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I pianeti gioviani, noti anche come giganti gassosi, comprendono Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Questi corpi celesti si distinguono per la loro massa imponente, ben superiore a quella dei pianeti terrestri, e per la loro composizione prevalentemente costituita da elementi leggeri, in particolare idrogeno ed elio, che si trovano soprattutto in stato fluido. Le condizioni estere, come le basse temperature e la ridotta intensità del vento solare a grandi distanze dal Sole, hanno giocato un ruolo fondamentale nel trattenere questi gas, impedendone la dispersione nello spazio. Durante la formazione del sistema solare, i dischi protoplanetari ricchi di gas e polveri hanno favorito l'accumulo di enormi atmosfere, portando allo sviluppo di strutture interne complesse caratterizzate da pressioni e temperature crescenti in profondità. Inoltre, le dinamiche atmosferiche e i forti campi magnetici hanno dato origine a fenomeni peculiari: ad esempio, le bande nuvolose di Giove, la celebre Grande Macchia Rossa e gli anelli di Satumo sono manifestazioni della complessità di questi sistemi. Tali caratteristiche rendono i pianeti gioviani dei veri laboratori naturali per lo studio dei processi

fisici e chimici in condizioni estreme.

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Giove è il pianeta più grande del Sistema Solare: ha un diametro di 142.800 km (11 volte quello della Terra) e una massa 318 volte superiore a quella terrestre. È il quinto pianeta in ordine di distanza, trovandosi a circa 780 milioni di km dalla nostra stella. Si tratta di un gigante gassoso che non possiede una superficie solida.

È composto principalmente da idrogeno ed elio, con tracce di ammoniaca, fosforo, zolfo e idrocarburi. Al di sotto dell'atmosfera, l'idrogeno, da gassoso, passa allo stato liquido; a circa 24.000 km di profondità, invece, si trasforma in idrogeno metallico liquido, uno stato molto particolare simile a quello raggiunto all'interno del Sole, seppure a temperature molto inferiori. Si ritiene che questo stato sia responsabile dell'enorme campo magnetico di Giove. La transizione fra i diversi stati dell'idrogeno avviene in modo graduale.

Il nucleo del pianeta è piccolo e roccioso. La gravità su Giove, sulla sua "superficie" liquida, è molto alta, la maggiore del Sistema Solare (escluso naturalmente il Sole): è stata calcolata pari a 2,64 volte quella terrestre.

L'atmosfera di Giove mostra una grande varietà di fenomeni, alcuni più o meno facili da osservare al telescopio. La caratteristica più evidente, osservabile anche con un piccolo strumento, è rappresentata dalle due bande equatoriali scure sullo sfondo più chiaro del pianeta. In realtà, si osservano varie bande, tutte orientate nella direzione della rapida rotazione (meno di 10 ore), e un gigantesco ciclone permanente, la Grande Macchia Rossa, che potrebbe contenere al suo interno diverse volte la Terra. Altri cicloni erano presenti nell'atmosfera (ovvero, ovali come FC, BC, DE, BA); tuttavia, oltre alla Grande Macchia Rossa, l'unico ancora osservabile è il BA, situato nella fascia temperata sud di Giove.

Anche con un binocolo è possibile osservare i quattro satelliti galileiani o medicei – Io, Europa, Ganimede e Callisto. Questi satelliti ruotano piuttosto rapidamente attorno al pianeta, con periodi di pochi giorni, e i fenomeni che ne derivano (come l'ombra proiettata su Giove, i transiti e le eclissi) sono particolarmente interessanti da osservare con piccoli telescopi.

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È il sesto pianeta in ordine di distanza dal Sole (circa 1.426.000.000 km) ed il secondo per diametro (120.000 km). Ha una densità molto bassa e una massa pari a 90 volte quella terrestre. La caratteristica più evidente è l'imponente e spettacolare sistema di anelli, visibile con qualsiasi telescopio moderno. Questi anelli sono composti da piccoli frammenti di materiale ghiacciato che ruotano intorno al pianeta su orbite indipendenti e sono divisi in sette fasce, separate da divisioni quasi vuote.

L'organizzazione in fasce e divisioni è il risultato di una dinamica complessa, ancora non ben compresa, nella quale giocano sicuramente un ruolo i cosiddetti satelliti pastori, ovvero le lune di Saturno che orbitano all'interno o subito fuori dagli anelli.

