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Il pianeta Giove

Il pianeta GioveIn questa pagina parleremo di:

Dati orbitali e fisici

 
Dati Fisici
Diametro Equatoriale: 142984 km
Polare: 133709 km
Schiacciamento 0.06487
Massa 1,8986*1027
Densità media 1,326*103 kg/m3
Gravità 23,12 m/s2
Velocità di fuga 59.540 m/s
Rotazione siderale 9h 55m 29.685s
Obliquità su eclittica 6,09°
Albedo 0,522
Magnitudine minima -2.808
Temperatura superf. -145°C (media)
Dati Orbitali
Perielio 740.742.598 km
Afelio 816.081.455 km
Eccentricità 0,04839266
Inclinazione su eclittica 1,30530°
Rivoluzione siderale 11,863 anni
Velocità media 13,056 km/s
Rivoluzione sinodica 398,88 giorni
Massimo diametro 50,1''
Minimo diametro 29,8''
 

  IL PIANETA

Conosciuto fin dall'antichità, fu consacrato attraverso il nome, al padre degli dèi, Giove.
E' il più grande fra i pianeti del sistema solare, il quinto pianeta in ordine di distanza dal Sole. Si tratta di un corpo dalla forma rotondeggiante, una sfera schiacciata ai poli, con un diametro ben undici volte quello terrestre, con una massa 318 volte superiore a quella della Terra (1,8986 x 1027 Kg). Possiede un’ ellitticità elevata, pari a 1:16 tale che la differenza tra diametro equatoriale e diametro da polo a polo si aggira attorno ai 9200 chilometri !
Lo stesso Galileo Galilei nel suo
 Sidereus Nuncius -1610- lo rappresenta come una O depressa ai poli, ciò dà indizio di come fosse riuscito ad apprezzarne lo schiacciamento polare. 
Giove inoltre è soggetto ad una piccola contrazione, circa un millimetro per anno, sufficiente però a determinare un’ emissione di energia, superiore a quella ricevuta dal Sole.Orbita attorno al Sole ad una distanza media di 778 milioni di chilometri, ossia una distanza maggiore di 5,2 volte rispetto alla distanza alla quale ruota il nostro pianeta attorno alla nostra stella, con una velocità media orbitale di 13,06 Km/ sec (circa 50 mila chilometri all’ora!). Questa orbita ha inclinazione, rispetto al piano dell'eclittica, di 1,304° ed eccentricità 0,048. Il suo periodo siderale di rivoluzione è pari a 11,86 anni (4332, 82 giorni), la lunghezza percorsa in questo lasso di tempo è di 4,888 x109 chilometri.
Il suo è il giorno più breve fra i pianeti del sistema solare, (solo alcuni asteroidi hanno una rotazione molto più veloce), ma il periodo di rotazione sul proprio asse, la cui inclinazione è pari a 3°04’, non è fisso poiché Giove non ruota come un corpo solido, essendo gassoso.
 
Questo gigante ( volume 1,43128 x 1015 Km3 )possiede un debole sistema di anelli, osservato per la prima volta dalla sonda Voyager 1 nel 1979. In realtà si dovrebbe parlare di un unico anello, in cui si distinguono 3 sezioni principali. Procedendo dalla più esterna alla più interna, sono chiamate rispettivamente Gossamer, Main ed  Halo. La condizione di vicinanza a Giove dei satelliti più piccoli  fa si che questi risultino bersaglio facile per i frammenti di comete e di asteroidi provenienti dallo spazio interplanetario, che accelerati dall’ intenso campo gravitazionale di Giove, colpiscono la superficie dei satelliti ad una velocità elevatissima, vaporizzandoli o facendoli addirittura deflagrare. Questi microscopici detriti, accumulandosi, hanno formato i sottili anelli, e tutto il sistema orbita attorno a Giove con un periodo di 5-7 ore.

L'immagine del sistema di anelli di Giove in base ai dati ottenuti dal telescopio spaziale Hubble. Crediti: NASA/JPL

 
Ma per la formazione degli anelli sono però determinanti le piccole dimensioni e la massa contenuta delle quattro lune più interne, Metis ed Adrastea, in primis, che si muovono nella stessa direzione degli anelli, ma anche Amaltea e Tebe esercitano le loro influenze. La forza di gravità da sola risulta comunque insufficiente a trattenere la nube di detriti, ma le polveri si dispongono a disco, formando orbite molto simili a quelle dei satelliti da cui si originano.
Ad una distanza di 55.000 chilometri al di sopra delle nubi del pianeta si trova il bordo bene delineato dell’anello Gossamer, il più esterno ed il più brillante, largo circa 800 chilometri. Il secondo, Main, l’intermedio, è il più esteso con una larghezza di 6.000 chilometri. Infine il più interno, il terzo anello, molto più rarefatto, Halo, sembra estendersi fino all'atmosfera del pianeta. Gli anelli di Giove hanno una colorazione tendente all’ arancione e sembra che il loro spessore non sia maggiore di qualche chilometro. A differenza di quelli di Saturno, gli anelli di Giove non contengono ghiaccio, ma sono costituiti prevalentemente di silicati. 

