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La terra è il terzo pianeta del Sistema solare in ordine di distanza dal sole

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I pianeti presenti nel Sistema solare sono otto,sono tutti caratterizzati da una forma quasi sferica e da una luce riflessa dal Sole.

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Mercurio è un mondo davvero poco ospitale,bruciato dal Sole,privo di acqua e di aria,pieno di crateri come la Luna.

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Mercurio

Foto di Mercurio fatta dalla sonda MESSENGER

Stella madre

Sole

Classificazione

Pianeta terrestre

Parametri orbitali

(all' epoca J2000)

Semiasse maggiore

0,387 [1]
au [1]

Perielio

0,313 [1]
au [1]

Afelio

0,459 [1]
au [1]

Circonf. orbitale

360000 000 2,406 km [N 1]
au

Periodo orbitale

87,969 giorni[1]
(0,241 anni)[1]

Periodo sinodico

115,88 giorni[1]
(0,317256 anni)

Velocità orbitale

38,86 47,36 58,98 km/s [1] (min)
km/s [1] (media)
km/s [1] (max)

Longitudine del
nodo ascendente

48,33167°[1]

Dati fisici

Diametro equat.

4879,4 km [1]

Massa

Acceleraz. di gravità in superficie

3,7 m/s² [1]
(0,378 g)[1]

Velocità di fuga

4,3 km/s [1]

Periodo di rotazione

58,65 giorni[1]
(58 d 15,6 h)[1]

Velocità di rotazione
(all'equatore)

3,0256 m/s [N 3]

Temperatura
superficiale

90 440 590-725 K (−183 °C)[2] (min)
K [1] (167 °C) (media)
K [1] (317-452 °C) (max)

Dati osservativi

Magnitudine app.

+7,25[4] (min)
+0,12[4] (media)
−2,48 [4] (max)

Magnitudine app.

1,9

Mercurio è il pianeta più interno del sistema solare e il più vicino al Sole. È il più piccolo e la sua orbita è anche la più eccentrica, ovvero la meno circolare, degli otto pianeti. Mercurio orbita in senso diretto (in senso antiorario, come tutti gli altri pianeti del sistema solare) a una distanza media di dal Sole con un periodo siderale di 87,969 giorni terrestri. Mercurio è anche in risonanza orbitale-rotazionale: completa tre rotazioni intorno al proprio asse ogni due orbite attorno al Sole.

L' eccentricità orbitale è abbastanza elevata e vale 0,205, ben 15 volte quella della Terra. Dalla superficie di Mercurio, il Sole ha un diametro apparente medio di 1,4°, circa 2,8 volte quello visibile dalla Terra, e arriva a 1,8° durante il passaggio al perielio. Il rapporto fra la radiazione solare al perielio e quella all' afelio è 2,3. Per la Terra questo rapporto vale 1,07. La superficie di Mercurio sperimenta la maggiore escursione termica tra tutti i pianeti, con temperature che nelle regioni equatoriali vanno da 100 K (−173 °C) della notte a 700 K (427 °C) del dì; le regioni polari invece sono costantemente inferiori a 180 K (−93 °C). Ciò è dovuto all'assenza dell' atmosfera che, se presente, svolgerebbe un ruolo nella ridistribuzione del calore. La superficie fortemente craterizzata indica che Mercurio è geologicamente inattivo da miliardi di anni.

Conosciuto sin dal tempo dei Sumeri, il suo nome è tratto dalla mitologia romana. Il pianeta è stato associato a Mercurio, messaggero degli dèi, probabilmente a causa della rapidità del suo movimento nel cielo. Il suo simbolo astronomico è una versione stilizzata del caduceo del dio.

Transito di Mercurio. Mercurio è il puntino scuro in basso al centro, sul disco solare. L'area scura in prossimità del bordo sinistro è una macchia solare.

Trattandosi di un pianeta interno rispetto alla Terra, Mercurio appare sempre molto vicino al Sole (la sua elongazione massima è di 27,8°), al punto che i telescopi terrestri possono osservarlo raramente. La sua magnitudine apparente oscilla tra −2,4 e +7,2 a seconda della sua posizione rispetto alla Terra e al Sole.

Durante il giorno la luminosità solare impedisce ogni osservazione e l'osservazione diretta è possibile solamente subito dopo il tramonto, sull'orizzonte a ovest, o poco prima dell' alba verso est, oppure eccezionalmente in occasione delle eclissi totali. Inoltre l'estrema brevità del suo moto di rivoluzione ne permette l'osservazione solamente per pochi giorni consecutivi, dopo di che il pianeta è inosservabile dalla Terra. Per evitare danni agli strumenti il telescopio spaziale Hubble non viene mai utilizzato per riprendere immagini del pianeta.

Mercurio è visibile solitamente per sei periodi l'anno, con tre apparizioni la mattina prima dell' alba e tre la sera immediatamente dopo il tramonto. A causa dell'inclinazione dell' eclittica sull' orizzonte, i periodi migliori per l'osservazione sono dopo il tramonto attorno all' equinozio di primavera per l' emisfero boreale e prima dell'alba attorno all'equinozio di autunno per l' emisfero australe.

I transiti di Mercurio osservati dalla Terra sono molto più frequenti dei transiti di Venere, grazie alla ridotta distanza dal Sole e alla maggiore velocità orbitale: ne avvengono circa tredici ogni secolo. Sin dai tempi antichi il transito fornisce un'ottima occasione per condurre studi scientifici. Nel 1600 i transiti di Mercurio vennero usati per stimare la dimensione del pianeta e per calcolare la distanza tra Terra e Sole, allora sconosciuta. In epoca moderna i transiti sono usati per analizzare dalla Terra la composizione della tenue atmosfera e come valido elemento di confronto per i metodi di individuazione di pianeti extrasolari.

Come nel caso della Luna e di Venere, anche per Mercurio dalla Terra è visibile un ciclo delle fasi, sebbene sia abbastanza difficile osservarlo con strumenti amatoriali.

Le osservazioni più antiche del pianeta di cui si ha traccia storica sono riportate nelle tavole MUL.APIN, eseguite probabilmente da astronomi assiri intorno al XIV secolo a.C. Il nome utilizzato per designare Mercurio in questi testi, redatti in scrittura cuneiforme, è trascritto come Udu. Idim. Gu\u ₄.Ud ("il pianeta saltellante"). Le registrazioni babilonesi risalgono al I millennio a.C. I Babilonesi chiamarono il pianeta Nabu (o Nebo), dio della scrittura e della saggezza nella loro mitologia.

Gli Egizi e i Greci assegnarono a Mercurio, come anche a Venere, due nomi: uno come stella del mattino, l'altro come stella della sera. Per gli Egizi alle due apparizioni corrispondevano rispettivamente Seth, un dio nefasto che veniva scacciato dalla luce accecante del Sole nascente, e Horus, un dio benigno associato alla figura del faraone e dello Stato. Invece nella tradizione greca sono rintracciabili due coppie di nomi per Mercurio. La più antica, attestata nell'epoca di Esiodo (fine dell'VIII, inizio del VII secolo a.C.), consisteva in Στίλβων ( Stilbon, "il brillante"), come stella del mattino, e Ἑρμάων ( Hermaon), come stella della sera. Successivamente queste denominazioni furono sostituite rispettivamente da e . Alcune fonti attribuiscono a Pitagora (intorno al 500 a.C.) la comprensione del fatto che si trattasse di un unico pianeta, altre invece propendono per un periodo più tardo, intorno al 350 a.C. I Romani chiamarono il pianeta Mercurio in onore del messaggero alato degli dei, il dio romano del commercio e dei viaggi corrispondente al greco Hermes. Probabilmente il pianeta ricevette questi nomi a causa del suo rapido moto attraverso il cielo, più veloce di quello di tutti gli altri pianeti.

Tolomeo nel II secolo a.C. scrisse della possibilità che Mercurio transitasse davanti al Sole nelle Ipotesi Planetarie. Suggerì che nessun transito era stato fino ad allora osservato o a causa delle dimensioni del pianeta, troppo piccolo perché il fenomeno risultasse osservabile o perché l'evento era poco frequente.

Il modello di Ibn al-Shatir per le apparizioni di Mercurio utilizza la moltiplicazione degli epicicli attraverso la coppia di Tusi, eliminando quindi l'eccentrico e l'equante

Nell' Antica Cina Mercurio era conosciuto come Chen Xing (辰星), la Stella delle Ore. Era associato con il Nord e l'elemento dell'acqua nel Wu Xing. Nelle moderne culture cinese, coreana, giapponese e vietnamita si è conservato il legame con il Wu Xing e il pianeta è chiamato "la stella dell'acqua" (水星).

Nella mitologia indiana Mercurio era identificato con il dio Budha, che presiedeva il mercoledì. Nella mitologia germanica e norrena il pianeta e il giorno erano dedicati al dio Odino (Woden in germanico). I Maya potrebbero aver rappresentato il pianeta come un gufo o forse come quattro gufi, due che ne esprimevano le caratteristiche mattutine e altri due per quelle serali, che recavano messaggi all' oltretomba.

Nel Surya Siddhanta, un trattato di astronomia indiano del V secolo, è fornita una stima del diametro di Mercurio con un errore rispetto al valore oggi noto inferiore dell'1%. Tuttavia il calcolo era basato sull'inaccurata supposizione che il diametro angolare del pianeta fosse di 3,0 arcominuti.

Nell' astronomia islamica medievale l'astronomo andaluso Al-Zarqali nell' XI secolo descrisse il deferente dell'orbita geocentrica di Mercurio come un ovale; ciò non influenzò in seguito né le sue teorie, né i suoi calcoli astronomici. Nel XII secolo Ibn Bajja osservò "due pianeti come macchie scure sulla faccia del Sole". Nel XIII secolo Qotb al-Din Shirazi dell' Osservatorio di Maragheh suggerì che il suo predecessore potesse aver osservato il transito di Mercurio o di Venere sul disco solare. Questi rapporti medievali di transiti planetari furono in seguito reinterpretati come osservazioni di macchie solari.

Nel XV secolo l'astronomo indiano Nilakantha Somayaji della Scuola del Kerala sviluppò un modello planetario del sistema solare parzialmente eliocentrico in cui Mercurio orbitava attorno al Sole che a sua volta orbitava attorno alla Terra. Si trattava di un modello simile al sistema ticonico suggerito dall'astronomo danese Tycho Brahe nel XVI secolo.

Mappa delle caratteristiche di albedo di Mercurio prodotta da Giovanni Schiaparelli, anni 1880

Galileo Galilei compì le prime osservazioni telescopiche di Mercurio all'inizio del XVII secolo. Sebbene fosse riuscito nell'osservare le fasi di Venere, il suo telescopio non era sufficientemente potente da permettergli di cogliere anche quelle di Mercurio, che furono scoperte nel 1639 da Giovanni Battista Zupi fornendo la prova definitiva che Mercurio orbita intorno al Sole. Intanto nel 1631 Pierre Gassendi era stato il primo a osservare un transito di Mercurio innanzi al Sole, secondo le previsioni fornite da Giovanni Keplero.

Evento raro nell'astronomia è il passaggio di un pianeta davanti a un altro ( occultazione) visto dalla Terra. Mercurio e Venere si occultano ogni pochi secoli e l'evento del 28 maggio 1737 rilevato da John Bevis all' Osservatorio di Greenwich è l'unico storicamente osservato. La prossima occultazione di Mercurio da parte di Venere avverrà il 3 dicembre 2133.

Le difficoltà insite nella osservazione di Mercurio lo hanno reso il pianeta meno studiato tra gli otto del sistema solare. Nel 1800 Johann Schröter compì alcune osservazioni delle caratteristiche superficiali e affermò di aver osservato montagne alte . Friedrich Wilhelm Bessel utilizzò i disegni di Schröter e stimò erroneamente un periodo di rotazione di 24 ore e un'inclinazione dell'asse di rotazione di 70°. Negli anni ottanta dell' Ottocento Giovanni Schiaparelli compose mappe più accurate della superficie e suggerì che il periodo di rotazione del pianeta fosse di 88 giorni, uguale a quello di rivoluzione, e quindi che il pianeta fosse in rotazione sincrona con il Sole così come la Luna lo è con la Terra. L'impegno nel mappare la superficie di Mercurio fu proseguito da Eugène Michel Antoniadi che pubblicò le sue mappe e osservazioni in un libro nel 1934. Molte caratteristiche superficiali del pianeta, e in particolare quelle di albedo, prendono il loro nome dalle mappe di Antoniadi.

L'astronomo italiano Giuseppe Colombo osservò che il periodo di rotazione era circa due terzi di quello orbitale e propose una risonanza 3:2 invece che l'1:1 prevista dalla teoria della rotazione sincrona.

Mappa di Mercurio prodotta da Eugène Michel Antoniadi nel 1934

Nel giugno del 1962 ricercatori sovietici dell'Istituto di radio-ingegneria ed elettronica dell' Accademia delle Scienze dell'URSS diretto da Vladimir Kotel'nikov furono i primi a eseguire osservazioni radar del pianeta. Tre anni dopo ulteriori osservazioni radar condotte con il radiotelescopio di Arecibo dagli statunitensi Gordon Pettengill e R. Dyce indicarono in modo conclusivo che il pianeta completa una rotazione in 59 giorni circa. La scoperta risultò sorprendente perché l'ipotesi che la rotazione di Mercurio fosse sincrona era ormai ampiamente accettata e vari astronomi, riluttanti ad abbandonarla, proposero spiegazioni alternative per i dati osservativi. In particolare la temperatura notturna della superficie del pianeta risultò molto più alta rispetto al valore atteso nel caso di rotazione sincrona e, tra le varie ipotesi, fu proposta l'esistenza di venti estremamente potenti che avrebbero ridistribuito il calore dalla faccia illuminata a quella buia.

I dati raccolti dalla missione spaziale Mariner 10 confermarono la previsione di Colombo e l'esattezza delle mappe di Schiaparelli e Antoniadi. Gli astronomi rilevarono le stesse caratteristiche di albedo ogni seconda orbita e le registrarono, ma non dettero importanza necessaria a quelle dell'altra faccia di Mercurio a causa delle condizioni osservative scarse nel momento in cui le guardavano.

Le osservazioni dalla Terra non permisero di acquisire maggiori informazioni su Mercurio e le sue principali caratteristiche rimasero ignote finché non fu visitato dal Mariner 10, la prima sonda spaziale a visitare il pianeta. Tuttavia recenti progressi tecnologici hanno migliorato anche le osservazioni dalla Terra e, grazie alle osservazioni condotte dall' Osservatorio di Monte Wilson con la tecnica del lucky imaging nel 2000, è stato possibile risolvere per la prima volta dettagli superficiali sulla porzione di Mercurio che non era stata fotografata dal Mariner 10. Osservazioni successive hanno permesso di ipotizzare l'esistenza di un cratere d'impatto più grande del Bacino Caloris nell'emisfero non fotografato dal Mariner 10, cratere a cui è stato informalmente dato il nome di Bacino Skinakas. La maggior parte del pianeta è stata mappata dal radiotelescopio di Arecibo, con una risoluzione di 5 km, compresi depositi polari in crateri in ombra che potrebbero essere composti da ghiaccio d'acqua.

Mercurio fu visitato per la prima volta nel 1974 dalla sonda statunitense Mariner 10 che teletrasmise a Terra fotografie registrate nel corso di tre successivi sorvoli.

Concepito per l'osservazione di Venere e Mercurio, il Mariner 10 venne lanciato il 3 novembre 1973 e raggiunse il pianeta nel 1974, usando per la prima volta nella storia la manovra di fionda gravitazionale. La sonda effettuò il primo sorvolo il 29 marzo a una distanza minima di , fornendo le prime immagini inedite del pianeta e risultati scientifici inaspettati: la sonda registrò un campo magnetico rilevante che si pensava fosse quasi del tutto assente. Il secondo sorvolo, il 21 settembre, fu ben più lontano del primo. Si decise di risparmiare carburante per permettere un terzo sorvolo che avrebbe permesso di capire la natura del campo magnetico: se intrinseco come quello della Terra o indotto dal vento solare come quello di Venere. Il sorvolo avvenne a circa dalla superficie e fornì ulteriori immagini della superficie illuminata e dettagli del polo sud. Le manovre preparatorie per il terzo sorvolo non furono prive di incidenti, ma riuscirono comunque a portare la sonda statunitense alla minima distanza da Mercurio il 16 marzo 1975, quando passò a soli 327 km dalla superficie, confermando la natura intrinseca del campo magnetico e l'esistenza di una magnetosfera. La sonda abbandonò il pianeta dopo aver fotografato il 41% della superficie del pianeta, fu spenta e rimase in orbita eliocentrica.

La NASA lanciò nel 2004 la sonda MESSENGER il cui primo passaggio ravvicinato di Mercurio, avvenuto il 14 gennaio 2008, fu preceduto da un sorvolo ravvicinato della Terra e da due di Venere e fu seguito da tre manovre di fionda gravitazionale su Mercurio prima dell'ingresso in orbita attorno al pianeta il 18 marzo 2011. In seguito al primo fly-by di Mercurio, la sonda MESSENGER inviò alla Terra le prime immagini dell'emisfero "sconosciuto" di Mercurio. La missione permise di scoprire la composizione della superficie, di rivelare la sua storia geologica, di analizzare il suo campo magnetico e di verificare la presenza di ghiaccio ai poli. La missione si concluse con il decadimento orbitale e l'impatto ad alta velocità sulla superficie, creando presumibilmente un nuovo cratere dal diametro di 16 metri.

Il 20 ottobre 2018 è avvenuto il lancio da parte dell' ESA della missione spaziale BepiColombo, così battezzata in onore dello scienziato, matematico e ingegnere Giuseppe Colombo ( 1920- 1984). La missione è volta esclusivamente all'esplorazione del pianeta più interno. La missione ha l'obiettivo di approfondire lo studio del pianeta e di testare la teoria della relatività generale; consiste di due orbiter, uno che si stabilizzerà in un'orbita con un apoermeo di per lo studio ravvicinato del pianeta e uno con apoermeo di per lo studio della magnetosfera.

L'orbita di Mercurio risulta essere ellittica solo in prima approssimazione, è infatti soggetta alla precessione del perielio, effetto che mise in difficoltà gli astronomi e i calcoli della fisica classica del XIX secolo. Le anomalie osservate nell'orbita del pianeta fecero ipotizzare a Urbain Le Verrier nel 1859 l'esistenza di un altro pianeta, che chiamò Vulcano; si supponeva che l' orbita di Vulcano si svolgesse interamente all'interno di quella di Mercurio. Il primo a dare una spiegazione corretta delle anomalie della precessione del perielio dell'orbita di Mercurio fu Albert Einstein grazie alla relatività generale nel 1915, che proprio su questo fenomeno ha avuto uno dei suoi banchi di prova.

Mercurio si muove su un'orbita di eccentricità 0,2056, a una distanza dal Sole compresa fra e , con un valore medio di (rispettivamente 0,307, 0,466 e 0,387 au). Il periodo siderale di Mercurio è di 88 giorni, mentre il periodo sinodico è di 115,9 giorni. Il piano orbitale è inclinato sull'eclittica di 7°.

La velocità media siderale del pianeta è pari a ; si tratta della più alta fra i pianeti del sistema solare. Il moto di rotazione mercuriano è molto lento: esso impiega 58,6 giorni per compiere un giro su sé stesso, e completa quindi tre rotazioni ogni due rivoluzioni, in risonanza orbitale 3:2, questo fa sì che la durata del giorno solare (176 giorni) sia il doppio della durata dell'anno (88 giorni); Mercurio è l'unico pianeta del sistema solare sul quale la durata del giorno è maggiore del periodo di rivoluzione.

Al perielio, la velocità orbitale molto elevata diventa la componente predominante del moto solare apparente per un osservatore sulla superficie, il quale dapprima vedrebbe il Sole stazionare nel cielo, poi invertire il suo cammino muovendosi da ovest verso est e infine riprendere la sua traiettoria ordinaria.

Mercurio è il più piccolo pianeta del sistema solare in termini di dimensioni e massa. In termini di dimensioni è più piccolo anche di Titano e Ganimede, satelliti naturali di Saturno e Giove e, a causa delle dimensioni ridotte e della sua vicinanza al Sole, l'attrazione gravitazionale del pianeta non è riuscita a trattenere un'atmosfera consistente. La sua forma è grossomodo sferica e non presenta la caratteristica forma geoidale (schiacciamento ai poli e rigonfiamento all'equatore) degli altri pianeti. Il pianeta non possiede né satelliti naturali né anelli planetari, sebbene nel 1974 poco prima del sorvolo ravvicinato della sonda Mariner 10 un'errata interpretazione di alcuni dati ricevuti lasciò immaginare la presenza di una luna di notevoli dimensioni.

Confronto delle dimensioni dei quattro pianeti terrestri: da sinistra, Mercurio, Venere, la Terra e Marte

La densità di Mercurio, pari a , si discosta molto da quella lunare e, al contrario, è molto vicina a quella terrestre. Questo lascia supporre che, nonostante le somiglianze con la Luna, la struttura interna del pianeta sia più vicina a quella della Terra. Mentre l'alta densità terrestre è il risultato della forte compressione gravitazionale, Mercurio è molto più piccolo e le regioni interne non sono compresse come quelle terrestri, pertanto per avere una tale densità, si suppone che il suo nucleo debba essere relativamente grande e ricco di ferro.

I geologi stimano che il nucleo di Mercurio occupi circa il 42% del suo volume, mentre per la Terra questa percentuale è del 17%. Una ricerca pubblicata nel 2007, unita alla presenza del debole campo magnetico, suggerisce che Mercurio possieda un nucleo metallico fuso elettricamente conduttore, circondato da un mantello dello spessore di 500-700 km composto da silicati. Sulla base dei dati di Mariner 10 e di osservazioni compiute dalla Terra, la crosta di Mercurio è ritenuta essere spessa 100-300 km. Una caratteristica distintiva della superficie di Mercurio è la presenza di numerose creste strette, che si estendono fino a diverse centinaia di chilometri in lunghezza. Si ritiene che queste si siano formate dal raffreddamento e dalla contrazione di nucleo e mantello, successivi alla solidificazione della crosta.

Il nucleo di Mercurio ha un contenuto di ferro superiore a quella di qualsiasi altro grande pianeta del sistema solare, e diverse teorie sono state proposte per spiegare questa caratteristica. La teoria più accreditata è che in origine Mercurio avesse un rapporto metalli-silicati simile alle comuni meteoriti condriti, che costituiscono il tipico materiale roccioso presente nel sistema solare, e avesse una massa di circa 2,25 volte quella attuale. Quando il sistema solare si stava formando, Mercurio potrebbe essere stato colpito da un planetesimo di circa 1/6 della sua massa e di diverse migliaia di chilometri di diametro. L'impatto avrebbe spazzato via gran parte della crosta e del mantello presenti a quel tempo, lasciando il nucleo come componente predominante del corpo celeste. Un processo simile, noto come teoria dell'impatto gigante, è stato proposto per spiegare la formazione della Luna.

Un'altra ipotesi suggerisce che Mercurio potrebbe essersi formato dalla nebulosa solare prima che la produzione di energia del Sole si stabilizzasse. In questa ipotesi Mercurio avrebbe avuto inizialmente due volte la sua massa attuale, ma dopo la contrazione del protosole, le temperature si alzarono a - e forse anche più (). A tali temperature gran parte delle rocce superficiali di Mercurio sarebbero vaporizzate e sarebbero state poi spazzate via dal vento solare.

Una terza ipotesi propone che le perturbazioni dovute alla nebulosa solare causarono la perdita delle particelle più leggere, che non furono raccolte da Mercurio. Ciascuna ipotesi predice una diversa composizione della superficie. Una risposta conclusiva potrebbe provenire dal confronto tra i risultati delle osservazioni che saranno condotte dalla missione BepiColombo con quelli ottenuti dalla missione MESSENGER. La sonda MESSENGER ha rilevato in superficie livelli di potassio e zolfo superiori alla norma, che sembrerebbero escludere l'ipotesi dell'impatto gigante, e la conseguente vaporizzazione della crosta e del mantello. I risultati sembrerebbero dunque favorire la terza ipotesi; a ogni modo, occorrono ulteriori studi per confermarla.

Mercurio in falsi colori, immagine ripresa dalla sonda Mariner 10 (1974) ed elaborata dal Jet Propulsion Laboratory della NASA

Le prime fotografie della superficie si devono all'astronomo greco-francese Eugène Michel Antoniadi ( 1870- 1944) che all'inizio del ventesimo secolo disegnò delle mappe di questo pianeta. Similmente alla Luna, il suolo di Mercurio è ampiamente craterizzato a causa dei numerosi impatti di asteroidi che hanno contrassegnato il suo passato e presenta bacini riempiti da vecchie colate laviche, ancora evidenti a causa della mancanza quasi assoluta di un' atmosfera. Alcuni crateri sono circondati da raggi. Si esclude la presenza sul pianeta di placche tettoniche.

Mercurio, come la Luna, ha subito urti con meteoriti ed è normale che i pianeti in possesso di un'atmosfera consistente risentano in misura assai minore dell'effetto degli impatti, poiché i corpi incidenti vengono fortemente erosi dall'attrito atmosferico. Inoltre l'atmosfera stessa erode lentamente la superficie del pianeta, cancellando le tracce dell'urto. Oltre all'atmosfera ci sono diversi elementi che cancellano i crateri causati da asteroidi che non sono infatti presenti su Mercurio, come il vento e l'acqua. Inoltre un numero così ampio di crateri induce a supporre che il pianeta, come la Luna, manchi da numerosi secoli di attività interna.

Sulla superficie di Mercurio l' accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,378 volte quella terrestre. A titolo di esempio si potrebbe affermare che un uomo dalla massa di che misurasse il proprio peso su Mercurio facendo uso di una bilancia tarata sull'accelerazione di gravità terrestre registrerebbe un valore pari a circa .

La ridotta distanza di Mercurio dal Sole e l'assenza di un'atmosfera consistente lo rendono un pianeta con una grande escursione termica, con temperature superiori a nella zona esposta al Sole, contro i nella parte in ombra. Inoltre, l'insolazione media della superficie mercuriana è pari a circa 6 volte e mezzo quella della Terra; la costante solare ha un valore di .

Il cratere Zola su Mercurio, Mariner 10, 1974

Alcuni tra i più grandi crateri di Mercurio superano i 200 km e prendono il nome di bacini. Al centro di molti crateri, spesso riempiti da antiche colate laviche ancora evidenti, s'innalzano piccole formazioni montuose. Il bacino più grande e più noto è la Caloris Planitia, dal diametro di circa 1 500 km: si tratta di una grande pianura circolare circondata da anelli di monti. Questo bacino deve il suo nome al fatto che si trova sempre esposto alla luce del Sole durante il passaggio di Mercurio al perielio e pertanto è uno dei punti più caldi del pianeta. Dal cratere fuoriescono gas a base di potassio e sodio che contribuiscono alla tenue atmosfera del pianeta. Agli antipodi del bacino Caloris si trova un tipo di terreno collinare del tutto insolito, assente sul resto della superficie, di età stimata pari a quella dello stesso bacino antipodale. Si è formato probabilmente quando un grosso asteroide, impattando su Mercurio, ha generato il bacino Caloris provocando un' onda d'urto che ha convogliato agli antipodi.

Alcuni crateri del polo nord, invece, sono in grado di schermare completamente la luce solare in alcune zone al loro interno, grazie anche alla scarsa inclinazione dell'asse orbitale, mantenendo la temperatura considerevolmente bassa per migliaia e milioni di anni, fino a circa , e conservare così grosse risorse di acqua allo stato solido.

Immagine radar del polo nord di Mercurio

Confrontando i dati dalle sonde Mariner 10 e MESSENGER a 30 anni di differenza, si è rilevato un restringimento del diametro del pianeta dai 3 ai 14 chilometri. Il tutto si basa sul fatto che il suo nucleo di liquido ferroso si stia raffreddando, così facendo esso si solidifica e di conseguenza il volume dell'intero pianeta diminuisce. Queste modifiche si fanno sentire anche in superficie frastagliando la crosta e creando rupēs di notevoli dimensioni, fino a di lunghezza e tre di profondità.

Depositi polari

L'osservazione dal radiotelescopio di Arecibo ha rilevato delle formazioni strane all'altezza dei poli, molto riflettenti, simili a quelle che si ottengono osservando oggetti ghiacciati all'esterno del sistema solare. I valori osservati sono compatibili con la presenza di ghiaccio coperto da un sottile strato di regolite. Data la ridotta inclinazione della rotazione di Mercurio, i crateri ai poli conservano delle zone perennemente oscurate dalla radiazione solare e hanno permesso al ghiaccio di conservarsi per miliardi di anni. Questo ghiaccio ai poli è in una forma relativamente pura, ha lo spessore di almeno un metro (una stima dello spessore massimo non è possibile con sole osservazioni radar) e si estende per un'area di se si considerano entrambi i poli; l'origine è probabilmente dovuta a impatti di comete.

Nomenclatura e cartografia

L' Unione Astronomica Internazionale (UAI) è l'ente che controlla la nomenclatura dei pianeti; per l'assegnazione dei nomi delle caratteristiche geologiche di Mercurio, l'ente ha scelto un tema diverso per ogni caratteristica:

alle catenae è stato dato il nome di un radiotelescopio;

ai crateri il nome di un artista;

alle dorsa il nome di uno scienziato che ha contribuito allo studio di Mercurio;

alle faculae il nome serpente in varie lingue;

alle fossae il nome di opere architettoniche;

ai montes il nome caldo in varie lingue;

alle planitiae il nome Mercurio in varie lingue;

alle rupēs il nome di scoperte o missioni scientifiche;

alle valles il nome di città abbandonate.

L'UAI ha anche realizzato una cartografia suddividendo la superficie del pianeta secondo un reticolato adatto a una rappresentazione in scala 1:5 000 000, che definisce 15 maglie per meglio localizzare le peculiarità della superficie.

Per via della sua bassa attrazione gravitazionale Mercurio è sprovvisto di una vera e propria atmosfera come quella terrestre, fatta eccezione per esili tracce di gas probabilmente frutto dell'interazione del vento solare con la superficie del pianeta. La composizione atmosferica è stata determinata come segue: ossigeno (42%), sodio (29%), idrogeno (22%), elio (6%), potassio (0,5%) e tracce di argon, anidride carbonica, vapore acqueo, azoto, xeno, kripton, neon, calcio e magnesio. La pressione atmosferica al suolo, misurata dalla sonda Mariner 10, è nell'ordine di un millesimo di pascal.

La bassa densità dell'atmosfera non le permette di innescare un meccanismo di distribuzione del calore ricevuto dal Sole; per questo motivo e per la rotazione estremamente lenta, che espone lo stesso emisfero alla luce solare diretta per lunghi periodi, l'escursione termica su Mercurio è la più elevata finora registrata nell'intero sistema solare: l'emisfero illuminato raggiunge i ( nelle zone equatoriali), quello in ombra scende spesso fino a .

L'azione intensa del vento solare produce un fenomeno assente negli altri pianeti ma presente nelle comete quando si avvicinano al Sole: la presenza di una coda cometaria. Il vento solare espelle atomi neutri dalla prossimità del pianeta rendendo misurabile una coda fino a distanze di oltre un milione di chilometri, composta principalmente da atomi di sodio.

A dispetto delle sue ridotte dimensioni e del lento moto di rotazione, Mercurio possiede un campo magnetico stabile, significativo e apparentemente globale. Le misurazioni delle sonde Mariner 10 e MESSENGER indicano un'intensità pari a circa l'1% del campo terrestre e lasciano presupporre che l'intensità all'equatore del pianeta sia compresa tra 250 e . Come quello della Terra, il campo magnetico di Mercurio è dipolare, con inclinazione dell'asse magnetico rispetto a quello di rotazione inferiore ai 5°.

È probabile che il campo magnetico sia generato con un effetto dinamo, in modo simile a quanto accade per la Terra, sebbene siano state proposte anche alcune differenze. Il campo magnetico sarebbe generato dalla circolazione dei fluidi del mantello ricco di ferro. In particolare, i forti effetti mareali, causati dalla relativamente elevata eccentricità dell'orbita del pianeta, fornirebbero l'energia necessaria a mantenere il nucleo allo stato liquido.

Il campo magnetico di Mercurio è sufficientemente forte da deflettere il vento solare e creare una magnetosfera di ridotte dimensioni attorno al pianeta, tanto piccola che la Terra riuscirebbe a contenerla. La sua presenza riduce l' erosione cui è soggetta la superficie da parte del vento solare, sebbene non riesca a impedirla. Le misurazioni del Mariner 10 lasciano pensare che il pianeta non sia circondato da fasce di radiazione (analoghe alle fasce di Van Allen della Terra), mentre hanno fornito prova della dinamicità della magnetosfera mercuriana la cui coda è interessata da intense tempeste magnetiche dalla durata di un minuto.

Che la magnetosfera di Mercurio "perda" è stato confermato anche nel corso del secondo sorvolo della sonda MESSENGER, avvenuto il 6 ottobre 2008. La sonda ha incontrato "tornado" magnetici ampi fino a (un terzo del raggio del pianeta). Questi si formano in conseguenza dell'interazione tra il campo magnetico trasportato dal vento solare e quello planetario. I fenomeni di connessione cui sono soggetti i due campi, sotto le azioni di trasporto del vento solare, danno origine a strutture vorticose, tubi magnetici contorti su sé stessi, che aprono delle finestre nello scudo magnetico del pianeta, permettendo alle particelle del vento solare stesso di impattare direttamente sulla superficie di Mercurio. Si parla in tal caso di flux transfer event o "eventi di trasferimento di flusso".

MESSENGER ha inoltre rilevato che questi fenomeni si verificano con una frequenza dieci volte superiore che sulla Terra, dato che può essere solo parzialmente spiegato con la maggiore vicinanza al Sole di Mercurio.

La Terra e la Luna viste dalla sonda MESSENGER in un'immagine ripresa il 6 maggio 2010. Sebbene al momento dello scatto la sonda non fosse ancora in orbita attorno a Mercurio, l'immagine per distanza e angolazione mostra il sistema Terra-Luna come apparirebbe a un osservatore posto su Mercurio.

Il cielo di Mercurio sarebbe nero anche di giorno, non avendo il pianeta un'atmosfera che lo circonda. La differenza più grande rispetto al cielo terrestre è la maggior grandezza apparente del Sole, il cui diametro angolare può variare da 1,14 ° all' afelio a 1,73° quando si trova al perielio, cioè rispettivamente 2,1 e 3,2 volte più grande rispetto al Sole visto dalla Terra. L'orbita di Mercurio è infatti piuttosto eccentrica, e la distanza del pianeta dalla nostra stella varia considerevolmente nel corso del "suo" anno, durante cioè il moto di rivoluzione attorno al Sole.

Mercurio ruota sul proprio asse più lentamente che attorno al Sole, con una risonanza di 3:2 che perdura il giorno solare 176 giorni terrestri: è questo il periodo necessario per rivedere il Sole al medesimo meridiano. Il moto del Sole nel cielo di Mercurio non è tuttavia rettilineo e costante, perché quando il pianeta si avvicina al perielio, la velocità orbitale aumenta, superando la velocità di rotazione, con il risultato che il Sole appare fermarsi in cielo e spostarsi per un breve periodo nella direzione opposta, per poi riprendere il suo normale scorrere da est a ovest.

Sole a parte, l'oggetto più luminoso nei cieli di Mercurio sarebbe Venere, il pianeta più vicino, ancor più luminoso che visto dalla Terra. Da Mercurio infatti, oltre alla minore distanza, Venere sarebbe un pianeta esterno e arriverebbe all' opposizione mostrando il suo disco completamente illuminato, arrivando a brillare di magnitudine −7,7. La Terra sarebbe comunque anch'essa molto luminosa, di magnitudine −5, accompagnata dalla Luna, di magnitudine −1,2. La separazione angolare massima tra la Terra e la Luna viste da Mercurio sarebbe di circa 15′.

Marte, meno brillante che visto dalla Terra, alla massima vicinanza raggiungerebbe una magnitudine −0,7, mentre gli altri pianeti del sistema solare apparirebbero sostanzialmente come visti dalla Terra e leggermente meno luminosi, vista la maggiore distanza.

Etimologia, significato culturale e astrologia

Rappresentazione di Mercurio in un dipinto di Hendrick Goltzius

Il nome Mercurio deriva dalla mitologia romana, e sebbene fosse di derivazione etrusca ( Turms), era il corrispondente del dio greco Ermes, che secondo la mitologia greca era nato da una relazione fugace tra Zeus e Maia, la più bella delle Pleiadi. Solitamente rappresentato come un giovane snello e atletico con in capo un elmetto alato, simbolo di velocità, era considerato il veloce messaggero degli dei, così come il pianeta è il più rapido nel suo moto di rivoluzione attorno al Sole. Mercurio ruota infatti attorno alla nostra stella in appena 88 giorni, e per la sua vicinanza al Sole può essere osservato solo per brevi periodi all'alba o al tramonto. Nella mitologia romana Mercurio possedeva caratteristiche simili a Ermes, e inoltre era il protettore del commercio e dei ladri, nonché simbolo della medicina.

Dato il suo veloce movimento apparente in cielo Mercurio rimane solo 7,33 giorni in ogni costellazione dello zodiaco e astrologicamente è il pianeta dominante del segno dei Gemelli ( domicilio diurno) e della Vergine (domicilio notturno). Esso governa la comunicazione, la razionalità, la rapidità, l'astuzia, l'intelligenza e l'apprendimento rapido.

Nell' astrologia cinese, Mercurio domina l'acqua, uno dei cinque elementi essenziali assieme a legno, fuoco, terra e metallo e che simboleggia la vita e la purificazione.

Nella letteratura classica Mercurio, come gli altri principali pianeti conosciuti fin dai tempi antichi, compare in numerose opere. Dante Alighieri nella Divina Commedia chiama il Secondo Cielo Cielo di Mercurio. Il Sommo Poeta lo descrive come il luogo dove abitano gli arcangeli e le anime che si attivarono per la gloria terrena, come l'imperatore Giustiniano I. Dante considerava Mercurio la "sua stella", perché Mercurio rappresenta la dialettica, in quanto è il pianeta più piccolo e più vicino al Sole e come scrisse lui stesso nel , è quello che "più va velata de li raggi del Sole che null'altra stella".

Essendo uno dei pianeti più vicini alla Terra, Mercurio è stato citato in numerose opere fantascientifiche, soprattutto prima del 1965, quando gli astronomi scoprirono che non era in rotazione sincrona come invece si pensava fino a quel momento. Prima del 1965 molte opere lo descrivono infatti come un pianeta che volgeva sempre la stessa faccia al Sole e quindi metà della sua superficie era perennemente illuminata e l'altra metà sempre oscura.

Uno dei primi romanzi di fantascienza fu Entretiens sur la pluralité des mondes di Bernard le Bovier de Fontenelle, che descrive l'esistenza di mondi extraterrestri su Mercurio, Venere e Saturno.

Anche Isaac Asimov ha ambientato alcune delle sue storie su Mercurio. In Circolo vizioso, racconto del 1942 e riproposto nell'antologia , due astronauti devono riparare delle miniere servendosi di un sofisticato robot. Conclusione errata è un giallo, dove per la morte di uno scienziato vengono indagati tre suoi colleghi, che erano stati rispettivamente sulla Luna, su Mercurio e sull'asteroide Cerere.

In Lucky Starr e il grande sole di Mercurio, lo scenario è un luogo posto al confine tra l'emisfero in ombra e quello alla luce perenne del pianeta (il romanzo è del 1956 e non si era ancora scoperto che Mercurio non è in rotazione sincrona). Sempre nel 1956 Alan E. Nourse scrive Brightside Crossing ( Traversata luminosa), dove un gruppo di spedizione progetta di attraversare la superficie di Mercurio al perielio seguendo la linea equatoriale.

Dopo che fu scoperto che la rotazione non era sincrona e in realtà Mercurio non volgeva sempre la stessa faccia al Sole, la descrizione di Mercurio nelle opere letterarie si aggiornò al passo con le conoscenze scientifiche del pianeta.

Fra le varie citazioni in romanzi e racconti, tra cui la menzione di una civiltà mercuriana di Arthur C. Clarke in Incontro con Rama, che tenta di distruggere l'astronave aliena senza riuscirci, Mercurio è lo scenario principale del romanzo di David Brin, Spedizione Sundiver, del 1980, dove i protagonisti trascorrono buona parte del tempo su Mercurio, base più vicina per studiare forme di vita intelligenti scoperte sul Sole. In Manifold: Space Mercurio è invece l'ultimo avamposto rimasto all'umanità, dopo che una potente razza aliena ha distrutto la razza umana dal resto del sistema solare.

1. ^ Valore calcolato a partire da velocità orbitale media e periodo orbitale: .

2. ^ Valore calcolato a partire dal diametro assumendo il corpo sferico: .

3. ^ Valore calcolato a partire dal diametro e dal periodo di rotazione: 0,003025064 km/s.

4. ^ Plutone è stato considerato un pianeta fin dalla sua scoperta (nel 1930) al 2006, successivamente è stato classificato come pianeta nano. Plutone è anche più piccolo di Mercurio, ma è stato considerato essere più grande fino al 1976.

5. ^ A Pitagora è frequentemente attribuita l'identificazione delle stella del mattino, Phosphorous, e della stella della sera, Hesperus, con il pianeta Venere.

6. Valore calcolato con le formule della legge dell'inverso del quadrato e della relazione luminosità/magnitudine

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() Robert G. Strom e Ann L. Sprague, Exploring Mercury: The Iron Planet , Springer Science & Business Media, 2003, ISBN 1-85233-731-1.

Wikimedaglia

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Mercurio Foto di Mercurio fatta dalla sonda MESSENGER Stella madre Sole Classificazione Pianeta terrestre Parametri orbitali (all' epoca J2000) Semiasse maggiore 0,387 [1] au [1] Perielio 0,313 [1] au [1] Afelio 0,459 [1] au [1] Circonf.

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Venere deve la sua luminosità non solo alla sua vicinanza al Sole ma anche al fatto che è il pianeta più vicino alla Terra.

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Venere

Venere, fotografato in colori reali dalla sonda MESSENGER

Stella madre

Sole

Classificazione

Pianeta terrestre

Parametri orbitali

(all' epoca J2000)

Semiasse maggiore

1,0821×10 ⁸ km
0,72333917250067 au[1]

Perielio

1,0748×10 ⁸ km
0,71845942390141 au

Afelio

1,0894×10 ⁸ km
0,72821892109992 au

Circonf. orbitale

6,8×10 ⁸ km
4,5455192431425 au[2]

Periodo orbitale

224,701 giorni
(0,61520 anni)[1]

Periodo sinodico

583,92 giorni
(1,5987 anni)[1]

Velocità orbitale

34,79 35,02 35,26 km/s [1] (min)
km/s [1] (media)
km/s [1] (max)

Longitudine del
nodo ascendente

76,68069°[1]

Satelliti

0[1]

Dati fisici

Diametro medio

12103,6 km [1]

Superficie

4,6×10 ¹⁴ m² [3]

Volume

9,2843×10 ²⁰ m³ [1]

Massa

Densità media

5,243×10 ³ kg/m³ [1]

Acceleraz. di gravità in superficie

8,87 m/s² [1]
(0,905 g)[1]

Velocità di fuga

10,36 km/s [1]

Velocità di rotazione
(all'equatore)

1,81 m/s [4]

Temperatura
superficiale

653 K (380 °C)[5] (min)
737 K (464 °C)[5] (media)

Dati osservativi

Magnitudine app.

