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Giove è il quinto pianeta del sistema solare e di gran lunga il più grande.
Giove è quasi due volte più
pesante di tutti gli altri pianeti messi insieme (318 volte la Terra).
orbita: 778.330.000 km (5.20 UA) dal Sole
diametro: 142.984 km (all'equatore)
massa: 1,900e27 kg
Giove (
Zeus per i Greci)
era il re degli Dei, il sovrano
dell'Olimpo e il patrono dei Romani.
Zeus era il figlio di Crono (Saturno).
Giove è il quarto oggetto più luminoso nel cielo (dopo il Sole, la Luna e Venere; qualche volta anche Marte e più luminoso). Era conosciuto fin dalla preistoria. La scoperta da parte di Galileo nel 1610 dei quattro satelliti principali di Giove Io, Europa, Ganimede e Callisto (oggi conosciuti come i satelliti Galileiani) fu la prima osservazione di un sistema orbitante attorno ad un centro diverso dalla Terra. Questo fu uno dei maggiori contributi in favore della teoria eliocentrica del moto dei pianeti formulata da Copernico; le affermazioni di Galileo in favore della teoria copernicana lo portarono all'arresto da parte dell' Inquisizione. Lo scienziato pisano fu costretto all'abiura ed imprigionato per il resto della sua vita.
Giove fu visitato per la prima volta nel 1973 dal Pioneer 10 ed in seguito dalle sonde Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 e Ulysses. La sonda Galileo è attualmente in orbita attorno a Giove e per i prossimi due anni continuerà ad inviare dati verso la Terra.
I pianeti gassosi
non hanno una superficie solida, ma il materiale gassoso diventa semplicemente più denso avvicinandosi al centro del pianeta
(per calcolare il raggio ed il diametro di questi pianeti si considera come superficie il livello in cui i gas
raggiungono la pressione di 1
atmosfera).
Quando osserviamo questi pianeti noi vediamo le strato di nubi più alte della loro atmosfera.
Giove è composto per il 90% da idrogeno e per il 10% da elio (considerando il numero di atomi; se invece si considera la massa le percentuali sono 75 e 25%) con tracce di metano, acqua, ammoniaca e "roccia". Questa è una composizione molto simile a quella della nebulosa protosolare dalla quale si è formato l'intero sistema solare. Saturno ha una composizione simile, mentre Urano e Nettuno hanno molto meno idrogeno ed elio.
La nostra conoscenza degli strati più interni di Giove e degli altri pianeti gassosi è indiretta, e tale è destinata a rimanere per lungo tempo. (La sonda atmosferica della Galileo scenderà solo 150 km al di sotto delle nubi gioviane.)
Probabilmente Giove possiede un nucleo rocciso pari ad una massa di circa 10 - 15 volte quella terrestre.
Attorno al nucleo troviamo la maggior parte della materia costituente il pianeta sotto forma di idrofgeno metallico liquido. Questa strana forma di materia è possibile solo ad una pressione superiore a 4 milioni di bars, così come accade all'interno dei pianeti quali Giove e Saturno. L'idrogeno metallico liquido è costituito da protoni ed elettroni ionizzati (come all'interno del Sole, ma ad una temperatura molto più bassa). Alle temperature e pressioni raggiunte all'interno del pianeta, quindi, l'idrogeno si trova in forma liquida e non gassosa e grazie alle sue proprità di conduttore elettrico costituisce la sorgente dei campi magnetici del pianeta. Questo strato contiene probabilmente anche elio e tracce di vari tipi di "ghiaccio".
Lo strato più esterno è composto principalmente da idrogeno molecolare ed elio che si trovqa in forma liquida nella parte più interna e gassosa in quella più esterna. La superficie che noi osserviamo è costituita dalla parte più superficiale di questo profondo strato. Troviamo poi minuscole quantità di acqua, anidride carbonica, metano ed altre semplici molecole.
Sembrano esistere tre diversi strati di nubi
formate da ammoniaca ghiacciata, idrosolfuri di ammonio e da una miscela di acqua e ghiaccio.
Comunque, i
primi
risultati
della sonda Galileo mostrano solo vaghe indicazioni di nubi (uno strumento sembra aver
visto lo strato più superficiale, mentre un altro il secondo).
Il punto di ingresso della sonda (a destra) era però alquanto insolito --
le osservazioni telescopiche compiute da Terra e le più
recenti
osservazioni
della Galileo suggeriscono infatti che il luogo di ingresso della sonda era a quel tempo
il sito più caldo e privo di nubi di tutto il pianeta.
