-725 K, lato solare)
Massa totale dell'atmosfera: <~10000 kg

Composizione atmosferica (in 10⁶ per cm²):

• Na: 12 000-200 000
• Mg: 100 000
• O₂: < 40 000
• H₂: 5000
• K: 800-1300
• Ca: 300-1000
• Fe: < 300
• Al: 15
• Tracce: Ar, CO₂, H₂O, N₂, Xe, Kr, Ne, He

Sebbene la temperatura alla luce del giorno sulla superficie di Mercurio sia generalmente molto elevata, le osservazioni indicano fortemente l'esistenza di ghiaccio (acqua congelata). Il fondo dei crateri piú profondi, ai poli, non è mai esposto alla luce solare diretta e le temperature rimangono al di sotto di -171° C (molto inferiore alla media del pianeta).

Il mercurio è troppo piccolo e caldo perché la sua gravità conservi un'atmosfera significativa per lunghi periodi di tempo; ha una tenue esosfera legata alla superficie contenente idrogeno, elio, ossigeno, sodio, calcio, potassio e altri a una pressione superficiale inferiore a circa 0,5 nPa (0,005 picobar). Questa esosfera non è stabile: gli atomi vengono continuamente persi e reintegrati da una varietà di fonti. Gli atomi di idrogeno e gli atomi di elio provengono probabilmente dal vento solare, diffondendosi nella magnetosfera di Mercurio prima di fuggire nello spazio. Il decadimento radioattivo di elementi all'interno della crosta di mercurio è un'altra fonte di elio, oltre a sodio e potassio.

Venere

Venere è il secondo pianeta dal Sole, in orbita ogni 224,7 giorni terrestri. Ha il periodo di rotazione più lungo (243 giorni) di qualsiasi pianeta nel Sistema Solare e ruota nella direzione opposta rispetto alla maggior parte degli altri pianeti. Non ha un satellite naturale. Prende il nome dalla dea romana dell'amore e della bellezza. È il secondo oggetto naturale più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna, raggiungendo una magnitudine apparente di -4,6, abbastanza luminoso da proiettare ombre.

Venere è un pianeta terrestre e talvolta viene chiamato il "pianeta gemello" della Terra a causa delle dimensioni, massa, vicinanza al Sole e composizione di massa simili. È radicalmente diverso dalla Terra sotto altri aspetti. Ha l'atmosfera più densa dei quattro pianeti terrestri, costituita da oltre il 96% di anidride carbonica. La pressione atmosferica sulla superficie del pianeta è 92 volte quella della Terra. Venere è di gran lunga il pianeta più caldo del Sistema Solare, con una temperatura superficiale media di 735 K (462° C; 863° F), anche se Mercurio è più vicino al Sole. Venere è avvolto da uno strato opaco di nuvole altamente riflettenti di acido solforico, che impediscono alla sua superficie di essere vista dallo spazio quando colpita da luce. Potrebbe aver avuto oceani d'acqua in passato, ma questi si sarebbero vaporizzati con l'aumentare della temperatura a causa dell'effetto serra. L'acqua è probabilmente fotodissociata e l'idrogeno libero è stato spazzato nello spazio interplanetario dal vento solare a causa della mancanza di un campo magnetico planetario. La superficie di Venere è un paesaggio desertico secco intervallato da rocce simili a lastre ed viene periodicamente "ridisegnato" dalle attvitità vulcaniche.

Essendo uno degli oggetti più luminosi del cielo, Venere è stato un appuntamento fisso nella cultura umana da quando esiste la documentazione. È stato reso sacro agli dei di molte culture ed è stata una fonte d'ispirazione per scrittori e poeti come "stella del mattino" e "stella della sera". Venere fu il primo pianeta ad avere i suoi movimenti tracciati attraverso il cielo, già nel secondo millennio a.C., ed era un obiettivo primario per le prime esplorazioni interplanetarie in quanto pianeta più vicino alla Terra. Fu il primo pianeta oltre la Terra visitato da un'astronave (Mariner 2) nel 1962 e il primo sul quale si è atterrati con successo (da Venera 7) nel 1970. Le spesse nuvole di Venere rendono impossibile l'osservazione della sua superficie quando colpite da luce, e le prime mappe dettagliate non sono state disponibili fino all'arrivo nella sua orbita di "Magellano" nel 1991. Sono stati proposti piani per rover o missioni più complesse, ma sono ostacolati dalle condizioni ostili della superficie di Venere.