−4,38[1] (media)

Magnitudine app.

−4,8

Venere[N 1] è il secondo pianeta[6] del sistema solare in ordine di distanza dal Sole con un' orbita quasi circolare che lo porta a compiere una rivoluzione in 225 giorni terrestri.[1] Prende il nome dalla dea romana dell'amore e della bellezza[6] e il suo simbolo astronomico è la rappresentazione stilizzata della mano di Venere che sorregge uno specchio ( ; Unicode: ♀).[7]

Con una magnitudine massima di −4,6, è l'oggetto naturale più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna e per questo motivo è conosciuto fin dall'antichità. Venere è visibile soltanto poco dopo il tramonto e poco prima dell' alba e per questa ragione è spesso stato chiamato dagli antichi Greci (e poi dai Romani) stella della sera o stella del mattino. La scoperta che si tratta dello stesso oggetto sarebbe stata introdotta in occidente da Pitagora, ma sarebbe dovuta agli astronomi della Mesopotamia. Infatti nella Tavoletta di Venere di Ammi-Saduqa sono riportate osservazioni risalenti al 1550 a.C. o antecedenti, in cui non si fa distinzione fra l'astro del mattino e quello della sera.

Classificato come un pianeta terrestre, a volte è definito il "pianeta gemello" della Terra, cui è molto simile per dimensioni e massa. Tuttavia per altri aspetti è piuttosto differente dal nostro pianeta. L' atmosfera di Venere è costituita principalmente da anidride carbonica ed è molto più densa dell' atmosfera terrestre, con una pressione al livello del suolo pari a . La densità e la composizione dell'atmosfera creano un impressionante effetto serra che rende Venere il pianeta più caldo del sistema solare.

Venere è avvolto da uno spesso strato di nubi altamente riflettenti, composte principalmente di acido solforico, che impediscono la visione nello spettro visibile della superficie dallo spazio. Il pianeta non è dotato di satelliti o anelli e ha un campo magnetico più debole di quello terrestre.

Poiché si tratta di un pianeta interno, ovvero con un'orbita più vicina al Sole di quella della Terra, può essere visto soltanto per poche ore e nelle vicinanze del Sole stesso: durante il giorno la luminosità solare lo rende difficilmente visibile. Invece è molto brillante subito dopo il tramonto sull'orizzonte a ovest oppure poco prima dell' alba verso est, compatibilmente con la sua posizione. Ha l'aspetto di una stella lucentissima di colore giallo-biancastro, di gran lunga più brillante di qualsiasi altra stella nel firmamento. L'osservazione al telescopio è migliore quando non è completamente immerso nell'oscurità, ma piuttosto nelle luci del crepuscolo o in pieno giorno, in quanto il contrasto col cielo è minore e consente una migliore percezione dei deboli dettagli e delle ombreggiature dell'atmosfera; inoltre il pianeta in questi casi è più alto sull' orizzonte e la stabilità dell'immagine è migliore, in quanto meno disturbata dal riverbero dell'atmosfera terrestre. Particolarmente utile nell'osservazione telescopica di Venere è l'uso di filtri colorati per selezionare la luce a diverse lunghezze d'onda o di filtri neutri e polarizzatori per ottimizzare la quantità di luce nelle osservazioni crepuscolari, permettendo di evidenziare maggiormente le tenui caratteristiche dell'atmosfera venusiana.

Essendo l'orbita del pianeta interna a quella della Terra, lo si vede muoversi alternativamente a est e a ovest del Sole. La sua elongazione (distanza angolare tra un pianeta e il Sole) può arrivare fino a 47°, variando tra due valori massimi a ovest e a est. Le variazioni della sua elongazione massima sono dovute più alla variazione della distanza tra Terra e Sole che alla forma dell'orbita di Venere e quando l'elongazione è ampia Venere può restare visibile per diverse ore. Periodicamente passa davanti o dietro al Sole entrando quindi in congiunzione: quando il passaggio avviene dietro si ha una congiunzione superiore, mentre quando avviene davanti si ha una congiunzione inferiore e la faccia illuminata del pianeta non è visibile dalla Terra in nessun momento del giorno. Il diametro angolare di Venere durante una congiunzione inferiore è di circa 66 secondi d'arco.

L' eclittica sull'orizzonte è un fattore molto importante per la visibilità di Venere. Nell'emisfero boreale l'inclinazione è massima dopo il tramonto nel periodo dell' equinozio di primavera oppure prima dell'alba nel periodo dell'equinozio d'autunno. È importante anche l'angolo formato dalla sua orbita e l'eclittica: infatti Venere può avvicinarsi alla Terra fino a 40 milioni di chilometri e raggiungere un'inclinazione di circa 8° sull'eclittica con un forte effetto sulla sua visibilità.

A parte il Sole, la Luna e con difficoltà Giove, Venere è l'unico corpo celeste che è visibile a occhio nudo anche di giorno, sia pure a condizione che la sua elongazione dal Sole non sia troppo piccola e che il cielo sia abbastanza terso.

Similmente alla Luna, la porzione di superficie visibile dalla Terra non risulta completamente illuminata e la variazione di illuminazione nel corso dell'orbita genera delle fasi. Al variare delle fasi varia anche il diametro apparente e la luminosità percepita da un osservatore sulla Terra. La fase piena, durante la quale la faccia del pianeta rivolta verso la Terra è completamente illuminata, si verifica quando Venere si trova in congiunzione superiore col Sole e non è osservabile dal nostro pianeta. Alla congiunzione inferiore corrisponde il massimo valore del diametro apparente di Venere, pari a 66 secondi d'arco, e la sua fase nuova, con la faccia del pianeta rivolta verso la Terra quasi completamente in ombra.

Conosciuto probabilmente già nella preistoria, Venere fu osservato poi da tutte le culture antiche come quella dei babilonesi che lo chiamarono Ištar, in onore della dea dell'amore, dell'erotismo e della guerra. Egizi, Greci, Maya e Romani distinguevano invece le apparizioni mattutine e serali in due corpi distinti, chiamandolo stella del mattino o stella della sera: Lucifero quando appariva prima dell'alba e Vespero quando appariva a ovest al calar del Sole. Per via del suo splendore in molte culture, tra cui quella Maya, Venere rappresentava due divinità gemelle, in cui venivano rispettivamente identificati Quetzalcoatl nella Stella del Mattino e Xolotl nella Stella della Sera. Era inoltre l'astro più studiato nei suoi movimenti in cielo. Per gli Inca rappresentava Chasca, dea dell'aurora dai lunghi capelli ricci, considerata il paggio del Sole poiché non si discostava mai troppo da esso.

Fu Galileo Galilei il primo a studiare Venere, osservandolo con il suo cannocchiale. Egli riuscì ad osservare le fasi e notò che queste erano simili a quelle della Luna, dimostrando la correttezza della teoria eliocentrica predetta qualche decennio prima dall'astronomo polacco Niccolò Copernico che sosteneva che Venere era posto tra la Terra e il Sole e ruotava attorno a quest'ultimo. A maggior sostegno della teoria c'era anche l'osservazione di Galileo della variazione del diametro angolare di Venere durante le sue diverse fasi a seconda della sua distanza dalla Terra. Tuttavia, come usavano al tempo molti dotti quando ancora non erano completamente sicuri delle loro scoperte, Galileo inviò a Giuliano de' Medici a Praga l'11 dicembre 1610 che lo comunicò subito a Keplero, l'anagramma in latino Haec immatura a me frustra leguntur oy ("Queste cose premature sono da me dette invano") che si risolveva in seguito come: Mater Amorum aemulatur Cynthiae figuras ovvero "La madre degli amori (Venere) imita le forme di Cinzia (la Luna)".

Nel 1677 Edmond Halley suggerì di misurare la distanza Terra-Sole con osservazioni da diversi luoghi della Terra, in particolare in occasione dei transiti di Venere. Successive spedizioni in vari luoghi del mondo permisero di misurare la parallasse del Sole in 8,85 secondi d'arco. I transiti storici di Venere furono particolarmente importanti al riguardo; inoltre il transito del 1761 permise all'astronomo russo Michail Lomonosov di ipotizzare la presenza di un'atmosfera su Venere.

Lo spesso strato di nubi e l'alta luminosità del pianeta hanno costituito un serio ostacolo nell'individuazione del periodo di rotazione del pianeta. Cassini e Francesco Bianchini osservarono Venere e mentre il primo ipotizzò un periodo di 24 ore, Bianchini teorizzò un periodo di 24 giorni. Tuttavia William Herschel si accorse che il pianeta era ricoperto da uno spesso strato di nubi e che il periodo di rotazione non poteva dunque essere determinato con sicurezza. Così rimase un enigma anche se nel XVIII secolo molti astronomi pensavano che esso fosse di 24 ore, assumendo corrette le osservazioni di Cassini. Giovanni Schiaparelli fu il primo a sollevare nuove obiezioni a questa ipotesi ipotizzando che, come Mercurio, anche Venere fosse in rotazione sincrona, "bloccato" dal Sole. Schiaparelli infatti concluse i suoi studi l'11 agosto 1878 scrivendo: "Addio bella Afrodite, ormai la tua rotazione non sarà più un segreto".

Nel 1932, W. Adams e T. Dunham mediante osservazioni spettroscopiche nell' infrarosso scoprirono linee di assorbimento del carbonio che permisero di ipotizzare che l' anidride carbonica fosse predominante nell'atmosfera venusiana.

Nel 1961, durante una congiunzione, il periodo di rotazione di Venere fu misurato con il radiotelescopio di Goldstone, in California, anche se fu confermato definitivamente il suo moto retrogrado solo nel 1964. Intanto nel 1962 il Mariner 2 aveva raggiunto con successo il pianeta, inviando i primi dati su temperatura superficiale e composizione atmosferica.

Un transito di Venere è un evento molto raro e avviene quando il pianeta si interpone fra la Terra e il Sole, oscurandone una piccola parte del disco. Solo gli ultimi due transiti, quelli del 2004 e del 2012, sono avvenuti successivamente all'acquisizione di conoscenze sul pianeta grazie all'esplorazione in loco con sonde spaziali e sono stati osservati con strumenti scientifici moderni. Nella storia dell'astronomia moderna e contemporanea i transiti di Venere sono considerati molto importanti sotto diversi punti di vista, tra cui quello della esatta misurazione dell' unità astronomica, la distanza tra la Terra e il Sole. I transiti avvengono a coppie, con un intervallo di otto anni tra i transiti di ciascuna coppia e intervalli di 121,5 e 105,5 anni tra coppie successive.

C'è qualche menzione di transiti di Venere sul Sole in epoche antiche, come quella dello scienziato persiano Avicenna che riporta di aver osservato Venere nel 1032 come una macchia che passava sopra il Sole, concludendo che il pianeta fosse più vicino al Sole di quanto lo sia la Terra. Anche l'astronomo arabo Ibn Bajja menzionò transiti di Mercurio e Venere sul Sole nel XII secolo; tuttavia studi storici di Bernard R. Goldstein e altri nel XX secolo escludono che questi transiti possano essere stati effettivamente osservati ad occhio nudo, concludendo che i due astronomi molto probabilmente osservarono delle macchie solari.

Transito di Venere sul disco solare ripreso l'8 giugno 2004 dall'osservatorio solare TRACE.

La prima previsione di un transito di Venere fu di Keplero nel 1631, anche se nessuno all'epoca riuscì ad osservarlo perché non visibile dall'Europa. Keplero non aveva previsto il transito che avvenne 8 anni dopo, cosa che fece il giovane astronomo britannico Jeremiah Horrocks, che nel 1639 osservò per primo un transito di Venere davanti al Sole. Da Horrocks in poi sono stati osservati solo altri sei transiti nel corso della storia, tra cui quello del 1761 che permise la scoperta dell'esistenza di un'atmosfera su Venere.

In quegli anni però lo studio dei transiti era volto alla stima della distanza Terra-Sole, su suggerimento di Halley che agli inizi del XVIII secolo aveva rivolto un appello agli astronomi più giovani dell'epoca, astronomi che avrebbero potuto essere ancora in vita in occasione dei successivi transiti del 1761 e del 1769. Molti astronomi di diverse nazionalità raggiunsero le località, sparse per il mondo e a volte difficili da raggiungere, da dove sarebbero stati visibili i transiti previsti. Particolarmente sfortunato fu l'astronomo francese Guillaume Le Gentil, che dopo aver perso il transito del 1761 osservabile dall'India perché a bordo di una nave in movimento, perse anche quello di otto anni dopo perché quel giorno il cielo si rannuvolò. Tornato in Francia ebbe anche la brutta sorpresa di trovarvi la moglie risposata mentre lui era stato dato per morto dalle autorità. Il famoso navigatore britannico James Cook intraprese nel 1768 il suo primo viaggio diretto a Tahiti perché incaricato dalla Royal Society di studiare un transito di Venere. Nel 1771 Jérôme Lalande, un altro astronomo francese, utilizzando i dati dei transiti precedenti stimò in 153 milioni di chilometri la distanza della Terra dal Sole, distanza poi corretta nel secolo successivo da Simon Newcomb in 149,67 milioni di km grazie alle osservazioni dei transiti del 1874 e del 1882.

I transiti di Venere in epoca contemporanea destano un nuovo interesse perché costituiscono un valido elemento di confronto per i metodi di individuazione di pianeti extrasolari.

La storia delle esplorazioni spaziali verso Venere nasce nel 1961 con la missione sovietica Venera 1 che effettuò il del pianeta senza però riuscire a trasmettere alcun dato. Il programma Venera continuò fino al 1983 con 16 missioni di successo.

È oggi noto che Venere possieda una superficie rovente su cui insiste un'atmosfera corrosiva con un'altissima pressione, ma in passato questi dati erano sconosciuti e ciò lasciò campo aperto a qualsiasi ipotesi. Carl Sagan teorizzò che Venere fosse coperta da un oceano non di acqua, ma di idrocarburi. Altri studiosi ritenevano che il pianeta fosse ricoperto da paludi mentre altri ancora ipotizzavano un mondo desertico. Gli scienziati sovietici delle missioni Venera erano così propensi ad aspettarsi un oceano che sulla sonda Venera 4, lanciata nel 1967, installarono un morsetto fatto di zucchero bianco raffinato che a contatto con l'acqua (o un altro fluido dotato della giusta composizione e temperatura) si sarebbe sciolto facendo scattare l'antenna che con questo stratagemma si sarebbe salvata dall'affondamento della sonda. Su Venere la sonda Venera 4 non solo non trovò un oceano, ma non raggiunse neppure la superficie. Smise infatti di trasmettere quando la pressione atmosferica superò le 15 atmosfere, soltanto una frazione delle 93 atmosfere presenti sulla superficie del pianeta.

Comunque si trattava di un risultato straordinario: per la prima volta un veicolo costruito dall'uomo aveva comunicato dati relativi all'analisi delle condizioni di un ambiente extraterrestre. I sovietici studiarono quindi una sonda più resistente. Il gruppo di Anatolij Perminov ipotizzò dapprima che la sonda dovesse resistere a una pressione di 60 atmosfere, quindi di 100 e infine di 150 atmosfere. Per tre anni il gruppo di Perminov testò le sonde in condizioni estreme e, per simulare l'atmosfera di Venere, costruì la più grande pentola di Papin del mondo, una pentola a pressione gigantesca in cui le sonde venivano immesse finché non si schiacciavano o fondevano.

Venera 7 fu costruita per sopportare una pressione di 180 atmosfere e lanciata il 17 agosto 1970; il 15 dicembre dello stesso anno trasmise il segnale tanto atteso. La prima sonda costruita dall'uomo era atterrata su un altro pianeta e aveva comunicato con la Terra. Nel 1975 i sovietici inviarono le sonde gemelle Venera 9 e 10 equipaggiate con un disco frenante per la discesa nell'atmosfera e di ammortizzatori per l'atterraggio. Le sonde trasmisero immagini in bianco e nero della superficie di Venere mentre le sonde Venera 13 e 14 rimandarono le prime immagini a colori di quel mondo.

La NASA iniziò il suo programma di esplorazione spaziale verso Venere nel 1962 con il programma Mariner: tre sonde riuscirono con successo ad effettuare un fly-by del pianeta e trasmettere i dati alla Terra. Nel 1978 nell'ambito del progetto Pioneer Venus per lo studio dell'atmosfera venusiana gli statunitensi lanciarono diverse sonde separate verso Venere. Negli anni ottanta i sovietici proseguirono invece con le sonde Venera: le Venera 15 e 16 lanciate nel 1983 e dotate di Radar ad apertura sintetica mapparono l'emisfero nord del pianeta rimanendo in orbita attorno ad esso. Nel 1985 i sovietici lanciarono anche le sonde Vega 1 e 2 che rilasciarono moduli sulla superficie prima di andare verso l'incontro con la cometa di Halley, l'altro oggetto di studi di quelle missioni. Vega 2 atterrò nella regione Aphrodite raccogliendo un campione di roccia contenente anortosite - troctolite, materiale raro sulla Terra, ma presente negli altopiani lunari.

Nel 1989 la NASA, utilizzando lo Space Shuttle, lanciò verso Venere la Sonda Magellano, dotata di un radar che permise una mappa quasi completa del pianeta con una risoluzione nettamente migliore di quella delle precedenti missioni, lavorando per ben 4 anni prima della caduta e della conseguente distruzione nell'atmosfera venusiana, anche se qualche frammento potrebbe essere arrivato sulla superficie.

Negli ultimi decenni, per risparmiare combustibile, Venere è stato spesso usato come fionda gravitazionale per missioni dirette verso altri pianeti del sistema solare. Fu il caso della sonda Galileo, diretta verso Giove e le sue lune, e la missione Cassini-Huygens, diretta all'esplorazione del sistema di Saturno, che effettuò due fly-by con Venere tra il 1998 e il 1999 prima di dirigersi verso le regioni esterne del sistema solare. Nel 2004 il pianeta venne usato due volte come fionda gravitazionale dalla sonda MESSENGER per dirigersi all'interno del sistema solare verso Mercurio.

Venus Express, lanciata nel 2006, ha eseguito una mappatura completa della superficie e, sebbene fosse inizialmente prevista una durata della missione di due anni, essa è stata estesa fino al dicembre del 2014. In otto anni la sonda ha fornito prove dell'esistenza passata di oceani, evidenze di fulmini nell'atmosfera e ha individuato un gigantesco doppio vortice polare al polo sud. Inoltre ha individuato la presenza del gruppo ossidrilico nell'atmosfera e di un sottile strato di ozono.

Nel 2010 l' agenzia spaziale giapponese dimostrò la fattibilità di raggiungere Venere dalla Terra usando solo una vela solare come sistema di propulsione: a giugno lanciò la sonda IKAROS che raggiunse Venere in sei mesi. La sonda non trasportava nessuno strumento scientifico per l'osservazione del pianeta.

Il 26 novembre del 2013 la NASA ha lanciato il Venus Spectral Rocket Experiment (VeSpR), un telescopio suborbitale per lo studio dell'atmosfera di Venere nell' ultravioletto, osservazione non possibile dalla superficie della Terra in quanto l'atmosfera terrestre assorbe la maggior parte dei raggi UV, con lo scopo di individuare la quantità di atomi di idrogeno e deuterio rimasti nell'atmosfera venusiana.

Planet-C, o Venus Climate Orbiter, è una sonda giapponese che, seguendo la tradizione nipponica, è stata ribattezzata dopo il lancio col nome di Akatsuki ed è stata lanciata il 20 maggio 2010 dal centro spaziale di Tanegashima. Sarebbe dovuta entrare in orbita attorno a Venere nel dicembre del 2010 con lo scopo di studiare la dinamica dell'atmosfera venusiana, ma a causa di un problema col computer di bordo la manovra fallì. Non avendo subito gravi danni la sonda è riuscita a entrare in orbita attorno al pianeta nel dicembre 2015.

L' agenzia spaziale indiana, forte del successo della missione Chandrayaan-1 sulla Luna, sta pianificando la missione Indian Venusian orbiter mission, con lancio che era previsto nel 2020, per lo studio dell'atmosfera del pianeta, tuttavia lo stesso progetto è stato rivisto e ridenominato in Shukrayaan-1, con partenza prevista tra il 2024 e il 2026.

Venera-D è un progetto dell' Agenzia Spaziale Russa, progetto che inizialmente prevedeva l'atterraggio di un lander sulla superficie nel 2014. Tuttavia in fase di riprogettazione della missione, dopo i fallimenti delle sonde Phobos, il progetto perse priorità rispetto ad altre missioni all'interno del programma spaziale russo e, dopo il rinvio del lancio al 2024, nell'agosto del 2012 si è deciso di posticipare la missione al 2026, e infine, nel 2020 è stata proposta come data di lancio la fine del 2029.

L'orbita di Venere è quasi circolare, con un' eccentricità orbitale inferiore all'1% e una distanza media dal Sole di 108 milioni di chilometri. Con una velocità orbitale di 35 km/s, Venere impiega 224,7 giorni a compiere una rivoluzione attorno al Sole mentre il periodo sinodico, ossia l'intervallo di tempo per ritornare nella stessa posizione nel cielo terrestre rispetto al Sole, è di 584 giorni. L' inclinazione orbitale rispetto all' eclittica è di 3,39º.

La rotazione di Venere, rimasta ignota fino alla seconda metà del XX secolo, avviene secondo il moto retrogrado (in senso orario), cioè al contrario di come avviene per il Sole e per la maggior parte degli altri pianeti del sistema solare. La rotazione è molto lenta, con il giorno sidereo venusiano che dura circa 243 giorni terrestri ed è superiore al periodo di rivoluzione attorno al Sole; la velocità di rotazione all'equatore risulta di appena . Alcune ipotesi sostengono che la causa sia da ricercarsi nell'impatto con un asteroide di dimensioni ragguardevoli. All'inizio del 2012, analizzando i dati della sonda Venus Express, si è scoperto che la rotazione di Venere sta ulteriormente rallentando, con un periodo di rotazione che è stato misurato in 243,0185 giorni, 6 minuti e mezzo superiore alla precedente misurazione di 16 anni prima effettuata dalla sonda Magellano.

Venere è il pianeta che più si avvicina alla Terra e in occasione delle congiunzioni inferiori la distanza media tra i due corpi è di circa 41 milioni di chilometri. Essendo l'orbita di Venere quasi circolare, il massimo avvicinamento alla Terra avviene quando questa si trova al perielio. In queste occasioni e nei periodi di massima eccentricità orbitale dell'orbita terrestre, la distanza minima di Venere dalla Terra è di 38,2 milioni di chilometri.

A causa della rotazione retrograda, il moto apparente del Sole dalla superficie venusiana è opposto a quello osservato dalla Terra: quindi chi si trovasse su Venere vedrebbe l'alba a ovest e il tramonto a est. Nonostante il pianeta impieghi 225 giorni terrestri per compiere una rivoluzione attorno al Sole, tra un'alba e l'altra ( giorno solare) trascorrono soltanto 117 giorni terrestri perché mentre Venere ruota su se stesso in senso retrogrado, si sposta anche lungo la propria orbita compiendo il moto di rivoluzione che procede in senso opposto a quello di rotazione. Ne deriva che lo stesso punto della superficie si viene a trovare nella stessa posizione rispetto al Sole ogni 117 giorni terrestri.

Confronto delle dimensioni dei quattro pianeti terrestri: da sinistra, Mercurio, Venere, la Terra e Marte

Venere è uno dei quattro pianeti terrestri del sistema solare. Questo significa che, come la Terra, è un corpo roccioso. Venere è inoltre molto simile al nostro pianeta anche per dimensioni e massa, tanto che è spesso descritto come il suo "gemello". La sua forma è sferica e, a causa del suo moto lento di rotazione, non presenta il rigonfiamento equatoriale tipico degli altri pianeti.

Si stima che abbia attraversato di recente una fase geologicamente attiva con molti vulcani e una superficie relativamente giovane rinnovata completamente negli ultimi 500 milioni di anni da flussi di lava. Il diametro di Venere è inferiore a quello terrestre di soli 650 km e la sua massa è l'81,5% di quella terrestre. A causa di questa differenza di massa sulla superficie di Venere l' accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,88 volte quella terrestre. A titolo di esempio, un uomo di 70 kg che misurasse il proprio peso su Venere mediante un dinamometro tarato sull'accelerazione di gravità terrestre registrerebbe un valore pari a circa utilizzando come unità di misura i chilogrammi forza.

A dispetto di queste somiglianze, le condizioni sulla superficie venusiana sono molto differenti da quelle terrestri a causa della spessa atmosfera di anidride carbonica, la più densa tra quelle di tutti i pianeti terrestri: l'atmosfera di Venere è costituita per il 96,5% da anidride carbonica, mentre il restante 3,5% è composto soprattutto da azoto. La notevole percentuale di anidride carbonica è dovuta al fatto che Venere non ha un ciclo del carbonio per incorporare nuovamente questo elemento nelle rocce e nelle strutture di superficie, né esistono organismi, come le piante sulla Terra, che la possano assorbire in biomassa. È proprio l'anidride carbonica ad aver generato un fortissimo effetto serra a causa del quale il pianeta è divenuto così caldo che si ritiene che gli antichi oceani di Venere siano evaporati, lasciando un'asciutta superficie desertica con molte formazioni rocciose. Il vapore acqueo si è poi dissociato a causa dell'alta temperatura e dell'assenza di un campo magnetico planetario e il leggero idrogeno è stato diffuso nello spazio interplanetario dal vento solare.

La pressione atmosferica sulla superficie del pianeta è pari a 92 volte quella della Terra. Il pianeta è ricoperto da un opaco strato di nuvole di acido solforico, altamente riflettenti, che insieme alle nubi dello strato inferiore impediscono la visione della superficie dallo spazio. Questa impenetrabilità ha creato nel corso dei secoli un alone di mistero riguardo al pianeta e dato origine a molteplici discussioni, perdurate fino a quando i segreti del suolo di Venere furono rivelati dalla planetologia nel ventesimo secolo.

La mappatura della sua superficie è stata possibile attraverso i dati forniti dalla sonda Magellano tra il 1990 e il 1991. Ne è risultato un suolo con evidenze di estensivo vulcanismo; anche la presenza di zolfo nell'atmosfera poteva essere un indizio di eruzioni recenti, però l'assenza di flussi lavici accanto alle caldere visibili rimane un problema.

Il pianeta mostra pochi crateri da impatto, il che depone a favore di una superficie relativamente giovane con un'età stimata di 300-600 milioni di anni. La mancata evidenza di attività tettonica viene collegata alla notevole viscosità del materiale che costituisce la crosta, viscosità che ostacola la subduzione; ciò sarebbe determinato dalla mancanza di acqua che fungerebbe altrimenti da lubrificante. Conseguentemente la perdita del calore interno risulta piuttosto limitata, così come il raffreddamento del nucleo per convezione. Infine l'assenza di moti convettivi determina la mancanza di un campo magnetico planetario simile a quello terrestre. Invece si ritiene che il pianeta subisca perdite di calore interno in seguito a importanti eventi periodici di affioramento che rinnovano la superficie.

Anche se vi sono poche informazioni dirette sulla sua struttura interna e sulla geochimica venusiana a causa della mancanza di dati sismici e della mancata conoscenza del suo momento di inerzia, le somiglianze in termini di dimensioni e di densità tra Venere e la Terra suggeriscono che i due pianeti possano avere una struttura interna simile: un nucleo, un mantello e una crosta. Si ritiene che il nucleo venusiano, come quello della Terra, sia almeno parzialmente liquido dal momento che i due pianeti hanno avuto un processo di raffreddamento simile. Le dimensioni leggermente inferiori di Venere suggeriscono che le pressioni al suo interno siano significativamente più basse di quelle terrestri.

Si ritiene che Venere sia soggetto a periodici episodi di movimenti tettonici per cui la crosta sarebbe subdotta rapidamente nel corso di pochi milioni di anni, con intervalli di alcune centinaia di milioni di anni di relativa stabilità. Questo contrasta fortemente con la condizione più o meno stabile di subduzione e di deriva continentale che si verifica sulla Terra. Tuttavia la differenza è spiegabile con l'assenza su Venere di oceani che agirebbero come lubrificanti nella subduzione. Le rocce superficiali di Venere avrebbero meno di mezzo miliardo di anni poiché l'analisi dei crateri di impatto suggerisce che le dinamiche di superficie avrebbero modificato la superficie stessa, eliminando gli antichi crateri, negli ultimi miliardi di anni.

Le sonde Venera, che si posarono sulla superficie di Venere, ripresero aree costituite principalmente da rocce di basalto. La prima e unica mappatura completa del pianeta è stata ottenuta attraverso la sonda Magellano, operativa tra il 1990 e il 1994. Furono così individuati un migliaio circa di crateri da impatto, un numero basso se confrontato con i dati relativi alla superficie terrestre. La scarsa presenza di crateri e il fatto che essi siano relativamente grandi, oltre i 3 km di diametro, è dovuto alla densa atmosfera venusiana che impedisce l'arrivo in superficie dei meteoriti più piccoli, causandone la disgregazione prima dell'impatto al suolo.

Circa l'80% della superficie di Venere è formata da pianure vulcaniche che per il 70% mostrano dorsali da corrugamento, e per il 10% sono proprio lisce. Il resto è costituito da due altopiani definiti continenti, uno nell'emisfero nord e l'altro appena a sud dell' equatore.
Il continente più a nord è chiamato Ishtar Terra, dalla dea babilonese dell'amore Ištar, e ha circa le dimensioni dell' Australia. I Monti Maxwell, il più alto massiccio montuoso su Venere, si trovano su Ishtar Terra. La superficie di Venere è, rispetto a quella della Terra e di Marte, generalmente pianeggiante in quanto solo il 10% della superficie si estende oltre i 10 km d'altezza, contro i 20 chilometri che separano invece i fondi oceanici terrestri dalle montagne più alte.

Il continente a sud è chiamato Aphrodite Terra, dalla dea greca dell'amore, e ha circa le dimensioni dell' America meridionale. La maggior parte di questo continente è ricoperta da un intrico di fratture e di faglie.

Venere è senza dubbio il pianeta del sistema solare con la maggior quantità di vulcani: ne sono stati individuati in superficie circa 1500 di dimensioni medio-grandi, ma ci potrebbe essere fino a un milione di vulcani minori. Alcune strutture vulcaniche sono peculiari di Venere come quelle chiamate (a forma di focaccina) larghe da 20 a 50 km e alte da 100 a 1000 m, fratture radiali a forma di stella chiamate novae, strutture con fratture sia radiali che concentriche chiamate per la loro somiglianza con le tele di ragno e infine le , anelli circolari di fratture a volte circondati da una depressione. Tutte queste strutture hanno un'origine vulcanica.

La superficie di Venere appare geologicamente molto giovane, i fenomeni vulcanici sono molto estesi e lo zolfo nell'atmosfera dimostrerebbe, secondo alcuni esperti, l'esistenza di fenomeni vulcanici attivi ancora oggi. Tuttavia questo solleva un enigma: l'assenza di tracce del passaggio di lava che accompagni una caldera tra quelle visibili.

Quasi tutte le strutture di superficie di Venere prendono il nome da figure femminili storiche o mitologiche. Le uniche eccezioni sono rappresentate dai monti Maxwell, il cui nome deriva da James Clerk Maxwell, e da due regioni chiamate Alpha Regio e Beta Regio. Queste tre eccezioni si verificarono prima che l'attuale sistema fosse adottato dall' Unione Astronomica Internazionale, l'ente che controlla la nomenclatura dei pianeti. L'UAI ha anche realizzato una cartografia suddividendo la superficie del pianeta secondo due reticolati, uno adatto ad una rappresentazione in scala 1:10 000 000, che definisce 8 maglie, e uno in scala 1:5 000 000, che definisce 62 maglie per meglio localizzare le peculiarità della superficie.

Il prolungamento della falce in un'immagine in falsi colori ripreso dalla sonda Galileo durante la manovra di fionda gravitazionale su Venere in direzione di Giove (1990)

Molto tempo prima dell'arrivo delle sonde sovietiche sul suolo di Venere erano già state acquisite le prove che il pianeta disponesse di un'atmosfera. Anzitutto, prima e dopo la congiunzione inferiore, il pianeta presenta una "falce" le cui estremità formano con il centro del pianeta un angolo più acuto rispetto al normale angolo teorico piatto di 180º osservabile, ad esempio, nella Luna, con la conseguenza che le punte delle falci appaiono più aguzze e prolungate rispetto ai corpi privi di atmosfera. Questa era una prima prova dell'esistenza di un'atmosfera, dal momento che il prolungamento delle punte della falce è dovuto alla riflessione della luce solare anche nell'emisfero non esposto al Sole a causa del fenomeno di diffusione, o crepuscolo, provocato dall'atmosfera. Inoltre quando Venere occulta una stella l' occultamento non è istantaneo, ma progressivo: quando il disco del pianeta inizia a sovrapporsi a quello della stella la luce della stella è ancora parzialmente visibile; ciò si verifica perché la luce è in grado di penetrare parzialmente l'atmosfera. Analogamente quando la stella ricompare la luminosità non riappare improvvisamente, come succede nel caso dell'occultamento di una stella da parte della Luna, ma in modo continuo. Fu il transito del 1761 che permise di effettuare la prima osservazione diretta dell'atmosfera di Venere: al telescopio il pianeta, visto davanti al Sole, mostrava un margine non netto, ma sfumato, cioè appariva circondato come da un alone, prova palese dell'esistenza di un'atmosfera.

L' atmosfera di Venere è molto diversa da quella della Terra, sia in composizione sia in densità: è costituita al 96,5% di anidride carbonica e il 3,5% restante è azoto. La massa dell'atmosfera venusiana è circa 93 volte quella dell'atmosfera terrestre, mentre la pressione sulla superficie del pianeta è circa 92 volte quella della Terra, equivalente alla pressione presente a 950,36 metri di profondità in un oceano terrestre.

La densa atmosfera composta essenzialmente di , insieme alle nubi di anidride solforosa, genera il più forte effetto serra del sistema solare, portando la temperatura della superficie del pianeta a oltre . Questo rende la superficie di Venere più calda di quella di Mercurio e quindi di qualunque altro pianeta del sistema solare. Questo sebbene Venere sia due volte più distante dal Sole e riceva quindi solo il 25% dell' irraggiamento ricevuto dal pianeta più interno. A causa dell'assenza di acqua su Venere non vi è umidità sulla superficie, che a causa di temperatura e condizioni atmosferiche è stata spesso descritta come "infernale".

Gli studi hanno evidenziato come, all'inizio del sistema solare, l'atmosfera di Venere fosse probabilmente molto più simile a quella terrestre e che vi fosse una presenza abbondante di acqua sulla superficie. Il progressivo aumento della radiazione solare causò un aumento dell'evaporazione e siccome il vapore acqueo è un potente gas serra si innescò un processo di feedback positivo. Questo processo diventò sempre più rapido fino a diventare incontrollabile: come risultato gli oceani di Venere evaporarono completamente e le temperature al suolo raggiunsero valori di 1500 K. In seguito la radiazione solare ha progressivamente fotodissociato il vapore acqueo in idrogeno e ossigeno. L'idrogeno non può essere trattenuto efficacemente da Venere ed è stato progressivamente perso tramite processi di fuga atmosferica, mentre l'ossigeno rimasto si è ricombinato con il carbonio portando alla composizione atmosferica odierna. Sebbene non sia possibile la vita sulla superficie di Venere, alcuni scienziati ipotizzano che essa potrebbe esistere negli strati di nubi a 50-60 chilometri d'altezza, dove i valori di temperatura e pressione atmosferica sono simili a quelli terrestri. A settembre 2020 sono stati resi pubblici i risultati di ricerche effettuate in banda submillimetrica dal radiotelescopio Maxwell e confermate da ALMA che hanno evidenziato in alta atmosfera la presenza di fosfina, una molecola tossica per la vita umana. La particolarità di questo semplice composto è dovuta al fatto che sulla Terra tale molecola può essere prodotta artificialmente per usi collegati alla sterilizzazione ambientale o sintetizzata da batteri anaerobici.

Nel 1967 Venera 4 ha scoperto che Venere possiede un campo magnetico molto più debole di quello terrestre. Questo campo magnetico viene generato da un'interazione tra la ionosfera e il vento solare, contrariamente a quanto avviene nel caso del nostro pianeta il cui campo nasce dall'effetto dinamo delle correnti convettive all'interno del mantello. Il campo venusiano si dimostra essere troppo debole per fornire una adeguata protezione dal vento solare. A dalla superficie, dove il campo raggiunge il suo massimo, l'intensità varia tra i 20 e i , a seconda dell'intensità del vento solare; per confronto sulla Terra l'intensità varia tra circa 25 000 e . Le particelle dell'alta atmosfera vengono continuamente strappate al campo gravitazionale del pianeta per disperdersi nello spazio.

La mancanza di un campo magnetico intrinseco a Venere è un dato sorprendente, visto che è simile alla Terra per dimensioni, e inizialmente si era previsto anche per questo pianeta un effetto dinamo all'interno del mantello. Una dinamo richiede tre cose: un liquido conduttivo, la rotazione del nucleo e la convezione. Il nucleo è ipotizzato elettricamente conduttivo e, nonostante la lentezza della rotazione, le simulazioni mostrano che questa sarebbe sufficiente per produrre una dinamo. Questo implica che la dinamo manca a causa dell'assenza di convezione. Sulla Terra la convezione si verifica nel mantello a causa della temperatura inferiore di questo rispetto a quella del nucleo. Su Venere un evento di rifacimento globale può avere interrotto la tettonica a zolle e quindi eliminato le correnti convettive. Ciò ha causato l'innalzamento della temperatura del mantello e ridotto così il flusso di calore proveniente dal nucleo. Come risultato non c'è una geodinamo interna che può produrre un campo magnetico. Una possibilità è che Venere non abbia un nucleo interno solido e che non ci sia un gradiente di temperatura all'interno in modo che tutta la parte liquida del nucleo sia approssimativamente alla stessa temperatura.

Venere non ha satelliti naturali, sebbene in passato questo dato non fosse certo: tra il 1600 e il 1800 più di un astronomo affermò di averne osservati. Il primo fu Francesco Fontana, che credette di aver osservato una o più lune per ben quattro volte tra il 1645 e il 1646. Le osservazioni si ripeterono negli anni a cura di altri astronomi celebri, Cassini, Lagrange, Lambert e altri, calcolando anche l'orbita del satellite e attribuendogli il nome di Neith. Nel 1887 l' accademia belga delle scienze pose fine ad ogni dubbio indagando sulle rilevazioni passate e analizzando i transiti di stelle che avrebbero potuto portare all'errore.

Nel 2006 ricercatori del California Institute of Technology hanno sviluppato dei modelli di formazione del sistema solare che suggeriscono che Venere abbia avuto almeno una luna originatasi da un gigantesco evento da impatto, come si ipotizza sia accaduto per la formazione della luna terrestre. Questo satellite si sarebbe inizialmente allontanato per via delle interazioni mareali, allo stesso modo di quanto accade alla Luna, ma un secondo gigantesco impatto avrebbe rallentato, se non invertito la rotazione di Venere, portando la luna venusiana a riavvicinarsi e infine a collidere col pianeta. Alcuni studi hanno osservato che la craterizzazione della superficie venusiana sarebbe consistente con la caduta relativamente recente dei frammenti prodotti dalla disgregazione di un satellite. D'altra parte c'è chi ritiene che i forti effetti mareali del Sole avrebbero destabilizzato eventuali satelliti orbitanti attorno ai pianeti interni, escludendo quindi che Venere possa mai aver avuto un satellite di notevoli dimensioni.

Considerando le sue condizioni estremamente ostili, una colonia sulla superficie di Venere è al di fuori della portata delle nostre attuali tecnologie e anche la sola esplorazione umana sarebbe estremamente ardua: in superficie calore e pressione non hanno permesso a sonde spaziali di funzionare che per brevi periodi. Sebbene esista uno strato atmosferico situato a 50 chilometri d'altezza in corrispondenza del quale la pressione atmosferica e la temperatura sono simili a quelle terrestri, le sue caratteristiche sono meno note di quelle della superficie della Luna o di Marte.

In un ipotetico processo di terraformazione del pianeta, per ridurre la temperatura sulla superficie di Venere è stato ipotizzato di poter eliminare l'anidride carbonica dall'atmosfera allo scopo di diminuire l'effetto serra o di introdurre un enorme scudo solare che riduca l'irraggiamento del pianeta. L'acqua invece potrebbe essere prodotta introducendo nell'atmosfera grandi quantità d'idrogeno che si legherebbe all'ossigeno formando appunto acqua, secondo la Reazione di Bosch.

Una delle ipotesi di terraformazione tra le più attuabili consisterebbe nell'introduzione di alghe azzurre nelle parti alte dell'atmosfera tramite una o più sonde. Le alghe azzurre sono tra gli organismi autotrofi più autosufficienti che esistano sulla Terra e in circa 20 000 anni tramite fotosintesi clorofilliana potrebbero portare alla fissazione del carbonio della CO ₂ atmosferica con conseguente riduzione/scomparsa dell'effetto serra e liberazione di grandi quantità di ossigeno.

Nell'antichità

Essendo uno degli oggetti più luminosi nel cielo, il pianeta è conosciuto sin dall'antichità e ha avuto un significativo impatto sulla cultura.

È descritto dai Babilonesi in svariati documenti in scrittura cuneiforme, come il testo detto la Tavoletta di Venere di Ammi-Saduqa. I Babilonesi chiamarono il pianeta , la dea della mitologia babilonese (connaturata con la dea Inanna dei Sumeri), personificazione dell'amore ma anche della battaglia. Gli Egizi identificavano Venere con due pianeti diversi, e chiamavano la stella del mattino Tioumoutiri e la stella della sera Ouaiti. Allo stesso modo, i Greci distinguevano tra la stella del mattino Φωσφόρος (Phosphoros) e la stella della sera Ἕσπερος (); tuttavia, nell'epoca Ellenistica si comprese che si trattava dello stesso pianeta. Hesperos fu tradotto in Latino come Vespero e Phosphoros come Lucifero ("portatore di luce"), termine poetico in seguito utilizzato per l' angelo caduto allontanato dal cielo. Hesperia fu anche uno dei nomi dati dai Greci all' Italia meridionale e il simbolo associato divenne il più antico dei simboli patri italiani, conosciuto come stella d'Italia e raffigurato nel simbolo ufficiale della Repubblica italiana.

