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In questo articolo analizzerò i pianeti del Sistema Solare ed in particolare tutti quelli che hanno dei satelliti, per andare a scoprire quali sono le proporzioni tra le distanze e le dimensioni dei vari satelliti di un pianeta, confrontandoli con gli altri satelliti di altri pianeti

Questo confronto non avverrà con aride tabelle numeriche (che non danno più di tanto la sensazione di cosa i numeri rappresentino), ma con figure in cui si potrà fare un confronto visivo tra le grandezze in gioco, senza dover interpretare una montagna di cifre.

Se noi leggiamo che la distanza della Luna dalla Terra è in media di 384000 Km, non possiamo assolutamente immaginare quanto è grande o piccola questa distanza: sappiamo ad esempio che corrisponde ad una distanza di circa 1,2 secondi-luce (cioè la luce ci mette 1,2 secondi per arrivare dalla luna alla terra) oppure che gli astronauti avevano impiegato circa tre giorni per raggiungerla.

Però, a parte i satelliti artificiali che sono posti a distanze differenti dalla superficie dalla terra, alcuni geostazionari, altri in orbite più vicine, lo spazio tra la Terra e la Luna è vuoto, non ci sono altri oggetti celesti.

Dico questo perchè invece se andiamo a verificare quanto succede negli altri mini-Sistemi Solari (quali quelli di Giove, Saturno, Urano e Nettuno), ci accogiamo che si ha una stuazione ben diversa. Cominciamo dunque ad analizzare la figura a fianco (disponibile anche in formato PDF), che sarà oggetto dei nostri studi ed approfondimenti. Innanzitutto in questa figura sono riportati (il tutto rigorosamente in scala) sul bordo sinistro i pianeti dotati di satelliti (Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno) e due pianeti nani (Plutone ed Eris), tutti come se fossero visti dall’alto ed allineati. Andando verso destra si incontrano delle linee curve blu tratteggiate: sono le orbite di alcuni satelliti, mentre, nel caso di Saturno, troviamo delle fasce di varie tonalità di grigio, che rappresentano gli anelli e quanto sono estesi. Ma andiamo con ordine. Intanto vi suggerisco di stamparvi questa figura per poter seguire meglio il ragionamento. Come vedete ho suddiviso la figura in tante fasce orizzontali separate una dall’altra da righine rosse, che dunque fungono da confine tra un sistema e l’altro.

Siete pronti? Partiamo!
Iniziamo l’analisi partendo dal primo, quello formato dalla Terra e dalla Luna.

Il mezzo dischetto blu quasi invisibile sulla sinistra è dunque la Terra: sempre in scala (ma d’ora in poi non lo dirò più!) più sulla destra ci sono dei trattini rossi. Pensate sempre ad un cerchio con centro il centro della Terra e raggio pari alla distanza dei trattini rossi: ecco, quella è l’orbita dei satelliti geostazionari, quei satelliti che orbitano intorno alla terra ad una distanza di 42000 Km dal centro della Terra, con una velocità tale che sembrano fermi se osservati dalla superficie. Si tratta di satelliti per telecomunicazioni, per meteorologia ed altri scopi militari: sappiamo che il fatto di avere un [1] satellite sempre in visibilità (cioè che non tramonta mai, anzi si trova sempre nella stessa posizione del cielo) è molto comodo, se non altro per non essere costretti a spostare continuamente la nostra paraboletta per ricevere i canali televisivi satellitari.

La Luna dove sta? A che distanza ruota? Eccola laggiù, verso destra. Come dicevo prima, c’è molto spazio vuoto tra la superficie della terra e la Luna stessa… Ma ora cominciamo a scendere verso il basso. Ne vedremo delle belle, ma solo da Giove in poi!

Marte è quel mezzo dischetto rosso arancione (più piccolo di quello della Terra) e i suoi satelliti Phobos e Deimos orbitano ad una distanza molto piccola dal loro pianeta, con un’orbita molto all’interno dei nostri satelliti geostazionari. Facendo qualche conto, un eventuale [1] satellite geostazionario orbitante intorno a Marte, dovrebbe essere posizinato a poco più di 20000 Km dal centro del pianeta e quindi un po’ più all’interno dell’orbita di Deimos, che viaggia a circa 23000 Km.

