Quanti soli ha Giove
Giove Quinto pianeta dal Sole
Questo articolo riguarda il pianeta. Per il dio romano, vedi Giove (dio). Per altri usi, vedi Jupiter (disambigua).
Giove è il quinto pianeta dal Sole e il più grande del Sistema Solare. Si tratta di un gigante gassoso con una massa più di 2,5 volte quella di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare messi insieme e poco meno di un millesimo della massa del Sole. Il suo diametro è undici volte quello della Terra e un decimo di quello del Sole. Giove orbita attorno al Sole ad una distanza di 5,20 UA (778,5 Gm), con un periodo orbitale di 11,86 anni. È il terzo oggetto naturale più luminoso nel cielo notturno della Terra, dopo la Luna e Venere, ed è stato osservato fin dalla preistoria. Il suo nome deriva da quello di Giove, la divinità principale dell'antica religione romana.
Giove è stato il primo dei pianeti del Sole a formarsi, e il suo La migrazione verso l'interno durante la fase primordiale del Sistema Solare ha influenzato gran parte della storia di formazione degli altri pianeti. L'atmosfera di Giove è composta per il 76% da idrogeno e per il 24% da elio in massa, con un interno più denso. Contiene oligoelementi e composti come carbonio, ossigeno, zolfo, neon, ammoniaca, vapore acqueo, fosfina, idrogeno solforato e idrocarburi. L'abbondanza di elio di Giove è l'80% di quella del Sole, simile alla composizione di Saturno. La continua contrazione dell'interno di Giove genera più calore di quello che il pianeta riceve dal Sole. Si ritiene che la sua struttura interna sia costituita da un mantello esterno di idrogeno metallico fluido e da un nucleo interno diffuso di materiale più denso. A causa della sua rapida velocità di rotazione, un giro in dieci ore, Giove è uno sferoide oblato; Ha un leggero ma evidente rigonfiamento intorno all'equatore. L'atmosfera esterna è divisa in una serie di bande latitudinali, con turbolenze e tempeste lungo la loro confini interagenti; il risultato più evidente di questo è la Grande Macchia Rossa, una gigantesca tempesta che è stata registrata dal 1831.
Il campo magnetico di Giove è la struttura contigua più forte e la seconda più grande del Sistema Solare, generata da correnti parassite all'interno del nucleo metallico di idrogeno fluido. Il vento solare interagisce con la magnetosfera, estendendola verso l'esterno e influenzando l'orbita di Giove. Giove è circondato da un debole sistema di anelli planetari che sono stati scoperti nel 1979 dalla Voyager 1 e ulteriormente studiati dall'orbiter Galileo negli anni '90. Il sistema di anelli gioviani è costituito principalmente da polvere e ha tre segmenti principali: un toroide interno di particelle noto come alone, un anello principale relativamente luminoso e un anello ragnasale esterno. Gli anelli hanno un colore rossastro nella luce visibile e nel vicino infrarosso. L'età del sistema di anelli è sconosciuta, probabilmente risale alla formazione di Giove.
Almeno 95 lune orbitano attorno al pianeta; le quattro lune più grandi, Io, Europa, Ganimede e Callisto, orbitano all'interno della magnetosfera e furono scoperte da Galileo Galilei nel 1610. Ganimede, il più grande dei quattro, è più grande del pianeta Mercurio. Dal 1973, Giove è stato visitato da nove sonde robotiche: sette flyby e due orbiter dedicati, con altri due in rotta.