I dati provenienti dalla sonda Galileo indicano anche la presenza di una quantità di acqua molto inferiore a quella prevista. Ci si aspettava infatti che l'atmosfera di Giove contenesse una quantità di ossigeno doppia a quella del Sole, che combinata con l'idrogeno avrebbe dovuto formare grandi quantitativi di acqua. I dati dimostrano però che la concentrazione di ossigeno è di gran lunga inferiore a quella del Sole. Un'altra sorpresa proveniente dalla sonda è l'alta temperatura e densità degli strati più alti dell'atmosfera.
Su Giove come sugli altri pianeti gassosi
soffiano venti ad altissima velocità confinati all'interno di bande poste a differenti latitudini
. In bande adiacenti soffiano venti di opposta direzione.
Le differenze di temperatura e di composizione chimica tra queste bande sono responsabili
delle bande colorate che caratterizzano la superficie del pianeta.
Le bande colorate vengono chiamate zone; quelle scure fasce.
Le bande sono conosciute da molto tempo, ma i complessi vortici situati nelle regioni di contatto
furono mostrati per la prima volta dalle immagini della sonda Voyager.
I dati della Galileo indicano che i venti soffiano più velcemente di quanto ci si aspettasse
(più di 400 mph) e si estendono per migliaia di chilometri verso l'interno del pianeta.
L'atmosfera gioviana si è quindi rivelata essere molto turbolenta; Questo indica che i venti
sono mossi per la maggior parte dal calore interno al pianeta piuttosto che che quello proveniente
dal Sole come accade per i venti terrestri.
I vivaci colori che si possono osservare nelle nubi di Giove sono probabilmente il risultato di reazioni chimiche tra gli elementi che ne compongono l'atmosfera; queste reazioni probabilmente interessano i solfuri i cui composti comprendono una vasta varietà di colori.
I colori sono correlati all'altitudine delle nubi: blu per le più basse, seguite da marrone e binco, con il colore rosso per le più alte. Qualche volta attraverso i buchi che si aprono nello strato superiore possiamo osservare direttamente gli strati più bassi.
La Grande Macchia Rossa (GMR)
viene osservata dalla Terra da più di 300 anni
(La scoperta avvenuta nel XVII secolo è attribuita a Cassini,
o a Robert Hooke).
La GMR è un ovale con dimensioni di circa 12.000 per 25.000 km, grande abbastanza da contenere due volte la Terra.
Altre macchi più piccole sono state osserva per diversi decenni.
Le osservazioni all'infrarosso e la direzione di rotazione indicano che
la GMR è una regione di alta pressione le cui nubi sono molto più alte e fredde
rispetto a quelle delle regioni circostanti.
Strutture simili sono state osservate anche su Saturno e
Nettuno.
Non sono ancora noti i meccanismi che tengono in vita questa struttura.
Giove irraggia più energia di quanta ne riceva dal Sole. Le regioni più interne di Giove sono caldissime: la temperature del nucleo raggiunge probabilmente i 20.000 gradi Kelvin. Il calore è generato dalla lenta compressione gravitazionale del pianeta; questo effetto è spiegato dal meccanismo di Kelvin-Helmholtz. (Giove NON produce energia per fusione nucleare come fa il Sole; il pianeta è infatti troppo piccolo ed il suo nucleo troppo freddo per poter innescare reazioni nucleari.) Questo calore causa probabilmente delle correnti convettive negli strati liquidi di Giove ed è probabilmente il responsabile dei complessi moti che possiamo osservare in superficie. Sotto questo aspetto Saturno e Nettuno sono simili a Giove, mentre stranamente Urano è diverso.
Giove possiede un diametro che rappresenta il massimo raggiungibile dai pianeti gassosi. Se al pianeta venisse aggiunta dell'altra materia, il suo raggio crescerebbe di pochissimo a causa della compressione gravitazionale che la stessa materia subirebbe. Una stella può essere più grande solo grazie alla sorgente di calore (nucleare) interna. (Giove dovrebbe essere 80 volte più massiccio per diventare una stella.)
Giove possiede un enorme campo magnetico, molto più forte di quello terrestre.
La sua magnetosfera si estende per più di
650 millioni di chilometri (oltre l'orbita di Saturno!). (Nota che la magnetosfera
di Giove è tutt altro che sferica -- essa infatti si estende "solamente" pochi
millioni di chilometri in direzione del Sole.)
I satelliti di Giove si trovano quindi all'interno della magnetosfera, fatto questo che
può in parte spiegare l'attività di Io.
