Sistema solar

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Brújula Desambiguación : esta entrada describe el conjunto de cuerpos vinculados gravitacionalmente al Sol. Para la definición genérica, vea el sistema planetario de entrada.
Representación artística del sistema solar; las dimensiones de los planetas y las distancias no están a escala.

El sistema solar es un sistema planetario que consta de una variedad de cuerpos celestes mantenidos en órbita por la fuerza gravitacional del Sol , que también incluye la Tierra : con un diámetro de aproximadamente 120-130 AU [1] (si se entiende como el área de Espacio que está sometido al viento solar , dejando fuera la inmensa área sometida solo a la gravedad solar) se encuentra en el brazo de Orión de la Vía Láctea , orbitando alrededor del centro galáctico a una distancia de 30000 a una velocidad de 230 km / s ; se estima que el sistema solar tarda unos 230 millones de años en completar un círculo alrededor del centro galáctico .

Compuesto por el Sol, que por sí solo posee el 99,86% de la potencia de todo el sistema, y ​​ocho planetas (cuatro planetas rocosos interiores y cuatro gigantes gaseosos exteriores ) y cinco planetas enanos , de sus respectivos satélites naturales [2] y de muchos otros cuerpos menores , la última categoría incluye asteroides , divididos en gran parte entre dos cinturones de asteroides (el cinturón principal y el cinturón de Kuiper ), cometas (ubicados principalmente en la hipotética nube de Oort ), meteoroides y polvo interplanetario. [3]

En orden de distancia al Sol, los ocho planetas son: Mercurio , Venus , Tierra , Marte , Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno ; los cinco planetas enanos son: Ceres , ubicado en el cinturón de asteroides principal, Plutón , Haumea , Makemake y Eris [4] . El viento solar , un flujo de plasma generado por la expansión continua de la corona solar , impregna todo el sistema solar, creando una burbuja en el medio interestelar conocido como heliosfera , que se extiende más allá de la mitad del disco difuso .

Historia de observaciones

Representación de 1500 del sistema solar por el cartógrafo Bartolomeu Velho con la Tierra en el centro del universo

Aunque muchos de los principales cuerpos celestes del sistema solar ya se conocían desde la antigüedad, el concepto en sí fue ignorado ya que existía principalmente una idea de un sistema geocéntrico con la Tierra en el centro del universo [5] . Uno de los primeros en imaginar un sistema heliocéntrico fue Aristarco de Samos [6] [7] , pero sus ideas no se afianzaron en la comunidad de filósofos y pensadores de la época.

Fue sólo en el siglo XVI que Nicolás Copérnico [5] propuso la visión moderna del sistema solar, con el Sol en el centro y los planetas conocidos entonces orbitando alrededor. Sin embargo, los únicos cuerpos conocidos en el sistema solar eran solo los cuatro planetas terrestres, Júpiter, Saturno, el Sol y la Luna. En el siglo siguiente, con la invención del telescopio de Galileo Galilei , se descubrieron otros cuerpos menores [8] , como los satélites Medici , los anillos de Saturno y algunos cometas y durante unos 200 años no se pensó que pudiera haber En otros objetos del sistema solar, en particular, la creencia era firme de que los planetas eran sólo los que entonces se conocían.

Portada del descubrimiento del nuevo planeta Ceres Ferdinandea

En 1781, el descubrimiento de Urano por William Herschel [9] desafió las ideas preconcebidas que tenía la comunidad científica, generando dudas sobre la posibilidad de que existieran planetas transuránicos.

Unos años más tarde, en 1801, Giuseppe Piazzi declaró que había descubierto un nuevo planeta, entre las órbitas de Marte y Júpiter [10] ; en realidad era Ceres . La conclusión llegó al excluir que podría ser un cometa y no conocer otros objetos distintos a los planetas y cometas, sin saber por completo que había descubierto un nuevo tipo de objeto, el asteroide. Desde entonces se multiplicaron los descubrimientos de nuevos objetos, en particular se descubrieron muchos nuevos asteroides. En 1846 se descubrió un planeta de forma completamente revolucionaria: antes de la observación directa, se calcularon las perturbaciones de la órbita de Urano y se dedujo que un planeta tenía que existir en un punto preciso del espacio para justificar las discrepancias observadas [11] . Unos días después, Johann Gottfried Galle y Heinrich Louis d'Arrest confirmaron la presencia de Neptuno a menos de un grado del punto calculado.

En 1930, el descubrimiento de Plutón aumentó el número de planetas conocidos a nueve [12] , que entonces se creía que era un objeto de mucha mayor masa de lo que realmente es. En la década de 1950, Jan Oort planteó la hipótesis de la existencia de un vivero de cometas mucho más allá de las órbitas de los planetas conocidos [13] , ubicado a decenas de miles de UA del Sol, la nube de Oort , que cuando se perturba cambia constantemente su órbita hasta que alcanza el área interna del sistema. En 1992, el descubrimiento de Albion reinició la búsqueda de objetos transneptunianos [14] . La llegada de los sistemas de búsqueda automática permitió el descubrimiento de miles de objetos con un diámetro de entre 50 y 2500 km. El descubrimiento de Eris , similar en tamaño a Plutón, en 2005 desafió la definición misma de planeta [15] , que fue modificada y formalizada en 2006 por la Unión Astronómica Internacional , degradando a Plutón a un planeta enano y devolviendo el número total a ocho. de planetas [16] .

