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 del Sistema Solare. Visto dalla Terra, sembra muoversi intorno 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 nessuna atmosfera per trattenere il calore, la temperatura della superficie di Mercurio varia di giorno più di qualsiasi altro pianeta del Sistema Solare, variando 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 al di sotto di 180 K (-93 ° C; -136 ° F). L'asse di Mercurio ha la più piccola inclinazione di qualsiasi pianeta del Sistema Solare (circa 1⁄30 gradi) e la sua eccentricità orbitale è la più grande di tutti i pianeti conosciuti nel Sistema Solare. All'afelio, Mercurio è circa 1,5 volte più lontano dal Sole rispetto al perielio. La superficie di Mercurio è fortemente craterizzata e ha un aspetto simile alla Luna, il che indica che è stata geologicamente inattiva per miliardi di anni.

Mercurio è bloccato in base alle maree o alla gravità con il Sole in una risonanza 3:2 e ruota in un modo unico nel Sistema Solare. Per quanto visto rispetto alle stelle fisse, ruota sul proprio asse esattamente tre volte ogni due rivoluzioni che compie attorno al Sole. Visto dal Sole, in un sistema di riferimento che ruota con il moto orbitale, sembra ruotare solo una volta ogni due anni mercuriani. Un osservatore su Mercurio vedrebbe quindi solo un giorno ogni due anni.

Poiché Mercurio orbita attorno al Sole all'interno dell'orbita terrestre (come Venere), può apparire nel cielo terrestre al mattino o alla sera, ma non nel cuore della notte. Inoltre, come Venere e la Luna, mostra una gamma completa di fasi mentre si muove intorno 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 rispetto a Venere. Due veicoli spaziali hanno visitato Mercurio: il Mariner 10 è volato nel 1974 e nel 1975; e MESSENGER, lanciato nel 2004, ha orbitato attorno a Mercurio oltre 4000 volte in quattro anni, prima di esaurire il suo carburante e schiantarsi sulla superficie del pianeta il 30 aprile 2015.

Atmosfera di mercurio

L'atmosfera di Mercurio è un'esosfera delimitata dalla superficie, essenzialmente un vuoto.

Pressione superficiale: <~5 x 10^-15 bar (0,005 picobar)
Temperatura media: 440 K (167 C) (590-725 K, lato esposto al sole)
Massa totale dell'atmosfera: <~10000 kg

Composizione atmosferica (Abbondanza delle colonne 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 diurna sulla superficie di Mercurio sia generalmente estremamente elevata, le osservazioni suggeriscono fortemente che su Mercurio esista ghiaccio (acqua ghiacciata). I fondi dei profondi crateri ai poli non sono mai esposti alla luce solare diretta e le temperature rimangono al di sotto dei 102 K; molto inferiore alla media globale.

Mercurio è troppo piccolo e caldo perché la sua gravità possa trattenere un'atmosfera significativa per lunghi periodi di tempo; ha una tenue esosfera delimitata dalla 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 riforniti da una varietà di fonti. Gli atomi di idrogeno e di elio probabilmente provengono dal vento solare, diffondendosi nella magnetosfera di Mercurio prima di fuggire di nuovo nello spazio. Il decadimento radioattivo degli elementi all'interno della crosta di Mercurio è un'altra fonte di elio, così come di sodio e potassio.

Venere

Venere è il secondo pianeta dal Sole, in orbita attorno ad esso ogni 224,7 giorni terrestri. Ha il periodo di rotazione più lungo (243 giorni) di qualsiasi pianeta del Sistema Solare e ruota nella direzione opposta 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. Poiché Venere è un pianeta inferiore alla Terra, non sembra mai avventurarsi lontano dal Sole; il suo allungamento raggiunge un massimo di 47,8°.

