Da quando Galileo Galilei osservò Giove per la prima volta da vicino nel 1610 usando un telescopio di sua progettazione, scienziati e astronomi sono stati immensamente affascinati dal pianeta gioviano. Non solo è il pianeta più grande del Sistema solare, ma ci sono ancora cose su questo mondo – nonostante secoli di ricerche e numerose missioni di esplorazione – che continuano a mistificare anche le nostre menti più grandi.
Uno dei motivi principali di questo è perché Giove è così nettamente diverso da quello che noi abitanti della Terra consideriamo normale. Tra le sue incredibili dimensioni, massa, composizione, i misteri dei suoi campi magnetici e gravitazionali, e il suo impressionante sistema di lune, la sua esistenza ci ha mostrato quanto diversi pianeti possano essere veramente.
Dimensioni, Massa e densità:
La Terra ha un raggio medio di 6,371 km (3,958.8 mi) e una massa di 5,97 × 1024 kg, mentre Giove ha un raggio medio di 69,911 ± 6 km (43441 mi) e una massa di 1,8986×1027 kg. In breve, Giove è quasi 11 volte più grande della Terra e poco meno di 318 volte più massiccio. Tuttavia, la densità della Terra è significativamente più alta, poiché è un pianeta terrestre-5,514 g/cm3 rispetto a 1,326 g / cm3.
a Causa di questo, di Giove “di superficie” gravity è significativamente superiore a quello della Terra normale – cioè 9,8 m/s2 o 1 g. Mentre, come un gigante gassoso Giove non ha di superficie per sé, gli astronomi ritengono che all’interno di Giove atmosfera dove la pressione atmosferica è pari a 1 bar (che è uguale a quella della Terra a livello del mare), Giove esperienze di una forza gravitazionale di 24.79 m/s2 (che è l’equivalente di 2.528 g).
Composizione e struttura:
La Terra è un pianeta terrestre, il che significa che è composto da minerali di silicato e metallo che sono differenziati tra un nucleo di metallo e un mantello di silicato e crosta. Anche il nucleo stesso è differenziato, tra un nucleo interno e un nucleo esterno (che gira nella direzione opposta della rotazione terrestre). Mentre si scende dalla crosta verso l’interno, le temperature e la pressione aumentano.
La forma della Terra si avvicina a quella di uno sferoide oblato, una sfera appiattita lungo l’asse da polo a polo in modo tale che vi sia un rigonfiamento attorno all’equatore. Questo rigonfiamento deriva dalla rotazione della Terra e fa sì che il diametro all’equatore sia 43 chilometri (27 miglia) più grande del diametro polo-polo.
Al contrario, Giove è composto principalmente da materia gassosa e liquida che è divisa tra un’atmosfera esterna gassosa e un interno più denso. La sua atmosfera superiore è composta da circa l ’88-92% di idrogeno e l’ 8-12% di elio in volume di molecole di gas, e ca. 75% di idrogeno e 24% di elio in massa, con il restante uno per cento costituito da altri elementi.
L’atmosfera contiene tracce di metano, vapore acqueo, ammoniaca e composti a base di silicio, nonché tracce di benzene e altri idrocarburi. Ci sono anche tracce di carbonio, etano, idrogeno solforato, neon, ossigeno, fosfina e zolfo. Cristalli di ammoniaca congelata sono stati osservati anche nello strato più esterno dell’atmosfera.
L’interno più denso è composto da circa il 71% di idrogeno, il 24% di elio e il 5% di altri elementi in massa. Si ritiene che il nucleo di Giove sia un denso mix di elementi-uno strato circostante di idrogeno metallico liquido con un po ‘ di elio e uno strato esterno prevalentemente di idrogeno molecolare. Il nucleo è stato anche dedotto come roccioso, ma questo rimane sconosciuto pure.
E proprio come la Terra, le temperature e le pressioni all’interno di Giove aumentano drasticamente verso il nucleo. Alla” superficie”, si ritiene che la pressione e la temperatura siano di 10 bar e 340 K (67 °C, 152 °F). Nella regione in cui l’idrogeno diventa metallico, si ritiene che le temperature raggiungano 10.000 K (9.700 °C; 17.500 °F) e le pressioni 200 GPa. La temperatura al limite del nucleo è stimata essere 36.000 K (35.700 °C; 64.300 ° F) e la pressione interna a circa 3.000–4.500 GPa.
Anche come la Terra, la forma di Giove è quella di uno sferoide oblato. Infatti, l’appiattimento polare di Giove è maggiore di quello della Terra-0,06487 ± 0,00015 rispetto a 0,00335. Ciò è dovuto alla rapida rotazione di Giove sul suo asse, ed è per questo che il raggio equatoriale del pianeta è circa 4600 km più grande del suo raggio polare.
