Il Sistema Solare: Giove

Giove è il quinto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole, ed è di gran lunga il più massiccio. Il suo campo gravitazionale gioca un ruolo fondamentale nella determinazione delle orbite degli altri pianeti e corpi minori (soprattutto comete e asteroidi) del sistema solare; la sua massa è circa due volte e mezza la massa di tutti gli altri pianeti messi assieme.

Si tratta di un gigante gassoso: non possiede una superficie solida, ma è semplicemente costituito di gas, che diventa sempre più denso man mano che si scende verso l'interno del pianeta, fino a diventare liquido. A causa della sua natura e dell'alta velocità di rotazione, la sua forma appare quella di un ellissoide di rotazione, schiacciato ai poli.

Il suo simbolo astronomico è una rappresentazione stilizzata del fulmine del dio ().

Nella cultura cinese, coreana, giapponese e vietnamita il pianeta è noto come l'astro del legno (木星), uno dei cinque elementi tradizionali cinesi; curiosamente, l'aspetto di Giove attraverso un piccolo telescopio ricorda proprio quello del legno, grazie alla presenza della Grande Macchia Rossa che richiama l'immagine di un nodo.

Cenni storici
Giove è noto fin dall'antichità, essendo visibile ad occhio nudo nel cielo terrestre; i Romani gli dettero il nome del dio Giove.

Nel 1610 Galileo Galilei scoprì i quattro principali satelliti del pianeta, noti da allora come satelliti galileiani, grazie al telescopio; erano i primi corpi celesti ad essere individuati in orbita attorno ad un pianeta diverso dalla Terra. Questo elemento deponeva a favore della teoria copernicana.

Nel 1672 Rømer osservando i satelliti di Giove si accorse che i tempi tra le eclissi (in particolare di Io) diventavano più brevi quando la Terra si avvicinava a Giove e più lunghi quando la Terra si allontanava. Questo strano effetto fu legato alla velocità della luce, determinandone per la prima volta un valore preciso.


Giove è un pianeta particolarmente affascinante da osservare al telescopio. Esso presenta formazioni atmosferiche facilmente visibili, note come bande e zone, le prime scure e le seconde chiare. Ad una visione approfondita è possibile vedere che esse non sono semplicemente parallele tra di loro, ma che si presentano come strutture frastagliate ricche di vortici, come la Grande Macchia Rossa: un ciclone stabile, grande 2,5 volte la Terra, che si sposta longitudinalmente di circa un metro al secondo.

Spesso è possibile osservare il transito dei satelliti galileiani del pianeta, che proiettano la propria ombra sul disco gioviano.


Giove orbita attorno al Sole ad una distanza media di 5,20 unità astronomiche e compie una rivoluzione in 11,8565 anni siderali. L'orbita del pianeta è inclinata di 1,305° rispetto all'eclittica e di 3,12° rispetto al suo equatore, ed è caratterizzata da un'eccentricità orbitale pari a 0,04839. La sua velocità orbitale media è di 47051 km/h.


L'atmosfera gioviana, similmente a quella di Saturno, si compone per la massima parte di idrogeno ed elio, i due stessi elementi principali che costituiscono il Sole e, in generale, l'Universo. Essa è attraversata da venti particolarmente violenti, che possono raggiungere velocità nell'ordine dei 500-600 km/h.

Giove ruota su se stesso più rapidamente di tutti gli altri pianeti del Sistema Solare. Osservando l’incedere delle macchie sulla sua superficie, si è scoperto che il pianeta non ruota rigidamente come un corpo solido. Tuttavia, a differenza della rotazione differenziale del Sole, che presenta una variazione graduale della velocità di rotazione dall’equatore ai poli, il periodo di rotazione di Giove possiede variazioni zonali che ricordano molto quelle dell'atmosfera terrestre. Nella fascia compresa tra ±10° dall'equatore, il periodo di rotazione è di circa 9h 50m.