Venere è un pianeta terrestre ed è talvolta chiamato il "pianeta gemello" della Terra a causa delle loro 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 avvolta da uno strato opaco di nubi altamente riflettenti di acido solforico, che impediscono alla sua superficie di essere vista dallo spazio alla luce visibile. Potrebbe aver avuto oceani d'acqua in passato, ma questi si sarebbero vaporizzati all'aumentare della temperatura a causa di un effetto serra incontrollato. L'acqua si è probabilmente fotodissociata e l'idrogeno libero è stato trascinato nello spazio interplanetario dal vento solare a causa della mancanza di un campo magnetico planetario. La superficie di Venere è un deserto arido intervallato da rocce simili a lastre ed è periodicamente riemerso dal vulcanismo.

Come uno degli oggetti più luminosi del cielo, Venere è stato un elemento importante nella cultura umana da quando esistono i documenti. È stato reso sacro agli dei di molte culture ed è stato fonte di ispirazione primaria per scrittori e poeti come "stella del mattino" e "stella della sera". Venere è stato il primo pianeta ad avere i suoi movimenti tracciati nel cielo, già nel secondo millennio aC, ed è stato un obiettivo primario per le prime esplorazioni interplanetarie come il pianeta più vicino alla Terra. È stato il primo pianeta oltre la Terra visitato da un'astronave (Mariner 2) nel 1962 e il primo ad essere atterrato con successo (da Venera 7) nel 1970. Le spesse nubi di Venere rendono impossibile l'osservazione della sua superficie alla luce visibile, e il primo mappe dettagliate non sono emerse fino all'arrivo dell'orbiter Magellano nel 1991. Sono stati proposti piani per rover o missioni più complesse, ma sono ostacolati dalle condizioni della superficie ostile di Venere.

Atmosfera di Venere

Pressione superficiale: 92 bar
Densità superficiale: ~65. kg/m³
Altezza scala: 15,9 km
Temperatura media: 737 K (464 C)
Massa totale dell'atmosfera: ~4.8 x 10²⁰

Velocità del vento: da 0,3 a 1,0 m/s (superficie)
Peso molecolare medio: 43,45

Composizione atmosferica (vicino alla superficie, in volume):

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

Venere ha un'atmosfera estremamente densa composta da 96,5% di anidride carbonica, 3,5% di azoto e tracce di altri gas, in particolare anidride solforosa. La massa della sua atmosfera è 93 volte quella terrestre, mentre la pressione sulla sua superficie è circa 92 volte quella terrestre, una pressione equivalente a quella a una profondità di quasi 1 chilometro sotto gli oceani terrestri. La densità in superficie è di 65 kg/m³, il 6,5% quella dell'acqua o 50 volte più densa dell'atmosfera terrestre a 20 °C a livello del mare. L'atmosfera ricca di CO₂ 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, che ha una temperatura superficiale minima di 55 K (-220 ° C) e una temperatura superficiale massima di 695 K (420 ° C), anche se Venere è quasi il doppio della distanza di Mercurio dal Sole e quindi riceve solo il 25% dell'irraggiamento solare di Mercurio. Questa temperatura è superiore a quella utilizzata per la sterilizzazione. Si dice spesso che la superficie di Venere assomigli ai racconti tradizionali dell'Inferno.

Terra

La Terra (altrimenti conosciuta 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 oggetto astronomico 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 della Terra è inclinato di 23,4° rispetto alla perpendicolare del suo piano orbitale, producendo variazioni stagionali sulla superficie del pianeta entro un periodo di un anno tropicale (365,24 giorni solari). La Luna, l'unico satellite naturale permanente della Terra, grazie alla sua relazione gravitazionale con la Terra, provoca le maree oceaniche, stabilizza l'orientamento dell'asse di rotazione terrestre e rallenta gradualmente la velocità di rotazione della Terra.

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 da massa terrestre, costituita da continenti e isole, che insieme ha molti laghi, fiumi e altre fonti d'acqua che contribuiscono all'idrosfera. La maggior parte delle regioni polari della Terra sono coperte di ghiaccio, compresa la calotta glaciale 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 a zolle.