Formación

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Formación y evolución del sistema solar .
Impresión artística del sistema solar temprano.

Las teorías más acreditadas sobre la formación del sistema solar describen su nacimiento hace 4.600 millones de años a partir de la fragmentación y el colapso gravitacional de una gigantesca nube molecular con un diámetro de 65 años luz [17] . Uno de estos fragmentos, con un tamaño inicial de 2000-20000 unidades astronómicas, colapsó en lo que se conoce como disco protoplanetario [18] . Los componentes principales de esta fragua primordial fueron el 98% de hidrógeno , helio y litio primordiales, formados con nucleosíntesis poco después del Big Bang , y otros elementos más pesados ​​expulsados ​​de las estrellas formados y explotados en unas pocas generaciones anteriores [19] . En el centro, una cantidad de gas y polvo colapsó hasta alcanzar la masa necesaria para desencadenar las reacciones termonucleares, y nació una protoestrella , mientras que los planetas se generaron por crecimiento, formando inicialmente unas pocas docenas de pequeños planetas que en el caótico primordial. sistema de vez en cuando chocaban para formar cuerpos cada vez más grandes [20] .

La contracción provocó un aumento en la velocidad de rotación y la fuerza centrífuga del sistema. Por lo tanto, la nube se habría aplanado, adoptando una apariencia similar a un disco giratorio alrededor del Sol [21] .

A medida que el núcleo del proto-Sol se calentó a las temperaturas necesarias para las reacciones termonucleares , algunos cuerpos en el disco circundante aumentaron a través de colisiones y atrajeron fragmentos más pequeños del espacio circundante. Así se habrían formado protoplanetas , de los cuales habrían derivado los planetas actuales, mientras que el proto-Sol se transformó en una estrella amarilla y estable.

En las primeras etapas de la actividad solar, la temperatura en el sistema solar interior era demasiado alta para que los elementos ligeros se condensaran; los planetas interiores tendían a crecer con elementos pesados, convirtiéndose en planetas rocosos en el futuro [21] . El viento solar ayudó a arrastrar los elementos ligeros hacia las regiones ultraperiféricas, especialmente el hidrógeno y el helio. El sistema solar exterior mantuvo una temperatura relativamente baja, permitiendo que sustancias como el metano y el agua se condensaran [21] . La diferencia en este tipo de acreción determinó las características de los planetas, pequeños y rocosos en el interior, debido a la escasa presencia de elementos pesados ​​y gigantes en el exterior, lo que les permitió captar los gases de hidrógeno y helio esparcidos en el espacio [21] .

Estructura

El sistema solar; los planetas se representan en escala por tamaño, mientras que la escala de distancia se proporciona en la parte inferior derecha. También se indican los 5 asteroides , plutoides y lunas principales más masivos .
Representación de los planetas visibles a simple vista el 1 de abril de 1981: aparte de Mercurio, los demás estaban alineados

El principal cuerpo celeste del sistema solar es el Sol , una estrella de secuencia principal de clase espectral G2 V ( enana amarilla [22] ), que contiene el 99,86% [23] de toda la masa conocida del sistema solar. Júpiter y Saturno, los dos planetas más masivos que orbitan alrededor del Sol, constituyen más del 90% de la masa restante. La mayoría de los objetos grandes que orbitan alrededor del Sol se encuentran en un plano similar al de la órbita de la Tierra, llamado eclíptica [24] . Por lo general, el plano de la órbita de los planetas está muy cerca del de la eclíptica, mientras que los cometas y los objetos del cinturón de Kuiper tienen un ángulo significativamente mayor que el nuestro.

Todos los planetas y la mayoría de los demás objetos orbitan en la misma dirección que la rotación del Sol, en sentido antihorario desde el punto de vista de un observador ubicado sobre el polo norte solar. Ciertos objetos orbitan en el sentido de las agujas del reloj, como el cometa Halley [25] .

Las trayectorias de los objetos que gravitan alrededor del sol siguen las leyes de Kepler [26] . Son aproximadamente elipses de los cuales uno de los focos es el Sol. Las órbitas de los planetas son casi circulares mientras que las de los cuerpos más pequeños tienen una mayor excentricidad y pueden ser muy elípticas.

La distancia de un cuerpo al Sol varía durante su revolución. El punto más cercano de la órbita de un cuerpo al sol se llama perihelio, mientras que el más lejano es el afelio [27] .

El sistema solar se divide convencionalmente en dos zonas. El sistema solar interior [28] incluye los cuatro planetas rocosos y el cinturón de asteroides. El resto del sistema se considera el sistema solar exterior [29] .

La mayoría de los planetas del sistema solar tienen cuerpos que giran a su alrededor, llamados satélites naturales o lunas. Los cuatro planetas más grandes también tienen anillos planetarios .

Composición

Los elementos químicos que predominan en el sistema solar son el hidrógeno y el helio primordiales, concentrados mayoritariamente en el Sol , donde su masa constituye alrededor del 98%, y en los dos planetas más grandes, Júpiter y Saturno. En porcentajes menores, todos los elementos de la tabla periódica están presentes en sus formas estables y en los principales isótopos . Físicamente, casi todos los cuerpos giran alrededor del centro de masa del sistema en la misma dirección, contribuyendo de manera diferente al momento angular del sistema solar; Curiosamente, el Sol, a pesar de su considerable masa, aporta sólo el 0,5% [30] del momento angular total, estando muy cerca del centro de gravedad.