Particolarmente evidente è la divisione di Cassini, una zona pressoché priva di materiale che separa gli anelli in due parti: l'anello A, esterno e più scuro, e l'anello B, interno e più luminoso, soprattutto nella parte vicina alla divisione. L'inclinazione del piano degli anelli rispetto alla Terra varia con un periodo pari a quello di rivoluzione del pianeta (29 anni); perciò, ogni 14 anni, gli anelli appaiono scomparire, visibili "di taglio".

L'asse di rotazione è inclinato di 26,73 gradi, donando al pianeta un ciclo di stagioni simile a quello terrestre e marziano, sebbene molto più lungo. Il periodo di rotazione varia a seconda della quota: gli strati superiori, nelle regioni equatoriali, impiegano 10,233 ore per un giro completo, mentre nucleo e mantello ruotano in 10,675 ore. L'atmosfera, composta principalmente da idrogeno ed elio, mostra bande simili a quelle di Giove, sebbene più deboli e larghe vicino all'equatore, tanto da non essere mai state osservate prima dell'arrivo delle sonde Voyager.

Saturno possiede un elevato numero di satelliti naturali: se ne conoscono circa una cinquantina tra confermati e probabili, di cui 12 sono stati scoperti nel 2005 grazie al telescopio giapponese Subaru; attualmente, solo 30 sono dotati di nomi propri. Non è possibile quantificare con precisione il loro numero, perché tecnicamente tutti i minuscoli corpi ghiacciati che compongono gli anelli di Saturno sono da considerarsi satelliti. Il satellite più interessante è senza dubbio Titano, l'unico del sistema solare a possedere una densa atmosfera di metano e azoto, e l'unico su cui sia atterrata una sonda (Huygens, 2005)

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È il settimo pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole (circa 2.870.000.000 km), il terzo per diametro e il quarto per massa. Venne scoperto da Herschel nel 1781 ed è appena visibile ad occhio nudo, se si sa dove guardare. Si tratta di un gigante gassoso di circa 15 masse terrestri, con un diametro di circa 50.000 km, che compie un'orbita intorno al Sole in 84 anni.

La caratteristica più interessante del pianeta è l'orientamento del suo asse di rotazione. Mentre tutti gli altri pianeti hanno l'asse quasi perpendicolare al piano dell'orbita, quello di Urano è quasi parallelo. Di conseguenza, il pianeta ruota mantenendo uno dei suoi poli rivolto verso il Sole per metà del periodo di rivoluzione, determinando un'estremizzazione delle fasi stagionali.

Al telescopio, Urano appare come un debole dischetto verdastro di circa 4" di diametro, privo di dettagli visibili. È possibile osservare i due satelliti più grandi, Titania e Oberon, con un telescopio da 25 cm. Gli altri satelliti includono Miranda, Ariel, Umbriel e numerosi piccoli corpi.

Il pianeta possiede anche un sistema di anelli, che sono molto più deboli e sottili rispetto a quelli di Saturno e pertanto inosservabili da Terra. L'atmosfera, spessa circa 7.600 km, è composta principalmente da idrogeno (83%), elio (15%) e metano (2%), con tracce di acqua ed ammoniaca. La parte sottostante, che costituisce oltre l'80% della massa del pianeta, è formata da un liquido composto prevalentemente da materiali "ghiacciati" come acqua, metano ed ammoniaca, mentre il nucleo è composto da materiale più denso.

Urano è stato visitato finora solo dalla sonda Voyager 2.

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Nettuno è l'ultimo pianeta del Sistema Solare, scoperto nel 1846. È quasi gemello di Urano, ma si trova ancora più lontano dal Sole (circa 4.498.000.000 km), impiegando 165 anni per completare un'orbita.

Le componenti principali della sua atmosfera sono l'idrogeno e l'elio; tuttavia, il metano, presente in ragione del 2%, regola i fenomeni meteorologici. Le nubi bianche osservate dalla sonda Voyager 2 nel 1989 sono probabilmente composte di cristalli di metano ghiacciato.

Nettuno possiede un satellite, Tritone, grande quanto la Luna, insieme a numerosi altri satelliti molto più piccoli. Inoltre, il pianeta ha un debole sistema di anelli, caratterizzato da segmenti più densi alternati a zone quasi prive di materiale