Approfitto per ricordare che tutti i valori di distanze, salvo espressamente indicato, sono sempre misurati dal centro del pianeta al centro del [1] satellite, com’è consuetudine in astronomia: i 36000 Km che avete sempre sentito nominare come distanza dei satelliti geostazionari sono misurati invece dalla superficie della Terra: se infatti sommiamo i 6000 e rotti Km del raggio terrestre al valore 36000, ecco che arriviamo ai 42000 Km indicati in precedenza. Altra avvertenza ovvia è che sto sempre parlando di valori medi per tutte le quantità indicate, dato che sappiamo essere comunque variabili nel tempo.

Proseguiamo con Giove!

Giove, gli anelli e i satelliti

Eccoci dunque ad analizzare Giove e qui balzano subito agli occhi le prime sorprese! Guardate Giove com’è grande in proporzione alla Terra e ai satelliti geostazionari! Questo già lo sapevamo, non per niente Giove è il pianeta gigante per eccellenza, il più grande del sistema solare, ma quanti di voi hanno mai soppesato bene il fatto che il suo raggio è più di 10 volte quello terrestre? Non trovate che anche in questo caso un’immagine valga più di mille parole, in questo caso cifre?!

Se proseguiamo verso destra vediamo che sono indicati cinque anelli e quattro orbite tratteggiate, alquanto mischiati: più distante invece, l’orbita tratteggiata più a destra è quella del [1] satellite Io, che è il primo (il più interno) dei quattro satelliti medicei. Ma torniamo indietro ad analizzare la sequenza di anelli e satelliti.

Dapprima si incontra l’”anello alone” (Halo Ring) , seguito dall’”anello principale” (Main Ring), in mezzo al quale viaggiano Metis e Adrastea. Poi c’è l’”anello Tenue” (Gossamer Ring) che è suddiviso in tre parti: la “parte di Amaltea”, fino al [1] satellite omonimo, la “parte di Tebe”, fino al corrispondente [1] satellite ed infine l’”Estensione di Tebe”, al di là del [1] satellite Tebe. Il primo anello ha una forma toroidale e c’è da aggiungere che si tratta di anelli molto scuri e difficili da vedere (sono stati individuati solo dalle sonde Voyager): sono tutti formati da residui e polveri molto rarefatti.

Ecco dunque un fatto al quale difficilmente si pensa (confesso che neanche io ci avevo mai pensato!): praticamente fino alla distanza della Luna, intorno a Giove ci sono 4 anelli e ben 5 satelliti (Metis, Adrastea, Amaltea, Tebe ed Io). Quest’ultimo ha un raggio solo di poco più grande della Luna. Nella figura soprastante potete vedere la differenza di aspetto tra la Luna ed Io, visti dalla superficie del pianeta attorno a cui ruotano: pensate se al posto della Luna ci fosse Io… Altro che serate al chiar di Luna: penso che ci sarebbe poco di romantico al chiar di Io…

Nella figura che segue invece ho riportato in scala gli altri satelliti più vicini a Giove: ecco come effettivamente si vedrebbero. Vedrebbero? Ma che dico! Praticamente sarebbero tutti invisibili!

Comunque andando ora ad analizzare Saturno, vedremo che si avrà un sovraffollamento inimmaginabile di anelli e satelliti. E sto parlando solo di una distanza pari a quella che separa la Luna dalla Terra! Ma sicuramente l’avrete già intuito guardando la figura…

Saturno e i suoi anelli

Sempre dalla figura, vediamo ora che la situazione da Saturno è completamente differente, ancora più complessa e strana. Anche di questo francamente non mi ero mai reso conto: un conto è vedere tantissime fotografie spettacolari, un altro conto è vedere il paragone con altre situazioni!

La figura evidenzia che gli anelli di Saturno (che vengono tutti indicati con lettere maiuscole) si estendono praticamente fino ad una distanza pari a quella della Luna: altro che lo spazio vuoto che c’è tra la Terra ed il nostro [1] satellite! Ma le sorprese non finiscono qui: sempre in questa distanza, in orbita attorno a Saturno ci sono la bellezza di 17 satelliti, ognuno dei quali ha praticamente una sua storia! Analizziamo nel dettaglio questa serie di oggetti!

