Andiamo più a fondo nella conoscenza del Sistema Solare
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Andiamo più a fondo nella conoscenza
del Sistema Solare
Come abbiamo visto nelle pagine precedenti il Sistema Solare è un insieme di
molti corpi celesti, diversi fra loro. La sua forma complessiva è quella di una sfera di
migliaia e migliaia di unità astronomiche. Questa sfera racchiude entro di sé
diversi sottosistemi: all’esterno la nube di Oort, all'interno, la fascia di Kuiper, e
ancora più all’interno, la zona dei pianeti.
Ma come stanno assieme tutti questi corpi e quali sono i loro mutui rapporti,
insomma che succede nel Sistema Solare?
Il nome “Sistema Solare” avrebbe già dovuto insospettirvi: ci indica senza alcuna
ambiguità il fatto che il Sole regola tutto il sistema di pianeti, satelliti, comete e via
discorrendo. Studiandolo possiamo capire come "funziona" il sistema Solare e
perché.
Il Sole è una stella di tipo G2V (si legge g due quinta), una designazione che gli
astronomi danno a stelle come la nostra, relativamente piccole e tranquille, con
una vita cioè regolare e non troppo agitata, e di colore verso il giallo-rosso.
Anticipiamo qualcosa sul Sole, per capire la sua fondamentale azione nel Sistema
che da lui prende il nome.
7Anche se come stella è relativamente piccola il Sole,
rispetto alle dimensioni della Terra, è decisamente un
gigante: 1.391.980 chilometri di diametro contro i
12.756 chilometri della Terra. È quindi una gigantesca
sfera di gas con temperatura e densità che crescono
dall'esterno, dove abbiamo una temperatura di 6-7000
gradi ed una densità di poche particelle ogni
centimetro cubo. Al suo centro pensiamo vi siano
invece temperature di 14-15 milioni di gradi e una
densità di 150 grammi ogni centimetro cubo (150 volte
più denso dell’acqua e 30 volte più denso della
roccia).
Ma queste informazioni servono a poco ... per comprendere il funzionamento del
Sistema Solare abbiamo bisogno di analizzare alcune caratteristiche del Sole:
1. ha una massa enorme e quindi genera un campo gravitazionale enorme
2. emette continuamente radiazione
3. emette continuamente un flusso di particelle
4. è dotato di un campo magnetico piuttosto forte.
Esaminiamo queste caratteristiche una alla volta:
• Il campo gravitazionale del Sole:
La massa del Sole è preponderante nel Sistema Solare, rappresenta infatti il 99.65%
del totale. Tutti gli altri corpi presenti nel sistema, ovvero pianeti, satelliti, migliaia e
migliaia di asteroidi, miliardi di nuclei cometari, nubi di polveri etc. sommati tutti
assieme costituiscono meno dello 0,4 % del totale. Una inezia.
Parliamo della Terra e della sua attrazione gravitazionale. Se abbiamo una
gomma in mano e la lasciamo questa cade ai nostri piedi; lo avevate notato? Fra
i vari oggetti e la Terra esiste un rapporto di attrazione reciproca. Certo quello che
8noi vediamo è che la gomma viene attratta dalla Terra e ci riesce molto difficile
pensare che la gomma attragga la Terra. Questo perché le masse in gioco sono
tanto diverse che l’attrazione esercitata dalla gomma è enormemente inferiore a
quella esercitata dalla Terra.
Proviamo a fare un paragone. Sostituiamo alla
gomma un ragazzo che tira una fune, all'altro capo
mettiamo cento ragazzi che tirano la stessa fune in
senso contrario e supponiamo che tutti i ragazzi siano
grandi e forti egualmente. Chiaramente i cento
ragazzi riusciranno a spostare verso di loro il ragazzo
da solo. Ma anche il ragazzo da solo riuscirà a
spostare, molto di meno, il gruppo di ragazzi, tanto
che praticamente non ce ne accorgeremmo.
L’unica differenza è che tra la Terra e la gomma non ci sono corde, si tratta di
un’azione a distanza.