Atmosfera di Venere

Pressione in superficie: 92 bars
Densità della superficie: ~65. kg/m³
Altezza di scala: 15.9 km
Temperatura media: 737 K (464° C)
Massa atmosferica totale: ~4.8 x 10²⁰

Velocità dei venti: da 0.3 a 1.0 m/s (in superficie)
Peso medio molecolare: 43.45

Composizione atmosferica (in prossimità della superficie, per volume):

• 96.5% CO₂
• 3.5% N₂
• Tracce: SO₂ (150ppm), Ar (70ppm), H₂O (20ppm), CO (17ppm), He (12ppm), Ne (7ppm)

Venere ha un'atmosfera estremamente densa, composta da anidride carbonica al 96,5%, azoto al 3,5% e tracce di altri gas, in particolare anidride solforosa. La massa della sua atmosfera è 93 volte quella della Terra, mentre la pressione sulla sua superficie è circa 92 volte quella della Terra (una pressione equivalente a quella a una profondità di quasi 1 chilometro sotto gli oceani). La densità in superficie è di 65 kg / m ³ , 6,5% quella dell'acqua o 50 volte più densa dell'atmosfera terrestre a 20° C a livello del mare. L'atmosfera ricca di CO ₂ genera il più forte effetto serra nel Sistema Solare, creando temperature superficiali di almeno 735 K (462° C). Ciò rende la superficie di Venere più calda di quella di Mercurio, anche se la distanza dal sole di Venere è quasi il doppio e quindi riceve solo il 25% dell'irradiazione solare rispetto a Mercurio. Questa temperatura è superiore a quella utilizzata per la sterilizzazione. Si dice che la superficie di Venere assomigli ai racconti della tradizione sull'inferno.

Terra

La Terra (altrimenti noto come il mondo, in greco: Γαῖα Gaia, o in latino: Terra) è il terzo pianeta dal Sole, il pianeta più denso del Sistema Solare, il più grande dei quattro pianeti terrestri del Sistema Solare e l'unico astronomico oggetto noto per ospitare la vita.

Secondo la datazione radiometrica e altre fonti di prova, la Terra si è formata circa 4,54 miliardi di anni fa. La Terra interagisce gravitazionalmente con altri oggetti nello spazio, in particolare il Sole e la Luna. Durante un'orbita attorno al Sole, la Terra ruota attorno al proprio asse 366.26 volte, creando 365.26 giorni solari o un anno siderale. L'asse di rotazione terrestre è inclinato di 23,4 ° rispetto alla perpendicolare del suo piano orbitale, producendo variazioni stagionali sulla superficie del pianeta in un periodo di un anno tropicale (365,24 giorni solari). La Luna, l'unico satellite naturale permanente della Terra, per la sua relazione gravitazionale con la Terra, provoca maree oceaniche, stabilizza l'orientamento dell'asse di rotazione terrestre e rallenta gradualmente la velocità di rotazione terrestre.

La litosfera terrestre è divisa in diverse placche tettoniche rigide che migrano attraverso la superficie per periodi di molti milioni di anni. Il 71% della superficie terrestre è ricoperta d'acqua. Il restante 29% è costituito dalla massa terrestre, costituita da continenti e isole, e i molti laghi, fiumi e altre fonti d'acqua contribuiscono all'idrosfera. La maggior parte delle regioni polari della Terra sono ricoperte di ghiaccio, tra cui la calotta antartica e il ghiaccio marino della banchisa artica. L'interno della Terra rimane attivo con un nucleo interno di ferro solido, un nucleo esterno liquido che genera il campo magnetico terrestre e un mantello convettivo che guida la tettonica delle placche.

Entro il suo primo miliardo di anni, la vita apparve negli oceani della Terra e iniziò a influenzare l'atmosfera e la superficie, portando alla proliferazione di organismi aerobici e anaerobici. Da allora, la combinazione della distanza della Terra dal Sole, delle proprietà fisiche e della storia geologica ha permesso alla vita di evolversi e prosperare. La prima vita indiscussa sulla Terra nacque almeno 3,5 miliardi di anni fa. Precedenti prove fisiche della vita includono la grafite biogenica nelle rocce metasedimentali di 3,7 miliardi di anni scoperte nella Groenlandia sud-occidentale, così come i "resti della vita biotica" trovati nelle rocce di 4,1 miliardi di anni nell'Australia occidentale. Tranne quando interrotta da eventi di estinzione di massa, la biodiversità terrestre si è continuamente ampliata. Sebbene gli studiosi stimino che oltre il 99% di tutte le specie di vita (oltre cinque miliardi) che siano mai vissute sulla Terra oggi siano estinte, ci sono ancora circa 10-14 milioni di specie ancora esistenti, di cui circa 1,2 milioni sono stati documentati e oltre l'86 % non ancora descritto. Nel luglio 2016, gli scienziati hanno riferito di aver identificato un set di 355 geni dall'ultimo antenato comune universale (LUCA) di tutti gli organismi che vivono sulla Terra. Oltre 7,3 miliardi di esseri umani vivono sulla Terra e dipendono dalla sua biosfera e dai minerali per la loro sopravvivenza.