Parametri orbitali:
La Terra ha un’eccentricità orbitale molto minore (ca. 0,0167) e varia in distanza da 147.095.000 km (0,983 UA) dal Sole al perielio a 151.930.000 km (1,015 UA) all’afelio. Questo funziona a una distanza media (aka. semiasse maggiore) di 149.598.261 km, che è la base di una singola Unità astronomica (AU).
La Terra ha un periodo orbitale di 365,25 giorni, che è l’equivalente di 1,000017 anni Giuliano. Ciò significa che ogni quattro anni (in quello che è noto come un anno bisestile), il calendario della Terra deve includere un giorno in più. Sebbene tecnicamente un giorno intero sia considerato lungo 24 ore, il nostro pianeta impiega precisamente 23h 56m e 4 s per completare una singola rotazione siderale (0,997 giorni terrestri). Ma combinato con il suo periodo orbitale attorno al Sole, il tempo tra un’alba e l’altra (un giorno solare) è di 24 ore.
Visto dal polo nord celeste, il moto della Terra e la sua rotazione assiale appaiono in senso antiorario. Dal punto di vista sopra i poli nord sia del Sole che della Terra, la Terra orbita attorno al Sole in senso antiorario. L’asse terrestre è inclinato anche di 23,4° verso l’eclittica del Sole, che è responsabile della produzione di variazioni stagionali sulla superficie del pianeta. Oltre a produrre variazioni di temperatura, ciò si traduce anche in variazioni nella quantità di luce solare che un emisfero riceve nel corso di un anno.
Nel frattempo, Giove orbita attorno al Sole ad una distanza media (semiasse maggiore) di 778.299.000 km( 5,2 UA), che va da 740.550.000 km (4.95 UA) al perielio e 816.040.000 km (5.455 UA) all’afelio. A questa distanza, Giove impiega 11,8618 anni terrestri per completare una singola orbita del Sole. In altre parole, un solo anno gioviano dura l’equivalente di 4.332, 59 giorni terrestri.
Tuttavia, la rotazione di Giove è la più veloce di tutti i pianeti del Sistema Solare, completando una singola rotazione sul suo asse in poco meno di dieci ore (9 ore, 55 minuti e 30 secondi). Pertanto, un singolo anno gioviano dura 10.475, 8 giorni solari gioviani.
Atmosfere:
L’atmosfera terrestre è costituita da cinque strati principali: la Troposfera, la Stratosfera, la Mesosfera, la Termosfera e l’Esosfera. Di norma, la pressione e la densità dell’aria diminuiscono più si entra nell’atmosfera e più si è lontani dalla superficie. Tuttavia, la relazione tra temperatura e altitudine è più complicata e può persino aumentare con l’altitudine in alcuni casi.
La troposfera contiene circa l ‘ 80% della massa dell’atmosfera terrestre, con circa il 50% situato nei 5,6 km inferiori (3,48 miglia), rendendola più densa di tutti i suoi strati atmosferici sovrastanti. È composto principalmente da azoto (78%) e ossigeno (21%) con concentrazioni in tracce di vapore acqueo, anidride carbonica e altre molecole gassose.
Quasi tutto il vapore acqueo atmosferico o l’umidità si trovano nella troposfera, quindi è lo strato in cui si verificano la maggior parte dei fenomeni meteorologici della Terra (nuvole, pioggia, neve, tempeste di fulmini). L’unica eccezione è la Termoposfera, dove i fenomeni noti come Aurora boreale e Aurara Australis (aka. Le luci del Nord e del Sud) sono noti per aver luogo.
Come già notato, l’atmosfera di Giove è composta principalmente da idrogeno ed elio, con tracce di altri elementi. Proprio come la Terra, Giove sperimenta aurore vicino ai poli nord e sud. Ma su Giove, l’attività aurorale è molto più intensa e raramente si ferma mai. L’intensa radiazione, il campo magnetico di Giove e l’abbondanza di materiale proveniente dai vulcani di Io che reagiscono con la ionosfera di Giove creano uno spettacolo di luci davvero spettacolare.
Giove sperimenta anche modelli meteorologici violenti. Le velocità del vento di 100 m / s (360 km/h) sono comuni nei getti zonali e possono raggiungere i 620 km / h (385 mph). Le tempeste si formano in poche ore e possono diventare migliaia di km di diametro durante la notte. Una tempesta, la Grande Macchia Rossa, infuria almeno dalla fine del 1600. La tempesta si è ridotta e si è espansa nel corso della sua storia; ma nel 2012, è stato suggerito che la Macchia rossa gigante potrebbe alla fine scomparire.
