Gli anelli del Sistema Solare. Prima parte: Giove

figura 1 - ingrandisci

Gli anelli di Giove sono decisamente molto più elusivi di quelli di Saturno ed infatti furono scoperti solo nel 1979 dalla sonda Voyager 1. Il sistema gioviano è composta da tre strutture: l’anello aureola (Halo), l’anello principale (Main) e l’anello Gossamer, che si divide ulteriormente in due parti: quello di Amalthea (più interno) e quello di Thebe (più esterno). La figura 1 mostra il sistema nel suo complesso:

Si notano subito alcune caratteristiche che possono far capire la composizione peculiare degli anelli. Innanzitutto quello più interno è stato scoperto soltanto dalla sonda Galileo e crea una specie di nuvola attorno al pianeta. Le particelle che lo compongono sono piccolissime (meno di un centesimo dello spessore di un capello umano!) e non possono durare più a lungo di pochi anni. Devono perciò essere continuamente rimpiazzate da altre che prendono il loro posto. L’idea più probabile è che esse nascano proprio dall’atmosfera del pianeta gigante e che siano trascinate verso l’esterno dal suo campo magnetico o, alternativamente, che siano particelle del successivo anello intrappolate dalle linee del campo. O magari entrambe le cose. Questa specie di nuvola si estende da circa 90000 a 120000 km dal centro di Giove. Più chiara è l’origine dell’anello principale. Come si vede bene esso è limitato esternamente dalle orbite quasi identiche dei due piccoli satelliti Metis e Adrastea. Il primo orbita a 127850 km dal centro del pianeta, il secondo a 128980. Molto vicini, ma non così tanto da dar luogo a effetti come quelli di Giano ed Epimeteo nel sistema di Saturno, i due piccoli oggetti (40 e 20 km di dimensioni, rispettivamente) servono sia da “pastori” (nella figura 2 si vede bene la parte vuota corrispondente all’orbita di Metis) che da “fornitori” di materia agli anelli. Infatti la polvere minuta che li compone deriva dal continuo bombardamento delle meteoriti a cui sono soggetti. Ad ogni urto viene sollevata polvere che si estende e decade lentamente verso il pianeta, “confinata” esternamente dai due satelliti. Polvere quindi e non grossi blocchi di ghiaccio come su Saturno. Ed è anche polvere continuamente rinnovata dagli urti subiti dai due piccoli corpi celesti. L’albedo media di questi granelli minutissimi di roccia è di circa 0.05, quindi molto bassa, da cui la scarsa visibilità della struttura.

Fig.2: L’anello principale di Giove, con la posizione dei due satelliti che lo formano e la nostra Luna, inserita per dare un’idea delle dimensioni.

Segue poi l’anello Gossamer confinato esternamente dal satellite Thebe che orbita ad una distanza di 222000 km dal centro del pianeta. Il satellite ha dimensioni relativamente più grandi (circa 100 km) e crea la povere che si propaga verso l’interno. A 181300 km da Giove si inserisce Amalthea (190 km in diametro) che aggiunge un nuovo anello. Ma è interessante vedere come questi anelli differiscano nel loro spessore (figura 3)

Fig. 3: Lo spessore dei vari anelli può essere illustrata da questo mosaico di immagini. Come si può notare essa è composta da 4 parti. Quella più interna ha luminosità standard. La seconda (con l’anello principale) è stata accentuata di 10 volte. La terza (anello Gossamer di Amalthea) di 30 volte, la quarta di ben 260. Ciò per poter renderli visibili tutti gli anelli in modo chiaro. Come si vede l’ultimo è il più ”spesso”. Ovviamente nella prima immagine si vede solo la parte centrale dell’anello Halo (la parte finale è ancor meglio visibile nella seconda immagine); nella seconda immagine non si riesce a vedere l’anello di Amalthea (troppo debole) e nella terza quello di Thebe (estremamente più debole). In basso a sinistra vi è la Terra per avere un’idea delle dimensioni.

Figura 4 - ingrandisci

Perché vi è questa differenza? Per capirlo basta pensare che le orbite di Amalthea e di Thebe subiscono una continua oscillazione attorno al piano equatoriale di Giove dovuta a piccole perturbazioni dinamiche. La figura 4 mostra questa situazione: in parole povere, la danza sopra e sotto al piano equatoriale produce e confina le particelle non su un disco piatto, ma su una specie di ciambella di spessore non trascurabile. Anche per le strutture dovute alle micro meteoriti, le particelle che le compongono sono estremamente piccole: non più di un micron (un millesimo di un millimetro) e vivono non più di un essere umano. Nella immagine che segue (figura 5) sono riportate le immagine dei quattro satelliti che contribuiscono “pesantemente” a creare ed a mantenere gli anelli di Giove

Figura 5

Qualcuno potrebbe giustamente chiedere: “ma se questi satelliti sono così vicini a Giove perché non vengono completamente distrutti dalle forze mareali, come probabilmente capitò al satellite di Saturno che diede origine agli anelli più importanti?”. In realtà ameno due di loro (i più vicini) sono all’interno del famoso Lobo di Roche, dove tali forze superano quelle di stato solido, ossia quelle che tengono unita la materia. La risposta è semplice: sono troppo piccoli per la massa di Giove. Così piccoli che la differenza tra la forza di gravità nella parte più vicina a Giove e quella più lontana è trascurabile. Essere piccoli a volte conviene … D’altra parte lo stesso capita anche per i vari “pastori” del sistema di Saturno. Vale la pena ricordare che Adrastea e Metis sono così vicini che il loro periodo di rivoluzione attorno a Giove è più corto del periodo di rotazione del pianeta. Metis riesce a fare il giro di Giove in solo 7 ore!! Che spettacolo sarebbe andarci per un weekend …

In conclusione: un sistema di anelli fatto di polvere finissima, che decade velocemente e che deve essere continuamente rimpiazzata da altra. Una specie di continua spazzatura che Giove deve “mangiarsi” senza sosta. Una situazione non proprio consona al re dei pianeti!!

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