Planetas terrestres y de Júpiter

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Planetas del sistema solar .
La estructura interna de los planetas rocosos.

Los planetas son muy diferentes entre sí en cuanto a composición química , tamaño, temperatura y otras características.

En función de sus características químico-físicas, los planetas se pueden dividir en dos grupos: los planetas de tipo terrestre (Mercurio, Venus, Tierra y Marte), es decir, similares a la Tierra [31] , y los gigantes gaseosos o Júpiter- planetas de tipo (Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno), es decir, similares a Júpiter [32] .

Las diferencias entre los dos tipos de planetas son numerosas: en primer lugar, los planetas terrestres tienen todos una masa pequeña, pocos satélites o ninguno y una velocidad de rotación baja, mientras que los planetas de Júpiter tienen una masa grande, varios satélites y una velocidad de rotación alta. . Por esta razón, los planetas de Júpiter tienen un abultamiento ecuatorial mayor y, por lo tanto, una forma más aplanada en los polos que en los terrestres. Además, los planetas terrestres tienen una densidad media de 3,9 a 5,5 veces la del agua, mientras que la densidad de los planetas de Júpiter es sólo de 0,7 a 1,7 veces la del agua [33] .

La estructura interna de los planetas de Júpiter.

Al examinar su composición, se observó que los planetas terrestres están compuestos esencialmente de rocas y materiales metálicos [31] ; los planetas de tipo Júpiter, por otro lado, están compuestos principalmente de helio , hidrógeno y pequeñas cantidades de hielo [32] . La atmósfera de los planetas terrestres está enrarecida, a diferencia de los jovianos en los que la atmósfera es muy densa y está formada por hidrógeno, helio, amoniaco y metano .

La temperatura y sus variaciones anuales y diarias son máximas en los planetas terrestres y dependen de numerosos factores: distancia al Sol, densidad y composición de la atmósfera e inclinación del eje de rotación [34] .

Planetas enanos y cuerpos menores

Entre Marte y Júpiter se encuentra el llamado cinturón principal de asteroides , formado por millones de objetos rocosos caracterizados por órbitas más o menos variables. Entre ellos, Ceres se considera actualmente el único que tiene un equilibrio hidrostático (es decir, una forma esferoidal) y que merece la calificación de planeta enano . [35]

Más allá de Neptuno se encuentra otro cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper , cuya densidad real se desconoce. Entre estos se encuentran Plutón y Eris , que han sido reconocidos como planetas enanos por la Unión Astronómica Internacional desde 2006 . [35] Anteriormente, Plutón se consideraba el noveno planeta.

Más tarde se reconocieron planetas enanos más distantes que Plutón, como Makemake y Haumea .

Incluso más externamente, entre 20000 au e A 100 000 au del Sol , se supone que la nube de Oort es el lugar de origen de los cometas .

Otros elementos

El sistema solar incluye otros cuerpos como los satélites , que orbitan los planetas, y los cometas , que giran alrededor del Sol y tienen una órbita muy excéntrica y planos orbitales generalmente muy inclinados con respecto a la eclíptica . También hay polvo y gases muy enrarecidos concentrados alrededor de la eclíptica, que difunden la radiación solar dando lugar a la luz zodiacal .

sol

Icono de lupa mgx2.svg Mismo tema en detalle: dom.
Imagen del Sol en colores falsos por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA en la banda ultravioleta .

El Sol es la estrella madre del sistema solar y, con mucho, su componente principal. Su gran masa le permite sostener la fusión nuclear , que libera enormes cantidades de energía, la mayor parte irradiada al espacio como radiación electromagnética , particularmente luz visible . El Sol está clasificado como una enana amarilla , aunque el nombre es engañoso en comparación con otras estrellas de nuestra galaxia , el Sol es bastante grande y brillante. Las estrellas se clasifican de acuerdo con el diagrama de Hertzsprung-Russell , un gráfico que relaciona la temperatura real y el brillo de las estrellas. En general, cuanto más caliente es una estrella, más brillante es: las estrellas que siguen este patrón pertenecen a la secuencia principal y el sol está justo en el centro de esta secuencia. Sin embargo, las estrellas más brillantes y calientes que el Sol son raras, mientras que las estrellas menos brillantes y más frías son muy comunes. [36] El brillo del Sol aumenta constantemente, y se estima que al comienzo de su historia tenía solo el 75% del brillo que muestra actualmente. [37]

El Sol es una población estrella , y nació en las últimas etapas de la evolución del Universo . Contiene elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio ( metales ) que las estrellas de población II más antiguas. [38] Los elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio formados en los núcleos de estrellas antiguas ahora explotaron, por lo que la primera generación de estrellas tuvo que terminar su ciclo de vida antes de que el universo pudiera enriquecerse con estos elementos. Las estrellas más antiguas observadas contienen pocos metales, mientras que las de formación más reciente son más ricas. Se cree que esta alta metalicidad fue crucial en el desarrollo de un sistema planetario por parte del Sol, ya que los planetas se forman a partir de la acumulación de metales. [39]

Junto con la luz, el Sol irradia una corriente continua de partículas cargadas ( plasma ), también conocido como viento solar . Este flujo de partículas se propaga hacia el exterior a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros por hora, [40] , crea una atmósfera tenue (la heliosfera ) e impregna el sistema solar durante al menos 100 au (cf. Heliopausa ) formando el medio interplanetario .