Nome e simbolo
Sia nell'antica civiltà greca che in quella romana, Giove prendeva il nome dal dio principale del pantheon divino: Zeus per i greci e Giove per i romani. [19] L'Unione Astronomica Internazionale adottò formalmente il nome Giove per il pianeta nel 1976 e da allora ha chiamato i suoi satelliti appena scoperti per gli amanti del dio, favoriti e discendenti. [20] Il simbolo planetario di Giove, discende da un greco zeta con un tratto orizzontale, ⟨Ƶ⟩, come abbreviazione di Zeus . [21] [22]
In latino, Iovis è il caso genitivo di Iuppiter , cioè Giove. È associato all'etimologia di Zeus ("padre del cielo"). L'equivalente inglese, Giove , è noto per essere entrato in uso come nome poetico per il pianeta intorno al XIV secolo. [23]
Gioviano è la forma aggettivale di Giove. L'aggettivo più antico gioviale , impiegato dagli astrologi nel Medioevo, è arrivato a significare "felice" o "allegro", stati d'animo attribuiti all'influenza di Giove in astrologia. [24]
La divinità greca originale Zeus fornisce la radice zeno- , che viene utilizzata per formare alcune parole legate a Giove, come zenografia . [d]
Articolo
principale: Ipotesi della grande virata
Vedi anche: Formazione ed evoluzione del Si
ritiene che Giove sia il pianeta più antico del Sistema Solare, essendosi formato appena un milione di anni dopo il Sole e circa 50 milioni di anni prima della Terra. [25] Gli attuali modelli di formazione del Sistema Solare suggeriscono che Giove si sia formato al limite o oltre la linea delle nevi: una distanza dal Sole primordiale dove la temperatura era sufficientemente fredda da permettere a sostanze volatili come l'acqua di condensarsi in solidi. [26] Prima formando un nucleo solido, il pianeta ha poi accumulato la sua atmosfera gassosa. Pertanto, il pianeta deve essersi formato prima che la nebulosa solare fosse completamente dispersa. [27] Durante la sua formazione, la massa di Giove aumentò gradualmente fino ad arrivare ad avere 20 volte la massa della Terra, circa la metà della quale era costituita da silicati, ghiaccio e altri costituenti di elementi pesanti. [25] Quando il proto-Giove crebbe più di 50 masse terrestri, creò un varco nel nebulosa solare. [25] Successivamente, il pianeta in crescita ha raggiunto la sua massa finale in 3-4 milioni di anni. [25] [27] Poiché Giove è composto dagli stessi elementi del Sole (idrogeno ed elio), è stato suggerito che il Sistema Solare potrebbe essere stato all'inizio della sua formazione un sistema di protostelle multiple, che sono abbastanza comuni, con Giove che è la seconda protostella ma fallita. Ma il Sistema Solare non si è mai sviluppato in un sistema di stelle multiple e Giove non si qualifica come una protostella o una nana bruna poiché non ha una massa sufficiente per fondere l'idrogeno. [28] [29]
Secondo l'"ipotesi della grande virata", Giove iniziò a formarsi a una distanza di circa 3,5 UA (520 milioni di km; 330 milioni di miglia) dal Sole. Man mano che il giovane pianeta accumulava massa, la sua interazione con il disco di gas in orbita attorno al Sole e l'orbitale le risonanze di Saturno lo hanno fatto migrare verso l'interno. [26] [30] Questo ha sconvolto le orbite di diverse super-Terre che orbitavano più vicino al Sole, causandone una collisione distruttiva. [31] Saturno avrebbe poi iniziato a migrare verso l'interno a una velocità maggiore rispetto a Giove fino a quando i due pianeti non furono catturati in una risonanza del moto medio 3:2 a circa 1,5 UA (220 milioni di km) dal Sole. [32] Questo cambiò la direzione della migrazione, facendoli migrare lontano dal Sole e fuori dal sistema interno verso le loro posizioni attuali. [31] Tutto questo è accaduto in un periodo di 3-6 milioni di anni, con la migrazione finale di Giove che si è verificata nell'arco di diverse centinaia di migliaia di anni. [30] [33] La migrazione di Giove dal sistema solare interno alla fine permise al sistema pianeti, compresa la Terra, a formarsi dalle macerie. [34]