Atmosfera della Terra

Pressione in superficie: 1014 mb
Densità della superficie: 1.217 kg/m³
Altezza di scala: 8.5 km
Temperatura media: 288 K (15°C)
Massa atmosferica totale: 5.1 x 10¹⁸ kg

Velocità dei venti: 0.3 to 1.0 m/s (in superficie)
Intervallo di temperatura diurna: da 283 K a 293 K (da 10 a 20° C)
Velocità dei venti: 0 to 100 m/s
Peso medio molecolare: 28.97

Composizione atmosferica (per volume, aria asciutta):

• 78.08% N₂
• 20.95% O₂
• Tracce: Ar (9340ppm), CO₂ (400ppm), Ne (18.18ppm), He (5.24ppm), CH₄ (1.7ppm), Kr (1.14ppm), H₂ (0.55ppm)

L'acqua è molto variabile, in genere costituisce circa l'1%.

La pressione atmosferica sulla superficie terrestre è in media di 101.325 kPa, con un'altezza di scala di circa 8,5 km. Ha una composizione di azoto 78% e ossigeno 21%, con tracce di vapore acqueo, anidride carbonica e altre molecole gassose. L'altezza della troposfera varia con la latitudine, compresa tra 8 km ai poli e 17 km all'equatore, con alcune variazioni derivanti da condizioni meteorologiche e stagionali.

L'atmosfera terrestre non ha confini definiti, lentamente si assottiglia e si dissolve nello spazio. Tre quarti della massa dell'atmosfera sono contenuti entro i primi 11 km dalla superficie. Questo strato più basso è chiamato troposfera. L'energia del sole riscalda questo strato e la superficie sottostante, causando l'espansione dell'aria. Quest'aria a bassa densità quindi si alza e viene sostituita da aria più fresca e ad alta densità. Il risultato è la circolazione atmosferica che guida il meteo e il clima attraverso la ridistribuzione dell'energia termica.

Marte

Marte è il quarto pianeta dal Sole e il secondo pianeta più piccolo del Sistema Solare, dopo Mercurio. Prende il nome dal dio romano della guerra, è spesso indicato come il "Pianeta rosso" perché l'ossido di ferro prevalente sulla sua superficie gli conferisce un aspetto rossastro. Marte è un pianeta terrestre con un'atmosfera sottile, con caratteristiche superficiali che ricordano sia i crateri da impatto della Luna sia le valli, i deserti e le calotte polari della Terra.

Anche il periodo di rotazione e i cicli stagionali di Marte sono simili a quelli della Terra, così come l'inclinazione che produce le stagioni. Marte è il sito di Olympus Mons, il vulcano più grande e la seconda montagna più alta conosciuta nel Sistema Solare, e di Valles Marineris, uno dei canyon più grandi del Sistema Solare. Il bacino liscio di Borealis nell'emisfero settentrionale copre il 40% del pianeta e può essere il risultato di un gigantesco impatto. Marte ha due lune, Phobos e Deimos, che sono piccole e di forma irregolare. Potrebbero essere asteroidi catturati, simili al 5261 Eureka, un asteroide troiano di Marte stesso.

Fino al primo viaggio con successo su Marte nel 1965 da parte di Mariner 4, molti ipotizzavano la presenza di acqua liquida sulla superficie del pianeta. Ciò si basava su variazioni periodiche osservate nelle chiazze chiare e scure, in particolare nelle latitudini polari, che sembravano essere mari e continenti; striature lunghe e scure sono state interpretate da alcuni come canali di irrigazione per acqua liquida. Queste caratteristiche furono in seguito spiegate come illusioni ottiche, sebbene le prove geologiche raccolte da missioni senza equipaggio suggeriscano che una volta Marte aveva una copertura d'acqua su larga scala sulla sua superficie in una fase precedente della sua esistenza. Nel 2005, i dati radar hanno rivelato la presenza di grandi quantità di ghiaccio d'acqua ai poli e alle medie latitudini. Il rover di Mars Spirit campionò composti chimici contenenti molecole d'acqua nel marzo 2007. Il lander Phoenix campionò direttamente il ghiaccio nel suolo marziano a poca profondità il 31 luglio 2008. Il 28 settembre 2015, la NASA annunciò la presenza di acqua salata che scorreva sulla superficie marziana.

Marte ospita sette veicoli spaziali funzionanti: cinque in orbita (2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN e Mars Orbiter Mission) e due in superficie (Mars Exploration Rover Opportunity e Mars Science Laboratory Curiosity). Le osservazioni del Mars Reconnaissance Orbiter hanno rivelato possibili flussi di acqua durante i mesi più caldi su Marte. Nel 2013, il rover Curiosity della NASA ha scoperto che il suolo di Marte contiene tra l'1,5% e il 3% di acqua in massa (anche se attaccato ad altri composti e quindi non liberamente accessibile).

Sono in corso indagini per valutare la potenziale di abitabilità passato di Marte, nonché la possibilità di vita già esistente. Indagini in sito sono state condotte da lander Vikings, rover Spirit e Opportunity, lander Phoenix e rover Curiosity. Sono previste future missioni di astrobiologia, inclusi i rover Mars 2020 ed ExoMars.