Sistema solar interior

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Sistema Solar Interior .

Sistema solar interior es el nombre que se usa para la región del espacio que incluye los planetas rocosos y los asteroides. Compuesto principalmente por silicatos y metales , los objetos del sistema solar interior están muy cerca del Sol, tanto que el radio de esta región es más corto que la distancia que separa a Júpiter de Saturno.

Planetas terrestres

Icono de lupa mgx2.svg Mismo tema en detalle: Planeta Tierra .
Los planetas interiores. De izquierda a derecha: Mercurio , Venus , Tierra y Marte (a escala)

Los cuatro planetas terrestres interiores son densos, tienen una composición rocosa [31] , tienen pocos satélites o ninguno y no tienen anillos planetarios . Están formados principalmente por sustancias con un alto punto de fusión , como los silicatos , que forman las costras y mantos , y metales como el hierro y el níquel , que forman su núcleo . Tienen una atmósfera enrarecida, cráteres de impacto y placas tectónicas , como lo demuestra la presencia de grietas y volcanes [31] .

Mercurio

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Mercurio (astronomía) .
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Mercurio ( 0.4 au ) es el planeta más cercano al Sol y también es el más pequeño (0.055 masas terrestres ). Mercurio no tiene satélites naturales, y sus únicas formaciones geológicas conocidas, así como los cráteres de impacto, son crestas salientes o arrugas probablemente producidas durante una recesión ocurrida en su historia temprana. [41] El planeta no tiene atmósfera , excepto por leves rastros de gas, probablemente el resultado de la interacción del viento solar con la superficie del planeta. [42] Esto significa que los fenómenos atmosféricos están ausentes y que el rango de temperatura entre el día y la noche es muy alto. Durante el día el suelo alcanza los 427 ° C , mientras que por la noche puede llegar a los -180 ° C. [43] Su núcleo relativamente grande y su manto delgado aún no se han explicado adecuadamente: la hipótesis principal informa la posibilidad de que las capas externas fueran arrancadas por un impacto gigantesco. Aunque es muy brillante, es muy difícil de observar porque tiene un movimiento muy rápido, además, al estar cerca del Sol siempre está sumergido en la luz. [44] [45]

Venus

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Venus ( 0,7 au ) es muy similar en tamaño a la Tierra (0,815 masas terrestres ), y, como la Tierra, tiene un manto compuesto de silicatos alrededor de un núcleo ferroso, tiene atmósfera y la actividad en su superficie hace evidente la presencia de actividad geológica interna. Sin embargo, es mucho más seco que la Tierra y su atmósfera es noventa veces más densa. Venus no tiene satélites naturales. Es el planeta más caliente del sistema solar, con temperaturas superficiales superiores a 450 ° C , probablemente debido a la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera. [46] No se ha identificado ninguna evidencia definitiva de la actividad geológica actual en Venus, pero se podría pensar que su densa atmósfera está alimentada regularmente por erupciones volcánicas. [47]

Tierra

Icono de lupa mgx2.svg Mismo tema en detalle: Tierra .
La Tierra vista desde Apolo 17.jpg

La Tierra (1 UA) es el más grande y denso de los planetas interiores, el único en el que se conocen las actividades geológicas actuales, y es probablemente el único planeta del sistema solar que permite la vida (el único en el que la vida está definitivamente presente) . Su hidrosfera líquida es única entre los planetas interiores [31] , y también es el único planeta donde se han observado placas tectónicas. La atmósfera de la Tierra es extremadamente diferente a la de otros planetas, ya que ha sido alterada por la presencia de vida y está compuesta por un 21% de oxígeno . [48] Tiene un satélite natural, la Luna .

Marte

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Marte (1,6 AU) es más pequeño que la Tierra y Venus (0,107 masas terrestres ). Tiene una atmósfera suave, compuesta principalmente de dióxido de carbono . Su superficie, salpicada de volcanes, como el gran Olympus Mons , y valles rift, como Valles Marineris , muestra una actividad geológica que ha persistido hasta hace relativamente poco tiempo. Su color rojo se deriva de la presencia de herrumbre en el suelo, rico en hierro . [49] Marte tiene dos pequeños satélites naturales ( Deimos y Fobos ), que se cree que son asteroides capturados por su campo gravitacional. [50]

Cinturón de asteróides

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Banda principal .

Los asteroides son en su mayoría pequeños cuerpos del sistema solar compuestos principalmente por rocas y metales. El cinturón de asteroides principal ocupa la región entre las órbitas de Marte y Júpiter, entre 2,3 y 3,3 UA del Sol. Júpiter.

El radio de un asteroide en este cinturón puede variar desde cientos de kilómetros hasta unos pocos centímetros. Todos los asteroides, excepto el más grande, Ceres , se clasifican como cuerpos menores del sistema solar, pero algunos, como los asteroides Vesta e Hygiea, pueden reclasificarse como planetas enanos si pueden demostrar que han alcanzado el equilibrio hidrostático .