Al di sotto dell'atmosfera l'idrogeno, da gassoso, si fa liquido, mentre a circa 24000 chilometri di profondità probabilmente si trasforma in idrogeno metallico liquido; questo stato di aggregazione è analogo a quello che si ritiene esistere all'interno del Sole, ma ad una temperatura molto inferiore. La capacità di veicolare correnti elettriche potrebbe giustificare la presenza di una densa magnetosfera caratterizzata da un campo magnetico inusualmente intenso. La suddivisione fra i diversi stati non è nota con precisione, probabilmente le diverse fasi dell'idrogeno compenetrano gradualmente l'una nell'altra.

Il nucleo del pianeta è piccolo e roccioso.

L'accelerazione di gravità presente su Giove, a livello della sua superficie liquida, è molto alta, la maggiore nel sistema solare, escluso naturalmente il Sole. Si è calcolato che sia pari a 2,64 volte quella presente sulla Terra. Questo significa, fra l'altro, che un uomo che sulla Terra pesi 80 chili, su Giove peserebbe circa 200 chili. A meno di scoperte rivoluzionarie o di soluzioni fantasiose (l'astronauta immerso in un ambiente di acqua, contenuto in una speciale vasca nell'astronave), è impossibile per un essere umano odierno visitare la superficie liquida di Giove. È però possibile esplorarne l'atmosfera gassosa.

Gli altri pianeti gassosi (o meglio "liquidi"), e cioè Saturno, Urano e Nettuno, hanno un valore di accelerazione di gravità simile a quello che si sperimenta sulla Terra, e sono perciò teoricamente esplorabili dall'uomo. Saturno, addirittura, pur essendo molto grande, e con un volume simile a quello di Giove, possiede però una massa molto minore (la materia è meno densa), tanto che la gravità alla sua superficie è minore di quella terrestre.

I 4 satelliti galileiani: Io, Europa, Ganimede, CallistoGiove è circondato da una serie di sottilissimi anelli composti da piccole particelle rocciose.

Attorno al pianeta ruotano 63 satelliti, di cui solo 16 hanno un nome. I più importanti, detti anche Galileiani o Medicei, furono scoperti da Galileo Galilei e da questi dedicati a Cosimo II de' Medici, e sono:

Io: caratterizzato da un'intensa attività vulcanica, provocata dalla piccola distanza che lo separa da Giove e dalla sua orbita eccentrica. La superficie del satellite è in continua mutazione, provocata dall'emissione di materiale vulcanico.
Europa: ha un nucleo roccioso ricoperto da una spessa coltre di ghiaccio, priva di crateri. Attualmente si ritiene possibile trovare acqua in forma liquida, nascosta sotto lo spesso strato di ghiaccio superficiale. A causa dei continui movimenti della crosta ghiacciata sulla superficie del satellite è impossibile rinvenire crateri meteoritici, ben visibili su tutti gli altri satelliti gioviani.
Ganimede: il più grande dei satelliti, formato da ghiaccio e rocce.
Callisto: composto da ghiaccio e roccia, ha una superficie intensamente craterizzata.


Un mosaico di fotografie degli anelli di Giove scattate dalla sonda statunitense Galileo mentre si trovava nel cono d'ombra del pianeta.Anche Giove presenta un sistema di anelli scoperto nel 1979 dalla sonda spaziale Voyager 1 effettuando un sorvolo ravvicinato del pianeta. La debole struttura, non visibile dalla terra, è stata successivamente studiata nelle altre missioni spaziali.


La collisione con la Shoemaker-Levy
Gli effetti dell'impatto con la Shoemaker-Levy sulla superficie giovianaFra il 16 ed il 22 luglio del 1994, i frammenti della Cometa Shoemaker-Levy 9 caddero su Giove in un vero e proprio bombardamento. L'evento era stato previsto da tempo, ma le previsioni su cosa sarebbe stato visibile erano incerte. I numerosissimi telescopi puntati sul pianeta, sia professionali che amatoriali, ripresero immagini che tutti definirono spettacolari. Le esplosioni causate dalla caduta della cometa furono anche utili per investigare le proprietà dell'atmosfera di Giove sotto gli immediati strati superficiali.