Nel suo primo miliardo di anni, la vita è apparsa negli oceani della Terra e ha iniziato a influenzare l'atmosfera e la superficie, portando alla proliferazione di organismi aerobi e anaerobi. Da allora, la combinazione della distanza della Terra dal Sole, delle proprietà fisiche e della storia geologica ha permesso alla vita di evolversi e oggi prosperare. La prima vita indiscussa sulla Terra è sorta almeno 3,5 miliardi di anni fa. Le prime prove fisiche della vita includono la grafite biogenica in rocce metasedimentarie di 3,7 miliardi di anni scoperte nella Groenlandia sudoccidentale, così come "resti di vita biotica" trovati in rocce di 4,1 miliardi di anni nell'Australia occidentale. Tranne quando interrotta da eventi di estinzione di massa, la biodiversità della Terra 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 siano oggi estinte, si stima che esistano ancora 10-14 milioni di specie, di cui circa 1,2 milioni documentate e oltre 86 % non è stato ancora descritto. Più di recente, nel maggio 2016, gli scienziati hanno riferito che si stima che attualmente sulla Terra ci siano 1 trilione di specie con solo un millesimo dell'uno percento descritto. Nel luglio 2016, gli scienziati hanno riferito di aver identificato una serie di 355 geni dell'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. La popolazione umana della Terra è divisa tra circa 200 stati sovrani che interagiscono attraverso la diplomazia, i conflitti, i viaggi, il commercio e i mezzi di comunicazione.

Atmosfera terrestre

Pressione superficiale: 1014 mb
Densità superficiale: 1.217 kg/m³
Altezza scala: 8,5 km
Temperatura media: 288 K (15°C)
Massa totale dell'atmosfera: 5,1 x 10¹⁸ kg

Velocità del vento: da 0,3 a 1,0 m/s (superficie)
Intervallo di temperatura diurna: da 283 K a 293 K (da 10 a 20 C)
Velocità del vento: da 0 a 100 m/s
Peso molecolare medio: 28,97

Composizione atmosferica (in volume, aria secca):

• 78.08% N₂
• 20.95% O₂
• Minore: Ar (9340 ppm), CO₂ (400 ppm), Ne (18,18 ppm), He (5,24 ppm), CH₄ (1,7 ppm), Kr (1,14 ppm) ), H₂ (0,55 ppm)

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 della scala di circa 8,5 km. Ha una composizione del 78% di azoto e del 21% di ossigeno, con tracce di vapore acqueo, anidride carbonica e altre molecole gassose. L'altezza della troposfera varia con la latitudine, variando da 8 km ai poli a 17 km all'equatore, con alcune variazioni dovute a fattori meteorologici e stagionali.

L'atmosfera terrestre non ha confini definiti, si assottiglia lentamente 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 sale e viene sostituita da aria più fredda e ad alta densità. Il risultato è la circolazione atmosferica che guida il tempo 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 che le valli, i deserti e le calotte polari della Terra.

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 del Sistema Solare, e di Valles Marineris, uno dei più grandi canyon del Sistema Solare. Il liscio bacino boreale nell'emisfero settentrionale copre il 40% del pianeta e potrebbe essere un gigantesco impatto. Marte ha due lune, Phobos e Deimos, piccole e di forma irregolare. Questi potrebbero essere asteroidi catturati, simili a 5261 Eureka, un trojan di Marte.

Fino al primo sorvolo di Marte di successo nel 1965 da parte del Mariner 4, molti hanno ipotizzato la presenza di acqua liquida sulla superficie del pianeta. Questo si basava sulle variazioni periodiche osservate nelle macchie chiare e scure, in particolare alle latitudini polari, che sembravano essere mari e continenti; striature lunghe e scure sono state interpretate da alcuni come canali di irrigazione per l'acqua liquida. Queste caratteristiche in linea retta furono in seguito spiegate come illusioni ottiche, sebbene le prove geologiche raccolte da missioni senza equipaggio suggeriscano che Marte una volta 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 marziano Spirit ha campionato composti chimici contenenti molecole d'acqua nel marzo 2007. Il lander Phoenix ha campionato direttamente il ghiaccio d'acqua nel suolo marziano poco profondo il 31 luglio 2008. Il 28 settembre 2015, la NASA ha annunciato la presenza di acqua salata che scorre 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 sulla superficie: Mars Exploration Rover Opportunity e Mars Science Laboratory Curiosity. Le osservazioni del Mars Reconnaissance Orbiter hanno rivelato possibili flussi d'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 (sebbene attaccato ad altri composti e quindi non liberamente accessibile).