Ci sono diverse questioni irrisolte con l'ipotesi della grande virata. Le scale temporali di formazione risultanti dei pianeti terrestri sembrano essere incoerenti con la composizione elementare misurata. [35] Giove si sarebbe probabilmente stabilito in un'orbita molto più vicina al Sole se fosse migrato attraverso la nebulosa solare. [36] Alcuni modelli concorrenti di formazione del Sistema Solare prevedono la formazione di Giove con proprietà orbitali vicine a quelle del pianeta attuale. [27] Altri modelli prevedono la formazione di Giove a distanze molto più lontane, come 18 UA (2,7 miliardi di km). [37] [38]
Secondo il modello di Nizza, la caduta degli oggetti della fascia proto-Kuiper nei primi 600 milioni di anni di storia del Sistema Solare causò la migrazione di Giove e Saturno dalle loro posizioni iniziali in una risonanza 1:2, che causò lo spostamento di Saturno in un'orbita più alta, interrompendo le orbite di Urano e Nettuno, impoverendo la fascia di Kuiper e innescando il bombardamento pesante tardivo. [39]
Secondo lo scenario del salto di Giove, la migrazione di Giove attraverso il sistema solare primordiale potrebbe aver portato all'espulsione di un quinto gigante gassoso. Questa ipotesi suggerisce che durante la sua migrazione orbitale, l'influenza gravitazionale di Giove abbia interrotto le orbite di altri giganti gassosi, potenzialmente espellendo completamente un pianeta dal sistema solare. La dinamica di un tale evento avrebbe alterato drammaticamente la formazione e la configurazione del sistema solare, lasciando dietro di sé solo i quattro giganti gassosi che gli esseri umani osservano oggi. [40]
Sulla base della composizione di Giove, i ricercatori hanno ipotizzato una formazione iniziale al di fuori del linea della neve molecolare dell'azoto (N 2 ), che è stimata a 20-30 UA (3,0-4,5 miliardi di km; 1,9-2,8 miliardi di miglia) dal Sole, e forse anche al di fuori della linea della neve dell'argon, che può essere fino a 40 UA (6,0 miliardi di km; 3,7 miliardi di miglia). Essendosi formato a una di queste distanze estreme, Giove sarebbe poi, in un periodo di circa 700.000 anni, migrato verso l'interno fino alla sua posizione attuale, durante un'epoca di circa 2-3 milioni di anni dopo che il pianeta ha iniziato a formarsi. In questo modello, Saturno, Urano e Nettuno si sarebbero formati ancora più lontano di Giove, e anche Saturno sarebbe migrato verso l'interno. [37]
Caratteristiche fisiche
Giove è un gigante gassoso, il che significa che la sua composizione chimica è principalmente idrogeno ed elio. Questi I materiali sono classificati come gas nella geologia planetaria, un termine che non denota lo stato della materia. È il pianeta più grande del Sistema Solare, con un diametro di 142.984 km (88.846 miglia) al suo equatore, che gli conferisce un volume 1.321 volte quello della Terra. [2] [43] La sua densità media, 1,326 g/cm 3 , [e] è inferiore a quella dei quattro pianeti terrestri. [45] [46]
Composizione
L'atmosfera di Giove è composta per circa il 76% da idrogeno e per il 24% da elio in massa. In volume, l'atmosfera superiore è composta per circa il 90% da idrogeno e per il 10% da elio, con la proporzione inferiore dovuta al fatto che i singoli atomi di elio sono più massicci delle molecole di idrogeno formate in questa parte dell'atmosfera. [47] L'atmosfera contiene tracce di carbonio elementare, ossigeno, zolfo e neon, [48] così come ammoniaca, vapore acqueo, fosfina, idrogeno solforato e idrocarburi come metano, etano e benzene. [49] Il suo strato più esterno contiene cristalli di ammoniaca congelata. [50] L'interno del pianeta è più denso, con una composizione di circa il 71% di idrogeno, il 24% di elio e il 5% di altri elementi in massa. [51] [52]