El cinturón de asteroides contiene decenas de miles, posiblemente millones, de objetos de más de un kilómetro de diámetro. [51] A pesar de esto, la masa total de todos los asteroides del cinturón principal difícilmente sería más de una milésima parte de la masa de la Tierra. [52] El cinturón principal está escasamente poblado: sondas espaciales lo atraviesan continuamente sin incurrir en accidentes de ningún tipo. Los asteroides con diámetros entre 10 y 10 -4 m se denominan meteoroides . [53]

Ceres

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Ceres (2,77 AU) es el cuerpo más grande del cinturón de asteroides y está clasificado como planeta enano . Tiene un diámetro de poco menos de 1000 km, lo suficientemente grande para que su propia gravedad le dé una forma esférica. Ceres, cuando se descubrió en el siglo XIX , se consideró un planeta, pero fue reclasificado como asteroide en 1850 , después de que nuevas observaciones revelaron la presencia de numerosos asteroides. [54] Fue reclasificado en 2006 como un planeta enano.

Grupo de asteroides

Los asteroides del cinturón principal se dividen en grupos y familias de asteroides en función de sus características orbitales. Los satélites de asteroides son asteroides que orbitan asteroides más grandes. No se distinguen tan claramente como los satélites de los planetas, ya que estos satélites a veces son casi tan grandes como su compañero. El cinturón de asteroides principal también contiene un cinturón de cometas que puede haber sido la fuente del agua de la Tierra. [55]

Los asteroides troyanos se encuentran en los puntos L 4 y L 5 de Júpiter (regiones gravitacionalmente estables a lo largo de la órbita del planeta); el término "troyano" también se utiliza para pequeños cuerpos ubicados en los puntos de Lagrange de otros planetas y satélites. La familia de asteroides Hilda se encuentra en resonancia orbital 2: 3 con Júpiter.

El sistema solar interior también cuenta con asteroides cercanos a la Tierra , muchos de los cuales atraviesan las órbitas de los planetas interiores.

Sistema solar exterior

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Sistema Solar Exterior .

El sistema solar exterior alberga gigantes gaseosos y sus satélites, algunos de los cuales son de tamaño planetario. Una pequeña banda de cometas, incluidos los centauros , también orbita en esta región. Los objetos sólidos de esta región están compuestos por una mayor proporción de elementos volátiles (como agua, amoníaco y metano) que los objetos rocosos del sistema solar interior.

Planetas de Júpiter

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: gigante gaseoso .
De arriba a abajo: Neptuno , Urano , Saturno y Júpiter (no a escala)

Los cuatro gigantes gaseosos exteriores (a veces llamados planetas de Júpiter, y que no deben confundirse con los planetas exteriores ) constituyen colectivamente el 99% de la masa conocida que orbita el Sol. Júpiter y Saturno consisten principalmente en hidrógeno y helio ; Urano y Neptuno tienen un mayor porcentaje de hielo. Algunos astrónomos sugieren que pertenecen a otra categoría, la de "gigantes de hielo". [56] Los cuatro gigantes gaseosos tienen anillos , aunque solo los de Saturno son fácilmente observables desde la Tierra.

Júpiter

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Júpiter (astronomía) .
Júpiter y su gran mancha roja encogida (recortado) .jpg

Giove (5,2 UA), con 318 masse terrestri , possiede 2,5 volte la massa di tutti gli altri pianeti messi insieme. Dista 778 milioni di chilometri dal Sole, e impiega circa 12 anni terrestri per percorrere un'orbita completa. La sua densità è molto bassa (circa 1,3 kg/dm³) con venti che raggiungono circa 600 km/h; [57] infatti, esso è un pianeta prevalentemente gassoso, composto da elementi molto leggeri, come idrogeno ed elio . Probabilmente nella zona centrale si trova un nucleo solido a una temperatura molto elevata. [43] Il forte calore interno di Giove crea una serie di caratteristiche semipermanenti nella sua atmosfera , come ad esempio la famosa Grande Macchia Rossa . Giove ha 79 satelliti naturali conosciuti: i quattro più grandi, Ganimede , Callisto , Io , e Europa , mostrano analogie con i pianeti terrestri, come fenomeni di vulcanismo e calore interno. [58]

Saturno

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Saturno (astronomia) .
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Saturno (9,5 UA), distinto dal suo sistema di anelli , ha diverse analogie con Giove, come la sua composizione atmosferica. Saturno è molto meno massiccio, essendo solo 95 masse terrestri . Sono noti 82 satelliti , due dei quali, Titano e Encelado , mostrano segni di attività geologica, anche se sono in gran parte criovulcani . [59] Titano è più grande di Mercurio ed è l'unico satellite del sistema solare ad avere una atmosfera densa formata da azoto e metano.

Urano

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Urano (astronomia) .
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Urano (19,6 UA), con 14 masse terrestri , è il pianeta esterno meno massiccio. Unico tra i pianeti, esso orbita attorno al Sole con una inclinazione assiale superiore a 90° rispetto all' eclittica forse data da un impatto con un altro corpo di 2,75 masse terrestri durante la sua formazione. Ha un nucleo molto freddo rispetto agli altri giganti gassosi, quindi irradia pochissimo calore nello spazio. [60] Urano ha 27 satelliti noti, tra cui i più grandi sono Titania , Oberon , Umbriel , Ariel e Miranda .

Nettuno

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Nettuno (astronomia) .
Neptune - Voyager 2 (29347980845) flatten crop.jpg

Nettuno (30 UA), anche se leggermente più piccolo di Urano, è più massiccio (equivalente a 17 masse terrestri ) e quindi più denso. Esso irradia più calore interno rispetto a Urano, ma non tanto quanto Giove o Saturno. [61] Nettuno ha 13 satelliti noti. Il più grande, Tritone , è geologicamente attivo, con geyser di azoto liquido . [62] Tritone è l'unico grande satellite con orbita e direzione retrograda . Nettuno è accompagnato nella sua orbita da una serie di planetoidi che sono in risonanza orbitale 1:1 con esso.