Marte può essere facilmente visto dalla Terra ad occhio nudo, così come la sua colorazione rossastra. La sua magnitudine apparente raggiunge -2,91, superata solo da Giove, Venere, la Luna ed il Sole. I telescopi ottici a terra sono in genere limitati ad identificare caratteristiche di circa 300 chilometri (190 miglia) di diametro quando Terra e Marte sono più vicini, a causa dell'atmosfera terrestre.

Atmosfera marziana

Pressione in superficie: 6.36 mb a raggio medio (variabile da 4.0 to 8.7 mb a seconda della stagione)
Densità della superficie: ~0.020 kg/m³
Altezza di scala: 11.1 km
Temperatura media: ~210 K (-63°C)
Massa atmosferica totale: ~2.5 x 10¹⁶ kg

Intervallo di temperatura diurna: 184 K to 242 K (-89 to -31 C)
Velocità dei venti: 2-7 m/s (estate), 5-10 m/s (primavera), 17-30 m/s (tempeste di polvere)
Peso medio molecolare: 43.34

Composizione atmosferica (by volume):

• 95.32% CO₂
• 2.7% N₂
• Tracce: H₂O (210ppm), NO (100ppm), Ne (2.5ppm), HDO (Hydrogen-Deuterium-Oxygen, 0.85ppm), Kr (0.3ppm), Xe (0.08ppm)

L'acqua è molto variabile, in genere costituisce circa l'1%.

L'atmosfera di Marte è lo strato di gas che circonda il pianeta. È composto principalmente da anidride carbonica. La pressione atmosferica sulla superficie marziana è in media di 600 pascal (0,087 psi; 6,0 mbar), circa lo 0,6% della pressione media a livello del mare di 101,3 kilopascal (14,69 psi; 1,013 bar). Si estende da un minimo di 30 pascal (0,0044 psi; 0,30 mbar) sul picco dell'Olympus Mons a oltre 1.155 pascal (0,1675 psi; 11,55 mbar) nelle profondità dell'Hellas Planitia. Questa pressione è ben al di sotto del limite di Armstrong per il corpo umano non protetto. La massa atmosferica di Marte di 25 teratonnellate si confronta con i 5148 teratonnellate della Terra con un'altezza di scala di circa 11 chilometri (6,8 mi) rispetto ai 7 chilometri della Terra (4,3 mi).

L'atmosfera è piuttosto polverosa, dando al cielo marziano un colore marrone chiaro o rosso-arancio quando visto dalla superficie.

Giove

Giove è il quinto pianeta dal Sole e il più grande del Sistema Solare. È un pianeta gigante con una massa di un millesimo quella del Sole, ma due volte e mezzo quella di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare messi insieme. Giove è un gigante gassoso, insieme a Saturno, con gli altri due pianeti giganti, Urano e Nettuno, giganti del ghiaccio. Giove era noto agli astronomi dei tempi antichi. I romani lo chiamarono come il loro dio Giove. Se visto dalla Terra, Giove può raggiungere un'apparente magnitudine di -2,94, abbastanza luminosa da consentire alla sua luce riflessa di proiettare ombre, rendendolo in media il terzo oggetto più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna e Venere.

Giove è principalmente composto da idrogeno con un quarto della sua massa che include elio, sebbene l'elio comprenda solo circa un decimo del numero di molecole. Potrebbe anche avere un nucleo roccioso di elementi più pesanti, ma come gli altri pianeti giganti, Giove manca di una superficie solida ben definita. A causa della sua rapida rotazione, la forma del pianeta è quella di uno sferoide oblato (ha un leggero ma evidente rigonfiamento attorno all'equatore). L'atmosfera esterna è visibilmente separata in diverse bande a diverse latitudini, con conseguenti turbolenze e tempeste lungo i loro confini interagenti. Un risultato di queste turbolenze è la Grande Macchia Rossa, una tempesta gigantesca che esiste almeno dal 17° secolo, quando fu vista per la prima volta da un telescopio. Intorno a Giove c'è un debole sistema ad anello planetario e una potente magnetosfera. Giove ha almeno 67 lune, comprese le quattro grandi lune galileiane scoperte da Galileo Galilei nel 1610. Ganimede, la più grande di queste, ha un diametro maggiore di quello del pianeta Mercurio.

Giove è stato esplorato in diverse occasioni da un'astronave robotica, in particolare durante le prime missioni di sorvolo di Pioneer e Voyager e successivamente dall'orbita Galileo. Alla fine di febbraio 2007, Giove fu visitato dalla sonda New Horizons, che usò la gravità di Giove per aumentare la sua velocità e piegare la sua traiettoria lungo il percorso per Plutone. L'ultima sonda che ha visitato il pianeta è Giunone, entrata in orbita attorno a Giove il 4 luglio 2016. I futuri obiettivi per l'esplorazione di Giove includono il probabile oceano liquido coperto di ghiaccio della sua luna "Europa".