Eclisse di Sole da Giove osservata dalla sonda Galileo:grazie alla luce solare riflessa è stata possibile l'osservazione dei sottili anelli. Crediti NASA


Al gigante gassoso fa da corteo un elevato numero di satelliti (non inferiore ai 67 corpi), i maggiori – in ordine di distanza crescente dal pianeta- sono Amaltea, Io, Europa, Ganimede, Callisto, e rivolgono al pianeta sempre la stessa faccia, ruotando in sincrono. Quattro di questi sono noti anche come “satelliti medicei”, furono scoperti da Galileo durante le sue osservazioni -anno 1610-  e possono essere osservati con un buon binocolo come piccole stelline che si muovono intorno al pianeta. Si tratta dei satelliti Io, Europa, Ganimede e Callisto. 
Poiché il diametro apparente del Sole visto da Giove è inferiore ai 6’ d’arco, Amaltea ed i satelliti medicei, o “galileiani”, possono originare eclissi totali.
 

ATMOSFERA DEL PIANETA

Questo primo piano di vorticose nuvole intorno a Giove Grande Macchia Rossa è stata scattata dal Voyager 1. Crediti: NASA/JPLE' stato detto che affermare un valore fisso, determinato del periodo di rotazione siderale del pianeta non sia del tutto corretto, il valore in questione, 9,92 ore sarebbe frutto di una media tra le diverse velocità di rotazione delle sue "parti". Per chiarire questa affermazione è necessario parlare della sua costituzione, a partire dall’ atmosfera.

L’atmosfera di Giove risultò già dalle prime analisi composta per l’ 88% da idrogeno molecolare (H2) e per circa l’ 11% da elio (He),  e, in quantità minori, di altre sostanze quali ammoniaca,  zolfo, idrogenosolfuro di ammonio, metano. A tutt’oggi queste stime restano valide. In particolare la prima identificazione  del metano e di ammoniaca nell’ atmosfera gioviana si deve a R. Wildt, nel 1932, come conseguenza si poté stimare che fosse l’ idrogeno a costituire gran parte dell’ atmosfera.
Quella che potremmo indicare come la "superficie" atmosferica, è caratterizzata da striature, un sistema di zone e bande che rendono il pianeta caratteristico. La più vistosa tra queste, in generale, è la fascia equatoriale nord, al contrario della fascia equatoriale sud che spesso appare doppia e talvolta più scura. 
 Le nubi superiori sono cirri di ammoniaca, alla vista appaiono come zone chiare, a differenza delle fasce scure che sono dovute a strati di nubi inferiori costituite da idrogenosolfuro di ammonio. Non si esclude la presenza di acqua, che resterebbe confinata però negli strati più bassi dell’atmosfera. 
La temperatura dello strato più esterno delle nubi è di circa -150°, ed aumenta gradualmente immergendosi negli strati più profondi, arrivando fino a valori di 30°. 
La fascia equatoriale ha una rotazione più breve di quella del resto del pianeta. Convenzionalmente, quello che viene denominato Sistema I si riferisce alla regione compresa tra il margine nord della fascia equatoriale sud ed il margine sud della fascia equatoriale nord. Il periodo di rotazione media di questo sistema è di 9 ore 50 minuti 30 secondi;
Il Sistema II comprende le restanti regioni del pianeta, con un periodo di rotazione di 9 ore 55 minuti e 41 secondi. In entrambe le strutture sono presenti singole formazioni che fanno registrare periodi diversi. Ad esempio, quello della Grande Macchia, è mediamente di 9 ore 55 minuti e 37 secondi. Gian Domenico Cassini fu il primo astronomo a rendersi conto che il Sistema I ha una rotazione più rapida rispetto al Sistema II: era il 1690. Nell’ approfondire gli studi condotti da Francesco Fontana nel 1646, che lo condussero alla prima osservazione di dettagli del disco (le bande più estese che lo attraversano), Cassini nel 1665 riuscì a confermare anche la formazione osservata l’anno prima da Robert Hooke riferendo di questa come “eccezionalmente cospicua e permanente”: si trattava della Grande Macchia rossa. La Grande Macchia Rossa catturata in dettaglio dalla sonda Galileo. Crediti: GALILEO Project
E’ la struttura osservabile più famosa su Giove. Un tempo si pensava potesse trattarsi di un corpo solido o tendente a questo stato, che galleggiava nel gas atmosferico, ma oggi la sua natura di fenòmeno meteorologico è attestata. Si tratta di un vortice dalle dimensioni eccezionali, che giustificherebbero la sua longevità,  e che ha un periodo di 12 giorni al suo margine esterno, e di 9 giorni più internamente. Il centro si trova a circa 8 Km al di sopra delle nubi adiacenti, qui la macchia risulta più fredda. Anche se la latitudine di questa grande tempesta varia, di poco (solitamente si aggira alla latitudine di -22°) , il moto principale avviene in longitudine. Cassini, come già accennato, riuscì a determinare in modo preciso il periodo di rotazione della formazione: 9 ore e 56 minuti, constando una differenza con le strutture presenti nella banda equatoriale per le quali stimò un periodo di rotazione leggermente inferiore (9 ore e 51 minuti). A caratterizzarla ulteriormente è la colorazione rossastra, dovuta al fosforo prodotto dall’azione solare sul fosfuro di idrogeno, noto anche come fosfina, che risale dall’interno del pianeta attraverso la perturbazione. 
 