Sono in corso indagini che valutano il potenziale di abitabilità passato di Marte, nonché la possibilità di vita esistente. Le indagini in situ sono state eseguite dai lander Viking, dai rover Spirit e Opportunity, dal lander Phoenix e dal 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, che è superata solo da Giove, Venere, la Luna e il Sole. I telescopi ottici terrestri sono in genere limitati alla risoluzione di elementi di circa 300 chilometri (190 miglia) di diametro quando la Terra e Marte sono più vicini a causa dell'atmosfera terrestre.

Atmosfera marziana

Pressione superficiale: 6,36 mb al raggio medio (variabile da 4,0 a 8,7 mb a seconda della stagione)
Densità superficiale: ~0.020 kg/m³
Altezza scala: 11,1 km
Temperatura media: ~210 K (-63°C)
Massa totale dell'atmosfera: ~2,5 x 10¹⁶ kg

Intervallo di temperatura diurna: da 184 K a 242 K (da -89 a -31 C)
Velocità del vento: 2-7 m/s (estate), 5-10 m/s (autunno), 17-30 m/s (tempesta di polvere)
Peso molecolare medio: 43,34

Composizione atmosferica (in volume):

• 95.32% CO₂
• 2.7% N₂
• Minore: H₂O (210 ppm), NO (100 ppm), Ne (2,5 ppm), HDO (Idrogeno-Deuterio-Ossigeno, 0,85 ppm), Kr (0,3 ppm), Xe (0,08 ppm)

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

L'atmosfera di Marte è lo strato di gas che circonda Marte. 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 al livello del mare terrestre di 101,3 kilopascal (14,69 psi; 1,013 bar). Si va da un minimo di 30 pascal (0,0044 psi; 0,30 mbar) sul picco di 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 Armstrong per il corpo umano non protetto. La massa atmosferica di Marte di 25 teratonne è paragonabile ai 5148 teratoni della Terra con un'altezza della scala di circa 11 chilometri (6,8 mi) rispetto ai 7 chilometri della Terra (4,3 mi).

L'atmosfera è piuttosto polverosa, il che conferisce al cielo marziano un colore marrone chiaro o rosso-arancio se 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 pari a un millesimo di 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, essendo giganti di ghiaccio. Giove era noto agli astronomi dei tempi antichi. I romani la chiamarono in onore del loro dio Giove. Se visto dalla Terra, Giove può raggiungere una magnitudine apparente di -2,94, abbastanza luminoso da permettere alla sua luce riflessa di proiettare ombre, e rendendolo in media il terzo oggetto più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna e Venere.

Giove è composto principalmente da idrogeno con un quarto della sua massa costituito da elio, sebbene l'elio comprenda solo circa un decimo del numero di molecole. Può 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 intorno all'equatore). L'atmosfera esterna è visibilmente segregata in diverse bande a diverse latitudini, provocando turbolenze e tempeste lungo i loro confini interagenti. Un risultato importante è la Grande Macchia Rossa, una tempesta gigante che è nota per essere esistita almeno dal 17° secolo, quando fu vista per la prima volta al telescopio. Intorno a Giove c'è un debole sistema di anelli planetari 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 veicoli spaziali robotici, in particolare durante le prime missioni di sorvolo Pioneer e Voyager e successivamente dall'orbiter Galileo. Alla fine di febbraio 2007, Giove è stato visitato dalla sonda New Horizons, che ha utilizzato la gravità di Giove per aumentare la sua velocità e piegare la sua traiettoria in rotta verso Plutone. L'ultima sonda a visitare il pianeta è Juno, che è entrata in orbita attorno a Giove il 4 luglio 2016. I futuri obiettivi di esplorazione nel sistema di Giove includono il probabile oceano liquido ricoperto di ghiaccio della sua luna Europa.