Tra i popoli dell'antichità la stella del mattino venne associata con la divinità di Astarte in Siria, che corrisponde alla divinità greca di Afrodite e alla latina Venere, ne è il motivo il grande fascino della sua luce di stella del mattino che personificava la divinità della bellezza. Il pianeta Venere venne riconosciuto come divinità da molti popoli, tra cui gli indiani; nello gnosticismo Lucifero era il portatore della sophia (sapienza).

Gli Ebrei chiamavano Venere Noga ("luminoso"), Helel ("chiaro"), Ayeleth-ha-Shakhar ("cervo del mattino") e Kochav-ha-'Erev ("stella della sera").

Venere era importante per la civiltà Maya, che sviluppò un calendario religioso basato in parte sui suoi movimenti, e si basava sulle fasi di Venere per valutare il tempo propizio per eventi quali le guerre.

Il popolo Masai definì Venere Kileken, e ha una tradizione orale, incentrata sul pianeta, denominata "Il bambino orfano".

Venere ha un ruolo significativo nelle culture degli australiani aborigeni, come gli Yolngu nell'Australia del Nord. Gli Yolngu si radunavano per aspettare la comparsa di Venere, che chiamavano Barnumbirr, e che, secondo la tradizione, permetteva di comunicare con i propri cari morti.

Nell' astrologia occidentale, influenzata dalle connotazioni storiche legate alle divinità dell'amore, si ritiene che Venere influenzi questo aspetto della vita umana.

Durante il periodo dello Stil Novo il pianeta fu anche chiamato Stella Diana, nome che non derivava dalla omonima dea della caccia, ma dal latino dies (giorno), intendendolo così come la stella che annuncia il dì.

Nell' astrologia indiana dei , Venere è nota come Shukra, ovvero "chiara, pura" in lingua sanscrita. Gli antichi astronomi Cinesi, Coreani, Giapponesi e Vietnamiti chiamavano il pianeta "la stella (o astro) d'oro", collegandolo al metallo nella teoria dei cinque elementi cinesi. Nella spiritualità Lakota Venere è associata con l'ultima fase della vita e con la saggezza.

L'impenetrabile strato di nuvole che ricopre Venere ha dato agli scrittori di fantascienza del passato totale libertà di speculare sulle condizioni della sua superficie. Il pianeta è stato spesso rappresentato come significativamente più caldo della Terra, ma nonostante ciò ancora abitabile dagli uomini. Il genere ha raggiunto il suo picco tra il 1930 e il 1950 circa, quando gli scienziati avevano rivelato alcune caratteristiche di Venere, ma non si era ancora consapevoli delle aspre condizioni della sua superficie.

Già nel 1865 Achille Eyraud scrisse Voyage to Venus, dove una spedizione umana parte con un'astronave dotata di "motore a reazione". Nel romanzo di H. G. Wells La guerra dei mondi del 1898, ripreso poi in versione radiofonica da Orson Welles nel 1938, il narratore ritiene che i marziani potrebbero essere sbarcati su Venere dopo l'invasione fallita alla Terra. Il primo adattamento cinematografico del romanzo, La guerra dei mondi, si apre con una mostra dove il narratore descrive tutti i pianeti del sistema solare, con l'eccezione di Venere. Olaf Stapledon nel suo romanzo del 1930 narra di una colonizzazione su Venere da parte della razza umana dopo un processo di terraformazione del pianeta per liberare ossigeno dagli oceani di Venere e dopo aver sterminato i venusiani, indigeni del luogo. Il tema della terraformazione di Venere è ripreso anche da Frederik Pohl e Cyril M. Kornbluth nel 1952 nel romanzo I mercanti dello spazio.

Tra i più noti autori di opere su Venere c'è senza dubbio Edgar Rice Burroughs, coi romanzi del ciclo di Venere (Carson di Venere): da I pirati di Venere del 1934 proseguendo con altri 5 romanzi di cui l'ultimo, Il mago di Venere, pubblicato postumo nel 1964. Completamente ambientato su Venere è anche Perelandra (1943), il secondo dei libri della trilogia dello spazio di C. S. Lewis. Robert A. Heinlein ha ambientato su Venere la sua serie Storia futura, ispirato dalla tesi del chimico Svante Arrhenius sulla presenza di una palude fumosa su cui la pioggia cadeva incessantemente. A questa ipotesi si è rifatto anche Ray Bradbury nel racconto breve Pioggia senza fine. Isaac Asimov nel suo romanzo del 1954 Lucky Starr e gli oceani di Venere descrisse invece il pianeta come ricoperto da un immenso oceano ricco di vita acquatica e completamente avvolto dalle nubi, dove erano state costruite delle città sottomarine dotate di illuminazione artificiale.

Mentre la conoscenza scientifica di Venere avanzava, svelando le reali condizioni superficiali di Venere, gli autori di fantascienza persero in gran parte l'interesse per il pianeta, intimiditi dalle condizioni infernali della sua superficie. Tuttavia alcuni, come Arthur C. Clarke, cercarono di tenere il passo con le nuove informazioni.

J. R. R. Tolkien narra nel Silmarillion del viaggio di Eärendil con un Silmaril nelle volte del cielo, rappresentazione del pianeta Venere. Maëlström (1988), il secondo romanzo della serie di Venus Prime di Paul Preuss, è ambientato su Venere, mentre in 3001: Odissea finale (1997), ancora di Arthur C. Clarke, narra della terraformazione di Venere da parte della razza umana, con il protagonista incaricato di portare acqua sul pianeta ottenendolo dal ghiaccio dei nuclei cometari.

In campo cinematografico e televisivo sono rari i casi dove Venere è meta di viaggi spaziali o il luogo su cui si svolge un'opera fantascientica e la Luna e Marte gli sono largamente preferiti come scenari, per via delle condizioni superficiali meno estreme. Come per le opere letterarie, è prima del 1965 che Venere viene maggiormente menzionato in campo cinematografico, talvolta ispirandosi alla dea Venere e descrivendo il pianeta come popolato da donne o società matriarcali. Ne sono esempi la parodia Viaggio al pianeta Venere del 1953 dove Gianni e Pinotto, i protagonisti, finiscono con un razzo su Venere, che risulta popolato da sole donne mentre gli uomini sono da tempo banditi, e La regina di Venere dove alcuni astronauti precipitati sul pianeta fanno la conoscenza della spietata regina Yllana. In Soyux 111 Terrore su Venere, il pianeta è la destinazione di un viaggio dopo la scoperta che l' evento di Tunguska del 1908 fu causato dallo schianto di un'astronave aliena proveniente da Venere; gli astronauti una volta arrivati in superficie scoprono che la civiltà venusiana si era autodistrutta e che il pianeta era diventato piuttosto ostile. Nel film del 1972 Doomsday Machine, diretto da Lee Sholem, viene organizzato un viaggio verso Venere nel tentativo di salvare la razza umana dalla distruzione dell'umanità.

Nell'episodio "Cold Hands, Warm Heart" della seconda stagione della serie televisiva The Outer Limits il futuro Capitano Kirk dell'astronave Enterprise, interpretato da William Shatner, dopo essere stato in orbita attorno a Venere torna sulla Terra dove sperimenta strani sogni nei quale vede un alieno fuori dalla navicella. Nell' universo fantascientifico di , Venere, così come le conoscenze delle sonde spaziali avevano rivelato, era un pianeta di classe N che nel XXIV secolo era sede di stazioni di terraformazione. Venere era anche meta per voli di addestramento degli studenti dell'accademia della Flotta Stellare, come peraltro testimonia Chakotay nell'episodio Futuro anteriore nella terza stagione di Star Trek: Voyager, Chakotay era stato due mesi su Venere per imparare a guidare una navetta in mezzo a tempeste atmosferiche.

Il tema della terraformazione viene ripreso anche nell' anime Venus Wars, basato sull' omonimo manga di Yoshikazu Yasuhiko. L'esplorazione, in chiave più prettamente scientifica, viene mostrata nella serie televisiva Space Odyssey: Voyage to the Planets prodotta dalla BBC nel 2004, dove il pianeta è la prima destinazione del vascello scientifico interplatenario Pegasus. Il cosmonauta Ivan Grigor'ev diviene il primo umano a mettere piede sul pianeta nel corso di un breve atterraggio che ha la durata programmata di una sola ora a causa delle condizioni ambientali ostili.

1. Il nome del pianeta è di ^ genere femminile, ma non è infrequente l'uso, anche in testi scientifici, di riferirsi a Venere accordando aggettivi e participi passati al maschile. Per maggiori dettagli e riferimenti, consulta la pagina di discussione.

2. L'aggettivo "venusiano", derivante dal latino ^ Venus, è spesso utilizzato in riferimento a Venere; tuttavia la forma più corretta sarebbe quella, oggi poco utilizzata, di "venereo", derivata dal Latino venereus o venerius; il termine arcaico citereo, dal latino Cytherea derivante dal nome dell'isola di Citèra sacra alla dea Afrodite, è ancora occasionalmente usato. Per maggiori informazioni si può consultare il testo di A. Gianni e L. Satta presente in bibliografia.

3. Giove è visibile al tramonto o al sorgere del Sole, quando è prossimo alla ^ congiunzione con la stella, ma con molta maggiore difficoltà rispetto al più luminoso Venere.
Cfr.W. F. Denning, pp. 170-171.

() Isaac Asimov, Lucky Starr e gli oceani di Venere, traduzione di Lidia Lax e Diana Georgiacodis - copertina di Karel Thole, collana Oscar Fantascienza n° 74, Arnoldo Mondadori Editore, 1989, ISBN 88-04-31999-2.

Nicoletta Bazzano, Donna Italia. L'allegoria della Penisola dall'antichità ai giorni nostri , Costabissara, Angelo Colla Editore, 2011. URL consultato il 22 gennaio 2018.

Stephen Wesley Bougher, Donald M. Hunten e Roger J. Phillips, Venus II--geology, Geophysics, Atmosphere, and Solar Wind Environment , vol. 1, The University of Arizona Press, 1997.

() William Frederick Denning, , in Telescopic Work for Starlight Evenings, New York, Cambridge University Press, 2010 [1891], ISBN 978-1-108-01413-7. URL consultato il 31 agosto 2012.

Angelo Gianni e Luciano Satta, DIR Dizionario Italiano Ragionato, Tristano Bolelli, prima, Firenze, G. D'Anna - Sintesi, gennaio 1988, p. 1971.

Joachim Herrmann, Atlante di astronomia, Milano, Mondadori, 1975, SBN IT\ICCU\RCA\0328747.

() William J. Kaufmann III, Universe, New York, 1994.

Alessio Mannucci, Viaggio Allucinante 2.0 , 2010, ISBN 978-1-4452-7328-0.

() G. E. McGill, E. R. Stofan e S. E. Smrekar, Venus tectonics , in T. R. Watters e R. A. Schultz (a cura di), Planetary Tectonics, Cambridge University Press, 2010, ISBN 978-0-521-76573-2.

Martin Rees (a cura di), Universo, Milano, Mondadori Electa, 2006.

() Carl Sagan, Tobias Owen e H.J. Smith, Planetary Atmospheres , Springer Science & Business Media, 1969, ISBN 978-94-010-3063-2. URL consultato il 9 novembre 2017.

() C. Young, The Magellan Venus Explorer's Guide , JPL Publication 90-24, California, Jet Propulsion Laboratory, agosto 1990.

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(EN) Calculate/show the current phase of Venus , su U.S. Naval Observatory. URL consultato il 23 dicembre 2007 (archiviato dall'url originale il 22 settembre 2007).

(EN) Il pentagramma di Venere , su Azimuth.

Wikimedaglia

# data[].attributes.attachment_link.description
Venere Venere, fotografato in colori reali dalla sonda MESSENGER Stella madre Sole Classificazione Pianeta terrestre Parametri orbitali (all' epoca J2000) Semiasse maggiore 1,0821×10 8 km 0,72333917250067 au [1] Perielio 1,0748×10 8 km0,71845942390141 au Afelio 1,0894×10 8 km0,72821892109992 au Circonf.

# data[].attributes.body
Esso deve il suo nome al Dio romano della guerra,forse a causa del suo colore rosso.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Marte

Un'immagine a colori del pianeta Marte scattata dalla sonda Rosetta nel 2007

Stella madre

Sole

Classificazione

Pianeta roccioso

Parametri orbitali

(all' epoca J2000)

Semiasse maggiore

227 936 637 km
1,52366231 au[1]

Perielio

206 644 545[1] km
1,381 au

Afelio

249 228 730[1] km
1,666 au

Circonf. orbitale

1 429 000 000 km
9,552 au

Periodo orbitale

686,9600 giorni
(1,880794 anni)

Periodo sinodico

779,96 giorni
(2,1354 anni)

Velocità orbitale

21,972 24,077 26,499 km/s (min)
km/s (media)
km/s (max)

Inclinazione
sull'eclittica

1,85061°[1]

Inclinazione rispetto
all'equat. del Sole

5,65°

Longitudine del
nodo ascendente

49,57854°

Argom. del perielio

286,46230°

Satelliti

2

Anelli

0

Dati fisici

Diametro equat.

6804,9 km [2][1]

Diametro polare

6754,8 km [1]

Superficie

1,448×10 ¹⁴ m² [2]

Volume

1,6318×10 ²⁰ m³ [2]

Massa

Densità media

3,934 g/cm³ [2]

Flusso stellare

0,43 ⊕[1]

Acceleraz. di gravità in superficie

3,69 m/s²
(0,376 g)

Velocità di fuga

5027 m/s [2]

Periodo di rotazione

1,025957 giorni
(24 h 37 min 23 s)

Velocità di rotazione
(all'equatore)

241,17 m/s

Temperatura
superficiale

133 K (−140 °C) (min)
210[2] K (−63 °C) (media)
293 K (20 °C) (max)

Pressione atm.

6,36 mbar [1]

Albedo

0,25 ( Bond)[1]
0,17 ( geometrica)[3]

Dati osservativi

Magnitudine app.

−2,00[1] (media)
−2,91[1] (max)

Magnitudine app.

−2,94

Diametro
apparente

3,5"[1] (min)
25,1"[1] (max)

Marte è il quarto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole;[4] è visibile a occhio nudo ed è l'ultimo dei pianeti di tipo terrestre dopo Mercurio, Venere e la Terra. Chiamato pianeta rosso per via del suo colore caratteristico causato dalla grande quantità di ossido di ferro che lo ricopre,[4] Marte prende il nome dall' omonima divinità della mitologia romana[4] e il suo simbolo astronomico è la rappresentazione stilizzata dello scudo e della lancia del dio ( ; Unicode: ♂).

Pur presentando temperature medie superficiali piuttosto basse (tra −120 e −14 °C) e un' atmosfera molto rarefatta, è il pianeta più simile alla Terra tra quelli del sistema solare. Le sue dimensioni sono intermedie tra quelle del nostro pianeta e quelle della Luna, e ha l' inclinazione dell'asse di rotazione e la durata del giorno simili a quelle terrestri. La sua superficie presenta formazioni vulcaniche, valli, calotte polari e deserti sabbiosi, e formazioni geologiche che vi suggeriscono la presenza di un' idrosfera in un lontano passato. La superficie del pianeta appare fortemente craterizzata, a causa della quasi totale assenza di agenti erosivi (principalmente, l'attività geologica, atmosferica e idrosferica) e dalla totale assenza di attività tettonica delle placche capace di formare e poi modellare le strutture tettoniche. La bassissima densità dell' atmosfera non è poi in grado di consumare buona parte delle meteore, che pertanto raggiungono il suolo con maggior frequenza che non sulla Terra. Tra le formazioni geologiche più notevoli di Marte si segnalano: l' Olympus Mons, o monte Olimpo, il vulcano più grande del sistema solare (alto ); le Valles Marineris, un lungo canyon notevolmente più esteso di quelli terrestri; e un enorme cratere sull'emisfero boreale, ampio circa il 40% dell'intera superficie marziana.

All' osservazione diretta, Marte presenta variazioni di colore, imputate storicamente alla presenza di vegetazione stagionale, che si modificano al variare dei periodi dell'anno; ma successive osservazioni spettroscopiche dell'atmosfera hanno da tempo fatto abbandonare l'ipotesi che vi potessero essere mari, canali e fiumi oppure un'atmosfera sufficientemente densa. La smentita finale arrivò dalla missione Mariner 4, che nel 1965 mostrò un pianeta desertico e arido, animato da tempeste di sabbia periodiche e particolarmente violente. Le missioni più recenti hanno evidenziato la presenza di acqua ghiacciata.

Intorno al pianeta orbitano due satelliti naturali, Fobos e Deimos, di piccole dimensioni e dalla forma irregolare.

A occhio nudo Marte solitamente appare di un marcato colore giallo, arancione o rossastro e per luminosità è il più variabile nel corso della sua orbita tra tutti i pianeti esterni: la sua magnitudine apparente infatti passa da un minimo +1,8 fino a un massimo di −2,91 all' opposizione perielica (anche chiamata grande opposizione). A causa dell' eccentricità orbitale la sua distanza relativa varia a ogni opposizione determinando piccole e grandi opposizioni, con un diametro apparente da 3,5 a 25,1 secondi d'arco. Il 27 agosto 2003 alle 9:51:13 UT Marte si è trovato vicino alla Terra come mai in quasi : 55 758 006 km (0,37271925 au). Ciò è stato possibile perché Marte si trovava a un giorno dall'opposizione e circa a tre giorni dal suo perielio, cosa che lo rese particolarmente visibile dalla Terra. Tuttavia questo avvicinamento è solo di poco inferiore ad altri. Ad esempio il 22 agosto 1924 la distanza minima fu di 0,372846 unità astronomiche (55 777 000 km) e si prevede che il 24 agosto 2208 sarà di 0,37279 unità astronomiche (55 769 000 km). Il massimo avvicinamento di questo millennio avverrà invece l'8 settembre 2729, quando Marte si troverà a 0,372004 unità astronomiche (55 651 000 km) dalla Terra.

Con l'osservazione al telescopio sono visibili alcuni dettagli caratteristici della superficie, che permisero agli astronomi dal sedicesimo al ventesimo secolo di speculare sull'esistenza di una civiltà organizzata sul pianeta. Basta un piccolo obiettivo da 70-80 mm per risolvere macchie chiare e scure sulla superficie e le calotte polari; già con un 100 millimetri si può riconoscere il Syrtis Major Planum. L'aiuto di filtri colorati permette inoltre di delineare meglio i bordi tra regioni di diversa natura geologica. Con un obiettivo da 250 mm e condizioni di visibilità ottimali sono visibili i caratteri principali della superficie, i rilievi e i canali. La visione di questi dettagli può essere parzialmente oscurata da tempeste di sabbia su Marte che possono estendersi fino a coprire tutto il pianeta.

Dopo Venere e Giove, Marte è il pianeta più facilmente individuabile dalla Terra per via della grande luminosità relativa e del caratteristico colore rosso. Nonostante non si consideri la notte dei tempi, i primi a osservare dettagliatamente Marte furono gli Egizi. Informazioni dettagliate su Marte ci arrivano dai Babilonesi. Indiani e Cinesi fecero altrettanti dettagliati studi. Le popolazioni di cultura etrusco-greco-romana lo associavano all'immagine di Maris/ Ares/ Marte, dio della guerra. Tra i primi a descrivere delle osservazioni di Marte si ricorda Aristotele, il quale ne notò anche il passaggio dietro alla Luna ottenendo così una prova empirica della concezione di un universo geocentrico con la terra al centro del sistema al posto del sole. Il 13 ottobre 1590 Michael Maestlin osservò l'unica occultazione documentata di Marte da Venere presso la città tedesca di Heidelberg. Nel 1609 Galileo fu il primo uomo a puntare un telescopio verso Marte.

Fu solo sul finire del XIX secolo che attente osservazioni e il miglioramento della tecnologia permisero di ottenere una visione sufficientemente nitida da distinguere le caratteristiche del suolo marziano. Il 5 settembre 1877 si verificò un'opposizione perielica e in quell'anno l'astronomo italiano Giovanni Schiaparelli, in quel momento a Milano, utilizzò un telescopio di per disegnare la prima mappa dettagliata di Marte la cui nomenclatura è ancora quella ufficiale. Ne risultarono strutture che l'astronomo definì " canali" (successivamente fu dimostrato che si trattava di illusioni ottiche) in quanto la superficie del pianeta presentava diverse lunghe linee alle quali egli attribuì nomi di celebri fiumi terrestri.

L'errata traduzione in inglese del termine "canali" usato nei lavori di Schiaparelli (venne usato il termine 300 e 450 canal, ovvero "canale artificiale", piuttosto che il generico channel) portò il mondo scientifico a credere che su Marte vi fossero canali irrigui artificiali, mentre effettivamente lo scienziato aveva solo parlato di grandi solchi sulla superficie. Influenzato da queste traduzioni l' astronomo statunitense Percival Lowell fondò un osservatorio, l' osservatorio Lowell, dotato di un telescopio di mm che venne usato nella particolarmente favorevole opposizione del 1894 e nelle successive. Pubblicò diversi libri su Marte e le sue teorie sull'esistenza di vita sul pianeta, basate anche sull'origine artificiale dei canali, ebbero una notevole influenza sull'opinione pubblica. Tra gli astronomi che osservarono gli ormai caratteristici canali marziani si ricordano inoltre Henri Joseph Perrotin e Louis Thollon di Nizza. Nacque in quel periodo l'immagine di un mondo vecchio (contrapposto a una Terra di mezza età e a Venere primitiva), dove la siccità aveva costretto la matura civiltà marziana a immense opere di canalizzazione: un che avrà notevole successo in fantascienza.

Per lungo tempo si ritenne che Marte fosse un pianeta coperto di vegetazione e alcuni mari: i cambiamenti stagionali di Marte infatti causavano una riduzione delle calotte polari d'estate e creavano ampie macchie scure sulla sua superficie. Tuttavia le osservazioni al telescopio non erano in grado di confermare tali speculazioni: al progredire della qualità dei telescopi si assisteva infatti a una riduzione dei canali, finché nel 1909 Camille Flammarion, con un telescopio di , osservò disegni irregolari ma nessun canale.

La stagionalità marziana fu d'ispirazione, nonostante l'inesistenza di prove, per teorie sulla possibile struttura dell' ecosistema di Marte addirittura fino agli anni sessanta del XX secolo. In rinforzo a tali tesi vennero presentati anche scenari dettagliati riguardanti il metabolismo e i cicli chimici dello stesso.

I progressi nell'osservazione spaziale consentirono inoltre la scoperta dei due satelliti naturali, Fobos e Deimos, probabilmente asteroidi catturati dalla gravità del pianeta. L'esistenza di tali satelliti era già stata postulata da tempo, tanto che oltre un secolo e mezzo prima Jonathan Swift ne citava alcuni dati orbitali approssimativi ne I viaggi di Gulliver.

Le aspettative del grande pubblico vennero disattese quando, nel 1965, la sonda Mariner 4 raggiunse per la prima volta il pianeta non rilevando segni di costruzioni. Il primo atterraggio di sonde automatiche avvenne undici anni dopo con le missioni Viking I e II; vennero effettivamente rilevate tracce di vita ma non vennero poi rilevati composti organici al carbonio in superficie, e quindi i test sulla vita vennero scartati come errati (dalla successiva scoperta della presenza di composti organici si sono poi aperte discussioni e dubbi). Dal finire dello scorso secolo Marte è stato nuovamente meta di numerose sonde, statunitensi ed europee, che hanno portato a un significativo miglioramento delle conoscenze sul pianeta; grazie alla missione Mars Global Surveyor, terminata verso la fine del 2006, si sono ottenute infatti mappe molto dettagliate dell'intera superficie di Marte. Nel 2005 l'amministrazione statunitense ha infine commissionato alla NASA gli studi per una possibile missione umana fino a Marte.

Numerose sono state le missioni verso Marte intraprese da Unione Sovietica, Stati Uniti, Europa, Giappone e Cina per studiarne la geologia, l'atmosfera e la superficie.

Circa metà delle missioni tuttavia sono risultate degli insuccessi costituiti da perdite e da vari inconvenienti tecnici. Anche per questo motivo il pianeta conserva il suo fascino, il suo mistero e, più in generale, un'ulteriore motivazione per proseguire le ricerche. Le probabilità di trovare tracce di vita su questo pianeta, così come esso ci appare, sono estremamente ridotte; tuttavia, se fosse confermata la presenza di acqua in tempi remoti, aumenterebbero le probabilità di trovare tracce di vita passata.

Le missioni spaziali sono vincolate a finestre di lancio di 2-3 mesi ogni 780 giorni, corrispondente al periodo sinodico.

Il primo successo si ebbe nel 1964 con il passaggio in prossimità di Marte del Mariner 4 della NASA. La prima osservazione ravvicinata di Marte fu molto controversa: sebbene da un lato l'entusiasmo del successo avrebbe dovuto spingere economicamente e politicamente verso altre missioni, dall'altro i risultati completamente diversi dalle aspettative di un pianeta prolifico, con vita e vegetazione, portarono a una riduzione significativa delle risorse allocate all'esplorazione del pianeta, annullando e rinviando alcune missioni già pianificate. Il primo atterraggio invece avvenne nel 1971 grazie ai sovietici Mars 2 e 3 che però persero i contatti con la Terra pochi minuti dopo. In seguito fu lanciato dalla NASA il programma Viking del 1975, consistente in due satelliti orbitanti con un modulo di atterraggio che raggiunsero il suolo nel 1976. Il Viking 1 rimase operativo per sei anni mentre il Viking 2 per tre. Grazie alla loro attività si ebbero le prime foto a colori della superficie marziana e mappature di qualità tale da essere ancora usate. Riguardo ai test biologici i risultati furono sorprendenti ma reputati ambigui e inconcludenti.

Dopo il fallimento nel 1992 del Mars Observer, la NASA inviò nel 1996 il Mars Global Surveyor; la missione di mappatura fu un completo successo e si concluse nel 2001. I contatti si interruppero nel novembre del 2006 dopo dieci anni nell'orbita marziana. Un mese dopo il lancio del Surveyor, la NASA lanciò il Mars Pathfinder con a bordo il robot da esplorazione Sojourner, che atterrò nell' Ares Vallis; anche questa missione fu un successo e divenne famosa per le immagini che inviò sulla Terra.

Nel 2001 la NASA inviò il satellite Mars Odyssey che, dotato di uno spettrometro a raggi gamma, identificò grandi quantità di idrogeno nella regolite marziana. Si ritiene che l'idrogeno fosse contenuto in ampi depositi di ghiaccio. La missione scientifica della sonda terminò nel settembre 2010 e da allora è utilizzato come satellite di collegamento nelle comunicazioni tra le missioni sulla superficie del pianeta e i centri di controllo a terra.

I due rover gemelli Spirit (MER-A) e Opportunity (MER-B), lanciati dalla NASA, raggiunsero il suolo marziano con successo nel gennaio 2004. Tra le scoperte principali si ha la prova definitiva dell'esistenza di acqua allo stato liquido nel passato, grazie al ritrovamento delle sue tracce in entrambi i punti di atterraggio. I diavoli di sabbia e le forti correnti inoltre hanno allungato la vita dei rover grazie alla continua pulizia dei loro pannelli solari. Il 22 marzo 2010 si persero i contatti con Spirit, mentre il 10 giugno 2018 quelli con Opportunity.

Il Phoenix Mars Lander, lanciato il 4 agosto 2007, raggiunse il polo nord marziano il 25 maggio 2008. Il modulo era dotato di un braccio meccanico con un raggio d'azione di 2,5 metri in grado di scavare per 1 metro nel suolo, e disponeva inoltre di una telecamera in miniatura che il 15 giugno 2008 scoprì una sostanza che il 20 dello stesso mese si rivelò essere acqua. La missione si concluse il 10 novembre con la perdita definitiva di ogni contatto, al sopraggiungere della stagione invernale marziana.

Non ebbe esito positivo invece la missione Fobos-Grunt, diretta verso la luna Fobos, lanciata nel novembre del 2011 e precipitata a terra nel gennaio successivo, dopo che problemi tecnici occorsi subito dopo l'immissione in orbita terrestre bassa impedirono la prosecuzione del viaggio verso il suo obiettivo.

Nel 2003 l' ESA lanciò il Mars Express Orbiter assieme al modulo di atterraggio Beagle 2, che fu dichiarato perso agli inizi del febbraio 2004. La squadra del Planetary Fourier Spectrometer, alloggiato nel satellite, scoprì la presenza di metano su Marte. Nel giugno 2006 l'ESA inoltre annunciò l'avvistamento di aurore sul pianeta. Visti gli importanti risultati scientifici ottenuti, la missione è stata prolungata fino al 2020.

Il 6 agosto 2012 atterrò su Marte il rover Curiosity, il maggiore per dimensioni e complessità tecnologica sviluppato dalla NASA, con l'obiettivo di investigare sulla passata e presente capacità del pianeta di sostenere la vita. La sonda ha trovato acqua, zolfo e sostanze clorurate nei primi campioni di suolo marziano, a testimonianza di una chimica complessa. La NASA ha precisato che il risultato è solo la conferma che gli strumenti della sonda hanno funzionato alla perfezione, e che sono stati trovati indizi di composti organici, ma che non è possibile escludere che questi possano essere stati trasportati su Marte dalla stessa Curiosity.

La Mars Orbiter Mission, nota anche con la denominazione informale di Mangalyaan, fu la prima missione per l'esplorazione di Marte dell' Indian Space Research Organisation (ISRO), il cui vettore fu lanciato il 5 novembre 2013 per raggiungere l'orbita marziana il 24 settembre 2014. La missione fu ideata per sviluppare le tecnologie necessarie per la progettazione, programmazione, gestione e controllo di una missione interplanetaria. L'agenzia spaziale indiana fu dunque la quarta a raggiungere Marte, dopo la russa RKA, la statunitense NASA e l'europea ESA.

La sonda MAVEN fu lanciata con successo il 18 novembre 2013 con un razzo vettore Atlas V dalla Cape Canaveral Air Force Station, per inserirsi in un'orbita ellittica attorno a Marte il 22 settembre 2014, a un'altezza compresa tra 90 miglia (145 km) e 3 870 miglia () dalla superficie.

Il 14 marzo 2016 l'ESA ha lanciato il Trace Gas Orbiter (TGO) e il Lander Schiaparelli, parte della missione ExoMars. Il Lander Schiaparelli ha tentato, senza successo, di atterrare il 16 ottobre dello stesso anno.

Il rover cinese Zhurong accanto al suo lander, dopo l'atterraggio

Nel 2018 è stata lanciata la missione statunitense InSight con un lander e due CubeSat in sorvolo, per condurre uno studio approfondito della struttura interna del pianeta.

L' agenzia spaziale cinese con la missione Tianwen-1 ha inviato una sonda ben più complessa, comprensiva di orbiter, lander e del rover , con in dotazione un radar di profondità per mappare la crosta marziana fino a una profondità di 400 metri. Lanciata nel 2020 la sonda è atterrata su Marte nel 2021.

Emirates Mars Mission è la prima missione verso Marte degli Emirati Arabi Uniti; la sonda, denominata Hope, lanciata nel 2020 e arrivata in orbita marziana nel febbraio 2021, ha l'obiettivo di studiare l' atmosfera marziana e il suo clima.

Nell'ambito di ExoMars, doveva essere inviato sulla superficie di Marte il rover Rosalind Franklin in grado di perforare il suolo fino a 2 metri di profondità per stabilire l'eventuale esistenza di vita passata sul pianeta. A tale scopo i campioni forniti dalla perforatrice verrebbero analizzati da Urey, il rilevatore di materia organica e ossidanti finanziato dalla NASA, in grado di rilevare anche tracce di molecole organiche e stabilire se siano state originate da forme di vita o meno e, nel caso, quali condizioni ne hanno provocato la scomparsa. A causa dell' invasione russa dell'Ucraina del 2022 la cooperazione tra ESA e Roscosmos è terminata e la missione è stata ritardata a tempo indeterminato.

EscaPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers) è una missione pianificata della NASA che prevede due orbiter per studiare la struttura, la composizione, la variabilità e la dinamica della magnetosfera di Marte e dei processi di fuga atmosferica. Gli orbiter EscaPADE dovevano originariamente essere lanciati nel 2022 su un Falcon Heavy insieme alle missioni Psyche tuttavia a causa di cambio del vettore utilizzato è stato annunciato che verrà lanciato su un volo diverso, ancora da determinare.

Il NICT di Tokyo ( National Institute of Information and Communications Technology) in collaborazione con l'Università di Tokyo ha progettato il Tera-hertz Explorer, un microsatellite dedicato allo studio degli isotopi di ossigeno presenti nell'atmosfera marziana, che verrà lanciato come payload secondario in una missione ancora da specificare.

L'Indian Space Research Organisation, dopo il successo di Mars Orbiter Mission prevede una seconda missione, Mars Orbiter Mission 2, composta di orbiter, lander e rover, per progredire nell'indagine scientifica dell'atmosfera e del suolo marziano. Il lancio, inizialmente programmato per il 2022, è slittato al 2025 ma la missione sarà composta dal solo orbiter.

L'esplorazione con equipaggi di Marte è stata considerata come un obiettivo a lungo termine dagli Stati Uniti attraverso il Vision for Space Exploration annunciato nel 2004 dal presidente George W. Bush e sostenuto successivamente da Barack Obama e Donald Trump. Una cooperazione tra NASA e Lockheed Martin a questo proposito ha portato all'avvio del progetto Orion, la cui missione di prova era programmata per il 2020 verso la Luna per poi intraprendere il viaggio verso Marte. Nel 2007 l' amministratore della NASA Michael D. Griffin dichiarò che la NASA mirava a inviare una spedizione umana su Marte entro il 2037.

Marte si formò 4,6 miliardi di anni fa, con una storia simile agli altri tre pianeti terrestri e cioè a seguito della condensazione della nebulosa solare, per lo più dei silicati. A causa della distanza superiore dal Sole rispetto alla Terra, durante la fase iniziale della formazione nell'orbita di Marte si trovava una concentrazione maggiore di elementi con basso punto di ebollizione, come cloro, fosforo e zolfo, probabilmente spinti via dalle orbite interne dal forte vento solare del giovane Sole.

La storia del pianeta può essere suddivisa in quattro ere geologiche che caratterizzano la sua formazione ed evoluzione.

Durante la prima era, compresa tra circa 4,1 e 3,7 miliardi di anni fa, il pianeta fu soggetto all' intenso bombardamento tardivo, di cui fu vittima anche la Terra. Circa il 60% della superficie ha dei marcatori risalenti a quell'era, in particolare crateri da impatto. Il più grande di questi si trova nell'emisfero settentrionale e ha un diametro di circa , quasi metà della circonferenza del pianeta.

L'ipotesi più accreditata sulla formazione di questo cratere è l'impatto con un planetoide delle dimensioni di Plutone, che lasciò una profonda traccia sul pianeta, il bacino boreale, che occupa circa il 40% del pianeta, conferendo una dicotomia unica nel sistema solare. Un'altra formazione tipica di questo periodo è la regione di Tharsis, soggetta a un vulcanismo molto attivo e inondata, verso la fine dell'era, da una grande quantità d'acqua, molto abbondante a quei tempi. Questo concatenarsi di eventi potrebbe aver permesso condizioni adatte alla vita microbiologica.

Lentamente, in poco più di un miliardo e mezzo di anni, Marte passò da una fase calda e umida caratteristica del Noachiano a quella di pianeta freddo e arido osservabile attualmente; questa fase di transizione avvenne durante l'Esperiano, un periodo caratterizzato da un'intensa attività vulcanica e alluvioni catastrofiche che scavarono immensi canali lungo la superficie. Sono tipiche di questo periodo le grandi pianure basaltiche e l' Olympus Mons, il vulcano più alto di tutto il sistema solare. Le continue eruzioni portarono in superficie grosse quantità di anidride solforosa e acido solfidrico, mutando le grandi distese di acqua liquida in piccoli bacini di acqua ad alta acidità per via dell'acido solforico che si andò a formare. Sebbene la scomparsa dei fiumi e dei laghi sia generalmente considerata ascrivibile verso la fine di questa era, un recente modello realizzato da un team di scienziati statunitensi guidati da Edwin Kite sembra aprire la possibilità che l'esistenza dei corsi d'acqua sulla superficie sia stata possibile sino a meno di un miliardo di anni fa.

L'Amazzoniano, da circa 3 miliardi di anni fa a oggi, è caratterizzato da un periodo povero di bombardamenti meteoritici e da condizioni climatiche fredde e aride simili a quelle attuali. Una formazione tipica di questa era è l' Amazonis Planitia, una vasta pianura poco caratterizzata da crateri. Grazie all'attività geologica relativamente stabile e alla diminuzione degli effetti caotici del sistema solare, lo studio di queste formazioni relativamente recenti è possibile applicando molti principi elementari come la legge della sovrapposizione o il conteggio di crateri in un'area determinata per stimare età e sviluppo geologico della zona interessata.

Marte orbita attorno al Sole a una distanza media di circa 2,28×10 ⁸ km (1,52 au) e il suo periodo di rivoluzione è di circa 687 giorni (1 anno, 320 giorni e 18,2 ore terrestri). Il giorno solare di Marte (il Sol) è poco più lungo del nostro: 24 ore, 37 minuti e 23 secondi.

L' inclinazione assiale marziana è di 25,19° che risulta simile a quella della Terra. Per questo motivo le stagioni si assomigliano eccezion fatta per la durata doppia su Marte. Inoltre il piano dell'orbita si discosta di circa 1,85° da quello dell' eclittica.

A causa della discreta eccentricità della sua orbita, pari a 0,093, la sua distanza dalla Terra all'opposizione può oscillare fra circa 100 e circa 56 milioni di chilometri; solo Mercurio ha un'eccentricità superiore nel sistema solare. Tuttavia in passato Marte seguiva un'orbita molto più circolare: circa 1,35 milioni di anni fa la sua eccentricità era equivalente a 0,002, che è molto inferiore a quella terrestre attuale. Marte ha un ciclo di eccentricità di 96 000 anni terrestri paragonati ai 100 000 della Terra; negli ultimi 35 000 anni l'orbita marziana è diventata sempre più eccentrica a causa delle influenze gravitazionali degli altri pianeti e il punto di maggior vicinanza tra Terra e Marte continuerà a diminuire nei prossimi 25 000 anni.

La crosta, il mantello e il nucleo di Marte si formarono entro circa 50 milioni di anni dalla nascita del sistema solare e rimasero attivi per il primo miliardo. Il mantello fu la regione rocciosa interna che trasferiva il calore generato durante l'accrescimento e formazione del nucleo. Si ritiene che la crosta sia stata creata dalla fusione della parte superiore del mantello mutando nel corso del tempo a causa di impatti con oggetti estranei, vulcanismo, movimenti successivi del mantello stesso ed erosione.

Grazie alle osservazioni della sua orbita attraverso lo spettrometro TES del Mars Global Surveyor e l'analisi dei meteoriti, è possibile sapere che Marte ha una superficie ricca di basalto. Alcune zone però mostrano quantità predominanti di silicio che potrebbe essere simile all' andesite sulla Terra. Gran parte della superficie è coperta da ossido ferrico che gli conferisce il suo peculiare colore rosso intenso. La crosta ha uno spessore medio di 50 km con un picco di 125 km. Per fare un confronto con quella terrestre, che ha uno spessore di circa 40 km, si potrebbe dire che la crosta marziana è tre volte più spessa, considerando le dimensioni doppie del nostro pianeta.

Il mantello, più denso di quello terrestre (di circa 2,35 volte), è composto soprattutto da silicati e, benché sia inattivo, è all'origine di tutte le testimonianze di fenomeni tettonici e vulcanici sul pianeta. È stato possibile identificare la composizione del mantello fino a una pressione di 23,5 GPa e il modello di Dreibus e Wänke indica che la sua composizione include olivina, clinopirosseno, ortopirosseno e granato.

Il nucleo è composto principalmente da ferro e nichel, con una percentuale intorno al 16% di zolfo e si estende per un raggio di circa . Molto probabilmente il nucleo è solido, ma allo stato viscoso; di conseguenza Marte non presenta un campo magnetico apprezzabile, massimo né attività geologica di rilievo. Questo comporta la mancanza di protezione del suolo del pianeta dall'attività di particelle cosmiche ad alta energia; tuttavia la maggiore distanza dal Sole rende meno violente le conseguenze della sua attività. Anche se Marte non dispone di un campo magnetico intrinseco, lo studio del paleomagnetismo ha provato che si sia avuta una polarità alternata attorno ai suoi due poli grazie al ritrovamento di rocce magnetizzate: le rocce formatesi prima della scomparsa della magnetosfera sono magnetizzate, a differenza di quelle formatesi dopo.

La presenza di acqua allo stato liquido in superficie è possibile su Marte in quanto per l' equazione di Clapeyron (con la quale si calcola il rapporto di sublimazione di una sostanza tra pressione e temperatura) alla pressione atmosferica marziana media nominale, l'acqua è liquida all'incirca sotto i -40 °C (dipendentemente dall'esatta pressione locale) per un piccolo intervallo, al di sotto del quale ghiaccia e al di sopra del quale evapora. Alcuni ritengono che la pressione atmosferica sia comunque eccessivamente bassa (salvo in zone di elevata depressione e per brevi periodi di tempo). Il ghiaccio d'acqua però è abbondante: i poli marziani infatti ne sono ricoperti e lo strato di permafrost si estende fino a latitudini di circa 60º. La NASA nel marzo del 2007 annunciò che se si ipotizzasse lo scioglimento totale delle calotte polari, l'intero pianeta verrebbe sommerso da uno strato d'acqua profondo 11 metri.

Si ritiene che grandi quantità di acqua siano intrappolate sotto la spessa criosfera marziana. La formazione della Valles Marineris e dei suoi canali di fuoriuscita dimostrano che durante le fasi iniziali della storia di Marte fosse presente una grande quantità di acqua allo stato liquido. Una testimonianza la si può ritrovare nella Cerberus Fossae, una frattura della crosta risalente a 5 milioni di anni fa, dalla quale proviene il mare ghiacciato visibile sulla Elysium Planitia con al centro la Cerberus Palus. Tuttavia è ragionevole ritenere che la morfologia di questi territori possa essere dovuta alla stagnazione di correnti laviche anziché all'acqua. La struttura del terreno e sua inerzia termica paragonabile a quella delle pianure di Gusev, assieme alla presenza di formazioni coniche simili a vulcani, avvalorano la seconda tesi. In più la stechiometria molare frazionaria dell'acqua in quelle aree è solamente del 4% circa, fatto attribuibile più a minerali idrati che alla presenza di ghiaccio superficiale.