Le proporzioni atmosferiche di idrogeno ed elio sono vicine alla composizione teorica della nebulosa solare primordiale. [53] Il neon nell'atmosfera superiore è costituito da 20 parti per milione di massa, che è circa un decimo di quanto abbondante nel Sole. [54] L'abbondanza di elio di Giove è circa l'80% di quella del Sole a causa della precipitazione di questi elementi sotto forma di goccioline ricche di elio, un processo che avviene in profondità all'interno del pianeta. [55] [56]
Sulla base della spettroscopia, si pensa che Saturno sia simile nella composizione a Giove, ma gli altri pianeti giganti Urano e Nettuno hanno relativamente meno idrogeno ed elio e relativamente più degli elementi più comuni, tra cui ossigeno, carbonio, azoto e zolfo. [57] Questi pianeti sono conosciuti come giganti di ghiaccio perché durante la loro formazione, Si pensa che questi elementi siano stati incorporati in essi come ghiaccio; Tuttavia, probabilmente contengono pochissimo ghiaccio. [58]
Articolo
principale: Massa
Giove Giove è circa dieci volte più grande della Terra (11.209 R 🜨 ) e più piccolo del Sole (0.10276 R ☉ ). La massa di Giove è 318 volte quella della Terra; [2] 2,5 volte quello di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare messi insieme. È così massiccio che il suo baricentro con il Sole si trova sopra la superficie del Sole a 1,068 raggi solari dal centro del Sole. [59] [60] : 6 Il raggio di Giove è circa un decimo del raggio del Sole, [61] e la sua massa è un millesimo della massa del Sole, poiché le densità dei due corpi sono simili. [62] Una "massa di Giove" ( J o Jup ) è usata come unità di misura per descrivere le masse di altri oggetti, in particolare pianeti extrasolari e nane brune. Ad esempio, il pianeta extrasolare HD 209458 b ha una massa di 0,69 J , mentre la nana bruna Gliese 229 b ha una massa di 60,4 J . I
modelli teorici indicano che se Giove avesse oltre il 40% in più di massa, l'interno sarebbe così compresso che il suo volume diminuirebbe nonostante la crescente quantità di materia. Per variazioni più piccole della sua massa, il raggio non cambierebbe in modo apprezzabile. [65] Di conseguenza, si pensa che Giove abbia un diametro pari a quello che un pianeta della sua composizione e della sua storia evolutiva può raggiungere. [66] Il processo di ulteriore restringimento con l'aumentare della massa continuerebbe fino a raggiungere un'accensione stellare apprezzabile. [67] Sebbene Giove dovrebbe essere circa 75 volte più massiccio per fondere l'idrogeno e diventare una stella, il suo diametro è sufficiente poiché la nana rossa più piccola potrebbe avere un raggio leggermente più grande di Saturno. [69]
Giove irradia più calore di quello che riceve attraverso la radiazione solare, a causa del meccanismo di Kelvin-Helmholtz all'interno del suo interno che si contrae. [70] : 30 [71] Questo processo fa sì che Giove si restringono di circa 1 mm (0,039 pollici) all'anno. Al momento della sua formazione, Giove era più caldo e aveva circa il doppio del suo diametro attuale. [74]
Struttura
Prima dell'inizio del XXI secolo, la maggior parte degli scienziati ha proposto uno dei due scenari per la formazione di Giove. Se il pianeta si accrescesse prima come corpo solido, sarebbe costituito da un nucleo denso, uno strato circostante di idrogeno metallico fluido (con un po' di elio) che si estende verso l'esterno fino a circa l'80% del raggio del pianeta, [75] e un'atmosfera esterna costituita principalmente da idrogeno molecolare. [73] In alternativa, se il pianeta fosse collassato direttamente dal disco protoplanetario gassoso, ci si aspettava che mancasse completamente di un nucleo, costituito invece di un fluido sempre