Atmosfera gioviana

Pressione superficiale: >>1000 bar
Temperatura a 1 bar: 165 K (-108 C)
Temperatura a 0,1 bar: 112 K (-161 C)
Velocità del vento: fino a 150 m/s (<30 gradi di latitudine), fino a 40 m/s (>30 gradi di latitudine)
Altezza scala: 27 km
Peso molecolare medio: 2,22

Composizione atmosferica (in volume):

• 89.8% H₂
• 10.2% He
• Minore: CH₄ (3000 ppm), NH₃ (260 ppm), HD (deuteride di idrogeno, 28 ppm), C₂H₆ (etano, 5,8 ppm), H₂O (4 ppm, varia con la pressione)

Giove ha la più grande atmosfera planetaria del 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 perennemente coperto da nuvole composte da cristalli di ammoniaca e forse da idrosolfuro di ammonio. Le nuvole si trovano nella tropopausa e sono disposte in fasce di diverse latitudini, note come regioni tropicali. Le interazioni di questi modelli di circolazione contrastanti causano tempeste e turbolenze. 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 solo un ottavo della densità media della Terra, con il suo volume maggiore 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 esterno gassoso. Saturno ha una tonalità giallo pallido a causa dei 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 momento magnetico 580 volte quello della Terra a causa delle dimensioni maggiori di Saturno. L'intensità del campo magnetico di Saturno è circa un ventesimo di quella di Giove. L'atmosfera esterna è generalmente blanda e priva di contrasto, sebbene possano apparire caratteristiche longeve. La velocità del vento su Saturno può raggiungere i 1800 km/h (500 m/s), più alta di quella di Giove, ma non così alta come quella di Nettuno.

Saturno ha un sistema di anelli prominenti che consiste di nove anelli principali continui e tre archi discontinui e che è composto principalmente da particelle di ghiaccio con una minore quantità di detriti rocciosi e polvere. Si sa che sessantadue lune orbitano attorno a Saturno, di cui cinquantatré sono ufficialmente nominate. Questo non include le centinaia di lune che compongono gli anelli. Titano, la luna più grande di Saturno e la seconda più grande del Sistema Solare, è più grande del pianeta Mercurio, anche se meno massiccia, ed è l'unica luna del Sistema Solare ad avere un'atmosfera sostanziale.

Atmosfera saturniana

Pressione superficiale: >>1000 bar
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 del vento: fino a 400 m/s (<30 gradi di latitudine), fino a 150 m/s (>30 gradi di latitudine)
Altezza scala: 59,5 km
Peso molecolare medio: 2,07

Composizione atmosferica (in volume):

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

L'atmosfera di Saturno mostra 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 con l'aumentare della pressione. I venti su Saturno sono i secondi più veloci tra i pianeti del Sistema Solare, dopo quello di Nettuno.

Urano

Urano è il settimo pianeta dal Sole. Ha il terzo raggio planetario più grande e la quarta massa planetaria più grande del Sistema Solare. Urano è simile nella composizione a Nettuno ed entrambi hanno una composizione chimica di massa diversa da quella dei giganti gassosi più grandi Giove e Saturno. Per questo motivo, gli scienziati spesso classificano Urano e Nettuno come "giganti di ghiaccio" per distinguerli dai giganti gassosi. L'atmosfera di Urano è simile a quella di Giove e 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 complessa e stratificata di nuvole con acqua che si pensa costituisca le nuvole più basse e il metano lo strato più alto di nuvole. L'interno di Urano è composto principalmente da ghiaccio 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 Urano. Come gli altri pianeti giganti, Urano ha un sistema di anelli, 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 mostravano Urano come un pianeta quasi senza 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 uranica

Pressione superficiale: >>1000 bar
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 del vento: 0-250 m/s
Altezza scala: 27,7 km
Peso molecolare medio: 2,64

Composizione atmosferica (in volume):

• 82.5% H₂
• 15.2% He
• 2.3% CH₄
• Minore: HD (deuteride di idrogeno, 148 ppm)