Grazie alle fotografie ad alta risoluzione del Mars Global Surveyor, è stata riscontrata la presenza di complesse reti naturali di drenaggio, apparentemente dotate di affluenti e corsi principali. Sono inoltre piuttosto frequenti elementi morfologici interpretabili come conoidi di deiezione e delta fluviali, che implicano un agente allo stato liquido con caratteristiche reologiche simili a quelle dell'acqua e non presentano differenze significative rispetto agli analoghi terrestri. La missione del rover Mars Science Laboratory (noto come Curiosity) ha consentito per la prima volta la ripresa di immagini ravvicinate di sedimenti marziani interpretabili senza ambiguità come depositi alluvionali e deltizi originati da corsi d'acqua, con caratteri sedimentologici del tutto assimilabili a quelli terrestri.

Pendio interessato da gully nella regione Centauri Montes, ripreso in due momenti successivi. Nella seconda immagine appare un elemento di colore chiaro che si configura come un nuovo deposito di sedimenti. Michael Meyer, il responsabile del Programma di Esplorazione Marziana della NASA, asserisce che solo un flusso di materiali con un elevato contenuto di acqua allo stato liquido può produrre un sedimento di tale forma e colore. Tuttavia non è ancora possibile escludere che l'acqua possa provenire da precipitazioni o da altre fonti che non siano sotterranee.[112] Ulteriori scenari sono stati considerati, compresa la possibilità che i depositi siano stati causati da ghiaccio di anidride carbonica o dal movimento di polveri sulla superficie marziana.[113][114]

Ad agosto del 2008 venne trovato del ghiaccio d'acqua sotto il suolo marziano, grazie alla sonda Phoenix che con i suoi strumenti ha rimosso il terreno che lo ricopriva; nei sol successivi il sottile strato di ghiaccio scoperto è sublimato lentamente.

La sonda a ottobre dello stesso anno fu in grado di rilevare una leggera formazione di neve che si è sciolta prima di arrivare al suolo.

Acqua allo stato liquido

Nell'esplorazione moderna la NASA si è concentrata nella ricerca di acqua sul pianeta quale elemento base per lo sviluppo della vita. In passato erano stati osservati i segni della passata presenza di acqua: sono stati osservati canali simili ai letti dei fiumi sulla terra. È tuttora oggetto di molti dibattiti l'origine dell'acqua liquida che un tempo scorreva sul pianeta; l'acqua, sotto forma di ghiaccio, costituisce una piccola parte delle calotte polari (il resto è formato da anidride carbonica solida). Altra acqua si trova sotto il suolo del pianeta, ma in quantità ancora sconosciuta. La presenza di acqua nel sottosuolo del polo sud di Marte è stata confermata dalla sonda europea Mars Express nel gennaio del 2004; nel 2005 il radar MARSIS ha individuato un deposito di ghiaccio dello spessore maggiore di un chilometro tra gli 1,5 e i 2,5 km di profondità, nei pressi della regione di Chryse Planitia. Nel luglio 2008 annunciò le prove della presenza dell'acqua su Marte. Nel settembre 2015, su un articolo su Nature Geoscience, è stata annunciata, sulla base delle ricognizioni del MRO, la scoperta di acqua liquida sul pianeta, confermando le teorie di molti studiosi e astronomi; si tratta di piccoli rigagnoli di acqua salata, che si generano periodicamente.

Il 28 settembre 2015, la NASA ha annunciato di avere delle prove concrete che sulla superficie di Marte scorra acqua salata allo stato liquido sotto forma di piccoli ruscelli ma si tratta comunque di speculazione e non di osservazione diretta. Invece le analisi radar condotte dal 2012 al 2015 dalla sonda Mars Express hanno permesso di rilevare senza alcun dubbio una distesa di acqua salata allo stato liquido sotto la calotta polare australe.

La topografia di Marte presenta una dicotomia netta tra i due emisferi: a nord dell'equatore si trovano enormi pianure coperte da colate laviche mentre a sud la superficie è caratterizzata da grandi altipiani segnati da migliaia di crateri. Una teoria proposta nel 1980, e avvalorata da prove scientifiche nel 2008, giustifica questa situazione attribuendone l'origine a una collisione del pianeta con un oggetto con dimensioni pari a quelle di Plutone, avvenuta circa 4 miliardi di anni fa. Se tale teoria venisse confermata, l'emisfero boreale marziano, che ricopre circa il 40% del pianeta, diventerebbe il sito d'impatto più vasto del sistema solare con 10 600 km di lunghezza e 8 500 km di larghezza strappando il primato al Bacino Polo Sud-Aitken. La superficie di Marte non pare movimentata dall'energia che caratterizza quella terrestre. In sostanza, Marte non ha una crosta suddivisa in placche, e quindi la tettonica a zolle del modello terrestre risulta inapplicabile a tale pianeta.

L'attività vulcanica è stata molto intensa, come testimonia la presenza di imponenti vulcani. Il maggiore di essi è l' Olympus Mons, che, con una base di e un'elevazione pari a circa rispetto alle pianure circostanti, è il maggior vulcano del sistema solare. Esso è molto simile ai vulcani a scudo delle isole Hawaii, originatisi dall'emissione per lunghissimi tempi di lava molto fluida. Uno dei motivi per i quali tali giganteschi edifici vulcanici sono presenti è che, per l'appunto, la crosta marziana è priva della mobilità delle placche tettoniche. Questo significa che i punti caldi da cui sale in superficie il magma battono sempre le stesse zone del pianeta, senza spostamenti nel corso di milioni di anni di attività. La ridotta forza di gravità ha certamente agevolato la lava, che su Marte ha un peso di poco superiore a quello dell'acqua sulla Terra. Questo rende possibile una più facile risalita dal sottosuolo e una più ampia e massiccia diffusione sulla superficie.

Un gigantesco canyon, lungo , largo e profondo 5-6 km attraversa il pianeta all'altezza dell'equatore e prende il nome di Valles Marineris, ed è l'unica struttura vagamente simile a quelle osservate nel XIX secolo e considerate poi uno dei più grandi sbagli della moderna astronomia. La sua presenza costituisce un vero e proprio sfregio sulla superficie marziana, e data la sua enorme struttura, non è chiaro cosa possa averla prodotta: certamente non l'erosione data da agenti atmosferici o acqua. La struttura di questo canyon è tale da far sembrare minuscolo il Grand Canyon americano. L'equivalente terrestre sarebbe un canyon che partendo da Londra arriva a Città del Capo, con profondità dell'ordine dei 10 km. Questo consente di capire come tale canyon abbia una considerevole importanza per la struttura di Marte, e come esso non sia classificabile con casi noti sulla Terra. Un altro importante canyon è la Ma'adim Vallis (dal termine ebraico che indica appunto Marte). La sua lunghezza è di 700 km, la larghezza 20 km e raggiunge in alcuni punti una profondità di 2 km. Durante l'epoca Noachiana la Ma'adim Vallis appariva come un enorme bacino di drenaggio di circa 3 milioni di chilometri quadrati.

Marte presenta inoltre approssimativamente 43 000 crateri d'impatto con un diametro superiore a 5 km; il maggiore tra questi risulta essere il Bacino Hellas, una struttura con albedo chiara visibile anche dalla Terra. Marte, per le sue dimensioni, ha una probabilità inferiore della Terra di entrare in collisione con un oggetto esterno, tuttavia il pianeta si trova più prossimo alla cintura degli asteroidi ed esiste la possibilità che entri addirittura in contatto con oggetti intrappolati nell'orbita gioviana. A ogni modo l'atmosfera marziana fornisce una protezione dai corpi più piccoli: paragonata a quella lunare, la superficie di Marte è meno craterizzata.

Il Thermal Emission Imaging System (THEMIS) montato sul Mars Odyssey ha rilevato sette possibili ingressi di caverne sui fianchi del vulcano Arsia Mons. Ogni caverna porta il nome delle persone amate degli scopritori. Le dimensioni di questi ingressi vanno da 100 a 252 m in larghezza e si ritiene che la loro profondità possa essere compresa tra 73 e 96 m. A parte la caverna "Dena", tutte le caverne non lasciano penetrare la luce rendendo impossibile stabilirne le esatte dimensioni interne.

Nomenclatura

La nomenclatura marziana segue le mappe create dai primi osservatori del pianeta. Johann Heinrich Mädler e Wilhelm Beer furono i primi a stabilire che la maggior parte delle caratteristiche della superficie di Marte fossero permanenti e calcolarono inoltre anche la durata del periodo di rotazione. Nel 1840 Mädler tracciò la prima mappa del pianeta sulla base di dieci anni di osservazioni. I due scienziati anziché attribuire un nome alle singole caratteristiche, assegnarono a ognuna di esse una lettera.

Tra le prime mappe in cui furono definiti i nomi della superficie del pianeta si ricordi quella del 1877 per opera di Giovanni Schiaparelli, il quale determinò e descrisse le principali conformazioni ricavando i nomi da termini indicanti antichi popoli (Ausonia), dei, luoghi geografici (Syrtis Major, Benacus Lacus), esseri mitologici (Cerberus, Gorgonium Sinus), ecc. Sono poi seguite altre mappe come quelle di Lowell (1894), Antoniadi (1909), De Mottoni (1957).

Generalmente la superficie di Marte è classificata in base alle differenze di albedo. Le piane più chiare, coperte di polveri e sabbie ricche di ossido di ferro, portano nomi di vaste aree geografiche come ad esempio l' Arabia Terra o l' Amazonis Planitia. Le strutture più scure invece, che un tempo vennero considerate dei mari, portano nomi come Mare Erythraeum, Mare Sirenum e Aurorae Sinus. La struttura più scura visibile dalla Terra è Syrtis Major. Successivamente l' IAU ha introdotto la cartografia di Marte per identificare i luoghi marziani, suddividendo la superficie del pianeta secondo un reticolato, adatto a una rappresentazione in scala 1:5 000 000, che definisce 30 maglie.

La gravità su Marte

Marte ha una massa pari ad appena l'11% di quella terrestre, mentre il suo raggio equatoriale misura . Sulla superficie di Marte l' accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,376 volte quella terrestre. A titolo d'esempio, un uomo con una massa di che misurasse il proprio peso su Marte facendo uso di una bilancia tarata sull'accelerazione di gravità terrestre registrerebbe un valore pari a circa .

La magnetosfera di Marte è assente a livello globale e, in seguito alle rilevazioni del magnetometro MAG/ER del Mars Global Surveyor e considerando che è stata constatata l'assenza di magnetismo sopra i crateri Argyre e Hellas Planitia, si presume sia scomparsa da circa 4 miliardi di anni; i venti solari colpiscono quindi direttamente la ionosfera. Questo mantiene l'atmosfera del pianeta piuttosto sottile per via della continua asportazione di atomi dalla parte più esterna della stessa. A riprova di questo fatto sia il Mars Global Surveyor sia il Mars Express hanno individuato queste particelle atmosferiche ionizzate allontanarsi dietro il pianeta.

La pressione atmosferica media è di ma varia da un minimo di sull' Olympus Mons a oltre nella depressione di Hellas Planitia. Per un paragone Marte ha una pressione atmosferica che è meno dell'1% rispetto a quella della Terra.

L'atmosfera marziana si compone principalmente di anidride carbonica (95%), azoto (2,7%), argon (1,6%), vapore acqueo, ossigeno e monossido di carbonio.

È stato definitivamente provato che è presente anche metano nell'atmosfera marziana e in certe zone anche in grandi quantità; la concentrazione media si aggirerebbe comunque sulle 10 ppb per unità di volume. Dato che il metano è un gas instabile che viene scomposto dalla radiazione ultravioletta solitamente in un periodo di 340 anni nelle condizioni atmosferiche marziane, la sua presenza indica l'esistenza di una fonte relativamente recente del gas. Tra le possibili cause vi possono essere l'attività vulcanica, l'impatto di una cometa e la presenza di forme di vita microbiche generanti metano. Un'altra possibile causa potrebbe essere un processo non biologico dovuto alle proprietà della serpentinite di interagire con acqua, anidride carbonica e l' olivina, un minerale comune sul suolo di Marte.

Durante l'inverno l'abbassamento della temperatura provoca la condensa del 25-30% dell'atmosfera che forma spessi strati di ghiaccio d'acqua o di anidride carbonica solida ( ghiaccio secco). Con l'estate il ghiaccio sublima causando grandi sbalzi di pressione e conseguenti tempeste con venti che raggiungono i . Questi fenomeni stagionali trasportano grandi quantità di polveri e vapore d'acqua che generano grandi cirri. Queste nuvole vennero fotografate dal rover Opportunity nel 2004.

Tra tutti i pianeti del sistema solare Marte è quello con il clima più simile a quello terrestre per via dell'inclinazione del suo asse di rotazione. Le stagioni tuttavia durano circa il doppio dato che la distanza dal Sole lo porta ad avere una rivoluzione di poco meno di 2 anni. Le temperature variano dai degli inverni polari a dell'estate. La forte escursione termica è dovuta anche al fatto che Marte ha un' atmosfera sottile (e quindi una bassa pressione atmosferica) e una bassa capacità di trattenere il calore del suolo.

Una differenza interessante rispetto al clima terrestre è dovuta alla sua orbita molto eccentrica. Infatti Marte è prossimo al periastro quando è estate nell'emisfero meridionale (e l'inverno in quello settentrionale) e vicino all' afastro nella situazione opposta. La conseguenza è un clima con una maggiore escursione termica nell'emisfero sud rispetto a quello nord che è costantemente più freddo. Infatti le temperature estive dell'emisfero meridionale possono essere fino a più calde di quelle di un'equivalente estate in quello nord.

In particolare la tempesta di sabbia del 2018 è stata una delle più studiate con due rover sul suolo marziano a effettuare misurazioni a terra ( Opportunity e Curiosity) e cinque sonde attive in orbita ( 2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Orbiter Mission e MAVEN).

Marte possiede due satelliti naturali: Fobos e Deimos. Entrambi i satelliti vennero scoperti da Asaph Hall nel 1877. I loro nomi, Paura e Terrore, richiamano la mitologia greca secondo la quale Phobos e Deimos accompagnavano il padre Ares, Marte per i Romani, in battaglia. Non è ancora chiaro come e se Marte abbia catturato le sue lune. Entrambe hanno un' orbita circolare, prossima all'equatore, cosa piuttosto rara per dei corpi catturati. Tuttavia la loro composizione suggerisce proprio che entrambe siano oggetti simili ad asteroidi.

Fobos è la maggiore delle due lune misurando nel suo punto più largo. Si presenta come un oggetto roccioso dalla forma irregolare, segnata da numerosi crateri tra cui spicca per dimensioni quello di Stickney che copre quasi metà della larghezza complessiva di Fobos. La superficie del satellite è ricoperta da regolite che riflette solo il 6 % della luce solare che lo investe. La sua densità media molto bassa inoltre ricorda la struttura dei meteoriti di condrite carbonacea e suggerisce che la luna sia stata catturata dal campo gravitazionale di Marte. La sua orbita attorno al Pianeta rosso dura 7 ore e 39 minuti, è circolare e si discosta di 1° dal piano equatoriale; tuttavia, essendo piuttosto instabile, può far pensare che comunque la cattura sia stata relativamente recente. Fobos ha un periodo orbitale più breve del periodo di rotazione di Marte sorgendo così da ovest e tramontando a est in sole 11 ore. L'asse più lungo del satellite inoltre punta sempre verso il pianeta madre mostrandogli così, come la Luna terrestre, solo una faccia. Poiché si trova sotto l'altitudine sincrona, Fobos è destinato, in un periodo di tempo stimato in 50 milioni di anni, ad avvicinarsi sempre più al pianeta fino a oltrepassare il limite di Roche e disintegrarsi per effetto delle intense forze mareali.

Deimos invece è la luna più esterna e piccola, essendo di nella sua sezione più lunga. Essa presenta una forma approssimativamente ellittica e, a dispetto della sua modesta forza di gravità, trattiene un significativo strato di regolite sulla sua superficie, che ne ricopre parzialmente i crateri facendola apparire più regolare rispetto a Fobos. Analogamente a quest'ultimo inoltre, presenta la stessa composizione della maggior parte degli asteroidi. Deimos si trova appena al di fuori dell' orbita sincrona e sorge a est impiegando però circa 2,7 giorni per tramontare a ovest, nonostante la sua orbita sia di 30 ore e 18 minuti. La sua distanza media da Marte è di . Come Fobos, mostra sempre la medesima faccia al cielo di Marte essendo il suo asse più lungo sempre rivolto verso di esso.

Sui punti Lagrangiani dell'orbita di Marte gravitano degli asteroidi troiani. Il primo, 5261 Eureka, fu individuato nel 1990. Seguirono (101429) o 1998 VF ₃₁, (121514) o 1999 UJ ₇ e 2007 NS ₂. a eccezione di UJ ₇ che si trova nel punto troiano L4, tutti gli asteroidi si posizionano in L5. Le loro magnitudini apparenti vanno da 16,1 a 17,8 mentre il loro semiasse maggiore è di . Un'osservazione approfondita della sfera di Hill marziana, a eccezione della zona interna all'orbita di Deimos che è resa invisibile dalla luce riflessa da Marte, può escludere la presenza di altri satelliti che superino una magnitudine apparente di 23,5 che corrisponde a un raggio di per un'albedo di 0,07.

Grazie alla presenza di diversi satelliti, sonde e rover, è possibile studiare l' astronomia da Marte. Confrontata con le dimensioni dell'universo, la distanza tra la Terra e Marte è veramente esigua, tuttavia si possono notare delle differenze nell'osservazione astronomica del nostro sistema solare come, per esempio, un nuovo punto di vista del nostro pianeta e della Luna, dei satelliti Fobos e Deimos oltre ai fenomeni analoghi a quelli terrestri come le aurore e le meteore.

L'8 maggio 2003 alle 13:00 UTC il Mars Global Surveyor fotografò la Terra e la Luna in quel momento molto vicine all' elongazione angolare massima dal Sole e a una distanza di da Marte. Le magnitudini apparenti ricavate risultarono essere −2,5 e +0,9. Tali magnitudini tuttavia sono soggette a notevoli variazioni dovute alla distanza e alla posizione di Terra e Luna. Da Marte inoltre è possibile vedere il transito della Terra davanti al Sole. Il più recente si è verificato l'11 maggio 1984 mentre il prossimo è previsto per il 10 novembre 2084.

Fobos appare da Marte con un diametro angolare ampio circa un terzo rispetto a quello della Luna vista dalla Terra mentre Deimos, per le sue dimensioni, appare come una stella. Un osservatore potrebbe vedere il transito dei due satelliti davanti al Sole anche se per Fobos si dovrebbe parlare di un'eclissi parziale della stella, mentre Deimos risulterebbe come un punto sul disco solare.

Venere e Giove sarebbero un po' più luminosi della Terra visti da Marte; Venere, nonostante una distanza maggiore e un conseguente minor diametro angolare rispetto al nostro pianeta, ha un' albedo notevolmente più alta causata dalla sua perenne e densa coltre nuvolosa. Seppur privo di dettagli, così come visto dalla Terra, brillerebbe nel cielo marziano con una magnitudine all'incirca di −3,2. Giove sarebbe leggermente più luminoso che visto dalla Terra, quando si trova in opposizione, per la minor distanza che lo divide da Marte, e brillerebbe di magnitudine −2,8.

Sin dalla missione dei landers Viking, arrivati su Marte nel 1976, si condussero esperimenti biologici per la ricerca di tracce attribuibili a forme di vita, che in effetti riportarono risultati sorprendenti ma vennero ritenuti ambigui e inconclusivi.

Il 16 agosto 1996 la rivista annunciò la scoperta di prove concrete che suggeriscono l'esistenza della vita e dell'acqua su Marte nel meteorite ALH 84001. La ricerca venne intrapresa dagli scienziati del Johnson Space Center (JSC) Dr. David McKay, Dr. Everett Gibson e Kathie Thomas-Keprta assieme a un team di ricerca della Stanford University diretto dal Professor Richard Zare. Il meteorite fu rinvenuto presso le Allan Hills in Antartide e risulta uno dei 12 meteoriti rinvenuti sulla Terra che presentano le caratteristiche chimiche peculiari del suolo marziano. Dopo un'analisi che includeva microbiologia, mineralogia, geochimica e chimica organica si ritenne ragionevole affermare che in un periodo tra i 4 e i 3,6 miliardi di anni fa (periodo in cui il pianeta si presentava più caldo e umido) su Marte erano presenti forme di vita molto simili ai nanobatteri presenti sulla Terra. I risultati di tale ricerca vennero comunque presentati alla comunità scientifica che trova pareri discordanti sulla veridicità di questa tesi.

Il 17 dicembre 2014, il rover marziano Curiosity ha confermato la presenza di metano nell'atmosfera di Marte (addirittura con picchi superiori di 10 volte ai valori standard) e rilevato traccia di molecole organiche (quali composti dell' idrogeno, ossigeno e carbonio). Sebbene sia una scoperta importante, non è detto che la fonte di questi elementi sia biologica. Infatti, il metano, la cui presenza è stata confermata ad aprile 2019 da studi congiunti INAF- ASI effettuati sui dati forniti dalla sonda Mars Express, potrebbe essere originato da processi geologici. Questa scoperta ha comunque aperto le porte agli scienziati, fornendo una pur remota speranza di trovare qualche forma di vita sul pianeta rosso.

Marte prende il suo nome dal dio romano della guerra, . Gli astronomi babilonesi lo nominavano , la loro divinità del fuoco, della distruzione e della guerra, molto probabilmente proprio per la sua colorazione rossastra. Quando i Greci identificarono Nergal con il loro dio della guerra Ares, lo chiamarono Ἄρεως ἀστἡρ (Areos aster) o "Stella di Ares". A seguito della successiva identificazione presso gli antichi romani di Ares con Mars, la denominazione venne tradotta in stella Martis o semplicemente Mars. I Greci lo chiamavano anche Πυρόεις (Pyroeis) o "infuocato".

Nella mitologia Indù Marte era conosciuto come Mangala (मंगल). In sanscrito era noto come Angaraka dal nome del dio celibe della guerra che possedeva i segni dell' Ariete e dello Scorpione e insegnava le scienze occulte. Per gli Egizi era Ḥr Dšr o " Horus il Rosso". Gli Ebrei lo chiamavano Ma'adim (מאדים) o "colui che arrossisce"; da qui inoltre deriva il nome di uno dei maggiori canyon di Marte: la Ma'adim Vallis. Gli Arabi lo conoscono come al-Mirrikh, i Turchi come Merih e in urdu e in persiano è noto come Merikh (مریخ): sono evidenti le somiglianze della radice del termine ma l' etimologia della parola è sconosciuta. Gli antichi persiani lo chiamavano Bahram(بهرام) in onore del dio della fede Zoroastriano. I Cinesi, Giapponesi, Coreani e Vietnamiti si riferiscono al pianeta come "Stella infuocata" (火星), nome che deriva dalla mitologia cinese del ciclo dei Cinque Elementi.

Il simbolo del pianeta, derivante dal simbolo astrologico di Marte, è un cerchio con una freccia che punta in avanti. Simboleggia lo scudo e la lancia che il dio romano usava in battaglia. Lo stesso simbolo è usato in biologia per identificare il genere maschile e in alchimia per simboleggiare l'elemento ferro a causa del colore rossastro del suo ossido che corrisponde al colore del pianeta. Il suddetto simbolo inoltre occupa la posizione Unicode U+2642.

"Marziani" intelligenti

La credenza, un tempo universalmente accettata, in base alla quale Marte fosse popolato da marziani intelligenti, ha origine alla fine del XIX secolo a causa delle osservazioni telescopiche di Giovanni Schiaparelli di strutture reticolari e di ombre estese sulla superficie marziana, che egli definì " canali" e "mari" similmente per quanto avverrebbe riferendosi all'orografia terrestre. Schiaparelli non volle prendere posizione sulla questione se i canali fossero naturali o artificiali, ma un'errata traduzione del termine "canali" in inglese e francese lasciò suggerire la seconda, più intrigante ipotesi. Tale terminologia fu proseguita nei libri di Percival Lowell. Le loro opere infatti descrivevano Marte ipotizzandolo come un pianeta morente la cui civiltà cercava, appunto con detti canali, di impedirne l'inaridimento. In realtà le conformazioni orografiche osservate erano dovute ai limiti ottici dei telescopi usati dalla Terra, inadatti a osservare i precisi e reali dettagli della superficie.

Le supposizioni, che tuttavia erano elaborate in buona fede, continuarono a essere alimentate da numerose altre osservazioni e dichiarazioni di personaggi eminenti, corroborando la cosiddetta "Febbre marziana". Nel 1899 Nikola Tesla, mentre si trovava impegnato nell'investigazione del rumore radio atmosferico nel suo laboratorio di Colorado Springs, captò segnali ripetitivi che in seguito affermò essere probabilmente comunicazioni radio provenienti da Marte. In un'intervista del 1901 Tesla affermò:

In un articolo del New York Times del 1901, Edward Charles Pickering, direttore dell'Harvard College Observatory, dichiarò di aver ricevuto un telegramma dall' osservatorio Lowell in Arizona che confermava i tentativi di Marte di entrare in contatto con la Terra. Pickering in conseguenza di queste convinzioni propose di installare in Texas un sistema di specchi con l'intento di comunicare con i marziani.

Nei primi anni 2000, una proposta di bandiera marziana sventolò a bordo dello Space Shuttle Discovery. Disegnata dagli ingegneri NASA e dal task force leader della Flashline Mars Arctic Research Station, Pascal Lee, e portata a bordo dall' astronauta John Mace Grunsfeld, la bandiera consisteva in tre fasce verticali (rosso, verde, e blu), che simboleggiavano la trasformazione di Marte da un pianeta arido (rosso) a uno che possa sostenere la vita (verde), e finalmente a un pianeta completamente terraformato con specchi d'acqua ad aria aperta sotto un cielo azzurro (blu). Questo design fu suggerito dalla fantascientifica trilogia di Marte ( Red Mars, Green Mars, Blue Mars) di Kim Stanley Robinson. Furono realizzate anche altre proposte, ma il tricolore repubblicano fu adottato dalla Mars Society come sua bandiera ufficiale. In un commento diffuso dopo il lancio della missione, la Society disse che la bandiera "non è mai stata onorata da un vascello della principale nazione coinvolta nei viaggi spaziali della Terra", e aggiunse che "è esemplare che sia successo quando è successo: all'inizio di un nuovo millennio".

Copertina della prima edizione de La Guerra dei mondi di H. G. Wells

La nascita di una produzione di narrativa fantascientifica riguardante Marte fu stimolata principalmente dal caratteristico colore rossastro e dalle prime ipotesi scientifiche che consideravano il pianeta non solo adatto alla vita, ma addirittura a specie intelligenti.

A capo della vasta produzione spicca il romanzo La guerra dei mondi di H. G. Wells, pubblicato nel 1898, nel quale i marziani abbandonano il loro pianeta morente per invadere la Terra. Negli Stati Uniti il 30 ottobre 1938 venne trasmesso in diretta un adattamento del romanzo in forma di una finta radiocronaca, in cui la voce di Orson Welles annunciava alla popolazione che i marziani erano sbarcati sulla Terra; molte persone, credendo a queste parole, furono prese dal panico.

L'autore Jonathan Swift aveva fatto menzione delle lune marziane 150 anni prima della loro effettiva scoperta da parte di Asaph Hall, dando addirittura una descrizione piuttosto dettagliata delle loro orbite, nel romanzo I viaggi di Gulliver.

Influenti sul tema della civiltà marziana furono anche il Ciclo di Barsoom di Edgar Rice Burroughs, le poetiche Cronache marziane del 1950 di Ray Bradbury, nelle quali esploratori dalla Terra distruggono accidentalmente una civiltà marziana, e le diverse storie scritte da Robert Heinlein negli anni sessanta del Novecento.

Da ricordare inoltre la figura comica di Marvin il Marziano che apparve per la prima volta in televisione nel 1948 come uno dei personaggi dei Looney Tunes della Warner Bros.

Un altro riferimento lo si trova nella Trilogia Spaziale di Clive Staples Lewis, in particolare nel primo libro intitolato Lontano dal pianeta silenzioso.

Dopo l'arrivo delle fotografie dei Mariner e Viking si svelò il vero aspetto del Pianeta Rosso: un mondo senza vita e senza i famosi canali e mari. Le storie di fantascienza si concentrarono così nella futura terraformazione di Marte, come nella Trilogia di Marte di Kim Stanley Robinson, che descriveva in maniera realistica delle colonie terrestri su Marte.

Un altro tema ricorrente, specialmente nella letteratura americana, è la lotta per l'indipendenza della colonia marziana dalla Terra. Questo infatti è l'elemento caratterizzante della trama di alcuni romanzi di Greg Bear e Kim Stanley Robinson, del film Atto di forza basato su una storia di Philip K. Dick e della serie televisiva , come pure di diversi videogiochi.

Nella serie di romanzi The Expanse scritta da James S. A. Corey, Marte è completamente colonizzata dagli umani e in piena terraformazione. I coloni vivono all'interno di cupole protettive e lavorano tutti quanti insieme al grande progetto di trasformare Marte in un pianeta come la Terra. Innumerevoli sono le citazioni nei romanzi dell' Olympus Mons o della Valles Marineris.

() Michael H. Carr, The Surface of Mars. , in Cambridge Planetary Science Series, Cambridge University Press, 2006, ISBN 978-0-521-87201-0. URL consultato il 26 maggio 2017.

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Craig Glenday, Guinness World Records, Random House, Inc., 2009, ISBN 0-553-59256-4.

() Edgar L.E., Gupta S., Rubin D., Lewis K.W., Kocurec G.A., Anderson R.B., Bell J.F., Dromart G., Edgett K.S., Grotzinger J.P., Hardgrove G., Kah L.C., Leveille R., Malin M.C., Mangold M., Milliken R.E., Minitti M., Palucis M., Rice M., Rowland S.K., Schieber J., Stack K.M., Sumner D.Y., Williams R.M.E. e Williams A.J., Shaler: in situ analysis of a fluvial sedimentary deposit on Mars , in Sedimentology, n. 65, 2017, pp. 96-122, DOI:10.1111/sed.12370.

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"And indeed, The Mariner IV mission was a technological triumph, and produced startling scientific results. Ironically, however, its very success dealt a sharp blow to the planetary program and with it the fleding planetary astronomy program."

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Jonathan Swift, I viaggi di Gulliver , traduzione di Aldo Valori, e-text.it, 2014 [1726].

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Sull'esplorazione

(EN) T. C. Owen, Marte , su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

(EN) Opere riguardanti Marte / Marte (altra versione) , su Open Library, Internet Archive.

(EN) Google Mars, mappa interattiva del suolo del pianeta Marte , su google.com.

Portale italiano sull'esplorazione di Marte , su Pianeta Marte.net.

Marte , su Istituto Nazionale di Astrofisica.

(EN) Mate, il pianeta rosso , su Esplorazione del sistema solare della NASA.

Portale Marte: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di Marte

Wikimedaglia

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Marte Un'immagine a colori del pianeta Marte scattata dalla sonda Rosetta nel 2007 Stella madre Sole Classificazione Pianeta roccioso Parametri orbitali (all' epoca J2000) Semiasse maggiore 227 936 637 km 1,52366231 au [1] Perielio 206 644 545[1] km1,381 au Afelio 249 228 730[1] km1,666 au Circonf.

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Giove è l'unico pianeta che resce ad irradiare più energia di quanta ne riceva dal Sole

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Giove

Giove fotografato dal telescopio spaziale Hubble

Stella madre

Sole

Classificazione

Gigante gassoso

Parametri orbitali

(all' epoca J2000.0[1][N 1])

Semiasse maggiore

778 412 027 km (5,20336301 au)

Perielio

740 742 598 km (4,95155843 au)

Afelio

816 081 455 km (5,45516758 au)

Circonf. orbitale

4 888 000 000 km (32,67 au)

Periodo orbitale

4 333,2867 giorni
(11,863 892 anni)

Periodo sinodico

398,88 giorni
(1,092 073 anni)[2]

Velocità orbitale

12,446 13,056 13,712 km/s (min)
km/s (media)
km/s (max)

Eccentricità

0,04839266

Longitudine del
nodo ascendente

100,55615°

Argom. del perielio

274,19770°

Satelliti

95

Anelli

4

Dati fisici

Diametro equat.

[3][N 2]

Diametro polare

Superficie

6,1418738571×10 ¹⁰ km² [N 2][4]

Volume

1,43128×10 ²⁴ m³ [2][N 2]

Massa

Densità media

1,326×10 ³ kg/m³ [2][N 2]

Acceleraz. di gravità in superficie

23,12 m/s²
(2,358 g)[2][N 2]

Velocità di fuga

59,5 km/s [2]

Periodo di rotazione

0,413 538 021 d
(9 h 55 min 29,685 s)[5]

Velocità di rotazione
(all'equatore)

A.R. polo nord

268,057° (17 h 52 m 14 s)[3]

Temperatura
superficiale

110 K (−163 °C) (min)
152 K (−121 °C) (media)

Pressione atm.

20-200 kPa [6]

Dati osservativi

Magnitudine app.

−1,61[2] (min)
−2,60[2] (media)
−2,808[2] (max)

Magnitudine app.

−1,6 e −2,94

Magnitudine ass.

−9,4

Diametro
apparente

29,8"[2] (min)
44,0"[2] (medio)
50,1"[2] (max)

Giove (dal latino , accusativo di Iuppiter) è il quinto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole e il più grande di tutto il sistema planetario: la sua massa corrisponde a due volte e mezzo la somma di quelle di tutti gli altri pianeti messi insieme. È classificato, al pari di Saturno, Urano e Nettuno, come gigante gassoso (gli ultimi due si differenziano per essere classificati in tempi recenti come giganti ghiacciati).

Giove ha una composizione simile a quella del Sole: infatti è costituito principalmente da idrogeno ed elio con piccole quantità di altri gas composti, quali ammoniaca, metano e acqua. Si ritiene che il pianeta possegga una struttura pluristratificata, con un nucleo solido, presumibilmente di natura rocciosa e costituito da carbonio e silicati di ferro, sopra il quale gravano un mantello di idrogeno metallico e una vasta copertura atmosferica che esercitano su di esso altissime pressioni.

L'atmosfera esterna è caratterizzata da numerose bande e zone di tonalità variabili dal color crema al marrone, costellate da formazioni cicloniche e anticicloniche, tra le quali spicca la Grande Macchia Rossa. La rapida rotazione del pianeta gli conferisce l'aspetto di uno sferoide schiacciato ai poli e genera un intenso campo magnetico che dà origine ad un'estesa magnetosfera; inoltre, a causa del meccanismo di Kelvin-Helmholtz, Giove (come tutti gli altri giganti gassosi) emette una quantità di energia superiore a quella che riceve dal Sole.

A causa delle sue dimensioni e della composizione simile a quella solare, Giove è stato considerato per lungo tempo una " stella fallita": in realtà solamente se avesse avuto l'opportunità di accrescere la propria massa sino a 75-80 volte quella attuale il suo nucleo avrebbe ospitato le condizioni di temperatura e pressione favorevoli all'innesco delle reazioni di fusione dell'idrogeno in elio, il che avrebbe reso il sistema solare un sistema stellare binario.

L'intenso campo gravitazionale di Giove influenza il sistema solare nella sua struttura perturbando le orbite degli altri pianeti e lo "ripulisce" in parte dai detriti che possono colpire i pianeti più interni. Intorno a Giove orbitano numerosi satelliti e un sistema di anelli scarsamente visibili; l'azione combinata dei campi gravitazionali di Giove e del Sole, inoltre, stabilizza le orbite di due gruppi di asteroidi troiani.

Il pianeta, conosciuto sin dall'antichità, ha rivestito un ruolo preponderante nel credo religioso di numerose culture, tra cui i Babilonesi, i Greci e i Romani, che lo hanno identificato con il sovrano degli dei. Il simbolo astronomico del pianeta (♃) è una rappresentazione stilizzata del fulmine, principale attributo di quella divinità.

Giove appare ad occhio nudo come un astro biancastro molto brillante a causa della sua elevata albedo. È il quarto oggetto più brillante nel cielo, dopo il Sole, la Luna e Venere con cui, quando quest'ultimo risulta inosservabile, si spartisce il ruolo di "stella del mattino" o "stella della sera". La sua magnitudine apparente varia, a seconda della posizione durante il suo moto di rivoluzione, da −1,6 a −2,8, mentre il suo diametro apparente varia da 29,8 a 50,1 secondi d'arco.

Il periodo sinodico del pianeta è di 398,88 giorni, al termine dei quali il corpo celeste inizia una fase di moto retrogrado apparente, in cui sembra spostarsi all'indietro nel cielo notturno rispetto allo sfondo delle stelle "fisse" eseguendo una traiettoria sigmoide. Giove, nei 12 anni circa della propria rivoluzione, attraversa tutte le costellazioni dello zodiaco.

Giove fotografato da un telescopio amatoriale. Si notano tre dei quattro satelliti medicei: a destra Io, a sinistra Europa (più interno) e Ganimede. Si nota anche la sua caratteristica più peculiare: la Grande Macchia Rossa.

Il pianeta è interessante da un punto di vista osservativo in quanto già con piccoli strumenti è possibile apprezzarne alcuni caratteristici dettagli superficiali. I periodi più propizi per osservare il pianeta corrispondono alle opposizioni e in particolare alle "grandi opposizioni", che si verificano ogni qual volta Giove transita al perielio. Queste circostanze, in cui l'astro raggiunge le dimensioni apparenti massime, consentono all' osservatore amatoriale, munito delle adeguate attrezzature, di scorgere più facilmente gran parte delle caratteristiche del pianeta.

Un binocolo 10×50 o un piccolo telescopio rifrattore consentono già di osservare attorno al pianeta quattro piccoli punti luminosi, disposti lungo il prolungamento dell'equatore del pianeta: si tratta dei satelliti medicei. Poiché essi orbitano abbastanza velocemente intorno al pianeta, è possibile notarne i movimenti già tra una notte e l'altra: il più interno, Io, arriva a compiere tra una notte e la successiva quasi un'orbita completa.

Un telescopio da permette già di osservare le caratteristiche bande nuvolose e, qualora le condizioni atmosferiche siano perfette, anche la caratteristica più nota del pianeta, la Grande Macchia Rossa che però è maggiormente visibile con un telescopio di di apertura che consente di osservare meglio le nubi e le formazioni più fini del pianeta.

Il pianeta risulta osservabile non solo nel visibile, ma anche ad altre lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico, principalmente nell' infrarosso. L'osservazione a più lunghezze d'onda si rivela utile soprattutto nell'analisi della struttura e della composizione dell' atmosfera e nello studio delle componenti del sistema di Giove.

Una delle prime civiltà a studiare i moti di Giove e degli altri pianeti visibili ad occhio nudo ( Mercurio, Venere, Marte e Saturno) fu quella assiro- babilonese. Gli astronomi di corte dei re babilonesi riuscirono a determinare con precisione il periodo sinodico del pianeta; inoltre, si servirono del suo moto attraverso la sfera celeste per delineare le costellazioni zodiacali. La scoperta negli archivi reali di Ninive di tavolette recanti precisi resoconti di osservazioni astronomiche e il frequente rinvenimento di parti di strumentazioni a probabile destinazione astronomica, come lenti di cristallo di rocca e tubi d'oro (datati al I millennio a.C.), indussero alcuni archeoastronomi a ipotizzare che la civiltà assira fosse già in possesso di un "prototipo" di cannocchiale, con il quale si ritiene sia stato possibile osservare anche Giove.

Ritratto di Galileo Galilei dipinto nel 1636 da Justus Sustermans.

Anche i cinesi, noti per la raffinatezza delle loro tecniche astronomiche, riuscirono a ricavare in maniera precisa i periodi sinodici e orbitali dei pianeti visibili ad occhio nudo. Nel 1980 lo storico cinese Xi Zezong ha annunciato che Gan De, astronomo contemporaneo di Shi Shen, sarebbe riuscito ad osservare almeno uno dei satelliti di Giove già nel 362 a.C. a occhio nudo, presumibilmente Ganimede, schermando la vista del pianeta con un albero o qualcosa di analogo. Bisognerà però attendere il XVII secolo prima che l'esistenza dei satelliti di Giove sia appurata da Galileo Galilei, che, nel 1610, scoprì i quattro satelliti medicei: Io, Europa, Ganimede e Callisto; fu però Simon Marius, che si attribuì la paternità della scoperta dei satelliti, alimentando in questo modo una fiera diatriba con Galileo, a conferire nel 1614 i nomi mitologici attualmente in uso a ciascuno di essi.

Nell'autunno del 1639 l'ottico napoletano Francesco Fontana, diffusore del telescopio a oculare convergente (kepleriano), testando un telescopio di 22 palmi di sua produzione scoprì le caratteristiche bande dell'atmosfera del pianeta.

Negli anni sessanta del XVII secolo l'astronomo Gian Domenico Cassini, scoprì la presenza di macchie sulla superficie di Giove e che il pianeta stesso ha la forma di uno sferoide oblato. L'astronomo riuscì poi a determinarne il periodo di rotazione, e nel 1690 scoprì che l'atmosfera è soggetta a una rotazione differenziale; egli è inoltre accreditato come lo scopritore, assieme, ma indipendentemente, a Robert Hooke, della Grande Macchia Rossa. Lo stesso Cassini, assieme a Giovanni Alfonso Borelli, stese precise relazioni sul movimento dei quattro satelliti galileiani, formulando dei modelli matematici che consentissero di prevederne le posizioni. Tuttavia nel trentennio 1670- 1700, si osservò che, quando Giove si trova in un punto dell'orbita prossimo alla congiunzione col Sole, si registra nel transito dei satelliti un ritardo di circa 17 minuti rispetto al previsto. L'astronomo danese Ole Rømer ipotizzò che la visione di Giove non fosse istantanea (conclusione che Cassini aveva precedentemente respinto) e che dunque la luce avesse una velocità finita (indicata con c).

Vista animata di Giove. Queste foto sono state scattate nel corso di ventotto giorni nel 1979 dalla sonda Voyager 1 mentre si avvicinava al pianeta.

Dopo due secoli privi di significative scoperte, il farmacista Heinrich Schwabe disegnò la prima carta completa di Giove, comprendente anche la Grande Macchia Rossa, e la pubblicò nel 1831. Le osservazioni della tempesta hanno permesso di registrare dei momenti in cui essa appariva più debole (come tra il 1665 e il 1708, nel 1883 e all'inizio del XX secolo), e altri in cui appariva rinforzata, tanto da risultare molto ben evidente all'osservazione telescopica (come nel 1878).

Nel 1892 Edward Emerson Barnard scoprì, grazie al telescopio rifrattore da 910 mm dell' Osservatorio Lick, la presenza attorno al pianeta di un quinto satellite, battezzato Amaltea.