Comete

Le comete sono corpi minori del sistema solare, di solito di pochi chilometri di diametro, e sono composte in gran parte di ghiaccio volatile. Le comete hanno orbite molto eccentriche: in genere, durante il perielio si trovano vicino alle orbite dei pianeti interni, mentre durante l' afelio si trovano al di là di Plutone. Quando una cometa entra nel sistema solare interno, la superficie ghiacciata comincia a sublimare ea ionizzarsi , per via della vicinanza del Sole, fino a quando si crea una coda, spesso visibile a occhio nudo, di gas e polveri.

Le comete di breve periodo hanno orbite che possono essere compiute anche in meno di duecento anni, mentre le comete di lungo periodo hanno orbite dalla durata di migliaia di anni. Le comete di breve periodo si crede siano originarie della fascia di Kuiper , mentre quelle di lungo periodo, come la Hale-Bopp , si ritiene siano originarie della nube di Oort . Molti gruppi di comete, come le comete radenti di Kreutz , si sono formati dalla rottura di un'unica grande cometa. [63] Alcune comete con orbite iperboliche possono provenire dall'esterno del sistema solare, ma la precisa determinazione delle loro orbite è complessa. [64] Le vecchie comete che hanno visto espulso la maggior parte della loro parte volatile per via del calore del Sole sono spesso classificate come asteroidi . [65]

I centauri

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Centauro (astronomia) .

I centauri , che si estendono in una fascia che va da 9 a 30 UA, sono dei corpi che orbitano nella regione compresa tra Giove e Nettuno. Il più grande centauro noto, Cariclo , ha un diametro di circa 250 km. [66] Il primo centauro scoperto, Chirone , è stato classificato come cometa (95P), in quanto si comporta come le comete quando si avvicinano al Sole. [67] Alcuni astronomi classificano gli asteroidi centauri come degli oggetti della fascia di Kuiper distribuiti nelle regioni più interne assieme a degli altri oggetti dispersi nelle regioni esterne, che popolano il disco diffuso . [68]

Oggetti transnettuniani

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Oggetto transnettuniano .

La zona al di là di Nettuno, detta " regione trans-nettuniana ", è ancora in gran parte inesplorata. Sembra consista prevalentemente in piccoli oggetti (il più grande ha un diametro corrispondente a un quinto di quello terrestre, e una massa di gran lunga inferiore a quella della Luna) composti principalmente di roccia e ghiaccio. Alcuni astronomi non distinguono questa regione da quella del sistema solare esterno.

Fascia di Kuiper

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Fascia di Kuiper .
Immagine con tutti gli oggetti della fascia di Kuiper conosciuti

La fascia di Kuiper è un grande anello di detriti simile alla fascia degli asteroidi, ma composti principalmente da ghiaccio. Si estende in una regione che va da 30 a 50 UA dal Sole. [69] Esso è composto principalmente da piccoli corpi del sistema solare, anche se alcuni tra i più grandi oggetti di questa fascia potrebbero essere riclassificati come pianeti nani: ad esempio Quaoar , Varuna , e Orcus . In base alle stime, nella fascia di Kuiper esistono oltre 100 000 oggetti con un diametro superiore ai 50 km, ma si pensa che la massa totale di tutti gli oggetti presenti nella fascia di Kuiper potrebbe essere un decimo, o addirittura un centesimo, della massa terrestre . [70] Molti oggetti della fascia di Kuiper dispongono di più satelliti naturali, e la maggior parte hanno orbite che non sono parallele alle eclittiche .

Gli oggetti della fascia di Kuiper possono essere suddivisi approssimativamente in " classici " e in "risonanti" (con plutini e twotini ). Gli oggetti risonanti hanno le orbite legate a quella di Nettuno (le orbite dei plutini sono in rapporto 2:3 con l'orbita di Nettuno, mentre i twotini sono in rapporto 1:2). Gli oggetti classici consistono in corpi che non hanno alcun tipo di risonanza con Nettuno, e che si estendono in una fascia che va da circa 39,4 a 47,7 UA dal Sole. [71] Gli oggetti classici della fascia di Kuiper sono stati classificati come cubewani dopo la scoperta del primo oggetto di questo tipo, (15760) 1992 QB1 . [72]

Plutone e Caronte

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Plutone (astronomia) e Caronte (astronomia) .
Plutone e Caronte fotografati dalla sonda New Horizons

Plutone (39 UA) è un pianeta nano, ed è il più grande oggetto conosciuto della fascia di Kuiper. Quando venne scoperto, nel 1930 , fu ritenuto il nono pianeta del sistema solare, ma nel 2006 è stato riclassificato in pianeta nano, dopo l'adozione di una definizione formale di pianeta . Plutone ha un'orbita relativamente eccentrica, inclinata di 17 gradi rispetto al piano dell'eclittica, e il suo perielio si trova a 29,7 UA dal Sole, all'interno dell'orbita di Nettuno, mentre l'afelio è situato a 49,5 UA dal Sole.

Non è ancora chiaro se Caronte , la luna più grande di Plutone, continuerà a essere classificato come tale o verrà riclassificato come pianeta nano. Il baricentro del sistema dei due pianeti non si trova in nessuno dei due corpi, ma cade nello spazio, e per questo Plutone-Caronte è ritenuto un sistema binario . Attorno a loro orbitano altre quattro lune molto piccole: Stige , Notte , Cerbero e Idra .