Sebbene non ci sia una superficie solida ben definita all'interno di Urano, la parte più esterna dell'involucro gassoso di Urano che è accessibile al telerilevamento è chiamata la sua 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, che è definito giacere ad una pressione di 1 bar. L'atmosfera uraniana può essere suddivisa 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 copre altitudini comprese 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 e più lontano pianeta conosciuto dal Sole nel Sistema Solare. Nel Sistema Solare, è il quarto pianeta più grande per diametro, il terzo pianeta più massiccio e il pianeta gigante più denso. Nettuno ha 17 volte la massa della Terra ed è leggermente più massiccio del suo quasi gemello Urano, che è 15 volte la massa della Terra e leggermente più grande di Nettuno. Nettuno orbita attorno al Sole una volta ogni 164,8 anni a una distanza media di 30,1 unità astronomiche (4,50×10⁹ 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 trovato mediante previsione matematica piuttosto che mediante osservazione empirica. Cambiamenti imprevisti nell'orbita di Urano portarono Alexis Bouvard a dedurre che la sua orbita fosse soggetta a perturbazioni gravitazionali da parte di un pianeta sconosciuto. Nettuno fu successivamente osservato con un telescopio il 23 settembre 1846 da Johann Galle entro un grado della posizione prevista da Urbain Le Verrier. La sua luna più grande, Tritone, è stata scoperta poco dopo, sebbene nessuna delle restanti 14 lune conosciute del pianeta sia stata localizzata telescopicamente fino al 20esimo secolo. La distanza del pianeta dalla Terra gli conferisce una dimensione apparente molto piccola, rendendo difficile lo studio con i telescopi terrestri. Nettuno è stato visitato da Voyager 2, quando ha sorvolato il pianeta il 25 agosto 1989. L'avvento del telescopio spaziale Hubble e dei grandi telescopi terrestri con ottica adattiva ha recentemente consentito ulteriori osservazioni dettagliate da lontano.

Nettuno

Nettuno è l'ottavo e più lontano pianeta conosciuto dal Sole nel Sistema Solare. Nel Sistema Solare, è il quarto pianeta più grande per diametro, il terzo pianeta più massiccio e il pianeta gigante più denso. Nettuno ha 17 volte la massa della Terra ed è leggermente più massiccio del suo quasi gemello Urano, che è 15 volte la massa della Terra e leggermente più grande di Nettuno. Nettuno orbita attorno al Sole una volta ogni 164,8 anni a una distanza media di 30,1 unità astronomiche (4,50×10⁹ km). Prende il nome dal dio romano del mare e ha il simbolo astronomico ♆, una versione stilizzata del tridente del dio Nettuno.

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

In contrasto con l'atmosfera nebbiosa e relativamente anonima di Urano, l'atmosfera di Nettuno ha modelli meteorologici attivi e visibili. Ad esempio, al momento 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 sostenuti più forti di qualsiasi pianeta del Sistema Solare, con velocità del vento registrate fino a 2100 chilometri all'ora (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 alla 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 di anelli debole e frammentato (denominato "archi"), che è stato rilevato per la prima volta negli anni '60 e confermato da Voyager 2.

Atmosfera Nettuniana

Pressione superficiale: >>1000 bar
Temperatura a 1 bar: 72 K (-201 C)
Temperatura a 0,1 bar: 55 K (-218 C)
Densità a 1 bar: 0,45 kg/m³
Velocità del vento: 0-580 m/s
Altezza scala: 19,1-20,3 km
Peso molecolare medio: 2,53-2,69

Composizione atmosferica (in volume):

• 80.0% H₂
• 19.0% He
• 1.5% CH₄
• Minore: HD (deuteride di idrogeno, 192 ppm), C₂H₆ (etano, 1,5 ppm)