Qualunque altro corpo noi mettiamo al posto della gomma, anche esso sarà
attratto dalla Terra. In quel punto insomma, verifichiamo la esistenza di una
proprietà: se lì mettiamo un qualunque altro corpo questo risentirà di una forza
dovuta alla attrazione gravitazionale originata dalla Terra.
Possiamo fare una prima astrazione
importante: ogni corpo, per il fatto di
avere massa, esercita un’azione di
attrazione gravitazionale verso ogni altro
corpo e quindi genera nello spazio
circostante un "campo" di forze e l’
attrazione sarà tanto maggiore quanto
maggiore è la massa del corpo che
crea il campo (la sorgente di campo).
9Ora possiamo tornare al nostro Sole. Avendo una massa tanto grande creerà un
campo gravitazionale molto intenso che si espande in tutto il Sistema Solare. Tutti
gli altri corpi risentono di quest’attrazione esattamente come la gomma che
tenevamo in mano poco fa risentiva del campo gravitazionale terrestre. Gli altri
corpi, dai pianeti ai satelliti agli asteroidi, creano a loro volta un campo
gravitazionale, ma assai più modesto, dato che la loro massa è enormemente
minore di quella del Sole.
Ma chiediamoci un momento: perché la Terra e tutti gli altri pianeti, asteroidi,
comete etc. non cadono sul Sole ma gli orbitano attorno?
Dovremmo sapere bene tutta la storia del Sistema Solare, che ha quasi 5 miliardi di
anni, ma possiamo farcene comunque una idea corretta in modo abbastanza
semplice.
Prendiamo una gomma per cancellare. Teniamola inizialmente in mano, poi
lasciamola cadere. Essa cade a terra esattamente sulla verticale del punto da
cui la abbiamo lasciata.
Ora lanciamola distante con poca
forza, cadrà un po’ più in là. Se
ripetiamo la stessa esperienza più volte
dando alla gomma una “spinta” sempre
maggiore, ci rendiamo conto che la
gomma cade sempre più lontano tanto
maggiore è la forza che saremo riusciti a
trasmettere al momento del lancio. Se
riuscissimo a darle una sufficiente
velocità iniziale la gomma entrerebbe in
orbita attorno alla Terra.
E’ esattamente quello che succede a pianeti, asteroidi ... Evidentemente riescono
a contrastare la forza di attrazione prodotta dal Sole non abbastanza da poter
“scappare”, ma a sufficienza per poter “non cadere” sul Sole stesso e girargli
intorno nelle loro rispettive orbite.
10• La radiazione emessa dal Sole:
Il Sole produce energia al suo interno, nel cosiddetto nucleo, grazie alle reazioni di
fusione nucleare. In questa zona la densità è elevatissima, ovvero le particelle di
materiale, in gran parte idrogeno, stanno molto vicine una all’altra e, dato che si
muovono in tutte le direzioni, si urtano continuamente, portando la temperatura a
diversi milioni di gradi.
In queste condizioni avviene la fusione
nucleare: 4 nuclei dell’atomo di idrogeno si
“fondono” assieme e formano un nucleo di
elio. In questa reazione nucleare però una
parte della massa, in sovrappiù, viene
convertita in energia che inizia il suo lento
cammino verso la superficie, passa i vari strati
di gas e qualche milione di anni dopo, arriva
alla superficie del Sole e da lì viene emessa in
tutto lo spazio.
Questa energia impiega altri 8 minuti per arrivare sulle nostre teste, ma è quella
prodotta dal Sole qualche milione di anni prima. Per arrivare a Plutone, il più
distante dei pianeti, impiega circa 320 minuti, mentre per arrivare ai confini della
Nube di Oort ed uscire dal Sistema Solare impiega circa 6 giorni.