Dapprima incontriamo tre anelli: prima l’”anello D” (molto rarefatto e tenue), poi l’”anello C” (anche questo molto poco luminoso, composto com’è di materiali scuri) e poi ancora l’”anello B” (decisamente il più luminoso dei tre e formato da una seri innumerevole ed impressionante di anelli minori, del tutto invisibili da Terra).

All’improvviso si incontra una zona sgombra di materiale, molto larga, che è la famosissima Divisione di Cassini: è posta ad una distanza tale che le particelle che vi dovrebbero trovarsi vengono viceversa respinte a causa della risonanza con il [1] satellite Mimas (che trovate un bel po’ più distante da Saturno).

Poi all’improvviso inizia l’”anello A”: è l’anello più brillante del pianeta Saturno ed al suo interno abbiamo la sorpresa di trovare un [1] satellite, il primo di una lunga teoria.

Si tratta di Pan, il più vicino a Saturno, che percorre la sua orbita in una zona sgombra di materiale, la cosiddetta “Encke gap”, praticamente una corsia vuota. Il [1] satellite viene dunque detto “pastore” in quanto confina e tiene a bada le particelle impedendole di percorrere una traiettoria dove lui ha la sua influenza gravitazionale. Questa caratteristica è stata scoperta solo negli anni ‘90: si conosceva la lacuna di Encke (scoperta nel 1888 da Keeler), ma non si sapeva il motivo per cui esistesse.

Poi si incontra la “Keeler gap” creata e mantenuta pulita dal [1] satellite Dafni (nella figura non sono riuscito a disegnarlo a causa del sovraffollamento di righe, frecce e scritte!). Anche Dafni è dunque un [1] satellite pastore.

L’”anello A” subisce una repentina interruzione quando si incontra la Divisione di Roche, che lo separa dall’”anello F”: in essa viaggiano ben due satelliti, Atlante e Prometeo. Francamente non sono riuscito nè ad indicare la divisione, nè a disegnare le orbite dei satelliti! Già il disegno è complesso così com’è…

Successivamente si incontra l’”anello F”, molto stretto, tenuto insieme gravitazionalmente dall’attrazione di Prometeo dal lato interno e da Pandora dal lato esterno: entrambi i satelliti sono dunque i pastori di un unico anello! Propongo nuovamente l’animazione [14] vista qualche tempo fa, formata da più foto della sonda Cassini, dove si vede proprio l’effetto gravitazionale dei due satelliti sulle particelle, con formazione di stranissimi canali. Veramente fantastico!

Incontriamo ora una zona di calma apparente, solcata da due satelliti, Giano ed Epimeteo, che condividono il loro percorso con un debole anello, scoperto dalla sonda Cassini nel 2006: ma la cosa particolare dei due satelliti è che sono co-orbitanti, cioè viaggiano quasi esattamente alla stessa distanza da Saturno. Inutile dire che essendo in risonanza non potranno mai scontrarsi!

Successivamente incontriamo l’”anello G”: poteva essere questo un anello banale? No! Infatti nella sua complessa struttura contiene un arco (li ritroveremo poi su Nettuno)! Si tratta appunto di un arco di circonferenza, di una lunghezza pari ad un sesto della circonferenza totale dell’anello! E’ stato calcolato che questo arco è mantenuto al suo posto a causa della complicata risonanza 7:6 del solito Mimas. Si pensa che questo arco sia formato da particelle di ghiaccio, mentre il resto dell’anello G è formato da polveri e detriti.

Dopo poco inizia l’”anello E”, il più largo di tutti gli anelli di Saturno, che è formato da materiale ghiacciato e polveroso, composto da particelle microscopiche. Subito vicino al suo bordo incontriamo il più volte citato Mimas, che come visto è una specie di “Attila” che dove passa lui non fa crescere più l’erba…

Poi incontriamo Metone, Antea e successivamente Pallene: quest’ultimo, lungo la sua orbita, “mantiene” un debole anello (scoperto nel 2006) formato da polvere e detriti scagliati in orbita da impatti di meteoroidi sulla superfice di Pallene stesso. In questo caso il [1] satellite non è certo un pastore! Ma guardate la natura come è strana e come sono complicati i meccanismi legati alla gravitazione!

Stando sempre all’interno dell’anello E, incontriamo ora Encelado, noto fin dal tardo ‘700, dato che era stato scoperto nell’anno della rivoluzione Francese.