Atmosfera di Giove

Pressione in superficie: >>1000 bars
Temperatura a 1 bar: 165 K (-108° C)
Temperatura a 0.1 bar: 112 K (-161° C)
Velocità dei venti: fino a 150 m/s (<30 gradi di latitudine), fino 40 m/s (>30 gradi di latitudine)
Altezza di scala: 27 km
Peso medio molecolare: 2.22

Composizione atmosferica (by volume):

• 89.8% H₂
• 10.2% He
• Tracce: CH₄ (3000ppm), NH₃ (260ppm), HD (Hydrogen Deuteride, 28ppm), C₂H₆ (ethane, 5.8ppm), H₂O (4ppm, varies with pressure)

Giove ha la più grande atmosfera planetaria nel Sistema Solare, che si estende per oltre 5000 km (3000 mi) di altitudine. Poiché Giove non ha superficie, la base della sua atmosfera è generalmente considerata il punto in cui la pressione atmosferica è pari a 100 kPa (1,0 bar).

Giove è perpetuamente coperto di nuvole composte da cristalli di ammoniaca e probabile idrosolfuro di ammonio. Le nuvole si trovano nella tropopausa e sono disposte in bande di diverse latitudini, note come regioni tropicali. Le interazioni di questi schemi di circolazione contrastanti causano tempeste e turbolenze. Le velocità del vento di 100 m / s (360 km / h) sono comuni nei getti zonali.

Saturno

Saturno è il sesto pianeta dal Sole e il secondo più grande del Sistema Solare, dopo Giove. È un gigante gassoso con un raggio medio circa nove volte quello della Terra. Sebbene abbia solo un ottavo della densità media della Terra, con il suo volume più grande Saturno è poco più di 95 volte più massiccio. Saturno prende il nome dal dio romano dell'agricoltura.

L'interno di Saturno è probabilmente composto da un nucleo di ferro-nichel e roccia (composti di silicio e ossigeno). Questo nucleo è circondato da uno strato profondo di idrogeno metallico, uno strato intermedio di idrogeno liquido ed elio liquido, e infine all'esterno della linea di Frenkel uno strato gassoso. Saturno ha una tonalità giallo pallido a causa di cristalli di ammoniaca nella sua atmosfera superiore. Si pensa che la corrente elettrica all'interno dello strato di idrogeno metallico dia origine al campo magnetico planetario di Saturno, che è più debole di quello terrestre, ma ha un picco magnetico 580 volte quello della Terra a causa delle dimensioni maggiori. L'intensità del campo magnetico di Saturno è di circa un ventesimo di quella di Giove. L'atmosfera esterna è generalmente insignificante e priva di contrasto. La velocità del vento su Saturno può raggiungere i 1800 km/h (500 m/s), superiore a quella di Giove, ma non così elevata come quella di Nettuno.

Saturno ha un sistema di anelli che consiste in nove anelli principali continui e tre archi discontinui, composti principalmente da particelle di ghiaccio con una quantità minore di detriti rocciosi e polvere. E' risaputo che sessantadue lune orbitano attorno a Saturno, di cui cinquantatré hanno ufficialmente un nomee. Questo non include le centinaia di mini-lune che comprendono gli anelli. Titano, la luna più grande di Saturno e la seconda più grande del Sistema Solare, è più grande del pianeta Mercurio, sebbene meno massiccia, ed è l'unica luna nel Sistema Solare ad avere un'atmosfera sostanziale.

Atmosfera di Saturno

Pressione in superficie: >>1000 bars
Temperatura a 1 bar: 134 K (-139° C)
Temperatura a 0.1 bar: 84 K (-189° C)
Densità a 1 bar: 0.19 kg/m³
Velocità dei venti: fino a 400 m/s (<30 gradi di latitudine), fino a 150 m/s (>30 gradi di latitudine)
Altezza di scala: 59.5 km
Peso medio molecolare: 2.07

Composizione atmosferica (by volume):

• 96.3% H₂
• 3.25% He
• Tracce: CH₄ (4500ppm), NH₃ (125ppm), HD (Hydrogen Deuteride, 110ppm), C₂H₆ (ethane, 7ppm)

L'atmosfera di Saturno presenta uno schema a bande simile a quello di Giove, ma le bande di Saturno sono molto più deboli e sono molto più larghe vicino all'equatore. La composizione delle nuvole varia con la profondità e la pressione crescente. I venti su Saturno sono i secondi più veloci tra i pianeti del Sistema Solare, dopo quelli di Nettuno.