Nel 1932 Rupert Wildt identificò, analizzando lo spettro del pianeta, delle bande di assorbimento proprie dell' ammoniaca e del metano. Sei anni dopo furono osservate, a sud della Grande Macchia Rossa, tre tempeste anticicloniche che apparivano come dei particolari ovali biancastri. Per diversi decenni le tre tempeste sono rimaste delle entità distinte, non riuscendo mai a fondersi pur avvicinandosi periodicamente; tuttavia, nel 1998, due di questi ovali si sono fusi, assorbendo infine anche il terzo nel 2000 e dando origine a quella tempesta che oggi è nota come Ovale BA.

Nel 1955 Bernard Burke e Kenneth Franklin individuarono dei lampi radio provenienti da Giove alla frequenza di 22,2 MHz; si trattava della prima prova dell'esistenza della magnetosfera gioviana. La conferma giunse quattro anni dopo, quando Frank Drake e Hein Hvatum scoprirono le emissioni radio decimetriche.

Nel periodo compreso tra il 16 e il 22 luglio 1994 oltre 20 frammenti provenienti dalla cometa Shoemaker-Levy 9 collisero con Giove in corrispondenza del suo emisfero australe; fu la prima osservazione diretta della collisione tra due oggetti del sistema solare. L'impatto permise di ottenere importanti dati sulla composizione dell'atmosfera gioviana.

Sin dal 1973 numerose sonde automatiche hanno visitato il pianeta, sia come obiettivo di studio, sia come tappa intermedia, per sfruttarne il potente effetto fionda per ridurre la durata del volo verso le regioni più esterne del sistema solare. I viaggi interplanetari richiedono un grande dispendio energetico, impiegato per provocare una netta variazione della velocità della sonda nota come delta-v (Δv). Il raggiungimento di Giove dalla Terra richiede un Δv di , confrontabile con il Δv di 9,7 km/s necessario per raggiungere l' orbita terrestre bassa. L'effetto fionda consente di modificare la velocità del veicolo senza consumare combustibile.

Missioni con sorvolo ravvicinato (fly-by)

Dal 1973 diverse sonde hanno compiuto sorvoli ravvicinati ( fly-by) del pianeta. La prima fu la , che eseguì un fly-by di Giove nel dicembre del 1973, seguita dalla un anno più tardi. Le due sonde ottennero le prime immagini ravvicinate dell'atmosfera, delle nubi gioviane e di alcuni suoi satelliti, la prima misura precisa del suo campo magnetico; scoprirono inoltre che la quantità di radiazioni in prossimità del pianeta era assai superiore a quella attesa. Le traiettorie delle sonde furono utilizzate per raffinare la stima della massa del sistema gioviano, mentre l'occultazione delle sonde dietro il disco del pianeta migliorò le stime del valore del diametro equatoriale e dello schiacciamento polare.

Un'immagine del pianeta ripresa dalla Pioneer 10 il 1º dicembre 2557 000 1973 dalla distanza di km NASA

Sei anni dopo fu la volta delle missioni ( 1 e 2). Le due sonde migliorarono enormemente la comprensione di alcune dinamiche dei satelliti galileiani e dell'atmosfera di Giove, tra cui la conferma della natura anticiclonica della Grande Macchia Rossa e l'individuazione di lampi e formazioni temporalesche; le sonde permisero inoltre di scoprire gli anelli di Giove e otto satelliti naturali, che si andarono ad aggiungere ai cinque già noti. Le Voyager rintracciarono la presenza di un toroide di plasma e atomi ionizzati in corrispondenza dell'orbita di Io, sulla cui superficie furono scoperti numerosi edifici vulcanici, alcuni dei quali nell'atto di eruttare.

Nel febbraio del 1992 raggiunse Giove la sonda solare , che sorvolò il pianeta ad una distanza minima di 450 000 km (6,3 raggi gioviani). Il fly-by fu programmato per raggiungere un' orbita polare attorno al Sole, ma fu sfruttato per condurre studi sulla magnetosfera di Giove. La sonda non aveva telecamere e non fu ripresa alcuna immagine.

Nel 2000 la sonda Cassini, durante la sua rotta verso Saturno, sorvolò Giove e fornì alcune delle immagini più dettagliate mai scattate del pianeta. Sette anni dopo, Giove fu raggiunto dalla sonda New Horizons, diretta verso Plutone e la fascia di Kuiper. Nell'attraversamento del sistema di Giove, la sonda misurò l'energia del plasma emesso dai vulcani di Io e studiò brevemente ma in dettaglio i quattro satelliti medicei, conducendo anche indagini a distanza dei satelliti più esterni Imalia ed Elara.

La prima sonda progettata per lo studio del pianeta è stata la , entrata in orbita attorno a Giove il 7 dicembre del 1995 e rimastavi oltre 7 anni, compiendo sorvoli ravvicinati di tutti i satelliti galileiani e di Amaltea. Nel 1994, mentre giungeva verso il pianeta gigante, la sonda ha registrato l'impatto della cometa Shoemaker-Levy 9.

Nel luglio del 1995 è stato sganciato dalla sonda madre un piccolo modulo-sonda, entrato nell'atmosfera del pianeta il 7 dicembre; il modulo ha raccolto dati per 75 minuti, penetrando per 159 km prima di essere distrutto dalle alte pressioni e temperature dell'atmosfera inferiore (circa 28 atmosfere - , e 185 °C (458 K). La stessa sorte è toccata alla sonda madre quando, il 21 settembre 2003, fu deliberatamente spinta verso il pianeta a una velocità di oltre 50 km/s, per evitare qualsiasi possibilità che in futuro potesse collidere con il satellite Europa e contaminarlo.

La NASA ha progettato una sonda per lo studio di Giove da un' orbita polare; battezzata , fu lanciata nell'agosto 2011 ed è arrivata nei pressi del pianeta a luglio 2016. Juno ha scoperto 8 vortici uguali al polo nord disposti ai vertici di un ottagono (l' ottagono di Giove), con al centro un nono vortice, e 5 vortici uguali al polo sud disposti come i vertici di un pentagono con al centro un sesto vortice. In un passaggio successivo nel novembre 2019, la scoperta di un nuovo vortice ha mostrato una nuova forma della disposizione degli stessi, che diversamente da quello precedente che era un pentagono ha assunto la forma di un esagono, similmente all' esagono di Saturno. Nel 2020 Juno ha anche osservato fulmini nella bassa atmosfera gioviana, causati dall'interazione di cristalli di ghiaccio con ammoniaca allo stato gassoso.

Il normale piano operativo di Juno prevedeva di percorrere 32 orbite di Giove fino al 2018, tuttavia la missione è stata estesa, prima al 2021 e poi fino al 2025, periodo nel quale la sonda oltre a compiere altre 40 orbite attorno a Giove effettuerà alcuni sorvoli ravvicinati di Io, Europa e Ganimede, prima di terminare la sua missione in una discesa controllata nell'atmosfera gioviana, dove verrà distrutta, evitando di contaminare accidentalmente le lune ghiacciate, potenziali habitat di vita aliena.

La possibile presenza di un oceano di acqua liquida sui satelliti Europa, Ganimede e Callisto ha portato a un crescente interesse per uno studio ravvicinato dei satelliti ghiacciati del sistema solare esterno. L' ESA ha studiato una missione per lo studio di Europa denominata Jovian Europa Orbiter (JEO); il progetto della missione era stato però implementato da quello della Europa Jupiter System Mission (EJSM), frutto della collaborazione con la NASA e studiato per l'esplorazione di Giove e dei satelliti, il cui lancio era previsto attorno al 2020. La EJSM era prevista essere costituita da due unità, la Jupiter Europa Orbiter, gestita e sviluppata dalla NASA, e la Jupiter Ganymede Orbiter, gestita dall'ESA. Tuttavia a causa degli tagli al budget della NASA e da alcune differenze programmatiche la NASA si allontanò dall'idea di una cooperazione e l'ESA nel 2012 continuò da sola un proprio progetto, chiamato Jupiter Icy Moons Explorer e basato sull'orbiter per Ganimede (JGO) e il cui lancio è stato effettuato il 14 aprile 2023, con arrivo nel sistema gioviano nel 2031. La NASA dal canto suo, nel 2015 approvò una missione con una sonda diretta ai satelliti medicei più interni, Io ed Europa, chiamata Europa Clipper e il cui lancio è previsto per il 2024.

La rotazione di Giove; da notare il transito di Io sulla superficie del pianeta (10 febbraio 2009).

Giove orbita a una distanza media dal Sole di 778,33 milioni di chilometri () e completa la sua rivoluzione attorno alla stella ogni 11,86 anni; questo periodo corrisponde esattamente ai due quinti del periodo orbitale di Saturno, con cui si trova dunque in una risonanza di 5:2. L'orbita di Giove è inclinata di 1,31° rispetto al piano dell' eclittica; per via della sua eccentricità pari a 0,048, la distanza tra il pianeta e il Sole varia di circa 75 milioni di chilometri tra i due apsidi, il perielio (740 742 598 km) e l' afelio (816 081 455 km). La velocità orbitale media di Giove è di 13 056 m/s (47 000 km/h), mentre la circonferenza orbitale misura complessivamente 4 774 000 000 km.

L'inclinazione dell'asse di rotazione è relativamente piccola, solamente 3,13°, e precede ogni 12 000 anni; di conseguenza, il pianeta non sperimenta significative variazioni stagionali, contrariamente a quanto accade sulla Terra e su Marte.

Poiché Giove non è un corpo solido, la sua atmosfera superiore è soggetta a una rotazione differenziale: infatti, la rotazione delle regioni polari del pianeta è più lunga di circa 5 minuti rispetto a quella all'equatore. Sono stati adottati tre sistemi di riferimento per monitorare la rotazione delle strutture atmosferiche permanenti. Il sistema I si applica alle latitudini comprese tra 10° N e 10° S; il suo periodo di rotazione è il più breve del pianeta, pari a 9 h 50 min 30,0 s. Il sistema II si applica a tutte le latitudini a nord e a sud di quelle del sistema I; il suo periodo è pari a 9 h 55 min 40,6 s. Il sistema III fu originariamente definito tramite osservazioni radio e corrisponde alla rotazione della magnetosfera del pianeta; la sua durata è presa come il periodo di rotazione "ufficiale" del pianeta (9 h 55 min 29,685 s); Giove quindi presenta la rotazione più rapida di tutti i pianeti del sistema solare.

L'alta velocità di rotazione è all'origine di un marcato rigonfiamento equatoriale, facilmente visibile anche tramite un telescopio amatoriale; questo rigonfiamento è causato dall'alta accelerazione centripeta all'equatore, pari a circa 1,67 m/s², che, combinata con l' accelerazione di gravità media del pianeta (24,79 m/s²), dà un'accelerazione risultante pari a 23,12 m/s²: di conseguenza, un ipotetico oggetto posto all'equatore del pianeta peserebbe meno rispetto a un corpo di identica massa posto alle medie latitudini. Queste caratteristiche conferiscono quindi al pianeta l'aspetto di uno sferoide oblato, il cui diametro equatoriale è maggiore rispetto al diametro polare: il diametro misurato all'equatore supera infatti di il diametro misurato ai poli.

Dopo la formazione del Sole, avvenuta circa 4,6 miliardi di anni fa, il materiale residuato dal processo, ricco in polveri metalliche, si è disposto in un disco circumstellare da cui hanno avuto origine dapprima i planetesimi, quindi, per aggregazione di questi ultimi, i protopianeti.

La formazione di Giove ha avuto inizio a partire dalla coalescenza di planetesimi di natura ghiacciata poco al di là della cosiddetta , una linea oltre la quale si addensarono i planetesimi costituiti in prevalenza da materiale a basso punto di fusione; la frost line ha agito da barriera, provocando un rapido accumulo di materia a circa dal Sole. L'embrione planetario così formato, di massa pari ad almeno 10 masse terrestri (M ⊕), ha iniziato ad accrescere materia gassosa a partire dall'idrogeno e dall'elio avanzati dalla formazione del Sole e confinati nelle regioni periferiche del sistema dal vento della stella neoformata. Il tasso di accrescimento dei planetesimi, inizialmente più intenso di quello dei gas, proseguì sino a quando il numero di planetesimi nella fascia orbitale del proto-Giove non andò incontro a una netta diminuzione; a questo punto il tasso di accrescimento dei planetesimi e quello dei gas dapprima raggiunsero valori simili, quindi quest'ultimo iniziò a predominare sul primo, favorito dalla rapida contrazione dell'involucro gassoso in accrescimento e dalla rapida espansione del confine esterno del sistema, proporzionale all'incremento della massa dal pianeta. Il proto-Giove cresce a ritmo serrato sottraendo idrogeno dalla nebulosa solare e raggiungendo in circa mille anni le 150 M ⊕ e, dopo qualche migliaio di anni, le definitive 318 M ⊕.

Il processo di accrescimento del pianeta è stato mediato dalla formazione di un disco circumplanetario all'interno del disco circumsolare; terminato il processo di accrescimento per esaurimento dei materiali volatili, ormai andati a costituire il pianeta, i materiali residui, in prevalenza rocciosi, sono andati a costituire il sistema di satelliti del pianeta, che si è infoltito a seguito della cattura, da parte della grande forza di gravità di Giove, di numerosi altri corpi minori.

Conclusa la sua formazione, il pianeta ha subito un processo di migrazione orbitale: il pianeta infatti si sarebbe formato a circa 5,65 UA, circa 0,45 UA (70 milioni di chilometri) più esternamente rispetto a oggi, e nei 100 000 anni successivi, a causa della perdita del momento angolare dovuta all'attrito con il debole disco di polveri residuato dalla formazione della stella e dei pianeti, sarebbe man mano scivolato verso l'attuale orbita, stabilizzandosi ed entrando in risonanza 5:2 con Saturno. Durante questa fase Giove avrebbe catturato i suoi asteroidi troiani, originariamente oggetti della fascia principale o della fascia di Kuiper destabilizzati dalle loro orbite originarie e vincolati in corrispondenza dei punti lagrangiani L ₄ ed L ₅.

L'atmosfera superiore di Giove è composta in volume da un 88-92% di idrogeno molecolare e da un 8-12% di elio. Queste percentuali cambiano se si tiene in considerazione la proporzione delle masse dei singoli elementi e composti, dal momento che l' atomo di elio è circa quattro volte più massiccio dell' atomo di idrogeno; l'atmosfera gioviana è quindi costituita da un 75% in massa di idrogeno e da un 24% di elio, mentre il restante 1% è costituito da altri elementi e composti presenti in quantità molto più esigue. La composizione varia leggermente man mano che si procede verso le regioni interne del pianeta, date le alte densità in gioco; alla base dell'atmosfera si ha quindi un 71% in massa di idrogeno, un 24% di elio e il restante 5% di elementi più pesanti e composti: vapore acqueo, ammoniaca, composti del silicio, carbonio e idrocarburi (soprattutto metano ed etano), acido solfidrico, neon, ossigeno, fosforo e zolfo. Nelle regioni più esterne dell'atmosfera sono inoltre presenti dei consistenti strati di cristalli di ammoniaca solida.

Le proporzioni atmosferiche di idrogeno ed elio sono molto vicine a quelle riscontrate nel Sole e teoricamente predette per la nebulosa solare primordiale; tuttavia le abbondanze dell'ossigeno, dell' azoto, dello zolfo e dei gas nobili sono superiori di un fattore tre rispetto ai valori misurati nel Sole; invece la quantità di neon nell'alta atmosfera è pari in massa solamente a 20 parti per milione, circa un decimo rispetto alla sua quantità nella stella. Anche la quantità di elio appare decisamente inferiore, presumibilmente a causa di precipitazioni che, secondo le simulazioni, interessano una porzione abbastanza profonda dell'atmosfera gioviana in cui il gas condensa in goccioline anziché mescolarsi in modo omogeneo con l'idrogeno. Le quantità dei gas nobili di peso atomico maggiore ( argon, kripton, xeno, radon) sono circa due o tre volte quelle della nostra stella.

Giove

Giove è il pianeta più massiccio del sistema solare, 2 volte e mezzo più massiccio di tutti gli altri pianeti messi insieme; la sua massa è tale che il baricentro del sistema Sole-Giove cade esternamente alla stella, precisamente a 47 500 km (0,068 ) dalla sua superficie. Il valore della massa gioviana (indicata con M J) è utilizzato come raffronto per le masse degli altri pianeti gassosi ed in particolare dei pianeti extrasolari.

In raffronto alla Terra, Giove è 317,938 volte più massiccio, ha un volume 1 319 volte superiore ma una densità più bassa, appena superiore a quella dell'acqua: contro i della Terra. Il diametro è 11,2008 volte maggiore di quello terrestre.

Confronto tra le dimensioni di Giove (in un'immagine ripresa dalla sonda Cassini) e della Terra. NASA

Giove si comprime di circa all'anno. Probabilmente alla base di questo fenomeno sta il meccanismo di Kelvin-Helmholtz: il pianeta compensa, comprimendosi in maniera adiabatica, la dispersione nello spazio del calore endogeno. Questa compressione riscalda il nucleo, incrementando la quantità di calore emessa; il risultato è che il pianeta irradia nello spazio una quantità di energia superiore a quella che riceve per insolazione, con un rapporto emissione/insolazione stimato in . Per queste ragioni, si ritiene che, appena formato, il pianeta dovesse essere più caldo e grande di circa il doppio rispetto ad ora.

Giove ha il maggior volume possibile per una massa fredda. Tuttavia i modelli teorici indicano che se Giove fosse più massiccio avrebbe un diametro inferiore a quello che possiede attualmente (si veda il box al lato). Questo comportamento varrebbe fino a masse comprese tra 10 e 50 volte la massa di Giove; oltre questo limite, infatti, ulteriori aumenti di massa determinerebbero aumenti effettivi di volume e causerebbero il raggiungimento di temperature, nel nucleo, tali da innescare la fusione del deuterio (13M J) e del litio (65M J): si formerebbe così una nana bruna. Qualora l'oggetto invece raggiungesse una massa pari a circa 75-80 volte quella di Giove si raggiungerebbe la massa critica per l'innesco di reazioni termonucleari di fusione dell'idrogeno in elio, che porterebbe alla formazione di una stella, nella fattispecie una nana rossa. Anche se Giove dovrebbe essere circa 75 volte più massiccio per essere una stella, il diametro della più piccola stella sinora scoperta, AB Doradus C, è solamente il 40% più grande rispetto al diametro del pianeta.

La struttura interna del pianeta è oggetto di studi da parte degli astrofisici e dei planetologi; si ritiene che il pianeta sia costituito da più strati, ciascuno con caratteristiche chimico- fisiche ben precise. Partendo dall'interno verso l'esterno si incontrano, in sequenza: un nucleo, un mantello di idrogeno metallico liquido, uno strato di idrogeno molecolare liquido, elio e altri elementi, e una turbolenta atmosfera. Secondo i modelli astrofisici più moderni e ormai accettati da tutta la comunità scientifica, Giove non possiede una crosta solida; il gas atmosferico diventa sempre più denso procedendo verso l'interno e gradualmente si converte in liquido, al quale si aggiunge una piccola percentuale di elio, ammoniaca, metano, zolfo, acido solfidrico e altri composti in percentuale minore. La temperatura e la pressione all'interno di Giove aumentano costantemente man mano che si procede verso il nucleo.

Al nucleo del pianeta è spesso attribuita una natura rocciosa, ma la sua composizione dettagliata, così come le proprietà dei materiali che lo costituiscono e le temperature e le pressioni cui sono soggetti, e persino la sua stessa esistenza, sono ancora in gran parte oggetto di speculazione. Secondo i modelli, il nucleo, con una massa stimata in 14-18 M ⊕, sarebbe costituito in prevalenza da carbonio e silicati, con temperature stimate sui 36 000 K e pressioni dell'ordine dei 4500 gigapascal (GPa).

La regione nucleare è circondata da un denso mantello di idrogeno liquido metallico, che si estende sino al 78% (circa i 2/3) del raggio del pianeta ed è sottoposto a temperature dell'ordine dei 10 000 K e pressioni dell'ordine dei 200 GPa. Al di sopra di esso si trova un cospicuo strato di idrogeno liquido e gassoso, che si estende sino a 1000 km dalla superficie e si fonde con le parti più interne dell'atmosfera del pianeta.

Animazione del movimento delle nubi di Giove, ottenuta tramite molteplici riprese della sonda Galileo. NASA

L'atmosfera di Giove è la più estesa atmosfera planetaria del sistema solare; manca di un netto confine inferiore, ma gradualmente transisce negli strati interni del pianeta.

Dal più basso al più alto, gli stati dell'atmosfera sono: troposfera, stratosfera, termosfera ed esosfera; ogni strato è caratterizzato da un gradiente di temperatura specifico. Al confine tra la troposfera e la stratosfera, ovvero la tropopausa, è collocato un sistema complicato di nubi e foschie costituito da stratificazioni di ammoniaca, idrosolfuro di ammonio e acqua.

La copertura nuvolosa di Giove è spessa circa 50 km e consiste almeno di due strati di nubi di ammoniaca: uno strato inferiore piuttosto denso e una regione superiore più rarefatta. I sistemi nuvolosi sono organizzati in fasce orizzontali lungo le diverse latitudini. Si suddividono in zone, di tonalità chiara, e bande, le quali appaiono scure per via della presenza su di esse di una minore copertura nuvolosa rispetto alle zone. La loro interazione dà luogo a violente tempeste, i cui venti raggiungono, come nel caso delle correnti a getto delle zone, velocità superiori ai 100-120 m/s (360-400 km/h). Le osservazioni del pianeta hanno mostrato che tali formazioni variano nel tempo in spessore, colore e attività, ma mantengono comunque una certa stabilità, in virtù della quale gli astronomi le considerano delle strutture permanenti e hanno deciso di assegnare loro una nomenclatura. Le bande sono inoltre occasionalmente interessate da fenomeni, noti come disturbi, che ne frammentano il decorso; uno di questi fenomeni interessa a intervalli irregolari di 3-15 anni la banda equatoriale meridionale ( South Equatorial Belt, SEB), la quale improvvisamente "scompare", dal momento che vira sul colore bianco rendendosi indistinguibile dalle chiare zone circostanti, per poi tornare otticamente individuabile nel giro di alcune settimane o mesi. La causa dei disturbi è attribuita alla momentanea sovrapposizione con le bande interessate di alcuni strati nuvolosi posti a una quota maggiore.

La caratteristica colorazione marrone- arancio delle nubi gioviane è causata da composti chimici complessi, noti come cromofori, che emettono luce in questo colore quando sono esposti alla radiazione ultravioletta solare. L'esatta composizione di queste sostanze rimane incerta, ma si ritiene che vi siano discrete quantità di fosforo, zolfo e idrocarburi complessi; questi composti colorati si mescolano con lo strato di nubi più profondo e più caldo. Il caratteristico bandeggio si forma a causa della convezione atmosferica: nelle zone si ha l'emergere in superficie delle celle convettive dell'atmosfera inferiore, che determina la cristallizzazione dell'ammoniaca che di conseguenza cela alla vista gli strati immediatamente sottostanti; nelle bande invece il movimento convettivo è discendente e avviene in regioni a temperatura più alte.

È stata ipotizzata la presenza di un sottile strato di vapore acqueo al di sotto delle nubi di ammoniaca, come dimostrerebbero i fulmini registrati dalla sonda Galileo, che raggiungono intensità anche decine di migliaia di volte superiori a quelle dei fulmini terrestri: la molecola dell'acqua, essendo polare, è infatti capace di assumere una parziale carica in grado di creare la differenza di potenziale necessaria per generare la scarica. Le nubi d'acqua, grazie all'apporto del calore interno del pianeta, possono quindi formare dei complessi temporaleschi simili a quelli terrestri.

I fulmini gioviani, in precedenza studiati visivamente o in onde radio dalle sonde Voyager 1 e 2, Galileo, Cassini, sono stati oggetto di analisi approfondite dalla sonda Juno in un ampio spettro di frequenze e a quote molto inferiori. Tali studi hanno evidenziato un'attività temporalesca ben diversa da quella terrestre: su Giove l'attività è più concentrata vicino ai poli e quasi assente in prossimità dell'equatore. Questo è dovuto alla maggiore instabilità atmosferica presente ai poli gioviani che, pur essendo meno calda dell'area equatoriale, consente ai gas caldi provenienti dall'interno del pianeta di salire in quota favorendo la convezione.

Giove, in virtù della sua seppur bassa inclinazione assiale, espone i propri poli a una radiazione solare inferiore, anche se di poco, rispetto a quella delle regioni equatoriali; la convezione all'interno del pianeta trasporta tuttavia più energia ai poli, bilanciando le temperature degli strati nuvolosi alle diverse latitudini.

Un'immagine a falsi colori ripresa nell'infrarosso dalla sonda New Horizons che mostra una porzione dell'atmosfera gioviana prospiciente la Grande Macchia Rossa. NASA

L'atmosfera di Giove ospita centinaia di vortici, strutture rotanti circolari che, come nell'atmosfera della Terra, possono essere divisi in due classi: cicloni e anticicloni; i primi ruotano nel verso di rotazione del pianeta ( antiorario nell'emisfero settentrionale e orario in quello meridionale), mentre i secondi nel verso opposto. Una delle principali differenze con l' atmosfera terrestre è che su Giove gli anticicloni dominano numericamente sui cicloni, dal momento che il 90% dei vortici con un diametro superiore ai 2000 km sono anticicloni. La durata dei vortici varia da diversi giorni a centinaia di anni in base alle dimensioni: per esempio, la durata media di anticicloni con diametri compresi tra i 1000 e i 6000 km è di 1-3 anni. Non sono mai stati osservati vortici nella regione equatoriale di Giove (entro i 10° di latitudine), in quanto la circolazione atmosferica di tale regione li renderebbe instabili. Come accade su ogni pianeta rapidamente rotante, gli anticicloni su Giove sono centri di alta pressione, mentre i cicloni lo sono di bassa pressione.

Il vortice sicuramente più noto è la Grande Macchia Rossa (GRS, dall' inglese Great Red Spot), una vasta tempesta anticiclonica posta 22º a sud dell'equatore del pianeta. La formazione presenta un aspetto ovale e ruota in senso antiorario con un periodo di circa sei giorni. Le sue dimensioni, variabili, sono 24-40 000 km × 12-14 000 km: è quindi abbastanza grande da essere visibile già con telescopi amatoriali. Si tratta di una struttura svincolata da altre formazioni più profonde dell'atmosfera planetaria: le indagini infrarosse hanno mostrato che la tempesta è più fredda rispetto alle zone circostanti, segno che si trova più in alto rispetto a esse: lo strato più alto di nubi della GRS infatti svetta di circa 8 km sugli strati circostanti. Anche prima che le sonde Voyager dimostrassero che si trattava di una tempesta, vi era già una forte evidenza che la Macchia fosse una struttura a sé stante, come d'altronde appariva dalla sua rotazione lungo il pianeta tutto sommato indipendente dal resto dell'atmosfera.

Alcune tempeste riprese dal telescopio spaziale Hubble: la Grande Macchia Rossa, l'Ovale BA (in basso a sinistra) e un'altra macchia rossastra di recente formazione; al di sotto di esse, due ovali biancastri simili a quelli da cui ebbe origine l'Ovale BA. NASA

La Macchia varia notevolmente di gradazione, passando dal rosso mattone al salmone pastello, e talvolta anche al bianco; non è ancora noto cosa determini la colorazione rossa della macchia. Alcune teorie, suffragate dai dati sperimentali, suggeriscono che possa essere causata dai medesimi cromofori, in quantità differenti, presenti nel resto dell'atmosfera gioviana.

Non è noto se i cambiamenti che la Macchia manifesta siano il risultato di normali fluttuazioni periodiche, né tanto meno per quanto ancora essa durerà; i modelli fisico-matematici suggeriscono però che la tempesta sia stabile e quindi possa costituire, al contrario di altre, una formazione permanente del pianeta.

Tempeste simili a questa, anche se temporanee, non sono infrequenti nelle atmosfere dei pianeti giganti gassosi: per esempio, Nettuno ha posseduto per un certo tempo una Grande Macchia Scura, e Saturno mostra periodicamente per brevi periodi delle Grandi Macchie Bianche. Anche Giove presenta degli ovali bianchi (detti WOS, acronimo di White Oval Spots, Macchie Ovali Bianche), assieme ad altri marroni; si tratta tuttavia di tempeste minori transitorie, per questo prive di una denominazione. Gli ovali bianchi sono in genere composti da nubi relativamente fredde poste nell'alta atmosfera; gli ovali marroni sono invece più caldi, e si trovano ad altitudini medie. La durata di queste tempeste si aggira indifferentemente tra poche ore o molti anni.

Nel 2000, nell'emisfero australe del pianeta, si è originata dalla fusione di tre ovali bianchi una formazione simile alla GRS, ma di dimensioni più piccole. Denominata tecnicamente Ovale BA, la formazione ha subito un'intensificazione dell'attività e un cambiamento di colore dal bianco al rosso, che le è valso il soprannome di Red Spot Junior.

Infine Juno ha scoperto 8 vortici uguali al polo nord disposti ai vertici di un ottagono (l' ottagono di Giove), con al centro un nono vortice, e 5 vortici uguali al polo sud disposti come i vertici di un pentagono (il pentagono di Giove), con al centro un sesto vortice, poi trasformatosi in un esagono con al centro un settimo vortice (l' esagono di Giove). Sono simili all' esagono di Saturno, anche lui un vortice.

Le correnti elettriche all'interno del mantello di 0,42 idrogeno metallico generano un campo magnetico dipolare, inclinato di 10º rispetto all'asse di rotazione del pianeta. Il campo raggiunge un'intensità variabile tra millitesla all'equatore e 1,3 mT ai poli, che lo rende il più intenso campo magnetico del sistema solare (con l'eccezione di quello nelle macchie solari), 14 volte superiore al campo geomagnetico. I dati trasmessi dalla sonda mostrano un campo magnetico globale di 0,777 mT, superiore a quanto stimato in precedenza. Il campo magnetico di Giove preserva la sua atmosfera dalle interazioni col vento solare deflettendolo e creando una regione appiattita, la magnetosfera, costituita da un plasma di composizione molto differente da quello del vento solare. La magnetosfera gioviana è la più grande e potente fra tutte le magnetosfere dei pianeti del sistema solare, nonché la struttura più grande del sistema non appartenente al Sole: si estende nel sistema solare esterno per molte volte il raggio di Giove (R J) e raggiunge un'ampiezza massima che può superare l'orbita di Saturno.

La magnetosfera di Giove è convenzionalmente divisa in tre parti: la magnetosfera interna, intermedia ed esterna. La magnetosfera interna è situata a una distanza inferiore a 10 raggi gioviani (R J) dal pianeta; il campo magnetico al suo interno rimane sostanzialmente dipolare, poiché ogni contributo proveniente dalle correnti che fluiscono dal plasma magnetosferico equatoriale risulta piccolo. Nelle regioni intermedie (tra 10 e 40 R J) ed esterne (oltre 40 R J) il campo magnetico non è più dipolare e risulta seriamente disturbato dalle sue interazioni col plasma solare.

Immagine ultravioletta di un'aurora gioviana ripresa dal telescopio Hubble; i tre punti brillanti sono generati, rispettivamente, dalle interazioni di Io, Ganimede ed Europa; la fascia di radiazione più intensa è detta ovale aurorale principale, al cui interno si trovano le cosiddette emissioni polari. NASA

Le eruzioni che avvengono sul satellite galileiano Io contribuiscono ad alimentare la magnetosfera gioviana generando un importante toroide di plasma, che carica e rafforza il campo magnetico formando la struttura denominata magnetodisk. Le forti correnti che circolano nella regione interna della magnetosfera danno origine a intense fasce di radiazione, simili alle fasce di van Allen terrestri, ma migliaia di volte più potenti; queste forze generano delle aurore perenni attorno ai poli del pianeta e intense emissioni radio.

L'interazione delle particelle energetiche con la superficie delle lune galileiane maggiori influenza notevolmente le loro proprietà chimiche e fisiche, ed entrambi influenzano e sono influenzati dal particolare moto del sottile sistema di anelli del pianeta.

A una distanza media di 75 R J (compresa tra circa 45 e 100 R J a seconda del periodo del ciclo solare) dalla sommità delle nubi del pianeta è presente una lacuna tra il plasma del vento solare e il plasma magnetosferico, che prende il nome di magnetopausa. Al di là di essa, a una distanza media di 84 R J dal pianeta, si trova il bow shock, il punto in cui il flusso del vento viene deflesso dal campo magnetico.

Le correnti elettriche delle fasce di radiazione generano delle emissioni radio di frequenza variabile tra 0,6 e 30 MHz, che rendono Giove un'importante radiosorgente. Le prime analisi, condotte da Burke e Franklin, rivelarono che l'emissione è caratterizzata da flash intorno ai 22,2 MHz e che il loro periodo coincideva con il periodo di rotazione del pianeta, la cui durata fu quindi determinata con maggiore accuratezza. Essi riconobbero inizialmente due tipologie di emissione: i lampi lunghi ( long o L-bursts), della durata di alcuni secondi, e i lampi corti ( short o S-bursts), che durano poco meno di un centesimo di secondo.

Sono state in seguito scoperte altre tre forme di segnale radio trasmesse dal pianeta:

La forte modulazione periodica dell'emissione radio e particellare, che corrisponde al periodo di rotazione del pianeta, rende Giove affine a una pulsar. È bene comunque considerare che l'emissione radio del pianeta dipende fortemente dalla pressione del vento solare e, quindi, dall' attività solare stessa.

Giove possiede un debole sistema di anelli planetari, il terzo a essere stato scoperto nel sistema solare, dopo quello di Saturno e quello di Urano. Fu osservato per la prima volta nel 1979 dalla sonda Voyager 1, ma fu analizzato più approfonditamente negli anni novanta dalla sonda Galileo e, a seguire, dal telescopio spaziale Hubble e dai più grandi telescopi di Terra.

Un mosaico di fotografie degli anelli di Giove scattate dalla Galileo mentre si trovava nel cono d'ombra del pianeta. NASA

Il sistema di anelli consiste principalmente di polveri, presumibilmente silicati. È suddiviso in quattro parti principali: un denso toro di particelle noto come anello di alone; una fascia relativamente brillante, ma eccezionalmente sottile nota come anello principale; due deboli fasce più esterne, detti anelli Gossamer (letteralmente garza), che prendono il nome dai satelliti il cui materiale superficiale ha dato origine a questi anelli: Amaltea ( anello Gossamer di Amaltea) e Tebe ( anello Gossamer di Tebe).

L'anello principale e l'anello di alone sono costituiti da polveri originarie dei satelliti Metis e Adrastea ed espulse nello spazio in seguito a violenti impatti meteorici. Le immagini ottenute nel febbraio e nel marzo 2007 dalla missione New Horizons hanno mostrato inoltre che l'anello principale possiede una ricca struttura molto fine.

All'osservazione nel visibile e nell' infrarosso vicino gli anelli hanno un colore tendente al rosso, eccezion fatta per l'anello di alone, che appare di un colore neutro o comunque tendente al blu. Le dimensioni delle polveri che compongono il sistema sono variabili, ma è stata riscontrata una netta prevalenza di polveri di raggio pari a circa 15 μm in tutti gli anelli tranne in quello di alone, probabilmente dominato da polveri di dimensioni nanometriche. La massa totale del sistema di anelli è scarsamente conosciuta, ma è probabilmente compresa tra 10 ¹¹ e 10 ¹⁶ kg. L'età del sistema è sconosciuta, ma si ritiene che esista sin dalla formazione del pianeta madre.

Giove è circondato da una nutrita schiera di satelliti naturali, i cui membri attualmente identificati sono 95, che lo rendono il pianeta con il più grande corteo di satelliti con orbite ragionevolmente sicure del sistema solare. Otto di questi sono definiti satelliti regolari e possiedono orbite prograde (ovvero, che orbitano nello stesso senso della rotazione di Giove), quasi circolari e poco inclinate rispetto al piano equatoriale del pianeta. La classe è suddivisa in due gruppi:

Le restanti 84 lune sono annoverate tra i satelliti irregolari, le cui orbite, sia prograde sia retrograde (che orbitano in senso opposto rispetto al senso di rotazione di Giove), sono poste a una maggiore distanza dal pianeta madre e presentano alti valori di inclinazione ed eccentricità orbitale. Questi satelliti sono spesso considerati più che altro degli asteroidi (cui spesso assomigliano per dimensioni e composizione) catturati dalla grande gravità del gigante gassoso e frammentati a seguito di collisioni; di questi 22 non hanno ancora ricevuto un nome, mentre altri 8 non sono stati più osservati dopo la loro scoperta e sono considerati persi.

L'identificazione dei gruppi (o famiglie) satellitari è sperimentale; si riconoscono due principali categorie, che differiscono per il senso in cui orbita il satellite: i satelliti progradi e quelli retrogradi; queste due categorie a loro volta assommano le diverse famiglie.

Satelliti progradi:

Satelliti retrogradi:

Non tutti i satelliti appartengono a una famiglia; esulano infatti da questo schema Temisto e Valetudo.

Il numero preciso di satelliti non sarà mai quantificato esattamente, perché i frammenti ghiacciati che compongono i suoi anelli possono tecnicamente essere considerati tali; inoltre, a tutt'oggi, l' Unione astronomica internazionale non ha voluto porre con precisione una linea arbitraria di distinzione tra satelliti minori e grandi frammenti ghiacciati.

I nomi dei satelliti di Giove sono ispirati a quelli di amanti o figlie del dio romano Giove, o del suo equivalente greco, Zeus.

La forza di gravità di Giove ha contribuito, insieme a quella del Sole, a plasmare il sistema solare. Giove possiede infatti una vasta sfera di Hill, la più grande del sistema solare eccetto, ovviamente, quella del Sole; essa si estende da un minimo di 0,30665 a un massimo di dal centro del pianeta, pari a rispettivamente 45,87 e a 50,54 milioni di chilometri. Tali dimensioni rendono quindi l'idea del ruolo che il pianeta svolge nel regolare gli assetti gravitazionali del sistema planetario.

Le orbite dei satelliti esterni; da notare la loro forte inclinazione, probabile segno che si tratta di asteroidi catturati dal grande campo gravitazionale di Giove.

Il pianeta è il responsabile di gran parte delle lacune di Kirkwood nella fascia principale degli asteroidi, e si ritiene che sia stato il principale fautore dell' intenso bombardamento tardivo nelle prime fasi della storia del sistema solare. Inoltre, la maggioranza delle comete periodiche appartiene alla famiglia delle comete gioviane, i cui membri sono caratterizzati da avere orbite i cui semiassi maggiori sono inferiori a quello del pianeta. Tali comete si sarebbero formate all'interno della fascia di Kuiper, ma la loro orbita particolarmente ellittica sarebbe il risultato dell'attrazione del Sole e delle perturbazioni gravitazionali esercitate da Giove durante il passaggio delle comete nei pressi del gigante gassoso.

La grande sfera di Hill permette al pianeta di catturare temporaneamente diversi corpi minori e di porli in orbita intorno a esso; l'avverbio temporaneamente può essere inteso sia su una scala temporale "astronomica", quindi dell'ordine del milione di anni o più, sia su scale temporali "umane", da alcuni mesi sino a qualche decennio.

Tra i satelliti temporanei, noti anche come TSC (dall'inglese Temporary Satellite Capture), catturati nell' ultimo secolo si annoverano anche alcune comete periodiche, come 39P/Oterma, 82P/Gehrels, 111P/Helin-Roman-Crockett, 147P/Kushida-Muramatsu, P/1996 R2 Lagerkvist e probabilmente anche la famosa D/1993 F2 Shoemaker-Levy 9.

Giove sicuramente cattura in via temporanea anche asteroidi, ma non è stato finora osservato alcun caso; si ipotizza comunque che i satelliti irregolari del sistema gioviano esterno potrebbero essere degli asteroidi catturati.

Gli asteroidi troiani di Giove (colorati in verde) sono visibili anteriormente e posteriormente a Giove in corrispondenza del suo tragitto orbitale. L'immagine mostra anche la fascia principale, tra le orbite di Marte e Giove (in bianco), e la famiglia Hilda (in marrone).

Oltre al sistema di satelliti, il campo gravitazionale di Giove controlla numerosi asteroidi, detti asteroidi troiani, che sono vincolati in corrispondenza di alcuni punti di equilibrio del sistema gravitazionale Sole-Giove, i punti di Lagrange, in cui l'attrazione complessiva è nulla. In particolare, il maggiore addensamento di asteroidi si ha in corrispondenza dei punti L ₄ ed L ₅ (che, rispettivamente, precede e segue di 60º Giove nel suo tragitto orbitale), poiché il triangolo di forze con vertici Giove-Sole-L ₄ oppure Giove-Sole-L ₅ permette a essi di avere un'orbita stabile. Gli asteroidi troiani si distribuiscono in due regioni oblunghe e curve attorno ai punti lagrangiani, e possiedono orbite attorno al Sole con semiasse maggiore medio di circa .

Il primo asteroide troiano, 588 Achilles, fu scoperto nel 1906 da Max Wolf; attualmente se ne conoscono oltre 4000, ma si ritiene che il numero di troiani più grandi di 1 km sia dell'ordine del milione, vicino a quello calcolato per gli asteroidi più grandi di 1 km nella fascia principale. Come nella maggior parte delle cinture asteroidali, i troiani si raggruppano in famiglie. I troiani di Giove sono degli oggetti oscuri con spettri tendenti al rosso e privi di formazioni, che non rivelano la presenza certa di acqua o composti organici.

I nomi degli asteroidi troiani di Giove derivano da quelli degli eroi che, secondo la mitologia greca, presero parte alla Guerra di Troia; i troiani di Giove si dividono in due gruppi principali: il campo greco (o gruppo di Achille), posto sul punto L ₄, in cui gli asteroidi hanno i nomi degli eroi greci, e il campo troiano (o gruppo di Patroclo), sul punto L ₅, i cui asteroidi hanno il nome degli eroi troiani. Tuttavia, alcuni asteroidi non seguono questo schema: 617 Patroclus e 624 Hektor vennero denominati prima che venisse scelto di operare questa divisione; di conseguenza, un eroe greco appare nel campo troiano e un eroe troiano si trova nel campo greco.

Giove è stato spesso accreditato come lo "spazzino" del sistema solare, per via del suo immane pozzo gravitazionale e della sua posizione relativamente vicina al sistema solare interno, che lo rendono l'attrattore della maggior parte degli oggetti vaganti nelle sue vicinanze; per tale ragione è anche il pianeta con la maggior frequenza di impatti dell'intero sistema solare.

Testimonianze di impatti sul pianeta gigante sembrano risalire già al XVII secolo: l' astrofilo giapponese Isshi Tabe ha scoperto tra i carteggi delle osservazioni di Giovanni Cassini alcuni disegni che rappresentano una macchia scura, apparsa su Giove il 5 dicembre 1690, e ne seguono l'evoluzione durante diciotto giorni; potrebbero quindi costituire la prova di un impatto antecedente a quello della Shoemaker-Levy 9 (vedi sotto). Un altro impatto degno di nota, presumibilmente di un asteroide di circa 500 m di diametro che apparteneva alla famiglia Hilda, si è verificato nel luglio del 2009 e ha prodotto nell'atmosfera del pianeta una macchia scura, simile in dimensioni all'Ovale BA, dissoltasi nell'arco di poche settimane.