Continuando ad allontanarci, incontriamo tre satelliti (Teti, scoperto addirittura nel 1684 e gli altri due, Telesto e Calipso, scoperti nel 1980), che hanno una particolarità unica (direi!) se non fosse presente anche per i successivi tre satelliti (Dione, anche lui scoperto nel 1684 e altri due, Elena e Polluce, scoperti rispettivamente nel 1980 e nel 2004): la particolarità consiste nel fatto, assolutamente imprevisto, che sono co-orbitanti (a tre a tre), con in più la particolarità spettacolare che Telesto e Calipso da un lato e Elena e Polluce dall’altro, effettuano la loro orbita intorno a Saturno proprio nei punti Lagrangiani L4 ed L5 rispettivamente di Teti e Dione. Assolutamente incredibile!

Ricordo che i punti lagrangiani si trovano a 60° di [16] longitudine prima e dopo il [1] satellite principale, nella sua stessa orbita.

Siamo arrivati dunque alla fine dell’anello E…

Che viaggio meraviglioso, pieno di oggetti con caratteristiche sempre differenti! Grazie a Stellarium, vi posso mostrare una foto spettacolare (ma nulla a che vedere con quelle che ci fornisce ogni giorno la sonda Cassini!) in cui si vede Saturno, i suoi anelli e solo alcuni dei satelliti citati, da un punto di osservazione su Giapeto. Nella figura notiamo che in realtà gli anelli che si vedono sono solamente fino all’”anello G”, mentre l’”anello E” non compare. Vediamo invece il [1] satellite Pan percorrere il suo binario vuoto e si vedono anche Mimas e Teti.

Ma il nostro viaggio prosegue…

Urano e i suoi anelli

Dopo questa scorpacciata di anelli, satelliti e lacune, tipica di quel mondo fantastico che è Saturno (senza dimenticarci però di Giove!), riprendiamo la nostra figura e andiamo ad analizzare l’altro sistema solare in miniatura formato da Urano, dai suoi anelli e dai suoi satelliti. Secondo il principio che la natura è bella perchè è varia, gli anelli di Urano hanno una conformazione ancora completamente differente rispetto ai due pianeti giganti appena analizzati.

Iniziamo dunque dagli anelli, scoperti solo recentemente (dal 1986 fino ad arrivare al 2005): hanno una luminosità molto debole e probabilmente sono costituiti di polveri e detriti ma non di ghiaccio.

Dopo quei nomi soft per gli anelli di Giove, le lettere maiuscole per Saturno, ecco che gli anelli di Urano sono identificati da lettere greche e numeri: partendo dunque da Urano incontriamo ben 9 anelli fino ad arrivare al primo [1] satellite di cui ho tracciato l’orbita (ma non ho riportato il nome, Cordelia, per evidenti motivi di sovraffollamento!), si chiamano rispettivamente: “ζ”, “6″, “5″, “4″, “α”, “β”, “η”, “γ” e “δ”.

Poi, dopo Cordelia, ci sono gli anelli “λ” ed “ε”, i satelliti Ofelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Giulietta, l’anello “ν”, i satelliti Porzia, Rosalinda, Cupido, Belinda, Perdita, Puck ed infine l’anello “μ” in corrispondenza dell’orbita (segnalata stavolta in figura) del [1] satellite Mab. Un affollamento degno dell’ora di punta!

Successivamente abbiamo le orbite dei satelliti che erano noti prima dell’era delle ricognizioni tramite sonde spaziali Pioneer e Voyager, i ben noti satelliti Miranda, Ariel, Umbriel e Titania.

Con questo siamo arrivati ancora una volta alla distanza della Luna: anche in questo caso non c’è male! Quanti sono i satelliti e gli anelli incontrati? Lascio a voi il compito di contarli!

Nettuno gli anelli e i satelliti

Siamo arrivati quasi alla fine della figura e stiamo per analizzare la configurazione, fino alla distanza della Luna, del piccolo sistema solare che ruota intorno a Nettuno.

Anche nel caso di Nettuno, così come per gli altri 3 pianeti giganti, non appena ci si allontana dal pianeta si incontrano dapprima degli anelli: nel caso di Nettuno sono stati battezzati con nomi di astronomi strettamente legati al pianeta gigante e con altri termini francesi.