La sua distribuzione nello spazio varia in un modo simile ai campi gravitazionale e
magnetico, ovvero cala molto rapidamente con la distanza. Lo possiamo
sperimentare con una torcia accesa in una stanza buia: se avviciniamo la torcia
allo schermo la zona illuminata, cioè colpita dalla radiazione, è piccola, se
allontaniamo la torcia dallo schermo la zona illuminata si allarga moltissimo.
• Il flusso di particelle emesso dal Sole:
Date le temperature in gioco sia al centro (milioni di gradi) che sulla superficie del
Sole (migliaia di gradi) alcune particelle vengono “strappate” dal Sole stesso ed
11emesse nello spazio circostante. Il flusso di queste particelle viene chiamato
“vento solare”. Quindi il Sole, oltre che radiazione, emette anche particelle
elementari. Il numero di particelle che colpisce una superficie fissata diminuisce
molto rapidamente con la distanza.
Questo è ancora più semplice da capire. Pensiamo ad una specie di macchina
che proietta palle da tennis in tutte le direzioni se mettiamo uno schermo a un
metro di distanza questo sarà colpito da un certo numero di palle che diminuirà
velocemente più lontano mettiamo lo schermo.
• Il campo magnetico del Sole:
Dobbiamo infine considerare che tutta questa attività di produzione di energia
nel nucleo e di trasporto della stessa dal centro della sfera di gas alla sua
superficie genera, entro il Sole, delle grandi zone elettricamente cariche. Dato
che il Sole gira su sé stesso, la presenza di queste zone elettricamente cariche fa sì
che si produca un intenso campo magnetico.
Cosa intendiamo per campo magnetico e come varia?
Procuriamoci una calamita, un pezzettino di ferro molto più leggero della
calamita, un foglio di carta e della limatura di ferro.
Mettiamo la calamita su una superficie molto liscia. Poniamo il pezzetto di ferro ad
1 centimetro dalla calamita, verrà attratto dalla calamita e vi si attaccherà. Ora
proviamo a metterlo alla distanza di 2 centimetri, il fenomeno si ripeterà, e così via
aumentando di volta in volta la distanza.
Man mano che allontaneremo il pezzetto di ferro avremo la sensazione che la
forza che agisce su di esso, dovuta al campo magnetico creato dalla calamita,
sia minore. Tanto che, ad una certa distanza, il pezzettino di ferro non riuscirà a
muoversi verso la calamita: la forza di attrazione sarà troppo debole per spostarlo.
Possiamo pensare quindi che il campo di forza creato dalla calamita dipenda
dalla distanza dalla calamita stessa.
12Se potessimo fare le cose in modo molto accurato troveremmo che il campo
magnetico, così come quello gravitazionale, dipende dalla distanza e, in
particolare, dall’inverso del quadrato della distanza.
Quanto abbiamo appreso sul campo magnetico ci aiuta a capire qualcosa di più
anche sul campo gravitazionale: anche se i due campi sono dovuti a fenomeni
diversissimi, sembrano comportarsi in maniera molto simile.
Perché la Luna non “cade” sul Sole, o la gomma che tenevamo in mano poco fa,
quando la lasciamo, cade a Terra invece di essere anch’essa attratta dal Sole?
Il Sole ha una massa enormemente più grande della Terra, ma la sua distanza
dalla Luna o dalla gomma è enormemente più grande di quella della Terra e
quindi, in quel punto “vince” il campo di attrazione gravitazionale della Terra
rispetto a quello del Sole.
E’ quindi importante considerare la distanza a cui ci troviamo dal corpo che
produce un certo campo gravitazionale.
Possiamo ricordare che, in ogni punto del sistema, dai pianeti più vicini al Sole fino
alle estreme regioni della nube di Oort, occorre “fare i calcoli” e considerare tutti
i campi che entrano in gioco, non solo quelli del Sole, ma anche quelli degli altri
corpi.
Ricorda che se vuoi avere altre
informazioni, vedere più
immagini o anche rivolgere una
domanda direttamente ad un
astronomo puoi recarti sul sito
Web www.scopriticielo.it.
Entra nel sito e clicca sul tuo Osservatorio, quello di Monte Azzurro.
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