Giove ripreso nell'ultravioletto dal telescopio Hubble poco dopo l'impatto con la Shoemaker-Levy 9.[197] Le lettere indicano i frammenti della cometa responsabili dei segni scuri segnalati dalle frecce.

Tra il 16 e il 22 luglio del 1994 i frammenti della cometa D/1993 F2 Shoemaker-Levy 9 precipitarono su Giove; è stata la prima, e finora unica, cometa a essere osservata durante la sua collisione con un pianeta. Scoperta il 25 marzo 1993 dagli astronomi Eugene e Carolyn Shoemaker e da David Levy, la cometa destò immediato interesse nella comunità scientifica perché in orbita attorno al pianeta e non direttamente intorno al Sole. Catturata da Giove presumibilmente tra la seconda metà degli anni sessanta e i primi anni settanta, la Shoemaker-Levy 9, il cui nucleo era stato disgregato in 21 frammenti dalle forze di marea del gigante gassoso, si presentava nel 1993 come una lunga fila di punti luminosi immersi nella luminescenza delle loro code.

Studi orbitali permisero di concludere già poco dopo la scoperta che la cometa sarebbe caduta sul pianeta entro il luglio del 1994; fu quindi avviata un'estesa campagna osservativa che coinvolse numerosi strumenti per la registrazione dell'evento. Le macchie scure che si formarono sul pianeta a seguito della collisione furono osservabili dalla Terra per diversi mesi, prima che l'attiva atmosfera gioviana riuscisse a cancellare tali cicatrici.

L'evento ebbe una rilevanza mediatica considerevole, ma contribuì notevolmente anche alle conoscenze scientifiche sul sistema solare; in particolare, le esplosioni causate dalla caduta della cometa si rivelarono molto utili per investigare sulla composizione chimica e sulle proprietà fisiche dell'atmosfera di Giove sotto gli immediati strati superficiali.

Possibilità di sostenere la vita

Un esperimento della NASA per testare la possibilità della vita su Giove, sull'impronta dell'esperimento di Miller-Urey.

Nel 1953 il neolaureato Stanley Miller e il suo professore Harold Urey realizzarono un esperimento che provò che molecole organiche si sarebbero potute formare spontaneamente sulla Terra primordiale a partire da precursori inorganici. In quello che è passato alla storia come l'" esperimento di Miller-Urey" si fece uso di una soluzione gassosa altamente riducente, contenente metano, ammoniaca, idrogeno e vapore acqueo, per formare, sotto l'esposizione di una scarica elettrica continua (che simulava i frequenti fulmini che dovevano squarciare i cieli della Terra primitiva), sostanze organiche complesse e alcuni monomeri di macromolecole fondamentali per la vita, come gli amminoacidi delle proteine.

Poiché la composizione dell'atmosfera di Giove ricalca quella che doveva essere la composizione dell'atmosfera terrestre primordiale e al suo interno avvengono con una certa frequenza intensi fenomeni elettrici, lo stesso esperimento è stato replicato per verificarne le potenzialità nel generare le molecole che stanno alla base della vita. Tuttavia, la forte circolazione verticale dell'atmosfera gioviana porterebbe via gli eventuali composti che si verrebbero a produrre nelle zone basse dell'atmosfera del pianeta; inoltre, le elevate temperature di queste regioni provocherebbero la decomposizione di queste molecole, impedendo in tal modo la formazione della vita così come la conosciamo.

Per queste ragioni, si ritiene altamente improbabile che su Giove vi possa essere vita simile a quella terrestre, anche in forme molto semplici come i procarioti, per via degli scarsi quantitativi d'acqua, per l'assenza di una superficie solida e per le altissime pressioni che si riscontrano nelle aree interne. Tuttavia nel 1976, prima delle missioni Voyager, si ipotizzava che nelle regioni più alte dell'atmosfera gioviana potessero evolversi delle forme di vita basate sull'ammoniaca e su altri composti dell'azoto; la congettura è stata formulata prendendo spunto dall'ecologia dei mari terrestri in cui, a ridosso della superficie, si addensano semplici organismi fotosintetici, come il fitoplancton, subito al di sotto dei quali si trovano i pesci che si cibano di essi, e più in profondità i predatori marini che si nutrono dei pesci. I tre ipotetici equivalenti di questi organismi su Giove sono stati definiti da Sagan e Salpeter rispettivamente:"galleggiatori", "sprofondatori" e "cacciatori" (in lingua inglese, floaters, sinkers e hunters), e sono stati immaginati come delle creature simili a bolle di dimensioni gigantesche che si muovono per propulsione, espellendo l'elio atmosferico.

I dati forniti dalle due Voyager nel 1979 hanno confermato la non idoneità del gigante gassoso a supportare eventuali forme di vita.

Lo Zeus di Otricoli. Marmo, copia romana di originale bronzeo greco del IV secolo a.C. Musei Vaticani.

La grande luminosità di Giove, che lo rende ben visibile nel cielo notturno, lo ha reso oggetto di numerosi culti religiosi da parte delle civiltà antiche, per prime le civiltà mesopotamiche. Per i Babilonesi, il pianeta rappresentava Marduk, il primo fra gli dei e il creatore dell'uomo.

L'analogo greco di Marduk era Zeus (in greco antico Ζεύς), che era spesso poeticamente chiamato con il vocativo Ζεῦ πάτερ ( Zeu pater, O padre Zeus!). Il nome è l'evoluzione di Di̯ēus, il dio del cielo diurno della religione protoindoeuropea, chiamato anche Dyeus ph₂tēr ( Padre Cielo). Il dio era conosciuto con questo nome anche in sanscrito ( Dyaus/Dyaus Pita) e in latino (, originariamente Diespiter), lingue che elaborarono la radice * dyeu- ("splendere" e nelle sue forme derivate "cielo, paradiso, dio"); in particolare, il nome latino della divinità, che deriva dal vocativo *, presenta molte analogie con il sostantivo deus- dīvus ( dio, divino) e dis (una variazione di dīves, ricco) che proviene dal simile sostantivo * deiwos. Zeus/Giove è quindi l'unica divinità del Pantheon olimpico il cui nome abbia un'origine indoeuropea così marcata. Zeus/Giove era re degli dei, sovrano dell' Olimpo, dio del cielo e del tuono. Famoso per le sue frequentissime avventure erotiche extraconiugali, fu padre di divinità, eroi ed eroine e la sua figura è presente nella maggior parte delle leggende che li riguardano.

Dalla medesima radice indoeuropea trae origine anche il nome dell'equivalente nella religione germanica e in quella norrena (* Tīwaz, confronta in alto tedesco antico Ziu e in norreno ). Tuttavia, se per Greci e Romani il dio del cielo era anche il più grande degli dei, nelle culture nordiche questo ruolo era attribuito a Odino: di conseguenza questi popoli non identificavano, per il suo attributo primario di dio del tuono, Zeus/Giove né con Odino né con Tyr, quanto piuttosto con Thor ( Þórr). Da notare comunque come il quarto giorno della settimana sia dedicato da entrambe le culture, quella greco romana e quella nordica, come il giorno dedicato a Giove: giovedì deriva infatti dal latino Iovis dies, mentre l'equivalente inglese, Thursday, significa "giorno di Thu[no]r" (nome inglese antico di Thor).

Nell'astrologia

Nell' astrologia occidentale il pianeta Giove è associato al principio della crescita, dell'espansione, della prosperità e della buona sorte, così come al senso interiore di giustizia di una persona, alla moralità e ai suoi più alti intenti e ideali. Governa i viaggi lunghi, specialmente quelli all'estero, l'educazione più elevata, la religione e la legge; è inoltre associato a una propensione alla libertà e all'esplorazione, ai ruoli umanitari e protettivi, e con la capacità di rendere allegri e felici, o gioviali. Il pianeta è domiciliato nel Sagittario (domicilio diurno) e nei Pesci (domicilio notturno), in esaltazione nel Cancro, in esilio nei Gemelli e nella Vergine, in caduta nel Capricorno.
Nell'astrologia moderna Giove è ritenuto il possessore della nona e della dodicesima casa, ma tradizionalmente gli erano assegnate la seconda e la nona (rispettivamente, la casa dei valori e dei pensieri) e aveva "gioia" nell'undicesima casa, degli amici e delle aspirazioni.

Nell' astrologia medica il pianeta governa il sangue ed è associato al fegato, all' ipofisi e alla disposizione del tessuto adiposo.

Nell' astrologia cinese Giove era chiamato la stella del legno (木星) ed era importante in quanto considerato foriero di prosperità, al punto che al tempo della dinastia Zhou era noto con il nome Sui Xing, che significa Il Pianeta dell'Anno. La sua importanza era tale che l'imperatore nominava direttamente un funzionario astronomo il cui compito specifico era l'osservazione del pianeta, di cui doveva registrare scrupolosamente la posizione rispetto alle costellazioni zodiacali, gli spostamenti al loro interno, e perfino il suo colore: se questo appariva tendente al rosso l'opulenza avrebbe regnato nelle regioni dell'impero situate geograficamente verso la direzione in cui il pianeta era visibile nel cielo; se invece il colore era giallo allora la prosperità era da ritenersi diffusa su tutto l'impero.

I beati del Cielo di Giove nell'Aquila imperiale; incisione di Gustave Doré.

Giove, nonostante la sua grande luminosità, non ha goduto di grande attenzione nel mondo letterario antico e medioevale; il pianeta, infatti, compare principalmente come riferimento per il suo significato astrologico. Marco Manilio, nei suoi Astronomicon libri, descriveva Giove come un pianeta dagli influssi temperati e benigni, e lo definiva come il pianeta più benefico. Dante Alighieri, nel , associa Giove all' arte della geometria, poiché come Giove è la " stella di temperata complessione" (Con - II, 14) tra il cielo caldo di Marte e quello freddo di Saturno, così la geometria spazia tra il punto, suo principio primo, e il cerchio, figura perfetta e quindi sua massima realizzazione.
Il pianeta compare anche nel capolavoro del poeta fiorentino, la Divina Commedia, e in particolare nel Paradiso, di cui rappresenta il sesto Cielo. La virtù caratteristica dei beati di questo Cielo è la giustizia: esso è infatti sede delle anime di principi saggi e giusti (tra cui Re Davide, Traiano e Costantino), che appaiono a Dante come luci che volano e cantano, formando lettere luminose che compongono la frase " Diligite iustitiam qui iudicatis terram" ("Amate la giustizia voi che giudicate il mondo"); in seguito i beati, a partire dall'ultima M (che è anche l'iniziale della parola " Monarchia", tematica cara a Dante), danno forma all'immagine di un' aquila, allegoria dell' Impero. Questo cielo è mosso dalle intelligenze angeliche della seconda gerarchia, cioè dalle dominazioni.

Solamente a partire dal XVIII secolo il pianeta fu utilizzato in quanto tale, come ambientazione fittizia per diverse opere letterarie a carattere filosofico: in , scritto da Voltaire nel 1752, l'eroe eponimo e il suo compagno saturniano si fermano su Giove per un anno, durante il quale hanno "imparato alcuni segreti veramente degni di nota".

Fu soprattutto verso la fine del XIX secolo che il pianeta divenne in maniera costante l' ambientazione di numerosi racconti del filone fantascientifico. Giove è stato spesso rappresentato, soprattutto nelle opere dei primi anni del Novecento, come un enorme pianeta roccioso circondato da un' atmosfera molto densa e spessa, prima che si scoprisse la sua vera natura di gigante gassoso, privo di una vera e propria superficie. Oltre al pianeta stesso è stato spesso utilizzato come ambientazione fantascientifica anche il suo sistema di satelliti.

Nel cinema è celebre l'ambientazione nel sistema gioviano dei film 2001: Odissea nello spazio di Stanley Kubrick, e 2010 - L'anno del contatto, sequel del precedente, di Peter Hyams.

1. I parametri orbitali sono riferiti al centro di massa del sistema di Giove e sono dei valori osculatori istantanei all'epoca J2000.0. I parametri del centro di massa sono stati presi a modello poiché essi, al contrario del centro del pianeta, non mostrano delle variazioni apprezzabili su base giornaliera dovute all'attrazione gravitazionale dei satelliti lungo il loro moto di rivoluzione.

2. Il limite minimo perché una stella possa dirsi tale è pari a , corrispondenti a 0,08 M^ ☉ e a 75-80 volte la massa gioviana; gli oggetti di massa inferiore a questo limite e sino ad un minimo di 11 masse gioviane sono detti nane brune, in grado di fondere nel loro nucleo solamente il deuterio.
;

3. Tali elettroni liberi sono responsabili delle correnti elettriche all'interno dell'^ idrogeno metallico che circonda il nucleo, le quali generano il potente campo magnetico che caratterizza il pianeta.

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Wikimedaglia

# data[].attributes.attachment_link.description
Giove Giove fotografato dal telescopio spaziale Hubble Stella madre Sole Classificazione Gigante gassoso Parametri orbitali (all' epoca J2000.0 [1] [N 1] ) Semiasse maggiore 778 412 027 km (5,20336301 au) Perielio 740 742 598 km (4,95155843 au) Afelio 816 081 455 km (5,45516758 au) Circonf.

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A causa della bassa densità e della rapida rotazione Saturno è un pò schiacciato.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Saturno

Foto di Saturno ottenuta dalla Voyager 2 il 5 agosto 1981 da circa 29 milioni di chilometri. Si notano tre dei suoi satelliti ghiacciati sulla sinistra; in ordine di distanza dal pianeta: Teti, Dione e Rea. L'ombra di Teti è proiettata sull'emisfero sud di Saturno.

Stella madre

Sole

Classificazione

Gigante gassoso

Parametri orbitali

(all' epoca J2000)

Semiasse maggiore

1 433 530 000 km
9,5825561773855 au[1]

Perielio

1 352 550 000 km
9,0412383122242 au[1]

Afelio

1 515 500 000 km
10,130491783798 au[1]

Circonf. orbitale

8 447 660 938 km
56,469125519445 au[N 1]

Periodo orbitale

29,45 anni
(10 756,6125 giorni)[1]

Periodo sinodico

378,09[1] giorni

Velocità orbitale

9,09 9,68 10,18 km/s [1] (min)
km/s [1] (media)
km/s [1] (max)

Inclinazione
sull'eclittica

2,485°[1]

Longitudine del
nodo ascendente

113,71504°[1]

Satelliti

146[2]

Anelli

500-1000[3]

Dati fisici

Diametro equat.

Diametro polare

Superficie

4,26×10 ¹⁶ m² [4]

Volume

8,27×10 ²³ m³ [4]

Massa

Densità media

0,687×10 ³ kg/m³ [1]

Acceleraz. di gravità in superficie

10,44 m/s²
(1,065 g)

Velocità di fuga

Periodo di rotazione

0,445 giorni[1]
(10 h 33 min 38 s)

Velocità di rotazione
(all'equatore)

Temperatura alla
sommità delle nubi

93 K (media)

Temperatura
superficiale

82 K (−191 °C) (min)
143 K (−130 °C) (media)

Pressione atm.

140000 Pa

Albedo

0,47

Dati osservativi

Magnitudine app.

0,7[1] (media)
0,43[1] (max)

Magnitudine app.

1,2 e −0,24

Magnitudine ass.

28

Diametro
apparente

14,5"[1] (min)
20,1"[1] (max)

Saturno è il sesto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole e il secondo pianeta più massiccio, dopo Giove. Rispetto alla Terra, ha un raggio medio 9,48 volte maggiore e una massa 95 volte superiore. Saturno è classificato come gigante gassoso, insieme a Giove, Urano e Nettuno, ed è composto per il 95% da idrogeno e per il 3% da elio, a cui seguono gli altri elementi; il nucleo, consistente in silicati e ghiacci, è circondato da uno spesso strato di idrogeno metallico e quindi da uno strato esterno gassoso. Il pianeta ha un esteso e vistoso sistema di anelli esterni, che consistono principalmente in particelle di ghiaccio e polveri di silicati. Insieme agli anelli, orbitano 146 lune conosciute, e per questo Saturno detiene il primato per il maggior numero di satelliti, nel sistema solare. Tra queste lune, Titano è la più grande (più grande di Mercurio e Plutone) ed anche l'unica del sistema solare ad avere una atmosfera di grandissimo interesse. I venti, nell' atmosfera di Saturno, possono raggiungere i , risultando significativamente più veloci di quelli su Giove e leggermente meno veloci di quelli che spirano nell'atmosfera di Nettuno.

Il nome di Saturno deriva dall' omonimo dio della mitologia romana, omologo del titano greco Crono.[12] Il suo simbolo astronomico (♄ ) è una rappresentazione stilizzata della falce del dio dell'agricoltura.

Saturno come appare con un telescopio Newton da 250 mm

Saturno è il pianeta più lontano dalla Terra facilmente visibile ad occhio nudo, con una magnitudine apparente che oscilla tra 1,2 e -0,24. Il momento migliore per osservare il microsistema " Saturno e i suoi anelli", è nel cielo notturno quando si trova più vicino a noi ( opposizione), ovvero quando la Terra è tra il Sole e Saturno. Ad occhio nudo appare in genere come un dischetto luminoso giallastro e a volte si intravede una certa forma ovale, data ovviamente dagli anelli. Con un qualunque aiuto ottico, tipo un binocolo con 6 o 7 ingrandimenti, si può confermare che l'oggetto visto è proprio Saturno, ma per vedere, ad esempio, la separazione degli anelli dal pianeta, è necessario un binocolo con almeno 15x o mediamente tra 18x e 25x, poiché molto dipende anche dagli individui ( acutezza visiva) e dalle condizioni di osservazione ( seeing). Con la visione monoculare è necessario un telescopio con almeno 25-30 ingrandimenti, per potere distinguere il disco del pianeta e gli anelli.

Saturno ha un periodo di rivoluzione di circa 30 anni e quando si trova in determinati punti della sua orbita, ogni 15 anni gli anelli scompaiono alla vista, poiché vengono a trovarsi perfettamente di taglio visti dalla Terra. Oltre alla distanza dalla Terra, la luminosità di Saturno dipende anche dalla posizione degli anelli: se sono orientati in modo favorevole, come avvenne ad esempio nel 2002, sono maggiormente visibili e contribuiscono ad aumentare sensibilmente la luminosità apparente di Saturno (con differenze di 5 volte tanto).

Tavola illustrativa dell'articolo di Gottfried Heinsius Observationes circa phasin [!] Saturni rotundam pubblicato negli Acta Eruditorum del 1761.

Talvolta Saturno, come altri corpi del sistema solare che giacciono nei pressi dell' eclittica, è occultato dalla Luna. Nel caso di Saturno il fenomeno ha luogo con determinati cicli: a un periodo di dodici mesi, durante i quali il pianeta viene occultato dodici volte dalla Luna, segue un periodo di circa cinque anni, durante il quale non si verificano occultazioni. Questo succede perché l'orbita della Luna intorno alla Terra è inclinata rispetto all'orbita della Terra attorno al Sole, e solo quando Saturno si trova in corrispondenza del punto dove l'orbita della Luna attraversa il "piano dell'eclittica" avvengono le occultazioni.

Saturno è il penultimo dei pianeti visibili a occhio nudo ed era conosciuto sin dall'antichità. Gli astronomi babilonesi osservavano e registravano regolarmente i movimenti del pianeta. Nell'antica mitologia romana il dio Saturno, da cui il pianeta prende il nome, era il dio dell'agricoltura ed era considerato l'equivalente del titano greco Crono. Lo scienziato greco Tolomeo basò i suoi calcoli dell'orbita di Saturno su osservazioni fatte mentre il pianeta era all' opposizione.

Il primo astronomo a osservarne la forma peculiare fu Galileo, che nel 1610 non riuscì a risolvere completamente la figura del pianeta circondato dai suoi anelli. Inizialmente il pianeta gli apparve accompagnato da altri due corpi sui lati, e pertanto lo definì "tricorporeo". Con le osservazioni successive e l'uso di strumenti più evoluti la variazione dell'angolo visuale degli anelli gli mostrò via via aspetti diversi, che lo spinsero a definire bizzarro il pianeta. Galileo nei suoi schizzi ipotizzò varie soluzioni per la forma di Saturno, fra cui anche possibili anelli che erano tangenti la superficie del corpo celeste.

Nei secoli successivi Saturno fu oggetto di studi approfonditi. Nel 1649 Eustachio Divini, un costruttore di telescopi marchigiano, pubblicò per la prima volta un'illustrazione dettagliata degli anelli di Saturno; il teologo cattolico Leone Allacci verso la metà del XVII secolo teorizzò fantasiosamente che gli anelli fossero stati originati dal Santo prepuzio. Nel 1655 l'astronomo olandese Christiaan Huygens fu il primo a intuire la natura anulare dei corpi visti da Galileo attorno al pianeta e scoprì anche il satellite Titano. Giovanni Cassini nel 1675 fu il primo a ipotizzare la natura degli anelli e vi individuò la prima suddivisione, o lacuna, che ancora oggi porta il suo nome. Inoltre scoprì altre quattro lune saturniane: nel 1671 Rea, Giapeto nel 1672, Dione e Teti nel 1684. La natura "granulare" degli anelli fu dimostrata per via teorica nel 1859 dal fisico scozzese James Clerk Maxwell.

Nel 1899 William Henry Pickering scoprì Febe, un satellite irregolare che non ruota in sincronia con Saturno come le altre lune maggiori. Febe è stato il primo satellite scoperto in un' orbita retrograda. Nel corso del XX secolo studi su Titano portarono alla conferma che esso era circondato da una spessa atmosfera, caratteristica unica tra i satelliti naturali del sistema solare.

Una delle due sonde del programma Voyager.

Il Pioneer 11 fu la prima sonda spaziale a effettuare un sorvolo ravvicinato di Saturno nel settembre 1979, quando passò a 20 000 chilometri dalla sommità delle nubi del pianeta. Furono scattate immagini del pianeta e di alcune delle sue lune, anche se la bassa risoluzione non consentì di rilevare dettagli della superficie.

La sonda studiò anche gli anelli del pianeta, scoprendo il sottile anello F e il fatto che le lacune oscure appaiono brillanti se osservate a elevati angoli di fase rispetto al Sole, indicando che contengono sottili particelle in grado di diffondere la luce. Pioneer 11 misurò anche la temperatura di Titano.

Nell'agosto 1981, quasi un anno dopo, la Voyager 2 continuò lo studio del sistema di Saturno. Acquisì diverse altre immagini ravvicinate delle lune di Saturno mostrando prove di alcuni cambiamenti dell'atmosfera e degli anelli. Purtroppo durante il flyby la piattaforma girevole della telecamera si bloccò per un paio di giorni e alcune immagini pianificate andarono perse. La gravità di Saturno fu poi usata per dirigere la sonda verso Urano.

Le sonde scoprirono alcuni nuovi satelliti in orbita nei pressi o all'interno degli anelli del pianeta, così come scoprirono alcuni spazi vuoti tra gli anelli stessi, come la Divisione di Maxwell, tra l' anello B e l' anello C, e la Divisione di Keeler, all'interno dell' anello A.

Lanciata il 15 ottobre 1997, la sonda spaziale Cassini-Huygens entrò in orbita attorno a Saturno il 1º luglio 2004, con lo scopo di studiare il sistema saturniano e inviare successivamente un lander sulla misteriosa superficie di Titano, fino ad allora sconosciuta a causa della spessa coltre atmosferica che avvolge la principale luna di Saturno.

Dall'inizio del 2005 la Cassini rivelò fulmini nell'atmosfera di Saturno, circa 1.000 volte più potenti dei fulmini terrestri. Nel 2006 la NASA comunicò che la Cassini aveva trovato la prova di acqua liquida su Encelado, che fuoriesce da sotto la superficie ghiacciata tramite geyser. Le immagini della Cassini mostrarono getti di particelle ghiacciate che dalla regione polare sud della luna finivano in orbita attorno a Saturno. Secondo alcuni scienziati altre lune del sistema solare potrebbero avere oceani di acqua liquida sotto la superficie, tuttavia nel caso di Encelado questi potrebbero trovarsi appena poche decine di metri sotto la superficie ghiacciata. Nel maggio 2011 gli scienziati della NASA affermarono che Encelado potrebbe essere il luogo più abitabile del sistema solare per la vita per come è conosciuta dall'uomo.

Numerose sono state le scoperte della Cassini nel corso degli anni: tra il 2006 e il 2007 sono stati scoperti laghi e mari di idrocarburi su Titano, il più grande dei quali ha le dimensioni del Mar Caspio. Nell'ottobre del 2006 la sonda ha registrato un'enorme tempesta nel polo sud di Saturno.

Dopo avere scoperto otto nuovi satelliti la missione principale della Cassini si è conclusa nel 2008, tuttavia essa è stata prima estesa fino al 2010 e successivamente prorogata fino al 2017.

Nell'aprile 2013 la Cassini inviò le immagini di un enorme uragano sul polo nord del pianeta, 20 volte più grande di quelli che si osservano sulla Terra, con venti che soffiavano a oltre 530 km/h.

Il 19 luglio 2013 per la prima volta la NASA ha annunciato in anticipo che sarebbe stata scattata una serie di foto dal sistema solare esterno verso la Terra: la Cassini, dietro al disco di Saturno per evitare il bagliore del Sole, immortalò la Terra e la Luna dalla distanza di 1,5 miliardi di km. Da quella distanza la Terra appariva un piccolo puntino blu con un ancor più piccolo puntino bianco accanto (la Luna).

La distanza media di Saturno dal Sole è di 1,427×10⁹ km e impiega circa 29,5 anni a compiere un'orbita, qui rappresentata in rosso, attorno al Sole.

Saturno orbita attorno al Sole a una distanza media di , percorrendo una rivoluzione completa in 29,458 anni terrestri. La sua orbita è inclinata di 2,488º rispetto all' eclittica e ha un' eccentricità di 0,0560. Alla sua distanza la luce del Sole appare 100 volte meno intensa della luce sulla Terra.

L'asse di rotazione è inclinato di 26,731°, dando al pianeta un ciclo di stagioni più o meno analogo a quello terrestre e marziano, ma assai più lungo. Il periodo di rotazione di Saturno sul proprio asse varia a seconda della quota; gli strati superiori, nelle regioni equatoriali, impiegano 10,23378 ore a compiere un giro completo, mentre nucleo e mantello ruotano in 10,67597 ore.

L'ultima stima del periodo di rotazione di Saturno, basato su una media di varie misure effettuate dalle sonde Cassini, Voyager e Pioneer è stato segnalata nel settembre 2007, ed equivale a 10 ore, 32 minuti e 35 secondi.

Con una massa pari a 95,181 volte e un volume pari a 744 volte quello terrestre Saturno è il secondo pianeta più grande del sistema solare dopo Giove. È classificato come gigante gassoso poiché gli strati esterni sono costituiti prevalentemente da gas e manca di una superficie definita, anche se potrebbe avere un nucleo solido. Saturno appare visibilmente schiacciato ai poli, con i suoi diametri equatoriale e polare ( e rispettivamente) che differiscono di quasi il 10%. Questa forma è il risultato della sua rapida rotazione e della sua composizione chimica, con la densità più bassa del sistema solare, facile a deformarsi. Anche gli altri pianeti, e i giganti gassosi in particolare, sono deformati in maniera analoga, ma in modo molto meno evidente. Saturno è anche l'unico pianeta del sistema solare con una densità media inferiore a quella dell' acqua: solo . In realtà il valore medio è una combinazione di densità molto basse nell'atmosfera del pianeta e densità più elevate all'interno, sicuramente maggiori di quella dell'acqua. Per questi valori si presuppone che il pianeta abbia un nucleo di rocce e metalli non particolarmente massiccio. Saturno ha una massa 95 volte quella terrestre, e assieme a Giove compone il 92% della massa planetaria totale del sistema solare.

Saturno possiede una struttura interna molto simile a quella di Giove e presenta una composizione affine a quella del Sole, essendo costituito per il 75% di idrogeno e il 25% di elio, con tracce d'acqua, metano e ammoniaca. Nello strato esterno è presente un'atmosfera dove si alternano fasce chiare e scure parallele all'equatore con perturbazioni cicloniche e formazioni di nubi; il tutto degrada nella zona sottostante, dove a densità superiori a 0,01 g/cm ³ l'idrogeno diviene liquido. La temperatura, la pressione e la densità all'interno del pianeta aumentano costantemente spostandosi verso il nucleo e negli strati più profondi del pianeta l'idrogeno diviene metallico.

Al centro del pianeta è presente il nucleo. I modelli planetari standard suggeriscono che all'interno di Saturno esista un piccolo nucleo roccioso simile nella composizione al nucleo terrestre, ma più denso. Nel 2004 gli astronomi francesi Didier Saumon e Tristan Guillot hanno stimato la massa del nucleo di Saturno tra 9-22 volte la massa terrestre, che corrisponde a un diametro di circa 25.000 chilometri; nel nucleo si raggiunge la temperatura di quasi 12 000 °C e la pressione di 10 milioni di atmosfere. Il nucleo è circondato da uno spesso strato di idrogeno liquido metallico, seguito da uno strato liquido di idrogeno molecolare ed elio che si trasformano in gas all'aumentare dell'altitudine. Lo strato più esterno si estende su 1.000 km e consiste in un'atmosfera gassosa.

Saturno, al pari di Giove, irradia radiazione infrarossa energeticamente più che doppia rispetto a quella che riceve dal Sole. Solo una parte di questa energia è attribuibile al meccanismo di Kelvin-Helmholtz; un ulteriore meccanismo che spiegherebbe il calore generato è quello di una "pioggia di elio" al suo interno: goccioline d'elio, più pesante dell'idrogeno, sprofondano nell'oceano liquido sottostante e comprimendosi, liberano calore che per convezione migra verso l'alto fino all'atmosfera, dove può sfuggire nello spazio esterno.

L'atmosfera esterna di Saturno è composta per il 96,3% da idrogeno e per il 3,25% da elio. La percentuale di elio è notevolmente minore rispetto all'abbondanza di questo elemento nel Sole. Le quantità di elementi più pesanti dell'elio non sono note con precisione; la massa degli elementi pesanti è stata dedotta dal modello della formazione del sistema solare ed è stata stimata, nel caso di Saturno, in 19-31 volte la massa della Terra, con una percentuale significativa situata nella regione del nucleo planetario.

Nell'atmosfera di Saturno sono state rilevate anche tracce di ammoniaca, acetilene, etano, propano, fosfina e metano. Le nubi superiori sono costituite da cristalli di ammoniaca, che gli conferiscono il tipico aspetto giallognolo, mentre quelle degli strati inferiori sembrano essere composte da idrosolfuro di ammonio (NH ₄SH) o acqua. La radiazione ultravioletta del Sole provoca la fotolisi del metano negli strati superiori dell'atmosfera, causando una serie di reazioni chimiche degli idrocarburi con i prodotti risultanti trasportati verso il basso dai vortici atmosferici. Questo ciclo fotochimico è regolato dal ciclo annuale stagionale di Saturno.

L'atmosfera di Saturno mostra bande simili a quelle di Giove, ma molto più deboli e più larghe vicino all' equatore. Le formazioni atmosferiche (macchie, nubi) sono così deboli da non essere mai state osservate prima dell'arrivo delle sonde Voyager. Da allora i telescopi a terra e in orbita sono migliorati al punto da poter condurre regolari osservazioni delle caratteristiche atmosferiche di Saturno. Sono state trovate tempeste di forma ovale dalla lunga vita e molto simili a quelle di Giove. Nel 1990 il telescopio spaziale Hubble osservò un'enorme nube bianca vicino all'equatore del pianeta, e un'altra fu osservata nel 1994.

Una sostanziale differenza fra le atmosfere di Giove e Saturno è la presenza di bande chiare e scure, specialmente presso l'equatore, molto evidenti nel primo ma estremamente soffuse e poco contrastate nell'altro. Il motivo è un più spesso strato di foschia che sovrasta la parte dell'alta atmosfera di Saturno, probabilmente causata dalla minore temperatura (130 K nell'alta atmosfera), che favorisce la formazione di nubi a una profondità maggiore rispetto a Giove. Ciò nonostante l'atmosfera saturniana è percorsa da venti fortissimi, che soffiano fino a 1 800 km/h presso l'equatore. Inoltre sono presenti cicloni, soprattutto alle alte latitudini, dalla durata relativamente breve, come quello ripreso dal telescopio spaziale Hubble nel 1990, tipico esempio di Grande Macchia Bianca, tempeste temporanee che si formano durante le estati saturniane nell'emisfero nord, e osservate anche nel 1876, 1903, 1933 e 1960, non presenti durante il passaggio delle sonde Voyager.

Negli anni ottanta le due sonde del Programma Voyager fotografarono una struttura esagonale presente nei pressi del polo nord del pianeta, alla latitudine 78° N, struttura che è stata osservata successivamente anche dalla sonda Cassini. Ciascun lato dell'esagono misura circa 13.800 km, più del diametro della Terra. L'intera struttura, unica nel sistema solare, ruota in un periodo di 10 ore, 39 minuti e 23 secondi, equivalente al periodo di rotazione del campo di emissioni radio, che si presume essere pari al periodo di rotazione delle parti interne di Saturno. La struttura esagonale non si muove in longitudine, come invece fanno le altre nubi nell'atmosfera visibile, e sembra essere piuttosto stabile nel tempo.

Non si conoscono ancora le cause della presenza di questa forma geometrica regolare, ma sembra che non ci sia un collegamento con la radio-emissione di Saturno e con la sua attività delle aurore polari.

Tra il 1997 e il 2002 il telescopio spaziale Hubble osservò nei pressi del polo sud una corrente a getto, ma nessuna struttura paragonabile all'esagono del polo nord. Nel novembre 2006 la NASA ha riferito che, tramite immagini della sonda Cassini, è stato osservato un uragano centrato nel polo sud, con un occhio del ciclone ben definito. La scoperta ha rivestito una notevole importanza perché non erano mai stati osservati nel sistema solare, Terra a parte, cicloni con l'"occhio" così definito, nemmeno quando la sonda Galileo osservò da vicino la Grande Macchia Rossa di Giove. Il ciclone potrebbe esistere da miliardi di anni, ha la grandezza circa della Terra e al suo interno i venti soffiano a 550 km/h, vale a dire a velocità doppia rispetto a un uragano terrestre di categoria 5.

L'esistenza della magnetosfera di Saturno è stata accertata dalla sonda Pioneer 11 nel 1979. Di semplice forma simmetrica, la sua intensità all'equatore è di 0,2 gauss (), circa un ventesimo di quello di Giove, e anche leggermente più debole del campo magnetico terrestre. Quando la Voyager 2 entrò nella magnetosfera di Saturno, l'intensità del vento solare era alta e la magnetosfera si estendeva solo fino a 19 raggi saturniani, o 1,1 milioni di chilometri.

La sua origine, come per il pianeta Giove, è dovuta allo strato di idrogeno liquido all'interno del pianeta, dove si producono frequenti scariche elettriche, e all'elevata velocità di rotazione. Un altro fattore che spiega la sua debole magnetosfera deriva dall'orientamento della stessa, che è quasi coincidente con l'asse di rotazione del pianeta, con uno scarto di solo 1°, contro i 10° di Giove.

La magnetosfera è composta da fasce di radiazione a forma di toroide nelle quali si ritrovano elettroni e nuclei atomici ionizzati. Il tutto si estende per oltre 2 milioni di chilometri e anche oltre nella direzione opposta a quella del Sole. L'interazione tra la magnetosfera e la ionosfera provoca aurore polari che circondano i poli. Queste aurore sono state fotografate anche dal telescopio spaziale Hubble.

Saturno possiede un sistema di anelli planetari, composti da milioni di piccoli oggetti ghiacciati, della grandezza che varia dal micrometro al metro, orbitanti attorno al pianeta sul suo piano equatoriale, e organizzati in un anello piatto. Poiché l'asse di rotazione di Saturno è inclinato rispetto al suo piano orbitale, anche gli anelli risultano inclinati. Questa natura "granulare" degli anelli fu dimostrata per via teorica fin dal 1859 dal fisico scozzese James Clerk Maxwell.

Gli anelli incominciano a un'altezza di circa 6 600 km dalla sommità delle nubi di Saturno e si estendono fino a 120 000 km, poco meno di un terzo della distanza Terra-Luna. Il loro spessore si pensa essere mediamente pari ad appena 10 metri.

La loro scoperta è dovuta a Christiaan Huygens, nel 1655; in precedenza già Galileo Galilei aveva notato delle insolite protuberanze ai lati del pianeta, ma la scarsa potenza del suo telescopio e la particolare posizione di Saturno all'epoca, con gli anelli disposti di taglio per un osservatore terrestre e quindi difficilmente visibili, non gli avevano permesso di distinguerne la forma con chiarezza.

Gli anelli sono divisi in sette fasce, separate da divisioni quasi vuote. L'organizzazione in fasce e divisioni risulta da una complessa dinamica ancora non ben compresa, ma nella quale giocano sicuramente un ruolo i cosiddetti satelliti pastori, lune di Saturno che orbitano all'interno o subito fuori dell'anello.

L'origine degli anelli è sconosciuta. Ci sono due ipotesi principali al riguardo: che siano il risultato della distruzione di un satellite di Saturno, provocata da una collisione con una cometa o con un altro satellite, oppure che siano un "avanzo" del materiale da cui si formò Saturno che non è riuscito ad assemblarsi in un corpo unico. Parte del ghiaccio della parte centrale degli anelli proviene dalle eruzioni del criovulcanismo di Encelado. In passato gli astronomi pensavano che gli anelli si fossero formati assieme al pianeta miliardi di anni fa, tuttavia studi più recenti basati sui dati della sonda Cassini suggeriscono che l'età degli anelli non sia superiore a 400 milioni di anni.

La composizione degli anelli principali, i primi quattro scoperti, anello A, B, C e D è per più del 99% di acqua pura in forma di agglomerati di ghiaccio, che li dota di una brillantezza notevole, dalla grandezza variabile mediamente tra 1 centimetro e 10 metri. Lo spessore degli anelli varia da 10 metri a un chilometro, apparendo quindi sottili all'osservazione. La densità di queste particelle varia da anello ad anello e anche all'interno dell'anello stesso, passando da valori di 40-140 grammi per centimetro quadrato a valori di circa zero in quelle che vengono definite divisioni o separazioni: spazi vuoti che separano gli anelli o all'interno di un anello, creati probabilmente da un gioco di risonanze gravitazionali dei satelliti pastori.

Alcuni agglomerati di ghiaccio più massicci possono alterare lievemente l'uniformità dell'anello. Agglomerati dell'ordine di centinaia di metri vengono definiti "minilune" ( moonlet in inglese) e non sono visibili al telescopio e nemmeno alle sonde che finora hanno visitato il pianeta, bensì creano delle perturbazioni che generano dei giochi di luce e ombra visibili solo in determinati periodi dell'anno saturniano. La NASA stima che gli anelli potrebbero "nascondere" milioni di minilune.

Nell'ottobre del 2009 grazie al telescopio spaziale Spitzer è stato scoperto il più grande anello di Saturno mai osservato in precedenza. Questo enorme anello si trova alla periferia del sistema di Saturno, in un'orbita inclinata di 27º rispetto al piano del sistema dei sette anelli principali. Il nuovo anello, che si ritiene sia originato da Febe, è composto di ghiaccio e di polvere allo stato di particelle alla temperatura di -157 °C. Pur essendo molto esteso questo anello è rilevabile solo nello spettro infrarosso, perché non riflette la luce visibile. La massa dell'anello comincia a una distanza di circa 6 milioni di chilometri dal pianeta e si estende fino a 11,9 milioni di chilometri. La scoperta potrebbe essere decisiva per risolvere il problema legato alla colorazione del satellite Giapeto: gli astronomi ritengono che le particelle dell'anello, che orbitano intorno a Saturno con moto retrogrado (proprio come Febe), vadano a collidere contro la superficie di Giapeto quando esso, durante il suo moto orbitale, attraversa l'anello.

Saturno possiede un elevato numero di satelliti naturali, 146, 12 dei quali scoperti solo nel 2005 grazie al telescopio giapponese Subaru, altri 15 scoperti tra il 2006 e il 2009. e altre 62 piccole lune sono state scoperte nel 2023, grazie a un gruppo guidato dall'Istituto di astronomia e astrofisica dell' Accademia Sinica di Taiwan. A maggio 2023 solo 63 di essi hanno un nome proprio. È difficile quantificare con precisione il loro numero, perché tecnicamente tutti i minuscoli corpi ghiacciati che compongono gli anelli di Saturno potrebbero essere considerati satelliti. Molte delle lune sono piuttosto piccole, la maggior parte ha un diametro minore di 10 km, mentre solo 13 hanno un diametro superiore ai 50 km. Tradizionalmente, la maggior parte delle lune di Saturno portano i nomi dei Titani della mitologia greca. Quando nel XX secolo i nomi dei Titani furono esauriti, le lune presero il nome da personaggi della mitologia greca e romana o da giganti di altre mitologie. Tutte le lune irregolari (eccetto Febe) hanno nomi di divinità della mitologia inuit, di quella celtica e di giganti di ghiaccio della mitologia norrena.

Il satellite saturniano di gran lunga più interessante è Titano, l'unico satellite del sistema solare a possedere una densa atmosfera e che da solo costituisce oltre il 95% della massa orbitante attorno a Saturno, anelli compresi. Titano fu anche il primo satellite saturniano scoperto, nel 1655, da Christiaan Huygens. Seguirono, tra il 1671 e il 1684, le scoperte di Teti, Dione, Rea e Giapeto da parte di Giovanni Cassini. Passò poi più di un secolo prima della scoperta, nel 1789, di Mimas e Encelado da parte di William Herschel, mentre Iperione fu scoperto nel 1848 da W.C. Bond, G.P. Bond e William Lassell., e fu l'ultimo scoperto con l'osservazione diretta tramite telescopi ottici. Già Febe, nel 1899, fu scoperto da William Henry Pickering mediante l'uso di lastre fotografiche a lunga esposizione. Nel 1966 venne scoperto Giano, che dette molti grattacapi agli astronomi del tempo: i dati acquisiti dalle osservazioni davano valori incompatibili relativamente al periodo e alla distanza da Saturno. Solo nel 1978 si ipotizzò che potesse esistere un altro satellite naturale a condividere la stessa orbita, unica spiegazione possibile del fenomeno osservato. Nel 1980 la sonda Voyager 1 confermò l'esistenza di Epimeteo nella stessa orbita di Giano, unico caso nel sistema solare di due satelliti che condividono la stessa orbita.