più denso (prevalentemente idrogeno molecolare e metallico) tutto il Strada per il centro. I dati della missione Juno hanno mostrato che Giove ha un nucleo diffuso che si mescola nel suo mantello, estendendosi per il 30-50% del raggio del pianeta e comprendendo elementi pesanti con una massa combinata 7-25 volte la Terra. Questo processo di mescolamento potrebbe essere sorto durante la formazione, mentre il pianeta accumulava solidi e gas dalla nebulosa circostante. [79] In alternativa, potrebbe essere stato causato da un impatto da un pianeta di circa dieci masse terrestri alcuni milioni di anni dopo la formazione di Giove, che avrebbe distrutto un nucleo gioviano originariamente compatto. [77] [80]
Al di fuori dello strato di idrogeno metallico si trova un'atmosfera interna trasparente di idrogeno. A questa profondità, la pressione e la temperatura sono superiori alla pressione critica dell'idrogeno molecolare di 1,3 MPa e temperatura di 33 K (−240,2 °C; −400,3 °F). [81] In questo stato, non ci sono fasi liquide e gassose distinte: si dice che l'idrogeno sia in uno stato fluido supercritico. L'idrogeno e l'elio gassoso che si estendono verso il basso dallo strato di nuvole si trasformano gradualmente in un liquido negli strati più profondi, forse simile a qualcosa di simile a un oceano di idrogeno liquido e altri fluidi supercritici. [70] : 22 [82] [83] Fisicamente, il gas diventa gradualmente più caldo e più denso all'aumentare della profondità. [84] [85]
Goccioline simili a pioggia di elio e neon precipitano verso il basso attraverso l'atmosfera inferiore, esaurendo l'abbondanza di questi elementi nell'atmosfera superiore. [55] [86] I calcoli suggeriscono che le gocce di elio si separano dall'idrogeno metallico a un raggio di 60.000 km (37.000 mi) (11.000 km [6.800 mi] sotto le cime delle nuvole) e fondersi nuovamente a 50.000 km (31.000 mi) (22.000 km [14.000 mi] sotto le nuvole). [87] È stato suggerito che si verifichino piogge di diamanti, così come su Saturno [88] e sui giganti di ghiaccio Urano e Nettuno. [89]
La temperatura e la pressione all'interno di Giove aumentano costantemente verso l'interno, poiché il calore della formazione planetaria può fuoriuscire solo per convezione. [56] A una profondità superficiale in cui il livello di pressione atmosferica è di 1 bar (0,10 MPa), la temperatura è di circa 165 K (-108 °C; -163 °F). La regione in cui l'idrogeno supercritico cambia gradualmente da fluido molecolare a fluido metallico si estende su intervalli di pressione di 50-400 GPa con temperature di 5.000-8.400 K (4.730-8.130 °C; 8.540-14.660 °F), rispettivamente. La temperatura del nucleo diluito di Giove è stimata in 20.000 K (19.700 °C; 35.500 °F) con una pressione di circa 4.000 GPa. [90]
L'atmosfera
di Giove è composta principalmente da idrogeno molecolare ed elio, con una quantità minore di altri composti come acqua, metano, idrogeno solforato e ammoniaca. [91] L'atmosfera di Giove si estende fino a una profondità di circa 3.000 chilometri (2.000 miglia) sotto gli strati di nuvole. [90]
Strati
di nuvole Giove è perennemente coperto da nuvole di cristalli di ammoniaca, che possono contenere anche idrosolfuro di ammonio. [92] Le nuvole si trovano nello strato della tropopausa dell'atmosfera, formando bande a diverse latitudini, note come regioni tropicali. Questi sono suddivisi in zone di colore più chiaro e fasce più scure. Le interazioni di questi modelli di circolazione contrastanti causano tempeste e turbolenze. Velocità del vento di 100 metri al secondo (360 km/h; 220 mph) sono comuni nelle correnti a getto zonali. [93] È stato osservato che le zone variano in larghezza, colore e intensità da un anno all'altro, ma sono rimaste abbastanza stabili da consentire agli scienziati di nominarle. [60] : 6
Veduta del polo sud di Giove