Urano

Urano è il settimo pianeta dal sole. Ha il terzo raggio planetario più grande e la quarta massa planetaria nel Sistema Solare. Urano è simile nella composizione a Nettuno ed entrambi hanno una composizione chimica sfusa diversa da quella dei più grandi giganti gassosi Giove e Saturno. Per questo motivo, gli scienziati spesso classificano Urano e Nettuno come "giganti del ghiaccio" per distinguerli dai giganti gassosi. L'atmosfera di Urano è simile a quella di Giove e di Saturno nella sua composizione primaria di idrogeno ed elio, ma contiene più "ghiacci" come acqua, ammoniaca e metano, insieme a tracce di altri idrocarburi. È l'atmosfera planetaria più fredda del Sistema Solare, con una temperatura minima di 49 K (−224,2° C), e ha una struttura a nuvole complessa e stratificata: si pensa con acqua per formare le nuvole più basse e metano per quelle più alte. L'interno di Urano è principalmente composto da ghiacci e roccia.

Urano è l'unico pianeta il cui nome deriva da una figura della mitologia greca, dalla versione latinizzata del dio greco del cielo Ouranos. Come gli altri pianeti giganti, Urano ha un sistema ad anello, una magnetosfera e numerose lune. Il sistema uraniano ha una configurazione unica tra quelle dei pianeti perché il suo asse di rotazione è inclinato lateralmente, quasi nel piano della sua orbita solare. I suoi poli nord e sud, quindi, si trovano dove la maggior parte degli altri pianeti hanno i loro equatori. Nel 1986, le immagini di Voyager 2 mostrarono Urano come un pianeta quasi privo di caratteristiche alla luce visibile, senza le bande di nuvole o le tempeste associate agli altri pianeti giganti. Le osservazioni dalla Terra hanno mostrato cambiamenti stagionali e un aumento dell'attività meteorologica mentre Urano si avvicinava al suo equinozio nel 2007. La velocità del vento può raggiungere i 250 metri al secondo (900 km/h, 560 mph).

Atmosfera di Urano

Pressione in superficie: >>1000 bars
Temperatura a 1 bar: 76 K (-197° C)
Temperatura a 0.1 bar: 53 K (-220° C)
Densità a 1 bar: 0.42 kg/m³
Velocità dei venti: 0-250 m/s
Altezza di scala: 27.7 km
Peso medio molecolare: 2.64

Composizione atmosferica (by volume):

• 82.5% H₂
• 15.2% He
• 2.3% CH₄
• Tracce: HD (Hydrogen Deuteride, 148ppm)

Sebbene non vi sia una superficie solida ben definita all'interno di Urano, la parte più esterna dell'involucro gassoso di Urano accessibile al telerilevamento si chiama atmosfera. La capacità di telerilevamento si estende fino a circa 300 km al di sotto del livello di 1 bar (100 kPa), con una pressione corrispondente di circa 100 bar (10 MPa) e una temperatura di 320 K. La tenue termosfera si estende su due raggi planetari dalla superficie nominale, definita a una pressione di 1 bar. L'atmosfera uraniana può essere divisa in tre strati: la troposfera, tra altitudini di -300 e 50 km e pressioni da 100 a 0,1 bar (da 10 MPa a 10 kPa); la stratosfera, che abbraccia altitudini tra 50 e 4000 km e pressioni comprese tra 0,1 e 10-10 bar (da 10 kPa a 10 µPa); e la termosfera che si estende da 4000 km fino a 50.000 km dalla superficie. Non c'è mesosfera.

Nettuno

Nettuno è l'ottavo pianeta conosciuto e più lontano dal Sole nel Sistema Solare. E' il quarto pianeta più grande per diametro, il terzo più massiccio e il pianeta gigante più denso. Nettuno è 17 volte la massa della Terra ed è leggermente più massiccio del suo quasi gemello Urano (15 volte la massa della Terra). Nettuno orbita intorno al Sole una volta ogni 164,8 anni ad una distanza media di 30,1 unità astronomiche (4,50 × 10 ⁹ km). Prende il nome dal dio romano del mare e ha il simbolo astronomico ♆, una versione stilizzata del tridente del dio Nettuno.

Nettuno non è visibile ad occhio nudo ed è l'unico pianeta del Sistema Solare individuato dalla previsione matematica piuttosto che dall'osservazione empirica. Cambiamenti inattesi nell'orbita di Urano hanno portato Alexis Bouvard a dedurre che la sua orbita era soggetta a perturbazione gravitazionale da parte di un pianeta sconosciuto. Nettuno fu successivamente osservato con un telescopio il 23 settembre 1846 da Johann Galle entro un certo grado della posizione prevista da Urbain Le Verrier. La sua luna più grande, Tritone, fu scoperta poco dopo, sebbene nessuna delle 14 lune rimaste del pianeta rimase localizzata telescopicamente fino al 20° secolo. La distanza del pianeta dalla Terra gli conferisce una dimensione apparente molto piccola, il che lo rende difficile studiare con i telescopi terrestri. Nettuno è stato visitato da Voyager 2, quando è volato sul pianeta il 25 agosto 1989. L'avvento del telescopio spaziale Hubble e di grandi telescopi terrestri con ottica adattiva ha recentemente consentito ulteriori osservazioni dettagliate da lontano.