Giove è perennemente coperto da nubi composte da cristalli di ammoniaca e probabilmente idrosolfuro di ammonio. Queste nuvole si trovano nella tropopausa e sono disposte in bande di diverse latitudini, note come “regioni tropicali”. Lo strato nuvoloso è profondo solo circa 50 km (31 miglia) e consiste di almeno due ponti di nuvole: uno spesso ponte inferiore e una sottile regione più chiara.
Ci può anche essere un sottile strato di nuvole d’acqua sottostante lo strato di ammoniaca, come evidenziato da lampi di fulmini rilevati nell’atmosfera di Giove, che sarebbe causato dalla polarità dell’acqua creando la separazione di carica necessaria per il fulmine. Le osservazioni di queste scariche elettriche indicano che possono essere fino a mille volte più potenti di quelle osservate qui sulla Terra.
Lune:
La Terra ha un solo satellite in orbita, la Luna. La sua esistenza è stata conosciuta fin dalla preistoria, e ha svolto un ruolo importante nelle tradizioni mitologiche e astronomiche di tutte le culture umane e ha un effetto significativo sulle maree della Terra. Nell’era moderna, la Luna ha continuato a servire come punto focale per la ricerca astronomica e scientifica, così come l’esplorazione dello spazio.
In effetti, la Luna è l’unico corpo celeste al di fuori della Terra su cui gli umani hanno effettivamente camminato. Il primo sbarco sulla Luna avvenne il 20 luglio 1969, e Neil Armstrong fu la prima persona a mettere piede in superficie. Da quel momento, un totale di 13 astronauti sono stati sulla Luna, e la ricerca che hanno effettuato è stata determinante per aiutarci a conoscere la sua composizione e formazione.
Grazie agli esami delle rocce lunari riportate sulla Terra, la teoria predominante afferma che la Luna è stata creata circa 4,5 miliardi di anni fa da una collisione tra la Terra e un oggetto delle dimensioni di Marte (noto come Theia). Questa collisione ha creato una massiccia nube di detriti che ha iniziato a girare intorno al nostro pianeta, che alla fine si è coalizzata per formare la Luna che vediamo oggi.
La Luna è uno dei più grandi satelliti naturali del Sistema Solare ed è il secondo satellite più denso di quelli le cui densità sono note (dopo il satellite di Giove Io). È anche tidalmente bloccato con la Terra, il che significa che una parte è costantemente rivolta verso di noi mentre l’altra è rivolta verso di noi. Il lato lontano, noto come “Lato oscuro”, rimase sconosciuto agli umani fino a quando le sonde non furono inviate per fotografarlo.
Il sistema gioviano, d’altra parte, ha 67 lune conosciute. Le quattro più grandi sono conosciute come Lune galileiane, che prendono il nome dal loro scopritore, Galileo Galilei. Essi includono: Io, il corpo più vulcanicamente attivo nel nostro sistema solare; Europa, che è sospettato di avere un enorme oceano sotterraneo; Ganimede, la più grande luna nel nostro sistema solare; e Callisto, che si pensa anche di avere un oceano sotterraneo e presenta alcuni dei più antichi materiali superficiali del Sistema solare.
Poi c’è il Gruppo Interno (o gruppo di Amaltea), che è composto da quattro piccole lune che hanno diametri inferiori a 200 km, orbita a raggi inferiori a 200.000 km e hanno inclinazioni orbitali inferiori a mezzo grado. Questo gruppo comprende le lune di Metis, Adrastea, Amaltea e Tebe. Insieme a un certo numero di lunette interne non ancora viste, queste lune ricostituiscono e mantengono il debole sistema di anelli di Giove.
Giove ha anche una serie di satelliti irregolari, che sono sostanzialmente più piccoli e hanno orbite più distanti ed eccentriche rispetto agli altri. Queste lune sono suddivise in famiglie che hanno somiglianze in orbita e composizione, e si ritiene che siano in gran parte il risultato di collisioni da oggetti di grandi dimensioni che sono stati catturati dalla gravità di Giove.
In quasi tutti i modi immaginabili, la Terra e Giove non potrebbero essere più diversi. E ci sono ancora molte cose sul pianeta gioviano che non comprendiamo ancora pienamente. A proposito, assicurati di rimanere sintonizzato su Universe Oggi per gli ultimi aggiornamenti della missione Juno della NASA.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sui pianeti del Sistema Solare qui a Universe Today. Ecco la Terra Rispetto a Mercurio, la Terra rispetto a Venere, La Luna Rispetto alla Terra, la Terra rispetto a Marte, Saturno Rispetto alla Terra e Nettuno Rispetto alla Terra.
Vuoi maggiori informazioni su Giove? Ecco un link ai comunicati stampa di Hubblesite su Giove, ed ecco la Guida all’esplorazione del sistema solare della NASA.
Abbiamo registrato un podcast su Giove per l’astronomia Cast. Clicca qui e ascolta Episodio 56: Giove.