Il clima di Nettuno è caratterizzato da sistemi di tempeste estremamente dinamici, con venti che raggiungono velocità di quasi 600 m/s (2200 km/h; 1300 mph), quasi raggiungendo il flusso supersonico. L'abbondanza di metano, etano e acetilene all'equatore di Nettuno è 10-100 volte maggiore che ai poli. Questo è interpretato come prova di risalita 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 tramite un processo a dinamo. È di gran lunga la più importante fonte di energia 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 sono costituiti da idrogeno; il resto è principalmente elio, con quantità molto minori 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 e viene informalmente chiamata 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 nube molecolare. La maggior parte di questa materia si è raccolta al centro, mentre il resto si è appiattito in un disco orbitante che è diventato 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 di mezza età e non è cambiato drasticamente per oltre quattro miliardi di anni e rimarrà abbastanza stabile per più di altri cinque miliardi di anni. Tuttavia, dopo che la fusione dell'idrogeno nel suo nucleo si sarà interrotta, il Sole subirà gravi cambiamenti e diventerà una gigante rossa. Si calcola che il Sole diventerà sufficientemente grande da inghiottire le attuali orbite di Mercurio, Venere e forse della Terra.

L'enorme effetto del Sole sulla Terra è stato riconosciuto fin dalla preistoria e il Sole è stato considerato da alcune culture come una divinità. La rotazione sinodica della Terra e la sua orbita attorno al Sole sono alla base del calendario solare, che è il calendario predominante in uso oggi.

Atmosfera solare

Pressione del gas superficiale (parte superiore della fotosfera): 0,868 mb
Pressione sul fondo della fotosfera (profondità ottica = 1): 125 mb
Temperatura effettiva: 5772 K
Temperatura nella parte superiore della fotosfera: 4400 K
Temperatura nella parte inferiore della fotosfera: 6600 K
Temperatura nella parte superiore della cromosfera: ~30 000 K
Spessore della fotosfera: ~500 km
Spessore della cromosfera: ~2500 km
Ciclo di macchie solari: 11,4 anni.

Composizione della fotosfera:

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

Luna

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

Si pensa che la Luna si sia formata circa 4,5 miliardi di anni fa, non molto tempo dopo la Terra. Ci sono diverse ipotesi per la sua origine; la spiegazione più accettata è che la Luna si sia formata dai detriti rimasti dopo un gigantesco impatto 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 lato vicino segnato da mari vulcanici scuri che riempiono gli spazi tra gli antichi altopiani crostali luminosi e i prominenti crateri da impatto. È il secondo oggetto celeste 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 una riflettanza appena superiore a quella dell'asfalto consumato. La sua importanza nel cielo e il suo ciclo regolare di fasi hanno reso la Luna un'importante influenza culturale sin dai tempi antichi su lingua, calendari, arte e mitologia.

L'influenza gravitazionale della Luna produce le maree oceaniche, le maree corporee e il leggero allungamento del giorno. L'attuale distanza orbitale della Luna è circa trenta volte il diametro della Terra, con la sua dimensione apparente nel cielo quasi uguale a quella del Sole, con il risultato che la Luna copre il Sole quasi esattamente 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 velocità non è costante.

Il programma Luna dell'Unione Sovietica è stato il primo a raggiungere la Luna con un'astronave senza equipaggio 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 orbitante lunare con equipaggio dell'Apollo 8 nel 1968 e sei atterraggi lunari con equipaggio tra il 1969 e il 1972, con il primo Apollo 11. Queste missioni sono tornate oltre 380 kg (840 libbre) di rocce lunari, che sono state utilizzate per sviluppare una comprensione geologica dell'origine della Luna, della formazione della sua struttura interna e della sua storia successiva. Dopo la missione Apollo 17 nel 1972, la Luna è stata visitata solo da veicoli spaziali senza equipaggio.

Atmosfera lunare

Intervallo di temperatura diurna (equatore): 95 K a 390 K (~ -290 F a +240 F)
Massa totale dell'atmosfera: ~25 000 kg
Pressione superficiale (notte): 3 x 10^-15 bar (2 x 10^-12 torr)
Abbondanza in superficie: 2 x 10⁵ particelle/cm³

Composizione (particelle per cm 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 conosciuta e variabile, queste sono 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 dell'Apollo.