L'ambiente attorno a Giove è composto di particelle ad alta energia intrappolate nel
campo magnetico del pianeta. Questa "radiazione" è simile a quella che possiamo trovare nelle
fasce di Van Allen che circondano la Terra, ma molto più intensa.
Questa radiazione ha dato numerosi problemi ai progettisti delle sonde Voyager e Galileo e potrebbe causare
seri problemi agli esseri umani che vi transitassero senza una adeguata protezione.
Il modulo lanciato dalla Galileo
ha scoperto una nuova zona ricca di radiazione tra gli anelli e gli strati più superficiali
dell' atmosfera di Giove.
Questa fascia è circa 10 volte più intensa delle fasce di
Van Allen.
Sorprendentemente si è scoperto che questa nuova fascia contiene ioni di elio ad alta energia
di origine sconosciuta.
Come Saturno anche Giove possiede degli anelli, ma molto più piccoli
e deboli (foto a destra). Queste strutture non erano previste
e furono scoperte per caso quando due scienziati della missione Voyager
insisterono affinché dopo un viaggio di un miliardo di chilometri la sonda
desse una rapida occhiata.
Tutti pensavano che non c'era alcuna speranza di osservare anelli attorno a Giove, ma c'erano.
Fu un grosso colpo.
Da allora sono stati
osservati
nelle osservazioni all'infrarosso compiute da Terra e dalla
Galileo.
A differenza degli anelli di Saturno, quelli di Giove sono scuri (con un albedo pari a .05). Essi sono probabilmente composti da piccolissimi grani di materiale roccioso, e a differenza di quelli di Saturno non sembrano contenere ghiaccio.
Le particelle che si trovano negli anelli probabilmente non vi rimangono a lungo (a causa delle correnti magnetiche ed atmosferiche). La sonda Galileo ha scoperto che gli anelli vengono continuamente riforniti di materia dalla polvere che si origina dall'impatto di micrometeoriti con i quattro satelliti interni (impatti molto energetici a causa dell'intenso campo gravitazionale di Giove.) L'anello più interno è ampliato dall'interazione con il campo magnetico del pianeta.
Nel Luglio del 1994, la Cometa Shoemaker-Levy 9 si schiantò
contro Giove con dei risultati spettacolari (immagine a sinistra). Questi effetti furono chiaramente visibili anche
con telescopi amatoriali. Le ferite causate dalla collisione furono visibili per un anno
con l'HST.
Di notte, Giove è spesso la "stella" più luminosa del cielo
(è secondo solo a Venere, che è raramente visibile in piena notte).
I quattro satelliti Galileiani sono facilmente individuabili con un binocolo;
con piccoli telescopi possiamo osservare solo pochi particolari della superficie come le bande più grandi e la grande macchia rossa.
La planet finder charts di Mike Harvey mostra l'attuale posizione di Giove (e degli altri pianeti) nel cielo. Carte più dettagliate e personalizzate possono essere create con un programma planetario come lo Starry Night.
Giove possiede 16 satelliti, i quattro grandi satelliti
Galileiani
più altre 12 piccole lune.
Distanza Raggio Massa Satellite (000 km) (km) (kg) Scopritore Data --------- -------- ------ ------- ---------- ----- Metis 128 20 9.56e16 Synnott 1979 Adrastea 129 10 1.91e16 Jewitt 1979 Amaltea 181 98 7.17e18 Barnard 1892 Tebe 222 50 7.77e17 Synnott 1979 Io 422 1815 8.94e22 Galileo 1610 Europa 671 1569 4.80e22 Galileo 1610 Ganimede 1070 2631 1.48e23 Galileo 1610 Callisto 1883 2400 1.08e23 Galileo 1610 Leda 11094 8 5.68e15 Kowal 1974 Imalia 11480 93 9.56e18 Perrine 1904 Lisitea 11720 18 7.77e16 Nicholson 1938 Elara 11737 38 7.77e17 Perrine 1905 Ananke 21200 15 3.82e16 Nicholson 1951 Carme 22600 20 9.56e16 Nicholson 1938 Pasifae 23500 25 1.91e17 Melotte 1908 Sinope 23700 18 7.77e16 Nicholson 1914I valori riguardanti i satelliti più piccoli sono aprossimati.
Distanza Larghezza Massa Anello (km) (km) (kg) -------- -------- ----- ------ Halo 92000 30500 ? Main 122500 6440 1e13 Gossamer 128940 100000 ?(la distanza è calcolata dal centro di Giove alla parte più interna dell'anello)
... Sole
... Marte
... Deimos
... Giove
... Metis
... Saturno
... 