Partendo dunque dalla superficie di Nettuno si incontra l’”Anello Galle” (dal nome dell’astronomo che per primo osservò il pianeta) e successivamente (indicati nel disegno, ma senza nomi) i tre satelliti Naiade, Thalassa e Despina. Poi in successione tre anelli, l’”anello LeVerrier” (l’astronomo che ipotizzò la presenza di Nettuno in base a calcoli matematici e osservazioni astronomiche precedenti), l’”anello Lassel” (lo scopritore del [1] satellite Tritone) e l’”anello Arago” (un astronomo francese, stavolta non direttamente legato a Nettuno). Siamo arrivati così al [1] satellite Galatea, con vicinissimo l’ultimo anello, l’”anello Adams” (dedicato all’astronomo che come LeVerrier aveva ipotizzato l’esistenza di Nettuno con calcoli matematici): ma questo anello è in realtà formato da 5 anelli denominati “Courage”, “Liberté”, “Egalité1″, “Egalité2″ e “Fraternité”.

Finiti dunque gli anelli, eccoci dunque a Larissa e dopo parecchio incontriamo il più distante Proteo ed infine Tritone, avvicinandoci così alla distanza della Luna.

Tornando agli anelli, nel caso di Nettuno si tratta di anelli molto fini, scuri, di composizione non ancora nota. Alcuni di essi presentano la caratteristica forma di archi: negli anni ‘80, a seguito di occultazioni di stelle da parte di Nettuno, studiando la curva di luce della stella occultata, si ipotizzò la presenza di 3 anelli discontinui, per l’appunto frazionati in archi. Ma per essere vera questa ipotesi si doveva presupporre la presenza di almeno 6 satelliti pastore, che con la loro forza gravitazionale potessero mantenere in vita gli archi, oppure di un [1] satellite con l’orbita molto eccentrica, quale è proprio quella di Nereide, il [1] satellite che presenta l’orbita più eccentrica di tutti i satelliti (superiore a 0.75).

Nel 1986, il passaggio ravvicinato della sonda Voyager 2 permise di verificare la presenza di anelli frazionati in archi, come ad esempio l’”anello Adams”, formato da 3 archi, la cui dimensione si è scoperta variare nel tempo.

Si ipotizza infine che gli anelli di Nettuno siano formati da polveri opache, molto scure a causa dei composti del carbonio che li compongono.

Due pianeti nani e i loro satelliti

Siamo finalmente giunti al termine della figura: nel penultimo settore ho riportato un dischetto a malapena visibile (Plutone), vicino al quale si incontra il suo primo (e fino a poco tempo fa, unico) [1] satellite Caronte (scoperto nel 1978), seguito a non grande distanza dai suoi due nuovi satelliti, Nix ed Hidra, entrambi scoperti nel 2005.

Plutone e Caronte hanno più o meno le stesse dimensioni ed in più Caronte ha una [26] rotazione sincrona (come la Luna) e presenta dunque sempre la stessa faccia a Plutone: a causa di queste caratteristiche si era pensato che si trattasse di un sistema binario in cui i due corpi celesti ruotano intorno ad un [27] baricentro, pressappoco a metà strada tra i due oggetti e ben all’esterno di Plutone.

Nix ed Hidra invece hanno la particolarità di ruotare intorno a Plutone con moto [28] retrogrado e presentano entrambi una risonanza con l’orbita di Caronte.

Su Eris c’è da dire che è stato scoperto nel 2005 ed è il maggiore tra i pianeti nani (”tutto è relativo”, come diceva Einstein!) ed ha un [1] satellite, Disnomia, che gli orbita intorno ad una distanza comparabile con quella dei primi anelli di Urano e Nettuno.

Al termine dunque di questa analisi dei satelliti più vicini, facciamo una considerazione: una caratteristica evidente che accomuna Marte, Plutone ed Eris è che i loro satelliti sono molto vicini al pianeta, mentre sembra quasi che la Terra rappresenti un’eccezione, con la sua unica Luna molto distante.

Abbiamo poi capito che in questa distanza trovano comodamente posto un’infinità di oggetti dalle caratteristiche più disparate, tra i quali primeggiano gli anelli di Saturno!