Plutone è un corpo classificato come oggetto risonante della fascia di Kuiper, e ha una risonanza orbitale di 2:3 con Nettuno, ovvero Plutone orbita due volte intorno al Sole ogni tre orbite di Nettuno. Gli oggetti della fascia di Kuiper che condividono questo rapporto di risonanza sono chiamati plutini [73] .

Haumea e Makemake

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Haumea (astronomia) e Makemake (astronomia) .

Haumea (43,34 UA), e Makemake (45,79 UA) sono i più grandi oggetti conosciuti della fascia di Kuiper classica. Haumea è un oggetto a forma di uovo con due lune. Makemake è l'oggetto più luminoso nella fascia di Kuiper dopo Plutone. Originariamente designati rispettivamente come 2003 EL 61 e il 2005 FY 9 , i due nomi e lo status di pianeta nano sono stati loro concessi nel 2008 . [35] Le loro orbite sono molto più inclinate rispetto a quella di Plutone (28° e 29°), [74] ea differenza di Plutone non sono influenzati da Nettuno; fanno quindi parte degli oggetti classici della fascia di Kuiper .

Disco diffuso

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Disco diffuso .

Il disco diffuso si sovrappone alla fascia di Kuiper, ma si estende di molto verso l'esterno del sistema solare. Si pensa che questa regione sia la fonte delle comete di breve periodo. Si crede inoltre che gli oggetti del disco diffuso siano stati spinti verso orbite irregolari dall'influenza gravitazionale della iniziale migrazione verso l'esterno di Nettuno. La maggior parte degli oggetti del disco diffuso (SDOs) hanno il perielio all'interno della fascia di Kuiper, ma il loro afelio può trovarsi anche a 150 UA dal Sole. Inoltre, le orbite degli SDOs sono molto inclinate rispetto al piano dell'eclittica, spesso addirittura quasi perpendicolari a esso. Alcuni astronomi ritengono il disco diffuso semplicemente un'altra regione della fascia di Kuiper, e descrivono questi corpi come "oggetti sparsi della fascia di Kuiper". [75]

Eris

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Eris (astronomia) .
Eris e la sua luna Disnomia

Eris (68 UA) è il secondo più grande corpo conosciuto del disco diffuso, sebbene al momento della scoperta le stime sul diametro fossero maggiori: con un diametro stimato di circa 2 400 km sembrava almeno il 5% più grande di Plutone, provocando un dibattito su cosa può essere definito un pianeta [76] . Possiede un satellite, Disnomia . Come Plutone, la sua orbita è fortemente eccentrica e fortemente inclinata rispetto al piano dell'eclittica: ha un perielio di 38,2 UA e uno afelio di 97,6 UA dal Sole.

Regione più lontana

Il punto in cui termina il sistema solare e inizia lo spazio interstellare non è definito con precisione, poiché i suoi confini possono essere tracciati tramite due forze distinte: il vento solare o la gravità del sole. Il limite esterno tracciato dal vento solare giunge a circa quattro volte la distanza Plutone-Sole; questa eliopausa è considerata l'inizio del mezzo interstellare . Tuttavia, la sfera di Hill del Sole, ovvero il raggio effettivo della sua influenza gravitazionale, si ritiene si possa estendere fino a un migliaio di volte più lontano.

Eliopausa

L'entrata dei Voyager nell' elioguaina .

L' eliosfera è divisa in due regioni distinte. Il vento solare viaggia a circa 400 km/s fino a quando non attraversa il cosiddetto termination shock , che si trova tra 80 e 100 UA dal Sole in direzione sopravvento, e fino a circa 200 UA dal Sole sottovento. [77] Qui il vento rallenta drasticamente, aumenta di densità e temperatura e diviene più turbolento, [77] formando una grande struttura ovale conosciuta con il nome di elioguaina (dal termine inglese heliosheath ), la quale sembra si comporti come la coda di una cometa: essa si estende verso l'esterno per altri 40 UA sul lato sopravvento, mentre si estende molto meno nella direzione opposta. Entrambe le sonde Voyager 1 , nel 2004, e Voyager 2 , nel 2007, hanno superato il termination shock e sono entrate nell'elioguaina, e distano rispettivamente 145 e 120 UA dal Sole. [78] [79] Dopo l'attraversamento del termination shock, il vento solare continua a fluire fino a raggiungere il limite esterno dell' eliosfera , l' eliopausa , oltre la quale inizia il mezzo interstellare , anch'esso pervaso di plasma. [80]

La forma del limite esterno dell'eliosfera è probabilmente influenzata dalla dinamica dei fluidi delle interazioni con il plasma del mezzo interstellare, [77] nonché dal campo magnetico solare, prevalente a sud. Al di là dell'eliopausa, a circa 230 UA, nel plasma interstellare si forma un'onda d'urto stazionaria ( bow shock ), dovuta al moto del Sole attraverso la Via Lattea . [81]