Il gran numero di satelliti e la presenza degli anelli rende molto complessa la dinamica del sistema di Saturno. Gli anelli sono influenzati dai movimenti dei satelliti, che causano marcate divisioni o lacune, e la forza di marea con Saturno porta effetti perturbanti sulle orbite dei satelliti minori. I satelliti di Saturno possono essere divisi a grandi linee in dieci gruppi a seconda delle orbite attorno al pianeta. Oltre alle piccole lune degli anelli, ai satelliti pastori, alle lune co-orbitali e alle lune irregolari, i grandi satelliti sono sostanzialmente divisi in "interni" ed "esterni": i satelliti interni orbitano all'interno del tenue Anello E e tra questi sono compresi Mimas, Encelado, Teti e Dione, le cui orbite sono contraddistinte da una bassa eccentricità orbitale e un' inclinazione orbitale inferiore a 1,5°, con l'eccezione di Giapeto, che ha un'inclinazione di 7,57°. Le grandi lune esterne, Rea, Titano, Iperione e Giapeto, orbitano di là dall'Anello E e in genere hanno un'inclinazione e un'eccentricità orbitale decisamente più elevata.

Encelado, che sembra simile nella composizione chimica alle comete, dall'esplorazione della missione Cassini in poi è stato considerato un potenziale habitat per la vita microbica. La missione ha provato l'esistenza di un oceano di acqua salata sotto la superficie ghiacciata di Encelado, dal quale si sprigionano pennacchi di gas in cui sono presenti gran parte degli ingredienti per sostenere le forme di vita che vivono per metanogenesi.

Tra le lune irregolari la più grande è Febe, che ha un diametro di 220 km, un semiasse maggiore di quasi 1,3 milioni di km e un periodo orbitale di 18 mesi. Per oltre un secolo, fino al 2000, si è creduto che fosse la luna più distante da Saturno, fino a quando furono scoperte diverse altre piccole lune più esterne. Ritenuto in passato un asteroide, la sua natura fu svelata dalla sonda Cassini: è un corpo composto da ghiaccio e roccia, simile a Plutone e Tritone, e faceva probabilmente parte di quella massa di corpi ghiacciati che ora formano la Fascia di Kuiper. Febe rimase intrappolato nel campo gravitazionale di Saturno quando le interazioni gravitazionali dei giganti gassosi, e in particolare di Giove, espulsero la maggior parte dei planetesimi ghiacciati verso il sistema solare esterno.

Saturno che divora i suoi figli, dipinto di Francisco Goya. Tra Greci e Romani era diffusa la credenza che Saturno divorasse i suoi figli perché era stato profetizzato che uno di loro avrebbe preso il suo posto, e così effettivamente avvenne quando il figlio Giove, nascosto alla nascita dalla madre, detronizzò il padre.

Il nome Saturno deriva dal dio romano dell' agricoltura, corrispondente del titano greco Kronos (o Crono). Saturno, come gli altri pianeti ben visibili a occhio nudo, era comunque noto fin dai tempi più antichi: nelle religioni della Mesopotamia era conosciuto come Ninib, o Ninurta, discendente del "Dio Sole" e guardiano della giustizia Šamaš. Come i "successori" Crono e Saturno di greci e romani era un dio contadino, inoltre era il protettore degli uomini dalle malattie causate dai demoni.

In ebraico antico, Saturno è conosciuto come Shabbathai e il suo angelo è Cassiel. La sua intelligenza o benefico spirito è Agiel (layga) e il suo spirito (l'aspetto più oscuro) è Zazel (lzaz). In lingua turca ottomana, urdu e malese, il suo nome è 'Zuhal', derivato dall'arabo زحل.

Sabato, il giorno della settimana, era associato a Saturno già ai tempi degli antichi romani ( Saturni dies), che lo consideravano il primo giorno della settimana planetaria, tradizione derivata probabilmente da quella ebraica. Il pianeta, tradizionalmente considerato come "freddo" perché il più lontano di quelli allora conosciuti, era associato anche alla tradizione ebraica di consumare pasti freddi il sabato. Anche nell'era moderna nei paesi di lingua inglese, riprendendo la tradizione romana, Saturno è associato al sabato ( Saturday).

Nell'astrologia

Nell' astrologia occidentale Saturno è associato alla privazione, alla perseveranza, alla logica, alla serietà, alla vecchiaia, e regola le responsabilità dell'individuo e il suo rapportarsi con equilibrio al mondo esterno. Apparentemente severo e negativo esso tuttavia aiuta la crescita interiore aiutando a superare i momenti di crisi con l'autocontrollo. Esso è domiciliato nell' Aquario (domicilio notturno) e nel Capricorno (domicilio diurno), in esaltazione nella Bilancia, in esilio nel Cancro e nel Leone, in caduta nell' Ariete.

Nell'astrologia medica Saturno regola i meccanismi fisiologici e cellulari. Simboleggia il freddo e pertanto rallenta le funzioni dell'organismo conferendo longevità ai suoi nativi.

Nell' induismo ci sono nove oggetti astrologici, conosciuti come Navagrahas. Saturno, uno di loro, è noto come "Shani", colui che giudica le persone in base alle azioni compiute nella loro vita.

Il pianeta compare nella Divina Commedia, e in particolare nel Canto ventunesimo del , dove rappresenta il settimo Cielo, caratterizzato dalla meditazione e dalla contemplazione.

Voltaire è stato uno dei primi a menzionare Saturno in un'opera di fantascienza.

Conosciuto fin dai tempi antichi, Saturno è stato spesso citato in opere letterarie, anche se in passato è stato menzionato sovente più per il suo significato astrologico che in opere di fantascienza.

Nel racconto di Voltaire del 1752 , l'omonimo protagonista, proveniente da Sirio, arriva prima su Saturno e fa amicizia con i suoi abitanti, che hanno 72 sensi e vivono 15.000 anni, dopodiché prosegue il viaggio con uno di loro verso la Terra. In Le avventure di Ettore Servadac ( 1877), Jules Verne descrive un viaggio nel sistema solare a bordo di una cometa che si spinge fino a Saturno. Le illustrazioni del romanzo lo presentano come un pianeta dalla superficie rocciosa e deserta, provvisto di 8 satelliti e 3 anelli. In A Journey in Other Worlds del 1894 di John Jacob Astor IV, esploratori dalla Terra raggiungono Saturno provenienti da Giove, che è un mondo di giungla tropicale molto simile all'antica Terra, e trovano che il pianeta è scuro, secco e morente. Gli unici abitanti di Saturno sono creature gigantesche simili a fantasmi che comunicano telepaticamente e possono prevedere il futuro.

Quando nel XX secolo la scienza moderna confermò che Saturno è un pianeta senza superficie solida, con un'atmosfera ostile alla vita, l'attenzione degli autori di opere fantascientifiche si spostò maggiormente sulle sue lune, e Saturno non venne praticamente più preso in considerazione come scenario di storie di fantascienza. Isaac Asimov ad esempio, in Lucky Starr e gli anelli di Saturno, cita ampiamente gli anelli, ambientando però il seguito sui satelliti Mimas e Titano. Il romanzo 2001: Odissea nello spazio ( 1968), di Arthur C. Clarke, base di una prima versione della sceneggiatura del film omonimo, termina nel sistema di Saturno e precisamente sul satellite Giapeto. Invece il film e i seguiti del libro sono ambientati nel sistema di Giove. Un'opera che pone Saturno come scenario principale in tempi recenti è Saturn Rukh (1997), romanzo di Robert L. Forward, in cui una spedizione umana su Saturno cerca di entrare in contatto con enormi esseri, detti "Rukh", che vivono galleggiando nell'atmosfera del pianeta.

Anche al cinema, di Saturno viene citato più il suo sistema di lune che il pianeta stesso, come in , film del 1980 diretto da Stanley Donen, ambientato sulla terza luna. Il nome del satellite non viene citato e dovrebbe trattarsi di Teti, anche se qualche recensione cita Titano come scenario.

1. ^ Calcolata a partire dalla velocità orbitale media e dal periodo orbitale.

2. ^ Calcolata a partire dal diametro equatoriale e dal periodo di rotazione.

H. L. Shipman, L'Universo inquieto. Guida all'osservazione a occhio nudo e con il telescopio. Introduzione all'astronomia, Bologna, Zanichelli, 1984, ISBN 88-08-03170-5.

H. Reeves, L'evoluzione cosmica, Milano, Rizzoli, 2000, ISBN 88-17-25907-1.

AA.VV, L'Universo - Grande enciclopedia dell'astronomia, Novara, De Agostini, 2002.

J. Gribbin, Enciclopedia di astronomia e cosmologia, Milano, Garzanti, 2005, ISBN 88-11-50517-8.

W. Owen et al., Atlante illustrato dell'Universo, Milano, Il Viaggiatore, 2006, ISBN 88-365-3679-4.

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M. Hack, Alla scoperta del sistema solare, Milano, Mondadori Electa, 2003, p. 264, ISBN 978-88-370-2089-7.

F. Biafore, In viaggio nel sistema solare. Un percorso nello spazio e nel tempo alla luce delle ultime scoperte, Gruppo B, 2008, p. 146, ISBN 978-88-95650-18-0.

C. Guaita, I giganti con gli anelli. Le rivoluzionarie scoperte sui pianeti esterni, Gruppo B, 2009, p. 114, ISBN 978-88-95650-23-4.

Wikimedaglia

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Saturno Foto di Saturno ottenuta dalla Voyager 2 il 5 agosto 1981 da circa 29 milioni di chilometri. Si notano tre dei suoi satelliti ghiacciati sulla sinistra; in ordine di distanza dal pianeta: Teti, Dione e Rea. L'ombra di Teti è proiettata sull'emisfero sud di Saturno.

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Risulta essere il pianeta più freddo del Sistema solare .La NASA ritiene che la ragione per cui risulti cosi' freddo sia dovuta all'inclinazione assiale .Esso ruota in senso orario.

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Il suo colore azzurro è dovuto principalmente al fatto che è composto di acqua e metano.

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Nettuno

Nettuno visto dalla sonda Voyager 2, a circa 7 milioni di km dal pianeta

Stella madre

Sole

Scoperta

23 settembre 1846[1]

Scopritori

Urbain Le Verrier
John Couch Adams
Johann Galle

Classificazione

Gigante gassoso

Parametri orbitali

(all' epoca J2000)

Semiasse maggiore

4 498 252 900 km
30,068963 au

Perielio

4 459 631 496 km
29,81079527 au[2]

Afelio

4 536 874 325 km
30,32713169 au[2]

Circonf. orbitale

28 263 000 000 km
188,93 au

Periodo orbitale

60 223,3528 giorni
(164,88 anni)[3]

Periodo sinodico

367,49 giorni[4]

Velocità orbitale

5,385 5,432 5,479 km/s (min)
km/s (media)
km/s (max)

Inclinazione rispetto
all'equat. del Sole

6,43°

Longitudine del
nodo ascendente

131,72169°

Satelliti

14

Anelli

10

Dati fisici

Diametro equat.

49528 km [5][6]

Diametro polare

48682 km [5][6]

Superficie

7,619×10 ¹⁵ m² [3][6]

Volume

6,254×10 ²² m³ [4][6]

Massa

Densità media

1,638 kg/m³ [4]

Acceleraz. di gravità in superficie

11,15 m/s²
(1,14 g)[4][6]

Velocità di fuga

23,5 km/s [4][6]

Periodo di rotazione

16,11 ore
(16 h 6 min 36 s)[4]

Velocità di rotazione
(all'equatore)

2680 m/s

Inclinazione assiale

28,32°[4]

Temperatura
superficiale

50 K (−223,2 °C) (min)
53 K (−220,2 °C) (media)

Albedo

0,41[4]

Dati osservativi

Magnitudine app.

7,70[4][7] (min)
7,84[4][7] (media)
8,00[4][7] (max)

Diametro
apparente

2,0"[4][7] (medio)
2,4"[4][7] (max)

Nettuno è l'ottavo e più lontano pianeta del Sistema solare partendo dal Sole. Si tratta del quarto pianeta più grande, considerando il suo diametro, e il terzo se si considera la sua massa. Nettuno ha 17 volte la massa della Terra ed è leggermente più massiccio del suo quasi-gemello Urano, la cui massa è uguale a 15 masse terrestri, ma è meno denso rispetto a Nettuno.[8] Il nome del pianeta è dedicato al dio romano del mare (Nettuno); il suo simbolo è ♆ ( ), una versione stilizzata del tridente di Nettuno.

Scoperto la sera del 23 settembre 1846 da Johann Gottfried Galle, con il telescopio dell' Osservatorio astronomico di Berlino, e da Heinrich Louis d'Arrest, uno studente di astronomia che lo assisteva, Nettuno fu il primo pianeta ad essere stato trovato tramite calcoli matematici più che attraverso regolari osservazioni: cambiamenti insoliti nell'orbita di Urano indussero gli astronomi a credere che vi fosse, all'esterno, un pianeta sconosciuto che ne perturbava l'orbita. Il pianeta fu scoperto entro appena un grado dal punto previsto. La luna Tritone fu individuata poco dopo, ma nessuno degli altri tredici satelliti naturali di Nettuno fu scoperto prima del XX secolo. Il pianeta è stato visitato da una sola sonda spaziale, la , che transitò vicino ad esso il 25 agosto 1989.

Nettuno ha una composizione simile a quella di Urano ed entrambi hanno composizioni differenti da quelle dei più grandi pianeti gassosi Giove e Saturno. Per questo sono talvolta classificati in una categoria separata, i cosiddetti " giganti ghiacciati". L' atmosfera di Nettuno, sebbene simile a quelle sia di Giove che di Saturno essendo composta principalmente da idrogeno ed elio, possiede anche maggiori proporzioni di " ghiacci", come acqua, ammoniaca e metano, assieme a tracce di idrocarburi e forse azoto. In contrasto, l'interno del pianeta è composto essenzialmente da ghiacci e rocce come il suo simile Urano. Le tracce di metano presenti negli strati più esterni dell'atmosfera contribuiscono a conferire al pianeta Nettuno il suo caratteristico colore blu intenso.

Nettuno possiede i venti più forti di ogni altro pianeta nel Sistema Solare. Sono state misurate raffiche a velocità superiori ai . All'epoca del sorvolo da parte della Voyager 2, nel 1989, l'emisfero sud del pianeta possedeva una Grande Macchia Scura analoga alla Grande Macchia Rossa di Giove; la temperatura delle nubi più alte di Nettuno era di circa , una delle più fredde del Sistema solare, a causa della grande distanza dal Sole. La temperatura al centro del pianeta è di circa 7000 °C, comparabile con la temperatura superficiale del Sole e simile a quella del nucleo di molti altri pianeti conosciuti. Il pianeta possiede inoltre un debole sistema di anelli, scoperto negli anni sessanta ma confermato solo dalla Voyager 2.

Immagine di Nettuno raccolta nel visibile dal Telescopio spaziale Hubble

Nettuno è invisibile ad occhio nudo dalla Terra; la sua magnitudine apparente, sempre compresa fra la 7,7 e la 8,0, necessita almeno di un binocolo per permettere l'individuazione del pianeta.

Visto attraverso un grande telescopio, Nettuno appare come un piccolo disco bluastro dal diametro apparente di 2,2-2,4 secondi d'arco simile nell'aspetto ad Urano. Il colore è dovuto alla presenza di metano nell' atmosfera nettuniana, in ragione del 2%. Si è avuto un netto miglioramento nello studio visuale del pianeta dalla Terra con l'avvento del Telescopio spaziale Hubble e dei grandi telescopi a terra con ottiche adattive. Le immagini migliori ottenibili dalla Terra permettono oggi di individuarne le formazioni nuvolose più pronunciate e le regioni polari, più chiare del resto dell' atmosfera. Con strumenti meno precisi è impossibile individuare qualsiasi formazione superficiale del pianeta, ed è preferibile dedicarsi alla ricerca del suo satellite principale, Tritone.

Ad osservazioni nelle frequenze radio, Nettuno appare essere la sorgente di due emissioni: una continuata e piuttosto debole, l'altra irregolare e più energetica. Gli studiosi ritengono che entrambe siano generate dal campo magnetico rotante del pianeta. Le osservazioni nell' infrarosso esaltano le formazioni nuvolose del pianeta, che brillano luminose sullo sfondo più freddo, e permettono di determinarne agevolmente le forme e le dimensioni.

La prima osservazione certa di Nettuno fu effettuata da Galileo Galilei, il 27 dicembre 1612, che disegnò la posizione del pianeta sulle proprie carte astronomiche scambiandolo per una stella fissa. Per una coincidenza fortuita, in quel periodo il moto apparente di Nettuno era eccezionalmente lento, perché proprio quel giorno aveva iniziato a percorrere il ramo retrogrado del suo moto apparente in cielo, e non poteva essere individuato mediante i primitivi strumenti di Galilei. Qualche giorno dopo, il 4 gennaio 1613, si verificò addirittura l'occultazione di Nettuno da parte di Giove: se Galileo avesse continuato ancora per qualche giorno le sue osservazioni, avrebbe dunque osservato la prima occultazione dell'era telescopica.

La scoperta del pianeta dovette invece aspettare fino alla metà del XIX secolo.

Quando nel 1821 Alexis Bouvard pubblicò il primo studio dei parametri orbitali di Urano divenne chiaro agli astronomi che il moto del pianeta divergeva in maniera apprezzabile dalle previsioni teoriche; il fenomeno poteva essere spiegato solo teorizzando la presenza di un altro corpo di notevoli dimensioni nelle regioni più esterne del sistema solare.

Urbain Le Verrier

Indipendentemente fra loro il matematico inglese John Couch Adams (nel 1843) ed il francese Urbain Le Verrier (nel 1846) teorizzarono con buona approssimazione posizione e massa di questo presunto nuovo pianeta. Mentre le ricerche di Adams vennero trascurate dall'astronomo britannico George Airy, cui egli si era rivolto per sottolineare la necessità di ricercare il nuovo pianeta nella posizione trovata, quelle di Le Verrier vennero applicate da due astronomi dell' Osservatorio di Berlino, Johann Gottfried Galle e Heinrich d'Arrest: dopo meno di mezz'ora dall'inizio delle ricerche − aiutati dall'utilizzo di una carta stellare della regione in cui si sarebbe dovuto trovare Nettuno che avevano compilato le notti precedenti e con cui confrontarono le osservazioni − il 23 settembre 1846 i due individuarono il pianeta a meno di un grado dalla posizione prevista da Le Verrier (ed a dodici gradi dalla posizione prevista da Adams).

Nel giugno del 1846 Le Verrier aveva pubblicato una stima della posizione del pianeta simile a quanto calcolato da Adams. Ciò aveva spinto Airy a sollecitare il direttore dell' osservatorio di Cambridge, James Challis, a cercare il pianeta. Challis aveva quindi setacciato il cielo tra agosto e settembre, ma invano. Dopo che Galle ebbe comunicato l'avvenuta scoperta, Challis realizzò di aver osservato il pianeta due volte in agosto, ma di non averlo identificato a causa della metodologia con cui aveva affrontato la ricerca.

Sulla scia della scoperta si sviluppò un'accesa rivalità tra francesi ed inglesi sulla priorità della scoperta, da cui emerse infine il consenso internazionale che entrambi, Le Verrier ed Adams, ne meritassero il credito. La questione è stata riaperta nel 1998, dopo la morte dell'astronomo Olin Eggen, dal ritrovamento di un fascicolo, chiamato "Neptune papers", di cui Eggen era in possesso. Il fascicolo contiene documenti storici provenienti dall' Osservatorio reale di Greenwich che sembra siano stati rubati dallo stesso Eggen e nascosti per quasi tre decenni. Dopo aver preso visione di tali documenti alcuni storici suggeriscono che Adams non meriti egual credito di Le Verrier. Dal 1966 Dennis Rawlins ha messo in discussione la credibilità della rivendicazione di co-scoperta di Adams. In un articolo del 1992 sul suo giornale, Dio, ha espresso l'opinione che la rivendicazione britannica sia un "furto". Nel 2003 Nicholas Kollerstrom dell' University College London ha detto: "Adams ha eseguito alcuni calcoli ma era piuttosto incerto su dove diceva che fosse Nettuno".

Poco dopo la scoperta ci si riferiva a Nettuno semplicemente come al "pianeta più esterno di Urano". Galle fu il primo a suggerire un nome e propose di nominarlo in onore del dio Giano. In Inghilterra Challis avanzò il nome .

Rivendicando il diritto a denominare il nuovo pianeta da lui scoperto, Le Verrier propose il nome Nettuno, affermando falsamente, tra l'altro, che il nome fosse stato già ufficialmente approvato dal Bureau des longitudes francese. In ottobre cercò di nominare il pianeta Le Verrier, dal proprio nome, e fu patriotticamente supportato dal direttore dell' Osservatorio di Parigi, François Arago. Sebbene questa proposta incontrò una dura opposizione al di fuori della Francia, gli almanacchi francesi reintrodussero rapidamente il nome Herschel per Urano, dal nome del suo scopritore William Herschel, e Leverrier per il nuovo pianeta.

Il 29 dicembre 1846 Friedrich von Struve si espresse pubblicamente in favore del nome Nettuno presso l' Accademia delle Scienze di San Pietroburgo ed in pochi anni Nettuno divenne il nome universalmente accettato. Nella mitologia romana, Nettuno è il dio del mare, identificato con il greco Poseidone. La richiesta di un nome mitologico sembrava in linea con la nomenclatura degli altri pianeti che prendono il proprio nome da divinità romane, ad eccezione soltanto della Terra e di Urano, che lo trae invece da una divinità della mitologia greca.

William Lassell

Alla fine dell' Ottocento fu ipotizzato che presunte irregolarità osservate nel moto di Urano e Nettuno derivassero dalla presenza di un altro pianeta più esterno. Dopo estese campagne di ricerca, Plutone fu scoperto il 18 febbraio 1930 alle coordinate previste dai calcoli di William Henry Pickering e Percival Lowell per il nuovo pianeta. Tuttavia il nuovo pianeta era troppo lontano perché potesse generare le irregolarità riscontrate nel moto di Urano, mentre quelle riscontrate nel moto di Nettuno derivavano da un errore nella stima della massa del pianeta (che fu individuato con la missione Voyager 2) e che era all'origine, tra l'altro, delle irregolarità di Urano. La scoperta di Plutone fu quindi piuttosto fortuita.

A causa della sua grande distanza le conoscenze su Nettuno rimasero frammentarie almeno fino alla metà del Novecento quando Gerard Kuiper scoprì la sua seconda luna, Nereide. Negli anni settanta e ottanta si accumularono indizi sulla probabile presenza di anelli o archi di anelli. Nel 1981 Harold Reitsema scoprì il suo terzo satellite Larissa.

La sonda Voyager 2 mentre sorvola Nettuno (rappresentazione artistica)

L'unica sonda spaziale ad aver visitato Nettuno è stata la Voyager 2, nel 1989; con un sorvolo ravvicinato del pianeta la Voyager ha permesso di individuarne le principali formazioni atmosferiche, alcuni anelli e numerosi satelliti. Il 25 agosto 1989 la sonda ha sorvolato il polo nord di Nettuno ad una quota di per poi dirigersi verso Tritone, il satellite maggiore, raggiungendo una distanza minima di circa .

Dopo le ultime misure scientifiche condotte durante la fase di allontanamento dal gigante gassoso, il 2 ottobre 1989, tutti gli strumenti della sonda sono stati spenti, lasciando in funzione solamente lo spettrometro ultravioletto. Voyager 2 iniziava così una lunga marcia verso lo spazio interstellare, alla velocità di 470 milioni di chilometri all'anno; l'inclinazione della sua traiettoria rispetto all' eclittica è di circa 48°. Si ritiene che, al ritmo attuale, la Voyager 2 passerà a 4,3 anni luce dal sistema di Sirio tra 296 000 anni.

Negli anni duemila la NASA aveva concepito due possibili missioni: un , il cui lancio non è previsto prima del 2040 ed una sonda ( Argo) che avrebbe dovuto effettuare un fly-by del pianeta per proseguire verso due o tre oggetti della fascia di Kuiper, la cui ultima finestra favorevole di lancio era prevista per il 2019. La missione non fu tuttavia formalmente proposta per la carenza di plutonio-238 che avrebbe dovuto alimentare il generatore termoelettrico a radioisotopi. Nel 2020 la NASA ha presentato una proposta di una missione scientifica per lo studio di Nettuno e dei suoi satelliti, in particolare di Tritone, denominato Neptune Odissey. Il lancio sarebbe previsto nel 2033 e l'arrivo a Nettuno nel 2049.

Dal 2018, l' Agenzia spaziale cinese studia un progetto per una coppia di sonde simili alle Voyager, provvisoriamente conosciute come Interstellar Express o Interstellar Heliosphere Probe. Entrambe le sonde saranno lanciate contemporaneamente nel 2024 e seguiranno percorsi diversi per esplorare le estremità opposte dell' eliosfera; la seconda sonda, IHP-2, sorvolerà Nettuno nel gennaio 2038, passando a soli 1.000 km dalla sommità delle nubi, e potrebbe rilasciare una piccola sonda nell'atmosfera durante il sorvolo.

ODINUS invece è una proposta di missione dell' Agenzia spaziale europea nell'ambito del programma Cosmic Vision. Il progetto prevede l'invio di due orbiter gemelli, uno con destinazione Urano e l'altro diretto verso Nettuno, chiamati rispettivamente Freyr e Freyja e il cui lancio sarebbe previsto per il 2034. Nonostante non sia stata selezionata nel 2014 il progetto ha riscosso interesse e potrebbe essere ridiscusso anche nell'ambito di una collaborazione con la NASA. Il problema maggiore è infatti legato dalla grande distanza di Nettuno dal Sole che non permette l'uso dei panelli solari come fonte di alimentazione, e l'ESA non ha disponibilità di plutonio-238 per un generatore termoelettrico a radioisotopi, mentre la NASA ha aperto da pochi anni un impianto di produzione di plutonio a scopi aeronautici, dopo che gli impianti per la produzione di armi nucleari sono stati dismessi nel secolo scorso.

L'ultima immagine dell'intero disco di Nettuno ripresa dalla Voyager 2 prima del massimo avvicinamento

Il pianeta compie una rivoluzione attorno al Sole in circa 164,79 anni. Con una massa pari a circa 17 volte quella terrestre ed una densità media di 1,64 volte quella dell' acqua, Nettuno è il più piccolo e più denso fra i pianeti giganti del sistema solare. Il suo raggio equatoriale, ponendo lo zero altimetrico alla quota in cui la pressione atmosferica vale , è di .

Nettuno compie una rotazione completa intorno al proprio asse in circa 16,11 ore. L'asse è inclinato di 28,32° rispetto al piano orbitale, valore simile all'angolo d'inclinazione dell'asse della Terra (23°) e di Marte (25°). Di conseguenza i tre pianeti sperimentano cambiamenti stagionali simili. Tuttavia il lungo periodo orbitale implica che su Nettuno ciascuna stagione abbia una durata di circa quaranta anni terrestri.

Poiché Nettuno non è un corpo solido, la sua atmosfera presenta una rotazione differenziale: le ampie fasce equatoriali ruotano con un periodo di circa 18 ore, superiore al periodo di rotazione del campo magnetico del pianeta che è pari a 16,1 ore; le regioni polari invece completano una rotazione in 12 ore. Nettuno presenta la rotazione differenziale più marcata del sistema solare che origina forti venti longitudinali.

Il diagramma mostra le risonanze orbitali nella Fascia di Kuiper causate da Nettuno: nelle regioni evidenziate orbitano gli oggetti con una risonanza 2:3 con Nettuno (i plutini), gli oggetti classici della Fascia di Kuiper (i cubewani) e gli oggetti con una risonanza 1:2 con Nettuno (i twotini).

Le nuove scoperte di moltissimi corpi celesti nel sistema solare esterno hanno portato gli astronomi a coniare un nuovo termine, oggetto transnettuniano, che designa qualsiasi oggetto orbitante oltre l'orbita di Nettuno (o comunque formatosi in quella regione).

Nettuno ha un impatto profondo sulla regione subito oltre la sua orbita, da fino a dal Sole e conosciuta come fascia di Kuiper, un anello di piccoli mondi ghiacciati simile alla Fascia principale degli asteroidi, ma molto più vasto. Così come la gravità di Giove domina la Fascia principale, definendone la forma, così la gravità di Nettuno domina completamente la Fascia di Kuiper. Nel corso della storia del Sistema solare, la gravità di Nettuno ha destabilizzato alcune regioni della Fascia, creandovi dei vuoti. La zona compresa tra 40 e 42 UA ne è un esempio.

All'interno di queste regioni vuote esistono tuttavia orbite seguendo le quali alcuni oggetti hanno potuto sopravvivere nei miliardi di anni che hanno portato all'attuale struttura del Sistema solare. Queste orbite presentano fenomeni di risonanza con Nettuno, cioè gli oggetti che le percorrono completano un'orbita intorno al Sole in una precisa frazione del periodo orbitale di Nettuno. Se un corpo completa una propria orbita per ogni due orbite di Nettuno avrà completato metà della sua orbita ogni volta che il pianeta ritorna alla sua posizione iniziale. La popolazione di oggetti risonanti più numerosa, con più di 200 oggetti noti, presenta una risonanza 2:3 con il pianeta. Tali oggetti, che completano un'orbita per ogni orbita e mezzo di Nettuno, sono stati chiamati plutini dal nome del più grande fra essi, Plutone. Sebbene Plutone attraversi l'orbita di Nettuno regolarmente, la risonanza garantisce che essi non potranno mai collidere. Un altro importante gruppo della Fascia di Kuiper è quello dei twotini, che sono caratterizzati da una risonanza 2:1; ci sono poi oggetti che presentano anche altri rapporti di risonanza, ma non sono molto numerosi. Altri rapporti che sono stati osservati comprendono: 3:4, 3:5, 4:7 e 2:5.

È curioso osservare che a causa dell'alta eccentricità dell' orbita di Plutone, periodicamente Nettuno viene a trovarsi più lontano dal Sole di quest'ultimo, come è accaduto fra il 1979 ed il 1999.

Nettuno possiede inoltre un certo numero di asteroidi troiani, che occupano le regioni gravitazionalmente stabili che precedono e seguono il pianeta sulla sua orbita ed identificate come L4 e L5. Gli asteroidi troiani sono spesso descritti anche come oggetti in risonanza 1:1 con Nettuno. Sono notevolmente stabili nelle loro orbite ed è improbabile che siano stati catturati dal pianeta, ma si ritiene piuttosto che si siano formati con esso.

Una serie di immagini che mostra i reciproci rapporti tra i pianeti esterni e la Fascia di Kuiper secondo il modello di Nizza: a) Prima della risonanza Giove/Saturno 2:1 b) Spostamento degli oggetti della Cintura di Kuiper nel sistema solare dopo lo slittamento dell'orbita di Nettuno c) Dopo l'espulsione dei corpi della Fascia di Kuiper ad opera di Giove.

La formazione dei giganti ghiacciati, Nettuno e Urano, è difficile da spiegare con esattezza. I modelli correnti suggeriscono che la densità di materia delle regioni più esterne del Sistema solare fosse troppo bassa per formare corpi così grandi tramite il meccanismo tradizionalmente accettato dell' accrezione e sono state avanzate varie ipotesi per spiegare la loro evoluzione. Una è quella secondo cui i giganti ghiacciati non si siano formati tramite l'accrezione del nucleo, ma dalle instabilità dell'originario disco protoplanetario e, in seguito, la loro atmosfera sarebbe stata spazzata via dalle radiazioni di una stella massiccia di classe spettrale O B molto vicina. Un concetto alternativo è quello secondo cui si formarono più vicini al Sole, dove la densità di materia era più elevata, e poi migrarono verso le attuali orbite.

L'ipotesi della migrazione è favorita dalla sua caratteristica di poter spiegare le attuali risonanze orbitali nella Fascia di Kuiper, in particolare la risonanza 2:5. Quando Nettuno migrò verso l'esterno, si scontrò con gli oggetti della proto-fascia di Kuiper, creando nuove risonanze e mandando in caos le altre orbite. Si crede che gli oggetti nel disco diffuso siano stati spinti nelle attuali posizioni da interazioni con le risonanze create dalla migrazione di Nettuno. Il modello di Nizza, un modello formulato al computer nel 2004 da Alessandro Morbidelli dell' Osservatorio della Costa Azzurra a Nizza, suggerisce che la migrazione di Nettuno nella Fascia di Kuiper potrebbe essere stata provocata dalla formazione di una risonanza 1:2 nelle orbite di Giove e Saturno, che creò una spinta gravitazionale che mandò sia Urano che Nettuno verso orbite più alte causando così il loro spostamento. L'espulsione risultante di oggetti dalla proto-fascia di Kuiper potrebbe anche spiegare l' intenso bombardamento tardivo avvenuto circa 600 milioni di anni dopo la formazione del Sistema solare e la comparsa degli asteroidi troiani di Giove.

Le dimensioni di Terra e Nettuno a paragone

Con una massa di Nettuno è un corpo intermedio fra la Terra ed i grandi giganti gassosi: la sua massa è diciassette volte quella della Terra, ma è appena un diciannovesimo di quella di Giove. Il raggio equatoriale del pianeta è di , circa quattro volte maggiore di quello della Terra. Nettuno ed Urano sono spesso considerati come una sottoclasse di giganti, chiamata "giganti ghiacciati", a causa delle loro dimensioni inferiori e alla più alta concentrazione di sostanze volatili rispetto a Giove e Saturno. Nella ricerca di pianeti extrasolari Nettuno è stato usato come termine di paragone: i pianeti scoperti con una massa simile sono detti infatti "pianeti nettuniani", così come gli astronomi si riferiscono ai vari "pianeti gioviani".

La struttura interna di Nettuno:
1. Atmosfera superiore, sommità delle nubi.
2. Atmosfera inferiore, costituita da idrogeno, elio e gas metano.
3. Mantello d'acqua, ammoniaca e metano ghiacciato.
4. Nucleo di roccia e ghiaccio.

Gradualmente questa regione più calda e oscura condensa in un mantello liquido surriscaldato, dove le temperature raggiungono valori compresi fra i ed i . Il mantello possiede una massa di 10-15 masse terrestri ed è ricco di acqua, ammoniaca, metano ed altre sostanze. Come è solito nelle scienze planetarie, questa mistura è chiamata "ghiacciata", sebbene sia in realtà un fluido caldo e molto denso. Questo fluido, che possiede un'elevata conduttività elettrica, è talvolta chiamato "oceano di acqua e ammoniaca". Alla profondità di , lo scenario potrebbe essere quello in cui il metano si decompone in cristalli di diamante e precipita verso il centro. Il nucleo planetario di Nettuno è composto da ferro, nichel e silicati; i modelli forniscono una massa di circa 1,2 masse terrestri. La pressione del nucleo è di , milioni di volte superiore a quella della superficie terrestre, e la temperatura potrebbe essere sui .

Si ritiene che le maggiori variazioni climatiche di Nettuno, comparate con quelle di Urano, siano dovute in parte al suo calore interno più elevato. Sebbene Nettuno sia distante dal Sole una volta e mezzo più di Urano e riceva quindi solo il 40% della quantità di luce, la superficie dei due pianeti è grosso modo uguale. Le regioni più superficiali della troposfera di Nettuno raggiungono la bassa temperatura di . Alla profondità in cui la pressione atmosferica è pari a la temperatura è di . In profondità nello strato di gas, tuttavia, la temperatura sale costantemente; così come Urano, la sorgente di questo riscaldamento è sconosciuta, ma la discrepanza è maggiore: Urano irradia solo 1,1 volte la quantità di energia che riceve dal Sole, mentre Nettuno ne irradia 2,61 volte tanto, indicando che la sua sorgente interna di calore genera il 161% in più dell'energia ricevuta dal Sole. Nettuno è il pianeta del Sistema solare più lontano dal Sole, ma la sua sorgente interna di energia è sufficiente a causare i venti planetari più veloci visti in tutto il Sistema solare. Sono state suggerite alcune possibili spiegazioni fra le quali il calore radiogenico proveniente dal nucleo del pianeta, la dissociazione del metano in catene di idrocarburi sotto elevate pressioni atmosferiche, e i moti convettivi della bassa atmosfera che causano onde di gravità che si dissolvono sopra la tropopausa.

Ad alta quota, l'atmosfera di Nettuno è formata all'80% da idrogeno ed al 19% da elio, e tracce di metano. Notevoli bande di assorbimento del metano si trovano vicino alla lunghezza d'onda dei nella parte rossa ed infrarossa dello spettro. Così come per Urano, quest'assorbimento della luce rossa da parte del metano atmosferico contribuisce a conferire a Nettuno il suo caratteristico colore azzurro intenso, sebbene il colore azzurro differisca dal più tenue acquamarina tipico di Urano. Dato che la quantità di metano contenuta nell'atmosfera di Nettuno è simile a quella di Urano, ci dev'essere qualche altra sostanza non conosciuta che contribuisca in modo determinante a conferire questa tonalità così intensa al pianeta.

L' atmosfera di Nettuno è suddivisa in due regioni principali: la bassa troposfera, dove la temperatura decresce con l'altitudine, e la stratosfera, dove la temperatura aumenta con l'altitudine; il confine fra le due, la tropopausa si trova a circa . La stratosfera dunque è seguita dalla termosfera alla pressione inferiore a 10 −4−10 −5 µbar. L'atmosfera sfuma gradualmente verso l' esosfera.

Una scia di nubi d'alta quota su Nettuno crea un'ombra sulla superficie di nubi sottostante

I modelli suggeriscono che la troposfera di Nettuno sia attraversata da nubi di varia composizione a seconda dell'altitudine. Il livello superiore di nubi si trova a pressioni inferiori a dove la temperatura è adatta alla condensazione del metano. Con pressioni fra si crede si formino nubi di ammoniaca e acido solfidrico; oltre i di pressione, le nubi potrebbero essere costituite da ammoniaca, solfato d'ammonio ed acqua. Le nubi più profonde di ghiaccio d'acqua potrebbero formarsi a pressioni attorno ai , dove la temperatura raggiunge gli . Sotto ancora si potrebbero trovare delle nubi di ammoniaca e acido solfidrico.

Sono state osservate nubi d'alta quota su Nettuno che formano delle ombre sopra l'opaco manto nuvoloso sottostante. Ci sono anche delle bande di nubi d'alta quota che circondano il pianeta a latitudini costanti; queste bande disposte a circonferenza hanno degli spessori di e si trovano a circa sopra il manto nuvoloso sottostante.

Lo spettro di Nettuno suggerisce che i suoi strati atmosferici inferiori siano nebbiosi a causa della concentrazione di prodotti della fotolisi ultravioletta del metano, come etano e acetilene; l'atmosfera contiene anche tracce di monossido di carbonio e acido cianidrico. La stratosfera del pianeta è più tiepida di quella di Urano a causa dell'elevata concentrazione di idrocarburi.

Per ragioni ancora non conosciute la termosfera planetaria possiede una temperatura insolitamente alta, pari a circa . Il pianeta è troppo lontano dal Sole perché il calore sia generato dalla radiazione ultravioletta; una possibilità per spiegare il meccanismo di riscaldamento è l'interazione atmosferica fra ioni nel campo magnetico del pianeta. Un'altra possibile causa è data dalle onde di gravità dall'interno che si disperdono nell'atmosfera. La termosfera contiene tracce di diossido di carbonio ed acqua, che potrebbero provenire da sorgenti esterne, come meteoriti e polveri.

Una differenza fra Nettuno e Urano che mostrò la sonda spaziale Voyager 2 fu il livello tipico di attività meteorologica. Quando la sonda sorvolò Urano, nel 1986, questo pianeta era visivamente privo di attività atmosferica, in contrasto, Nettuno mostrava notevoli fenomeni climatici durante il sorvolo della sonda, avvenuto nel 1989. Tuttavia, le osservazioni compiute su Urano nel corso del XXI secolo, quando questi entrò nella fase equinoziale, mostrarono un'attività atmosferica mai vista prima, rendendolo di fatto molto più simile a Nettuno rispetto a quanto si pensava in precedenza.

La Grande Macchia Scura (al centro), Scooter (la nube bianca in mezzo),[95] e la Piccola Macchia Scura (in basso).

Il tempo meteorologico di Nettuno è caratterizzato da sistemi tempestosi estremamente dinamici, con venti che raggiungono la velocità supersonica di . Più tipicamente, tracciando il movimento delle nubi persistenti, la velocità del vento sembra variare dai in direzione est fino ai in direzione ovest. Sulla cima delle nubi, i venti predominanti variano in velocità dai lungo l'equatore ai sui poli. Molti dei venti di Nettuno si muovono in direzione opposta rispetto alla rotazione del pianeta. Il livello generale dei venti mostra una rotazione prograda alle alte latitudini e retrograda alle basse latitudini; si ritiene che la differenza della direzione dei flussi ventosi sia un effetto superficiale e non dovuto ad alcun processo atmosferico più profondo. A 70° S di latitudine, un getto ad alta velocità viaggia a 300 m s −1. L'abbondanza di metano, etano e acetilene all'equatore di Nettuno è 10-100 volte superiore di quella dei poli; ciò è interpretato come un'evidenza della presenza di fenomeni di risalita all'equatore e di subsidenza verso i poli. Nel 2007 fu scoperto che gli strati superiori della troposfera del polo sud di Nettuno erano di circa più tiepidi che nel resto del pianeta, con una media di circa . Il differenziale di calore è sufficiente per consentire al gas metano, che in altri punti si gela nell'alta atmosfera del pianeta, di essere espulso verso lo spazio. Il relativo "hot spot" è dovuto all'inclinazione dell'asse di Nettuno, che ha esposto il polo sud al Sole per l'ultimo quarto di anno nettuniano, pari a circa 40 anni terrestri; similmente a quanto avviene nella Terra, l'alternanza delle stagioni farà in modo che il polo esposto al Sole sarà in seguito il polo nord, causando così il riscaldamento e la successiva emissione di metano dall'atmosfera in quest'ultimo polo. A causa del cambiamento stagionale, le bande di nubi dell'emisfero sud di Nettuno sono aumentate in dimensioni e albedo; questo processo fu osservato inizialmente nel 1980 e ci si aspetta che finirà attorno al 2020. Il lungo periodo orbitale di Nettuno causa un alternarsi stagionale in quarant'anni.

La Grande Macchia Scura vista dalla Voyager 2

Nel 1989 fu scoperta dalla sonda Voyager 2 la Grande Macchia Scura, un sistema di tempeste anticiclonico delle dimensioni di 13000 × 6600 km, La tempesta ricordava la Grande Macchia Rossa di Giove; tuttavia, il 2 novembre 1994, il Telescopio spaziale Hubble non riuscì ad osservare questa macchia scura sul pianeta. Al suo posto apparve una nuova tempesta simile alla Grande Macchia Scura nell'emisfero nord.