La composizione di Nettuno è simile a quella di Urano e diversa da quelle dei più grandi giganti gassosi, Giove e Saturno. Come su Giove e Saturno, l'atmosfera è composta principalmente da idrogeno ed elio, insieme a tracce di idrocarburi e forse azoto, ma contiene una percentuale più elevata di "ghiacci" come acqua, ammoniaca e metano. Tuttavia, il suo interno, come quello di Urano, è principalmente composto da ghiacci e roccia, motivo per cui Urano e Nettuno sono normalmente considerati "giganti del ghiaccio" per enfatizzare questa distinzione. Tracce di metano nelle regioni ultraperiferiche spiegano in parte l'aspetto blu del pianeta.

Contrariamente all'atmosfera nebulosa e relativamente informe di Urano, l'atmosfera di Nettuno ha modelli meteorologici attivi e visibili. Ad esempio, al tempo del sorvolo di Voyager 2 nel 1989, l'emisfero meridionale del pianeta aveva una Grande Macchia Oscura paragonabile alla Grande Macchia Rossa su Giove. Questi modelli meteorologici sono guidati dai venti più forti sostenuti di qualsiasi pianeta del Sistema Solare, con velocità del vento registrate fino a 2100 chilometri orari (580 m / s; 1300 mph). A causa della sua grande distanza dal Sole, l'atmosfera esterna di Nettuno è uno dei luoghi più freddi del Sistema Solare, con temperature alle sommità delle nuvole che si avvicinano a 55 K (-218° C). Le temperature al centro del pianeta sono di circa 5400 K (5100° C). Nettuno ha un sistema ad anello debole e frammentato (denominato "archi"), che fu scoperto per la prima volta negli anni '60 e confermato da Voyager 2.

Atmosfera di Nettuno

Pressione in superficie: >>1000 bars
Temperatura a 1 bar: 72 K (-201° C)
Temperatura a 0.1 bar: 55 K (-218° C)
Densità at 1 bar: 0.45 kg/m³
Velocità dei venti: 0-580 m/s
Altezza di scala: 19.1-20.3 km
Peso medio molecolare: 2.53-2.69

Composizione atmosferica (by volume):

• 80.0% H₂
• 19.0% He
• 1.5% CH₄
• Tracce: HD (Hydrogen Deuteride, 192ppm), C₂H₆ (ethane, 1.5ppm)

Il meteo di Nettuno è caratterizzato da sistemi di tempesta estremamente dinamici, con venti che raggiungono velocità di quasi 600 m/s (2200 km/h; 1300 mph), raggiungendo quasi il flusso supersonico. L'abbondanza di metano, etano e acetilene all'equatore di Nettuno è 10–100 volte maggiore rispetto ai poli. Questo viene interpretato come prova di risalita dalle acque profonde all'equatore e subsidenza vicino ai poli.

Sole

Il sole è la stella al centro del sistema solare. È una sfera quasi perfetta di plasma caldo, con movimento convettivo interno che genera un campo magnetico attraverso un processo a dinamo. È di gran lunga la fonte di energia più importante per la vita sulla Terra. Il suo diametro è circa 109 volte quello della Terra e la sua massa è circa 330.000 volte quella della Terra, pari a circa il 99,86% della massa totale del Sistema Solare. Circa tre quarti della massa del Sole è costituita da idrogeno; il resto è principalmente elio, con quantità molto più piccole di elementi più pesanti, tra cui ossigeno, carbonio, neon e ferro.

Il Sole è una stella di sequenza principale di tipo G (G2V) basata sulla classe spettrale ed è informalmente indicato come una nana gialla. Si è formato circa 4,6 miliardi di anni fa dal collasso gravitazionale della materia all'interno di una regione di una grande nuvola molecolare. Gran parte di questa materia si raccolse al centro, mentre il resto si appiattì in un disco orbitante che divenne il Sistema Solare. La massa centrale divenne così calda e densa, che alla fine iniziò la fusione nucleare nel suo nucleo. Si pensa che quasi tutte le stelle si formino con questo processo.

Il Sole è all'incirca a metà del suo ciclo di vita: non è cambiato radicalmente da oltre quattro miliardi di anni e rimarrà abbastanza stabile per oltre altri cinque miliardi di anni. Tuttavia, dopo l'interruzione della fusione dell'idrogeno nel suo nucleo, il Sole subirà gravi cambiamenti e diventerà un gigante rosso. Si calcola che il Sole diventerà sufficientemente grande da inghiottire le orbite attuali di Mercurio, Venere e forse della Terra.

The enormous effect of the Sun on Earth has been recognized since prehistoric times, and the Sun has been regarded by some cultures as a deity. The synodic rotation of Earth and its orbit around the Sun are the basis of the solar calendar, which is the predominant calendar in use today.