Nel 2012 la sonda spaziale Voyager 1 , lanciata dalla NASA , ha attraversato l' eliopausa , scoprendo che è il "confine del sistema solare", in quanto il campo magnetico del Sole ha come limite questo spazio interstellare. Vedendo le oscillazioni dell'ago della bussola interna della sonda si è capito che col passare degli anni molteplici strati magnetici del Sole si sono accumulati e perfino intrecciati tra loro, creando bolle magnetiche. L'eliopausa è molto importante per la nostra stessa sopravvivenza, poiché, con l'enorme energia magnetica accumulata nel tempo, ci protegge da nocivi raggi cosmici . Una squadra finanziata dalla NASA ha sviluppato il concetto di una "Vision Mission" dedicato all'invio di una sonda nell'Eliosfera. [82] [83]

Nube di Oort

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Nube di Oort .
Immagine artistica della fascia di Kuiper e dell'ipotetica nube di Oort

L'ipotetica nube di Oort è una grande massa composta da miliardi di oggetti di ghiaccio che si crede essere la fonte delle comete di lungo periodo e che circondano il sistema solare a circa 50 000 au (circa 1 anno luce ), e forse fino a 100 000 au (1,87 anni luce ). Si ritiene sia composto di comete che sono state espulse dal sistema solare interno da interazioni gravitazionali con i pianeti esterni. Gli oggetti della nube di Oort sono molto lenti, e possono essere turbati da eventi rari, ad esempio delle collisioni, dalla forza gravitazionale di una stella di passaggio, o dalla marea galattica , forza di marea esercitata dalla Via Lattea . [84] [85]

Sedna e la nube di Oort interna

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: 90377 Sedna .

Sedna (525,86 UA) è un grande oggetto simile a Plutone, con un'orbita estremamente ellittica, con un perielio a circa 76 UA e un afelio a 928 UA dal Sole. Un'orbita così grande richiede ben 12 050 anni per il suo completamento. Mike Brown , scopritore dell'oggetto nel 2003 , afferma che non può essere parte del disco diffuso o della fascia di Kuiper, poiché il suo perielio è troppo lontano per aver subito degli effetti dalla migrazione di Nettuno. Lui e altri astronomi ritengono che sia il primo oggetto di una popolazione completamente nuova, che può comprendere anche l'oggetto (148209) 2000 CR105 , che ha un perielio di 45 UA, un afelio di 415 UA e un periodo orbitale di 3420 anni. [86] Brown definisce questa nuova popolazione "nube di Oort interna", che si può essere formata attraverso un processo simile, anche se è molto più vicina al Sole. [87] Sedna è molto probabilmente un pianeta nano, anche se la sua forma deve essere ancora determinata con certezza.

Confini

Gran parte del nostro sistema solare è ancora sconosciuto. Lo scudo gravitazionale del Sole si stima che domini le forze gravitazionali delle stelle che lo circondano fino a circa due anni luce ( 125 000 au ). Il confine esterno della nube di Oort, invece, non si può estendere per più di 50 000 au . [88] Nonostante le scoperte di nuovi oggetti, come Sedna, la regione tra la fascia di Kuiper e la nube di Oort, una zona di decine di migliaia di UA di raggio, non è ancora stata mappata. Vi sono, inoltre, in corso ancora studi sulla regione compresa tra Mercurio e il Sole. [89] Numerosi oggetti possono ancora essere scoperti nelle zone inesplorate del sistema solare.

Contesto galattico

Il sistema solare è situato nella via Lattea , una galassia a spirale del diametro di circa 100 000 al contenente circa 200 miliardi di stelle [90] . Più precisamente è situato in uno dei bracci esterni, noto come il braccio di Orione a una distanza di 30 000 al [90] dal centro galattico , attorno al quale orbita con una velocità di 230 km/s , compiendo un'orbita in 230 milioni di anni [90] o un anno galattico . La direzione in cui viaggia il sistema solare alla nostra epoca è un punto vicino alla stella Vega , chiamato apice solare [91] .

La posizione del sistema solare all'interno della galassia è stata fondamentale per lo sviluppo della vita sulla Terra [92] . L'orbita quasi circolare attorno al nucleo galattico, con velocità simile alle stelle vicine e simile alla velocità di rotazione del braccio galattico, ha permesso al sistema di non attraversare altri bracci ricchi di supernove che, con la loro instabilità, avrebbero potuto compromettere l'equilibro di condizioni necessarie alla vita per evolversi.

Prossimità del sistema solare

Il sistema solare si trova all'interno della Nube Interstellare Locale , vicino al confine con la nube G-cloud (dove risiedono Alfa Centauri e Antares ), verso la quale si sta muovendo [93] . La nube ha una densità di idrogeno leggermente superiore al mezzo interstellare e una dimensione di circa 30 al [93] . Il tutto è immerso in una struttura più grande, la Bolla Locale , con una densità di idrogeno leggermente inferiore e un diametro di circa 300 al [93] .

Ci sono solo sette sistemi stellari conosciuti nel raggio di 10 anni luce dal sistema solare. Il più vicino è Alfa Centauri, un sistema triplo a poco più di 4 anni luce di distanza. Poi ci sono tre sistemi poco luminosi con una sola stella, Stella di Barnard , Wolf 359 e Lalande 21185 , prima di Sirio , un sistema doppio che è la stella più brillante del cielo notturno osservabile . Poco più distanti, a circa 9 anni luce, ci sono un sistema doppio Luyten 726-8 e la stella Ross 154 [94] . Oltre a questi sistemi ci potrebbero essere oggetti poco luminosi, come le nane brune recentemente scoperte WISE 1049-5319 e WISE 0855−0714 , e quindi difficilmente individuabili [95] .

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