Lo " Scooter" è un'altra tempesta, una nube bianca posta più a sud della Grande Macchia Scura; il suo nome deriva dalla sua prima osservazione nel mese precedente al sorvolo della sonda Voyager 2, si muoveva più velocemente della Grande Macchia Scura. Immagini successive rivelarono nubi ancora più rapide. La Piccola Macchia Scura è invece una tempesta ciclonica meridionale, la seconda tempesta più potente osservata durante il transito del 1989; inizialmente era completamente scura, ma come la sonda si avvicinò, iniziò a mostrarsi una macchia più chiara, visibile in tutte le immagini ad alta risoluzione.

Si ritiene che le macchie scure di Nettuno siano posizionate nella troposfera ad altezze inferiori rispetto alle nubi più bianche e luminose del pianeta, così appaiono come buchi nello strato di nubi sovrastante; dal momento che sono strutture stabili che possono persistere per diversi mesi, si crede che possano essere strutture a vortice. Spesso nei pressi di queste strutture si trovano nubi di metano più brillanti e persistenti, che si formano presumibilmente all'altezza della tropopausa.

La persistenza di nubi compagne mostra che alcune macchie oscure continuano ad esistere come cicloni, sebbene non siano più visibili come punti scuri; le macchie scure potrebbero anche dissiparsi quando migrano troppo vicino all'equatore, o con altri meccanismi sconosciuti.

Un'altra somiglianza fra Nettuno e Urano risiede nella magnetosfera, con un campo magnetico fortemente inclinato verso l' asse di rotazione di 47° e decentrato di almeno 0,55 raggi (circa 13 500 km) rispetto al nucleo fisico del pianeta. Prima dell'arrivo della sonda Voyager 2 su Nettuno, era stato ipotizzato che la magnetosfera inclinata di Urano fosse il risultato della sua rotazione obliqua; tuttavia, comparando i campi magnetici dei due pianeti, gli scienziati pensano che questa orientazione estrema potrebbe essere caratteristica dei flussi presenti all'interno dei pianeti. Questo campo potrebbe essere generato da convezioni del fluido interno in un involucro sferico sottile di liquido conduttore elettrico (probabilmente composto da ammoniaca, metano e acqua) che causano un'azione dinamo.

Il campo magnetico alla superficie equatoriale di Nettuno è stimato sui , per un momento magnetico di m³. Il campo magnetico di Nettuno possiede una geometria complessa che include componenti non- dipolari, incluso un forte momento di quadrupolo che potrebbe superare in forza pure quello di dipolo. D'altra parte la Terra, Giove e Saturno hanno solo dei momenti di quadrupolo relativamente piccoli e i loro campi sono meno inclinati rispetto all'asse polare. Il grande momento di quadrupolo di Nettuno potrebbe essere il risultato del disallineamento dal centro del pianeta e dai vincoli geometrici del generatore della dinamo del campo.

Gli anelli di Nettuno, visti dalla sonda Voyager 2 nel 1989

Nettuno ha un sistema di anelli planetari, uno dei più sottili del Sistema solare. Gli anelli potrebbero consistere di particelle legate con silicati o materiali composti da carbonio, che conferisce loro un colore tendente al rossastro. In aggiunta al sottile Anello Adams, a dal centro del pianeta, si trova l'Anello Leverrier, a , ed il suo più vasto e più debole Anello Galle, a . Un'estensione più lontana di quest'ultimo anello è stata chiamata Lassell; è legata al suo bordo più esterno dall'Anello Arago, a .

Il primo di questi anelli planetari fu scoperto nel 1968 da un gruppo di ricerca guidato da Edward Guinan, ma si era in seguito pensato che quest'anello potesse essere incompleto. Evidenze che l'anello avrebbe avuto delle interruzioni giunsero durante un' occultazione stellare nel 1984 quando gli anelli oscurarono una stella in immersione ma non in emersione. Immagini della sonda Voyager 2, prese nel 1989, mostrarono invece che gli anelli di Nettuno erano molteplici. Questi anelli hanno una struttura a gruppi, la cui causa non è ben compresa ma che potrebbe essere dovuta all'interazione gravitazionale con le piccole lune in orbita nei pressi.

L'anello più interno, Adams, contiene cinque archi maggiori chiamati Courage, Liberté, Egalité 1, Egalité 2 e Fraternité. L'esistenza degli archi è stata difficile da spiegare poiché le leggi del moto predirrebbero che gli archi verrebbero dispersi in un anello uniforme in una scala temporale molto breve. Gli astronomi ritengono che gli archi siano rinchiusi entro le loro forme attuali a causa degli effetti gravitazionali di Galatea, una luna posta all'interno dell'anello.

Osservazioni condotte dalla Terra annunciate nel 2005 sembravano mostrare che gli anelli di Nettuno siano molto più instabili di quanto in precedenza creduto. Immagini prese con i Telescopi Keck nel 2002 e 2003 mostrano un decadimento considerevole negli anelli quando vengono comparati con le immagini prese dalla Voyager 2. In particolare sembra che l'arco Liberté possa dissolversi entro la fine del XXI secolo.

Le falci di Nettuno e Tritone, fotografate dalla Voyager 2 durante il suo allontanamento dal sistema nettuniano

Tritone è l'unico satellite di Nettuno che possiede una forma ellissoidale; fu individuato per la prima volta dall' astronomo William Lassell appena 17 giorni dopo la scoperta del pianeta madre. Orbita in direzione retrograda rispetto a Nettuno, a differenza di tutti gli altri satelliti principali del sistema solare; è in rotazione sincrona con Nettuno e la sua orbita è in decadimento costante.

Fra il luglio ed il settembre 1989 la sonda statunitense Voyager 2 ha individuato sei nuovi satelliti fra i quali spicca Proteo, le cui dimensioni sarebbero quasi sufficienti a conferirgli una forma sferoidale. È il secondo satellite del sistema di Nettuno, pur con una massa pari ad appena lo 0,25% di quella di Tritone.

Una nuova serie di scoperte è stata annunciata nel 2004 e si tratta di satelliti minori e fortemente irregolari. Nel luglio del 2013 Mark Showalter scopre il 14º satellite, denominato Ippocampo, da immagini ottenute dal telescopio spaziale Hubble tra il 2004 e il 2009.

1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q

2. Riferito al livello di pressione atmosferica pari a 1 ^ bar.a b c d e f

3. ^ a b c d e f g

4. La massa della Terra è 5,9736×108,6810×101,8986×10²⁴ kg, risultante un tasso di massa di:²⁵ kg, con un tasso di massa di:²⁷ kg, con un tasso di massa di:

la massa di Urano è

la massa di Giove è

Vedi:

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P. Farinella, A. Morbidelli. Al di là di Nettuno. - L'astronomia.

M. Fulchignoni. Nettuno svelato, grazie Voyager!. - L'astronomia.

() R.S. Harrington, T.C. Van Frandern. The Satellites of Neptune and the Origin of Pluto. - Icarus.

Sull'esplorazione

Wikimedaglia

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Nettuno Nettuno visto dalla sonda Voyager 2, a circa 7 milioni di km dal pianeta Stella madre Sole Scoperta 23 settembre 1846 [1] Scopritori Urbain Le Verrier John Couch Adams Johann Galle Classificazione Gigante gassoso Parametri orbitali (all' epoca J2000) Semiasse maggiore 4 498 252 900 km 30,068963 au Perielio 4 459 631 496 km29,81079527 au[2] Afelio 4 536 874 325 km30,32713169 au[2] Circonf.

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LaTERRA è un pianeta SPECIALE perchè c'e aria...

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Il pianeta Terra: forma, dimensioni, coordinate e orientamento

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La terra è l'unico pianeta conosciuto ospitante la vita.

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La nostra Terra va difesa e preservata.é un dono prezioso che lasceremo alle future generazioni.

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RIDUCI-RIUSA-RICICLA-RECUPERA...grazie a cui la circolarità può rendere virtuosa e sostenibile ogni modello produttivo!

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Le 4 R: ne hai mai sentito parlare? Si tratta di una strategia di gestione dei nostri scarti, e cioè dei rifiuti, che se fosse adottata da tutti potrebbe portare:

minore impatto ambientale

una migliore gestione delle risorse

risparmio economico

A volte, quando ne parlo ad amici e conoscenti storcono un po' il naso. Sembra quasi che sia faticoso o poco pratico gestire meglio i rifiuti nel quotidiano. Eppure, basta imparare a considerare i materiali che utilizziamo come risorse!

Torniamo alle 4 R: è vero che questa regola è nata per parlare del corretto riciclaggio dei rifiuti, ma di fatto coinvolge ogni aspetto della nostra vita di consumatori e ha a che fare con i nostri comportamenti quotidiani.

La cosa da capire è che ciascuno di noi ha un impatto più o meno importante sull'ambiente, è la famosa "impronta ecologica". Quindi, meno rifiuti produciamo e più sono compatibili con l'ambiente, meglio sarà per tutti!

Qual è la regola delle 4 R?

Ecco le 4 R:

A queste 4 R se ne potrebbe aggiungere una quinta: "raccolta differenziata"; o ancora trasformarla nella regola delle 6 R: "Riduci, Riusa, Ricicla, Recupera per Risparmiare energia e Risorse".

Vediamo ora come tradurre in concreto queste regole.

Riduci

Produci meno rifiuti! Come si fa?

1. quando fai la spesa scegli prodotti sfusi o, se non puoi, almeno che abbiano imballaggi essenziali

2. utilizza, per i tuoi acquisti, borse riutilizzabili, preferibilmente in tessuto

3. acquista saponi ricaricabili (qui scivoliamo anche nel punto successivo), per le mani meglio la classica saponetta (magari con l'imballaggio di carta!)

4. riduci al massimo l'utilizzo della plastica: preferisci imballaggi in carta e cartone, abbandona la pellicola per alimenti o la carta da forno (questa non è plastica, lo so, ma è un rifiuto, e te la butto là), scegli alternative biodegradabili

Riusa

Perché riutilizzare è importante? Perché se una cosa la riutilizzi non diventa un rifiuto.

La cultura dell'usa e getta va superata: se è vero che è comodo in alcune situazioni (penso ai piatti incarta per un buffet di lavoro), ci sono tanti oggetti di uso quotidiano per i quali possiamo scegliere i "fratelli" riutilizzabili. Un esempio? I dischetti struccanti riutilizzabili, lo spazzolino con la testina interscambiabile (il manico rimane utilizzabile), i pannolini lavabili ecc.

Ci sono, poi, oggetti che puoi riutilizzare dandogli una seconda possibilità:

i fogli di carta stampata, il cui retro è perfetto per gli appunti

i sacchetti di carta del fruttivendolo, che possono servire per conservare e trasportare altri alimenti (es. i panini per la gita) oppure come carta assorbente quando friggi (a proposito, sai dove buttare l'olio di frittura?)

i sacchetti dei negozi, da usare più volte come sporte

le pagine delle riviste possono diventare buste da lettera

le retine della frutta o delle cipolle sono perfette per realizzare delle spugnette abrasive

i vestiti logori e rovinati possono diventare comode pezze per spolverare o per pulire casa

i vestiti che non indossiamo più possono essere immessi nel circuito della vendita come abiti di seconda mano

elementi di arredo e oggetti ancora integri e funzionanti possono essere venduti o regalati

Ricicla

Cosa significa riciclare? Significa rimettere "in circolo" qualcosa.

In prima battuta significa conferire i materiali di scarto (rifiuti) in modo corretto nell'immondizia. Fare una raccolta differenziata corretta è il primo passo per dare un'opportunità in più ai materiali di scarto: plastica, carta, vetro, persino abiti usati.

Esistono poi azioni di riciclo che possiamo compiere in casa: possiamo realizzare ricette con avanzi di cucina, scarti vegetali e così via.

Una forma molto divertente di riciclo è il riciclo creativo: collane che prendono vita da stoffe o da carta, bottiglie di plastica che si trasformano in oggetti utili ecc.

Recupera

L'idea del recupero è semplice: si prende una cosa danneggiata e la si aggiusta per poterla utilizzare ancora.

I costi delle riparazioni, oggi, fanno sì che quando si rompe qualcosa sia quasi più conveniente acquistarne una nuova piuttosto che farla riparare. Eppure non è sempre così, e può anche essere divertente scoprire di cosa siamo capaci cimentandoci con piccole e grandi riparazioni!

Questo concetto può essere applicato in ogni ambito: se si rompe o strappa un vestito ancora buono, puoi ripararlo. Se si rompe la gamba di un tavolino, un falegname sarà come intervenire. Se la suola delle scarpe si consuma, basta farle risuolare.

Uno dei contesti in cui è molto attivo il recupero è quello dell'arredo: si recuperano sedie, poltrone, cucine ecc.

Interessante anche l' upcycling, a metà tra riciclo e recupero virtuoso. Con questa tecnica si riassemblano abiti allo scopo di realizzare una creazione sartoriale completamente nuova.

A me piace recuperare i pallet o bancali per realizzare le tavole che fanno da sfondo alle mie foto di ricette!

Infine, per favorire il recupero, si possono acquistare oggetti che provengono dal riciclo di materiale di scarto. Un esempio? Il cashmere rigenerato, i tessuti realizzati con bottiglie di plastica recuperate (ci si possono realizzare pile, zaini e borse) e così via.

Hai trovato qualche spunto utile? Spero di sì! Ridurre, riusare, riciclare, recuperare: ognuno di noi può fare la sua parte. Sul mio sito trovi idee per il RICICLO.

Se vuoi aggiungere qualche consiglio, scrivilo pure nei commenti qui sotto!

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Le 4 R del riciclo: cosa sono? - flaviaconidi

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Le 4 R del riciclo: un concetto che parte dai rifiuti per insegnarci a gestire meglio le risorse nel nostro quotidiano. Scopri come ...

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Alcuni piccoli gesti fanno la differenza...impegniamoci tutti ed insegniamo alle nuove generazioni che è importante salvaguardare il nostro PIANETA.

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Come salvare il pianeta: alcuni consigli per la vita di tutti i giorni

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Dalla riduzione dei consumi alla scelta di mezzi di movimento alternativi, scopriamo le piccole azioni quotidiane che fanno bene a noi e al pianeta

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La raccolta differenziata finalizzata al riciclo o al recupero è una soluzione che consente di ridurre il volume di rifiuti da destinare in discarica e di risparmiare materie prime ed energia.

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L'IMPORTANZA del RICICLAGGIO per l'AMBIENTE ♻️🌏

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IL rispetto per l'ambiente va inculcato sin da piccoli...

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E' un documentario naturalistico co-prodotto da BBC Worldwide e Green Media e tratto dal programma televisivo dl 2006 PLANET EARTH. Osserviamo attentamente!

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Considerato il padre fondatore della geologia moderna.

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Ritratto di James Hutton

È considerato uno dei padri fondatori della geologia moderna. Le sue concezioni sull'evoluzione della crosta terrestre, rivoluzionarie per i tempi in cui furono concepite, costituiscono il punto di partenza per molti settori delle scienze della Terra.

Nato in Scozia, paese molto ricco di fermenti culturali nel XVIII secolo, ricevette una buona educazione all'esclusiva Royal High School di Edimburgo. Dopo aver finito gli studi di medicina, si dedicò alla chimica e alla mineralogia e soprattutto alla geologia. Gentiluomo di campagna nel Berwickshire continuò a coltivare i suoi interessi culturali. Compì inoltre numerosi viaggi, in Europa e anche fuori d'Europa, nel corso dei quali ebbe l'opportunità di effettuare importanti osservazioni. Lasciò pertanto scritti pregevoli, fra i quali occorre ricordare innanzitutto il suo capolavoro, la Teoria della Terra ( Theory of the Earth, 1785).

Il tempo in geologia

James Hutton fu fra i primi a comprendere il ruolo fondamentale degli agenti esogeni nel modellamento della superficie terrestre e intuì il ruolo determinante del fattore tempo in geologia (vedi L'uomo che scoprì il tempo). Fu infatti il primo grande studioso a intuire l'antichità della Terra: molti milioni di anni, non i 6000 anni che le attribuivano sulla base di una grottesca interpretazione letterale della Bibbia. In questo Hutton difendeva una visione razionale della scienza, priva di pregiudizi.

L'attualismo

È stato il fondatore di quella scuola di pensiero, feconda ancor oggi, che è l'Attualismo (o Uniformismo), ripresa successivamente da Charles Lyell. Il principio dell'attualismo, pietra angolare della paleoecologia, afferma che ciò che vediamo accadere oggi (in ambito astronomico, geologico, paleontologico, ecc.) può essere usato per interpretare ciò che è accaduto in passato.

Il Plutonismo

Schieratosi contro il Nettunismo (la teoria proposta da Abraham Gottlob Werner secondo la quale un tempo la Terra sarebbe stata tutta coperta dalle acque), James Hutton divenne il principale esponente della scuola plutonista secondo la quale, pur non disconoscendo i meccanismi della sedimentari propugnata dai Nettunisti, l'origine di molte rocce ( basalti e graniti) era magmatica. Hutton fu il primo a riconoscere la natura delle rocce intrusive e a ipotizzare la loro origine da un magma primordiale. Sempre Hutton fu il primo che ipotizzò la fuoriuscita del calore terrestre attraverso eruzioni vulcaniche periodiche che, a loro volta, determinavano un innalzamento del terreno, spianato successivamente dall'erosione. L'originalità del suo pensiero consiste, per l'appunto, nella formulazione di un modello ciclico (il ciclo di sollevamenti → erosioni e → fusioni ) dell'evoluzione della Terra, associato intimamente al concetto dell' attualismo:

1. la fuoriuscita del calore terrestre attraverso periodiche eruzioni vulcaniche avrebbero determinato un innalzamento del suolo;

2. i successivi processi erosivi avrebbero contribuito a ridurre l'altezza dei rilievi e trasportato i detriti in mare;

3. per il calore interno della Terra, i sedimenti marini si sarebbero fusi nuovamente e sarebbero stati spinti nuovamente verso l'alto, iniziando in tal modo un nuovo ciclo.

Meteorologia

Hutton si è interessato anche dei cambiamenti atmosferici. Nello stesso volume nel quale era apparso la " Theory of the Earth" è contenuta anche la " Theory of Rain" ( Teoria di Pioggia). Hutton si interessò al problema se l' Umidità atmosferica, la quantità di vapore acqueo che può essere contenuta nell' atmosfera aumenti con la temperatura e se pertanto, in presenza di due masse di aria con temperature differenti, una parte del vapore acqueo possa essere condensata e manifestarsi in forma visibile. Analizzò i dati disponibili riguardo alla pioggia e al clima in regioni diverse del globo, e pervenne alla conclusione che la pioggia è regolata da un lato dall'umidità dell'aria e dall'altro dal mescolamento di correnti di aria differenti negli strati più alti dell'atmosfera.

Galleria d'immagini

1. A Review of Mr. Lyell's "Elements of Geology" : with observations on the progress of the Huttonian Theory of the Earth, Edinburgh: s.n., 1839; Estratto da: ^ Edinburgh Review No. 140.

2. ^ "Se ciò che oggi vediamo accadere è uguale a ciò che è accaduto in passato, è chiaro che il ciclo deve essersi ripetuto molte volte", James Hutton.

3. ^ Oltretutto James Hutton fu il primo a comprendere il meccanismo dei processi metamorfici alla base della formazione degli scisti cristallini.

James Hutton's System of the Earth, 1785, Theory of the Earth, 1788. Observations on granite, 1794; together with Playfair's biography of Hutton, introduction by Victor A. Eyles, foreword by George W. White, Darien, Conn., Facsimiles of the original editions.

James Hutton, An investigation of the principles of knowledge: and of the progress of reason, from sense to science and philosophy, with a new introduction by Jean Jones and Peter Jones, Bristol: Thoemmes, 1999[1]

James Hutton, Elements of Agriculture, 1797

Jack Repcheck, L'uomo che scoprì il tempo - James Hutton e l'età della Terra, 2004 - Cortina Editore

Hutton, James , su Treccani.it - Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.

HUTTON, James , in Enciclopedia Italiana, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 1933.

Opere di James Hutton , su MLOL, Horizons Unlimited.

(EN) Opere di James Hutton , su Open Library, Internet Archive.

testo elettronico dell'opera Theory of the Earth di James Hutton (opera completa) , su uwmc.uwc.edu. URL consultato il 31 ottobre 2007 (archiviato dall'url originale il 29 luglio 2003).

Testo elettronico del Volume 1 della Theory of the Earth nella Biblioteca del Project Gutenberg , su gutenberg.org.

Testo elettronico del Volume 2 della Theory of the Earth nella Biblioteca del Project Gutenberg , su gutenberg.org.

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È considerato uno dei padri fondatori della geologia moderna. Le sue concezioni sull'evoluzione della crosta terrestre, rivoluzionarie per i tempi in cui furono concepite, costituiscono il punto di partenza per molti settori delle scienze della Terra. Nato in Scozia, paese molto ricco di fermenti culturali nel XVIII secolo, ricevette una buona educazione all'esclusiva Royal High School di Edimburgo.

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IL ruolo dei geologi?Decisamente fondamentale.Non solo frane e terremoti,una formazione per lo sviiluppo sostenibile.

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La geologia (dal greco γῆ, gê, "terra" e λόγος, , "studio") è la disciplina delle scienze della Terra che studia la Terra e i processi fisico- chimici che la plasmano e la trasformano nel tempo. Nei tempi moderni la geologia è importante per la valutazione delle risorse idriche, per la previsione e la comprensione dei pericoli naturali (es. rischio idrogeologico), per l'individuazione ed il risanamento dei problemi ambientali, per la pianificazione territoriale e la realizzazione di opere pubbliche e private, per il rilevamento di risorse naturali ad esempio minerali ed idrocarburi (in primis petrolio e metano), per l'estrazione di molti materiali d'uso commerciale e industriale, per lo studio sui mutamenti del clima e dell'ambiente, per la conoscenza del sottosuolo (geognostica) e dei relativi parametri geotecnici, fondamentali per la corretta progettazione di qualunque opera costruttiva.

Il termine "geologia" fu utilizzato per la prima volta nel 1603 dal naturalista Ulisse Aldrovandi, ma le prime ipotesi che la Terra avesse un comportamento dinamico e che quindi i rapporti tra continenti e oceani potessero cambiare furono formulate già dai filosofi pitagorici.

Nel campo scientifico la geologia ha fornito la prova principale per la tettonica delle placche, ha ricostruito la storia della vita e dell' evoluzione delle specie viventi, ha ricostruito le evoluzioni dei climi del passato, ha fornito gli elementi (e indaga tuttora) per la comprensione di molti fenomeni naturali.

Lo studio approfondito del nostro pianeta ha portato a suddividere la geologia in molte discipline specializzate tra cui le più conosciute sono: la Vulcanologia, che studia i vulcani, la Sismologia, che si occupa di terremoti, la Geomorfologia che esamina le forme e il modellamento del paesaggio, la Pedologia che studia i suoli, l' Idrogeologia che si concentra sulle acque sotterranee, la Mineralogia e la Petrografia che si occupano rispettivamente di minerali e rocce, e la Paleontologia che a partire dai fossili ricostruisce la storia della vita sulla Terra dalla sua origine sino ad oggi. La geologia si occupa anche della ricostruzione della storia della Terra attraverso l'indagine della successione degli eventi fisici, chimici e biologici che ne hanno determinato nel corso dei tempi l'evoluzione fino allo stadio attuale.

Dalla fine del XX secolo la geologia ha esteso il suo campo di indagine a tutti pianeti ed agli altri corpi solidi facenti parte del sistema solare.

Data la vastità e la complessità delle problematiche legate a questo campo di studi, la geologia è integrata con altre discipline, che costituiscono l'insieme delle scienze della Terra:

la geofisica per lo studio della Terra tramite la misurazione e l'interpretazione di parametri fisici con strumenti posti prevalentemente sulla superficie terrestre, entro pozzi perforati fino ad una profondità di pochi chilometri dalla superficie o telerilevamenti da satelliti, integrati con concetti di fisica e scienza dei materiali;

la mineralogia per l'analisi dei minerali contenuti nelle rocce integrandosi con chimica e fisica;

la paleontologia per lo studio dell'evoluzione degli organismi vissuti sulla superficie del pianeta integrandosi con la biologia e la botanica;

l'astronomia, quando alcuni fenomeni sono direttamente generati dall'interazione della Terra con altri corpi planetari o stellari (ad esempio l'impatto con un meteorite).

Ambiti specialistici

La geologia afferente alle scienze della Terra può essere a sua volta suddivisa in numerosi ambiti specialistici, spesso intercomunicanti tra loro:

Geologia generale: studio dei meccanismi e delle cause che hanno generato e modificato la Terra

Petrografia: descrive e classifica le rocce secondo le loro caratteristiche di colore, granulometria (tessitura), organizzazione strutturale dei singoli elementi che la compongono (fabric)

Petrologia: studia l'origine e le modalità evolutive dei tipi di rocce

Geochimica: la scienza che studia la distribuzione ed i rapporti quantitativi degli elementi chimici contenuti nella litosfera, nell'idrosfera, nell'atmosfera e nella biosfera, e le loro interazioni
Sedimentologia: analisi dei processi e degli ambienti che portano alla formazione di una roccia sedimentaria

Stratigrafia: studio dell'organizzazione nel tempo e nello spazio delle successioni rocciose sedimentarie e della loro datazione (vedi anche Paleontologia e Paleogeografia)

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Icnologia: studio delle tracce fossili preservate nelle rocce.

Biostratigrafia: studio della distribuzione dei fossili entro gli strati rocciosi, e della loro evoluzione per determinare l'età delle formazioni rocciose e compiere correlazioni locali, regionali e globali.

Geocronologia: studio dell'età assoluta delle rocce

Cronostratigrafia: integrazione dei risultati della Biostratigrafia e della Geocronologia per produrre uno schema, di tipo gerarchico, di datazione delle rocce applicabile a larga scala possibile ed al maggior numero possibile di rocce.

Tettonica: studio delle deformazioni rigide o plastiche della crosta terrestre

Geologia regionale: che individua aree (chiamate regioni) omogenee dal punto di vista geologico, della crosta terrestre, ne descrive i lineamenti geologici tipici, ne delinea la storia geologica ed i rapporti reciproci con le regioni confinanti.

Geologia storica: che organizza i dati della geologia regionale, stratigrafia e geologia tettonica in una sequenza di eventi che descrivono l'evoluzione della crosta terrestre durante le ere geologiche

Geomorfologia: studio delle forme della superficie terrestre e dei processi che le originano e\o contribuiscono alla loro evoluzione

Climatologia: studio del clima terrestre attuale e passato

Idrologia: studio delle relazioni fra l'acqua e la superficie terrestre in senso lato

Glaciologia: studio dei ghiacciai terrestri.

Vulcanologia: studio dell'origine, dell'evoluzione, delle forme e dei prodotti di un vulcano

Geofisica: (anche detta fisica terrestre) è in generale l'applicazione di misure e metodi fisici allo studio delle proprietà fisiche del pianeta Terra.

Geologia Planetaria o Esogeologia : studio dei pianeti del Sistema Solare e di componenti geologici extraterrestri.

Quando il geologo, spesso utilizzando conoscenze e tecniche di più rami della geologia, svolge attività di campagna per il riconoscimento degli elementi geologici di un territorio e la compilazione di una cartografia geologica, si parla di rilevamento geologico.

Altre suddivisioni sono utilizzate per specifici campi di intervento della geologia:

Geologia applicata: è un termine onnicomprensivo che si riferisce all'utilizzo delle Scienze della Terra per la soluzione di problemi dell'uomo e dell'uomo in relazione all'ambiente, in cui l'aspetto geologico gioca un ruolo rilevante sia per competenze tematiche sia in termini di legge.

Geologia degli idrocarburi è un termine usato per indicare uno specifico gruppo di discipline di Scienze della terra sviluppate ed applicate alla ricerca e produzione di idrocarburi dal sottosuolo. Le conoscenze acquisite in questo campo oggi vengono estese ai campi applicativi della geotermia profonda, dello stoccaggio sotterraneo del gas, e dello smaltimento sotterraneo dell'anidride carbonica.

Geologia mineraria: indica l'applicazione e l'approfondimento di alcune branche delle Scienze della Terra allo scopo di individuare e sfruttare le risorse minerarie, rinvenibili nella crosta terrestre

Geologia marina: è un termine onnicomprensivo che indica lo studio delle caratteristiche attuali dei mari e dei loro fondali dal punto di vista delle Scienze della Terra

Geologia urbana: studio delle aree urbane, in funzione delle caratteristiche fisiche del territorio. Si avvale di un approccio metodologico interdisciplinare. Si avvale di dati non solo attinenti alle Scienze della Terra, ma anche pertinenti ad altre discipline (dati geoarcheologici, storici, cartografici ecc.).

Geotecnologie: si occupa dello studio del territorio con l'aiuto e lo sviluppo delle tecnologie digitali informatiche (tecniche di telerilevamento, fotogrammetria digitale, elaborazione di cartografie tematiche...)

È interessante osservare come ciascuno di questi ambiti, in cui convenzionalmente è suddivisa la geologia, pur sviluppandosi in una specializzazione sempre più spinta, richieda sempre una forte interdisciplinarità per una corretta interpretazione, e come i risultati di ogni studio possano avere una ricaduta di interesse teorico e pratico negli altri ambiti geologici.

^ che spesso nulla hanno da condividere sia con le suddivisioni orografiche della geografia fisica e tanto meno con quelle della geografia politica o amministrativa

Geologia , su Treccani.it - Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.

(IT, DE, FR) Geologia , su hls-dhs-dss.ch, Dizionario storico della Svizzera.

(EN) Geologia , su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

Geologicpedia: enciclopedia geologica aperta Geologicpedia

Francesco Abbona, voce Geologia del Dizionario Interdisciplinare di Scienza e Fede

Materiale didattico e conoscitivo sul web Risorse Geologiche

(EN) James Hutton's Theory of the Earth

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La geologia (dal greco γῆ, gê, "terra" e λόγος, , "studio") è la disciplina delle scienze della Terra che studia la Terra e i processi fisico- chimici che la plasmano e la trasformano nel tempo. Nei tempi moderni la geologia è importante per la valutazione delle risorse idriche, per la previsione e la comprensione dei pericoli naturali (es.

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Obiettivi e traguardi per lo sviluppo sostenibile.

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Agenda 2030 Italia - Gli obiettivi ambientali | DLive Geografia

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L' Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile rappresenta una delle sfide più ambiziose del terzo millennio: rendere il pianeta una casa accogliente, prospera e pacifica per l'uomo e per gli altri esseri viventi. È un programma d'azione sottoscritto da 193 Paesi membri delle Nazioni Unite. Anche l' Italia partecipa e in questi articoli vogliamo rendere conto del percorso che il nostro Paese sta attuando per realizzare gli obiettivi dell'Agenda.

Presenteremo la situazione dell'Italia suddividendo i 17 Goal dell'Agenda nei quattro ambiti principali d'azione: ambientale, economico, sociale, istituzionale.

L'Agenda e l'ambiente

Nel programma di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite, gli obiettivi ambientali affrontano temi fondamentali per il futuro del pianeta: il clima ), la biodiversità (), le risorse energetiche (). Si tratta di obiettivi orientati alla tutela della natura e degli ecosistemi, e affrontano in particolare temi cruciali come il contenimento dei fenomeni legati al cambiamento climatico, la difesa della diversità biologica, l'equo accesso alle risorse naturali, una maggiore diffusione delle fonti energetiche rinnovabili.

Goal 13 - Agire per il clima

La situazione in Italia

Nel nostro Paese si sono registrati in maniera intensificata fenomeni climatici estremi con conseguenze pericolose: frane, alluvioni, incendi boschivi, ondate di calore, siccità e desertificazione. Il contesto nazionale di fragilità idrogeologica e di cattiva gestione del territorio contribuisce ad aggravare il bilancio di danni economici e ambientali. Rispetto ai valori climatologici standard (misurati sulla media del periodo 1961-1990), si sono avute importanti anomalie della temperatura media sulla terraferma, con un incremento di 1,71°C (contro lo 0,98°C a livello globale).

Il Goal 13 in Italia è ancora lontano dall'essere raggiunto. Questo a causa principalmente di una cattiva gestione delle attività di produzione energetica, ancora troppo legate all'emissione di anidride carbonica nell'atmosfera.

L'indicatore ASviS

Le emissioni dei gas serra, e in particolare di CO ₂, nell'atmosfera rappresentano un indicatore significativo per valutare lo stato di salute ambientale. Il grafico mostra l'andamento dell'indicatore ASviS riguardante il contenimento della produzione di tonnellate di CO₂ equivalenti pro-capite. Nel raggiungimento del Goal 13, l'Italia ha avuto una tendenza in crescita fino al 2014 per poi stabilizzarsi nei successivi cinque anni: ciò significa che la produzione di CO ₂ è stata tenuta sotto controllo. Nonostante questo, però, tali valori sono ancora insufficienti e dimostrano il ritardo del nostro Paese nella lotta al cambiamento climatico.

BUONE NOTIZIE. L'Italia ha fatto notevoli progressi per la riduzione del 20% delle emissioni di anibride carbonica nell'atmosfera (rispetto ai livelli del 1990), raggiungendo l'obiettivo individuato dal programma UE Europa 2020.

Nel 2020, durante l'emergenza sanitaria, la sospensione o la forte riduzione delle attività produttive durante il lockdown ha determinato una forte riduzione delle emissioni di CO ₂ (-7,5% secondo le stime dell'ISPRA).

CATTIVE NOTIZIE. L'attuale tasso di riduzione di emissioni è lontano dall'obiettivo di decarbonizzazione previsto dall'UE per il 2050. Per raggiungere i livelli richiesti, il tasso di diminuzione delle emissioni di CO ₂ dovrebbe essere triplicato.

La pandemia di Covid-19 ha comportato un'allentamento nell'impegno nella lotta al cambiamento climatico; allo stesso tempo, la diminuzione delle attività di produzione e trasporto ha generato un minore impatto sull'ambiente.

Goal 6 - Acqua pulita e servizi igenico-sanitari

La situazione in Italia

L'acqua è un bene prezioso: i cambiamenti climatici e i crescenti consumi idrici spingono a considerare la disponibilità di acqua come uno dei principali punti dell'agenda politica del futuro. In Italia il prelievo di acqua per uso potabile è il più elevato d'Europa, anche in termini pro capite (nel 2018, 9,2 miliardi di metri cubi, pari a 419 litri giornalieri per abitante). Inoltre si sono rilevate alcune criticità nelle risorse idriche soprattutto nelle aree del Mezzogiorno, che rimangono esposte a fenomeni di siccità e malgestione delle infrastrutture.

Il Goal 6 in Italia, nonostante alcuni risultati consolidati (l'utilizzo di acqua potabile e servizi igienici di base), pone ancora molte sfide, soprattutto sul fronte della riduzione e razionalizzazione dei consumi idrici.

L'indicatore ASviS

Tra il 2010 e il 2014 l'indicatore ASviS mostra un andamento altalenante, con un peggioramento dal 2015 al 2017 e una certa stabilità negli anni seguenti. L'indicatore elabora i dati relativi principalmente all'utilizzo dell'acqua del rubinetto come acqua potabile, al trattamento delle acque reflue e all' indice di sfruttamento idrico (cioè i prelievi idrici rispetto alle risorse idriche disponibili). In particolare, nel nostro Paese, quest'ultimo indice è responsabile della stagnazione in tema di sostenibilità idrica in questi ultimi anni: infatti il suo valore è più che raddoppiato nell'arco di 7 anni (dal 6,7% nel 2010 al 15,7% nel 2017). Inoltre la bassa efficienza del sistema idrico italiano minaccia la sostenibilità idrica del nostro Paese, soprattutto nelle regioni del Mezzogiorno. L'indicatore ASviS registra quindi una situazione attualmente in stallo o lento miglioramento.

BUONE NOTIZIE. Si registra un lieve miglioramento nell'efficienza delle reti di distribuzione idrica: gli utenti che vengono raggiunti dalla fornitura di acqua sono pari al 62,7%, circa 2 punti percentuali in più rispetto al 2016.

Inoltre, nel 2019, anche il numero di utenze che segnalano irregolarità nel servizio di erogazione dell'acqua nelle loro abitazioni si riduce di circa 2 punti percentuali (8,6%).

CATTIVE NOTIZIE. È ancora alta la percentuale delle famiglie italiane che dichiara di non fidarsi dell'acqua che esce dal rubinetto di casa (29%). In generale, rimangono ampie le differenze tra le aree geografiche del Paese (il Mezzogiorno è più penalizzato del Centro-Nord).

La pandemia di Covid-19 ha causato, in alcune situazioni di particolare svantaggio, la temporanea interruzione delle forniture e un accesso non adeguato all'acqua pulita. Ciò ha ridotto la possibilità di lavarsi le mani, una delle misure di prevenzione più efficaci contro il Covid-19. Inoltre, le misure prese in seguito all'emergenza sanitaria hanno avuto conseguenze dirette sulla composizione dei consumi idrici: in particolare sono aumentati i consumi delle utenze domestiche e si sono ridotti quelli delle utenze commerciali e industriali.

Goal 7 - Energia pulita e accessibile

La situazione in Italia

Nella produzione di energia, l'utilizzo di tecnologie inefficienti e di combustibili non puliti incide sulla qualità dei consumi energetici: le risorse vengono depauperate e si mette a rischio la salute della popolazione, generando costi sociali, economici e ambientali. In Italia la quota di energie rinnovabili sul consumo interno di energia elettrica ha raggiunto nel 2018 il 34,3%, un dato in costante crescita soprattutto nel settore elettrico (rispetto al settore termico e a quello dei trasporti).

Il Goal 7 in Italia presenta una promettente percentuale di realizzazione, con segnali incoraggianti soprattutto sul fronte della conversione energetica alle fonti rinnovabili e dell'efficientamento degli utilizzi domestici.

L'indicatore ASviS

L'indicatore, che tiene conto dell'utilizzo di energia da fonti rinnovabili, mostra un andamento positivo tra il 2010 e il 2019: è superiore alla media europea e non ha subito rallentamenti in seguito alla crisi pandemica. È questo uno dei pochi obiettivi in cui l'Italia dà segni di crescita: nel 2019 il nostro Paese ha raggiunto il target posto dal programma Europa 20 relativo all'energia da fonti rinnovabili (18,1%, rispetto al target del 17%).

BUONE NOTIZIE. L'Italia figura tra i Paesi UE che hanno già raggiunto la quota di consumo di energia da fonti rinnovabili fissato per il 2020.

CATTIVE NOTIZIE. Sebbene sia diminuita la percentuale di popolazione con problemi a riscaldare in modo adeguato la propria abitazione (nel 2018, il 14,1%), questa quota è superiore alla media europea. Le difficoltà sono più evidenti nelle fasce a rischio di povertà, tra i cittadini stranieri e nel Mezzogiorno.

La pandemia di Covid-19 , per i Paesi che hanno subito una forte riduzione delle attività economiche, come l'Italia, ha generato un significativo calo dei consumi energetici e un incremento della quota di energie rinnovabili.

Goal 14 - La vita sott'acqua

La situazione in Italia

Il mare regola il clima, la disponibilità di acqua e cibo, la qualità dell'aria che respiriamo: per questo la salvaguardia degli oceani, dei mari e delle risorse marine è un elemento fondamentale per la salute e la salvaguardia del pianeta. In Italia la tutela delle risorse marine si concretizza soprattutto nella protezione, nel recupero e nel ripristino degli ecosistemi marini, ma al tempo risulta fuori controllo il fenomeno dell' overfishing ( sovrapesca).

Il Goal 14 in Italia registra buoni risultati nella creazione di siti tutelati dal punto di vista della biodiversità, ma è fortemente penalizzato dalle attività di pesca che intensificano i processi di impoverimento delle risorse biologiche marine.

L'indicatore ASviS

Nel corso dell'ultimo decennio l'indicatore ASviS relativo al raggiungimento del Goal 14 mostra un andamento complessivamente negativo: in crescita fino al 2015, grazie alla creazione di aree marine protette (1,7% dello sviluppo totale delle coste, tendenza in crescita), peggiora decisamente negli ultimi tre anni a causa dell'aumento dell'attività di pesca e del sovrasfruttamento degli stock ittici.

BUONE NOTIZIE. In Europa, l'Italia è il Paese con il maggior numero di acque di balneazione (circa un quarto del totale UE, con una lunghezza pari al 66,5% della lunghezza complessiva della costa italiana), con livelli di qualità mediamente più che sufficienti.

CATTIVE NOTIZIE. In Italia, come in altre parti del Mediterraneo, l'attività di pesca non rientra nei termini di sostenibilità: ben il 90% opera in condizioni di sovrasfruttamentonei e minaccia la capacità di riproduzione della maggior parte delle risorse ittiche.

Goal 15 - La vita sulla terra

La situazione in Italia

La diminuzione della biodiversità e i fenomeni di deforestazione e desertificazione minacciano gli ecosistemi terrestri: sono conseguenze connesse alle attività umane e al cambiamento climatico che mettono a rischio le fonti di sostentamento della popolazione. Nel contesto italiano, i progressi nel raggiungimento del Goal 15 possono essere monitorati principalmente nel campo della protezione degli ambienti naturali e nel contrasto al degrado del territorio e alla perdita di biodiversità.

Il Goal 15 in Italia registra una tendenza generalmente positiva, sia in termini di creazione e manutenzione di siti terrestri protetti, sia nella limitazione del disboscamento del territorio. Desta invece qualche preoccupazione lo stato della biodiversità: nonostante l'attività di controllo delle specie a rischio (comprese nella Red List dell'IUCN), fra le specie terrestri presenti nel nostro Paese sono a rischio di estinzione oltre il 30% delle specie di Vertebrati e circa il 20% delle specie di Insetti, mentre continua a crescere la presenza di specie alloctone invasive.

L'indicatore ASviS

L'indicatore ASviS, che riguarda principalmente l'indice di copertura del suolo, registra nell'ultimo decennio una tendenza in costante peggioramento. La frammentazione e il consumo del suolo hanno contribuito in maniera significativa a destabilizzare gli ecosistemi terrestri. I maggiori responsabili del processo di riduzione della continuità di habitat e unità di paesaggio sono l' espansione urbana e lo sviluppo delle infrastrutture.

BUONE NOTIZIE. L'estensione della copertura boschiva in Itaia è in continuo aumento in quasi tutte le regioni (oltre il 30% del territorio nazionale, con una crescita dello 0,6% all'anno tra il 2000 e il 2015).

CATTIVE NOTIZIE. Nonostante il rallentamento degli ultimi anni, connesso alla crisi del settore delle costruzioni, il consumo di suolo è in costante crescita: nonostante la crisi del settore delle costruzioni, in Italia nel corso del 2018 sono stati asfaltati o cementificati circa 48 km quadrati di superficie.

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Agenda 2030 Italia - Gli obiettivi ambientali | DLive Geografia

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L' Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile rappresenta una delle sfide più ambiziose del terzo millennio: rendere il pianeta una casa accogliente, prospera e pacifica per l'uomo e per gli altri esseri viventi. È un programma d'azione sottoscritto da 193 Paesi membri delle Nazioni Unite.