Atmosfera solare

Pressione dei gas in superficie (al massimo della fotosfera): 0.868 mb
Pressione al minimo della fotosfera (profondità ottica = 1): 125 mb
Temperatura effettiva: 5772 K (~5498° C)
Temperatura al massimo della fotosfera: 4400 K (~4126° C)
Temperatura al minimo della fotosfera: 6600 K (~6326° C)
Temperatura at massimo della cromosfera: ~30 000 K (~29726° C)
Spessore della fotosfera: ~500 km
Spessore della cromosfera: ~2500 km
Ciclo dell'attività solare: 11.4 anni

Composizione fotosferica:

• 90.965% H₂
• 8.889% He
• Tracce: O (774ppm), C (330ppm), Ne (112ppm), N (102ppm), Fe (43ppm), Mg (35ppm), Si (32ppm), S (15ppm)

Luna

La Luna è l'unico satellite naturale permanente della Terra. È uno dei più grandi satelliti naturali nel Sistema Solare e il più grande tra i satelliti planetari rispetto alla dimensione del pianeta che orbita (il suo primario). È il satellite più denso tra quelli di cui si conosce la densità (dopo il satellite "Io" di Giove).

Si pensa che la Luna si sia formata circa 4,5 miliardi di anni fa, non molto tempo dopo la Terra. Vi sono diverse ipotesi per la sua origine; la spiegazione più ampiamente accettata è che la Luna si è formata dai detriti lasciati dopo un impatto gigantesco tra la Terra e un corpo delle dimensioni di Marte chiamato Theia.

La Luna è in rotazione sincrona con la Terra, mostrando sempre la stessa faccia, con il suo lato vicino contrassegnato da materia vulcanica scura che riempie gli spazi tra i brillanti altopiani crostali e i crateri di impatto prominenti. È il secondo oggetto celeste più luminoso e regolarmente visibile nel cielo terrestre dopo il Sole, misurato dall'illuminamento sulla superficie terrestre. La sua superficie è in realtà scura (sebbene possa apparire di un bianco molto brillante) con un riflesso leggermente più alto di quello dell'asfalto consumato. La sua prominenza nel cielo e il suo ciclo regolare di fasi hanno dato alla Luna un'importante influenza culturale fin dai tempi antichi su lingua, calendari, arte e mitologia.

L'influenza gravitazionale della Luna produce le maree dell'oceano, le maree terrestri e il leggero allungamento della giornata. L'attuale distanza orbitale della Luna è circa trenta volte il diametro della Terra, con le sue dimensioni apparenti nel cielo quasi uguali a quelle del Sole, portando alla Luna che copre il Sole quasi interamente nell'eclissi solare totale. Questa corrispondenza di dimensioni visive apparenti non continuerà nel lontano futuro. La distanza lineare della Luna dalla Terra sta attualmente aumentando a una velocità di 3,82 ± 0,07 centimetri (1,504 ± 0,028 pollici) all'anno, ma questa frequenza non è costante.

Il programma "Luna" dell'Unione Sovietica fu il primo a raggiungere la Luna con un veicolo spaziale senza pilota nel 1959; il programma Apollo della NASA degli Stati Uniti ha realizzato le uniche missioni con equipaggio fino ad oggi, a partire dalla prima missione di orbita lunare con equipaggio di Apollo 8 nel 1968 e sei atterraggi lunari con equipaggio tra il 1969 e il 1972, con il primo Apollo 11. Queste missioni hanno recuperato 380 kg (840 lb) di rocce lunari, che sono state utilizzate per sviluppare una comprensione geologica dell'origine della Luna, la formazione della sua struttura interna e la sua storia successiva. Dopo la missione Apollo 17 nel 1972, la Luna è stata visitata solo da veicoli spaziali senza pilota.

Atmosfera lunare

Intervallo di temperatura diurna (all'equatore): 95 K to 390 K (~ -178° C to +116° C)
Massa atmosferica totale: ~25 000 kg
Pressione in superficie (notturna): 3 x 10^-15 bar (2 x 10^-12 torr)
Ricchezza in superficie: 2 x 10⁵ particles/cm³

Composizione (particelle per centimetro cubo):

• ⁴He: 40 000
• ²⁰Ne: 40 000
• H₂: 35 000
• ⁴⁰Ar: 30 000
• ²²Ne: 5000
• ³⁶Ar: 2000
• CH₄: 1000
• NH₃: 1000
• CO₂: 1000
• Tracce: O⁺, Al⁺, Si⁺, P⁺, Na⁺, Mg⁺

La composizione della tenue atmosfera lunare è poco nota e variabile, si tratta di stime dei limiti superiori della composizione dell'atmosfera ambientale notturna. I livelli diurni erano difficili da misurare a causa del riscaldamento e del degassamento degli esperimenti sulla superficie di Apollo.