La collisione del primo frammento avvenne il 16 luglio alle 22,15, stupendo gli osservatori per la sua spettacolarità. Il frammento toccò Giove ad una velocità di 216 000 chilometri orari, con una potenza pari a 200 000 megatoni: la temperatura dopo l'impatto salì a 30 000 gradi centigradi. Il cratere rimasto è grande quanto metà della Terra.

Dalla prima collisione si poté constatare che i frammenti della cometa non erano solo composti da gas, ghiaccio e pietrisco, come ci si aspettava, ma da elementi decisamente più resistenti, tanto da permettere agli stessi frammenti di non disintegrarsi al contatto con l'atmosfera gioviana.

La Voyager 1 ha ripreso questa foto del pianeta Giove il 24 gennaio dalla distanza di più di 40 milioni di chilometri.Giove ha un campo magnetico relativamente molto intenso, stimato in circa 10 volte quello terrestre. E' inclinato di 10° rispetto all'asse di rotazione del pianeta ed è bipolare, con alcune eccezioni accertate. Il campo si estende oltre le orbite di molti satelliti.



Molte missioni spaziali hanno portato delle sonde in vicinanza di Giove.


Le missioni Pioneer
La Pioneer 10 ha fatto un flyby di Giove nel mese di dicembre del 1973, seguita dalla Pioneer 11 esattamente un anno più tardi. Sono state le prime sonde a sorvolare il pianeta gassoso, fotografando per la prima volta la superficie.


Le missioni Voyager
La Voyager 1 ha effettuato un flyby nel marzo del 1979 seguita dalla Voyager 2 nel luglio dello stesso anno. Le missioni Voyager hanno migliorato enormemente la comprensione delle lune galileiane ed alla scoperta degli anelli di Giove. Hanno anche ripreso le prime immagini ravvicinate dell'atmosfera del pianeta.


La missione Ulysses
Nel febbraio del 1992, la sonda solare Ulysses ha effettuato un passaggio ravvicinato attorno a Giove ad una distanza di 450 000 km (6,3 raggi gioviani). Il flyby era necessario per raggiungere l'orbita polare attorno al Sole, ed è stato sfruttato per condurre studi sulla magnetosfera di Giove. Poiché la sonda non aveva telecamere a bordo, non è stata ripresa alcuna immagine. Nel febbraio 2004 la sonda si avvicinò nuovamente a Giove, anche se questa volta la distanza fu molto maggiore, circa 240 milioni di chilometri.


La missione Galileo
Giunta su Giove nel 1995, la sonda Galileo ha eseguito misure e fotografie attorno al pianeta sino al 2003, concludendo la propria missione con lo schianto pilotato in atmosfera.


La missione Cassini
Nel 2000 la sonda Cassini, in viaggio verso Saturno, sorvola Giove , trasmettendo a terra alcune delle immagini a più alta definizione del pianeta. Grazie alle prestazioni della modalità radiometrica del radar, avviene per la prima volta la misura in banda Ku della radiazione di sincrotrone attorno al pianeta.


La missione New Horizons
La sonda New Horizons ha usufruito di un assist gravitazionale sorvolando Giove il 28 Febbraio 2007 per ottenere la velocità necessaria per raggiungere il lontanissimo Plutone nel 2015. La New Horizons è stata la prima navicella lanciata direttamente verso Giove dopo la Ulysses.

Gli strumenti della sonda hanno iniziato a riprendere immagini e a raccogliere dati del sistema gioviano il 4 Settembre 2006.

Ha trasmesso a terra spettacolari immagini del sistema gioviano, in particolare dei satelliti galileiani, inviando dati che hanno permesso di ottenere con maggiore precisione i parametri orbitali di alcuni satelliti.


Missioni future
La NASA sta progettando una missione per lo studio di Giove da un'orbita polare. Il lancio della missione Juno è programmato per il 2011.

A causa della possibilità di un oceano liquido su una delle lune di Giove, Europa, c'è stato un grande interesse a studiare le lune ghiacciate in dettaglio. Una missione proposta dalla NASA era dedicata al loro studio. Il lancio della missione JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) era atteso per il 2012. Comunque, la missione è stata considerata troppo ambiziosa e il suo finanziamento è stato cancellato.