Le bande di Giove si estendono per migliaia di chilometri sotto la superficie del pianeta: la loro natura di flusso di aria è nota oramai da tempo ma soltanto a Ottobre 2017 si è potuto fornire una stima della profondità di simili strutture (18 ottobre, Weizmann Institute of Sciences, Israele) a partire dai dati di Juno sul campo gravitazionale del pianeta. Ci sono differenti patterns nei due emisferi il che suggerisce un flusso asimmetrico nelle profondità del pianeta, qualcosa che non ci si aspettava. 
Maggiori sono le forze magnetiche e più, si pensa, il gas si spinge in profondità il che è fondamentale anche per scoprire se l'interno di Giove stia ruotando come un singolo corpo solido oppure presenti una sorta di matrioska, strati separati in rotazione differente in base allo strato. Il materiale, secondo il segnale captato da Giove, dovrebbe portare a un flusso profondo almeno 3000 chilometri. La stessa macchia rossa di Giove potrebbe estendersi in profondità per centinaia di chilometri. 
 
Giove e i suoi cicloni polari
 
Giove e i suoi cicloni polari
 
A sorprendere gli astronomi hanno pensato anche gli ammassi di cicloni polari su Giove, scoperti proprio grazie alla visita di Juno alle regioni polari del pianeta. Ci sono otto cicloni intorno al polo nord e cinque intorno al polo sud, tutti misteriosi anche perché i modelli dicono che strutture simili non dovrebbero essere stabili. La risposta potrebbe risiedere proprio nei cristalli che si creano quando piccoli vortici prendono vita, anche sulla Terra. 
 
Giove ripreso dalla JunoCam
 
Giove ripreso dalla JunoCam. 
 
L'immagine in alto è stata ripresa dalla JunoCam di Juno il 24 ottobre 2017 da 33 mila chilometri di distanza, latitudine 50°S. In evidenza le perturbazioni cicloniche e la "Collana di Perle".
 

IL CAMPO MAGNETICO E LE AURORE POLARI SU GIOVE

Il campo magnetico di Giove risulta il più intenso fra tutti i pianeti del sistema solare. La massa di idrogeno fluido che compone il pianeta lo rende un gigantesco corpo conduttore elettrico. Il campo è dipolare come quello della Terra –tranne in prossimità del pianeta- ma opposto rispetto al nostro, tale che se si utilizzasse una bussola terrestre su Giove essa indicherebbe il Sud e non il Nord. In realtà essendo particolarmente complesso, affermare che il campo sia dipolare non è del tutto esatto, all’ interno della distanza di circa tre raggi gioviani questa affermazione trova fondamento concreto. 

X-ray: NASA / CXC / SwRI / R.Gladstone et al .; Optical: NASA / ESA / Hubble Heritage (AURA / STScI)

L’asse del dipolo è inclinato, rispetto all’asse di rotazione, di 10,8° ed ha un’intensità di circa 4 gauss (alla superficie della Terra il valore varia entro 0,3 - 0,8 gauss). Le cinture di radiazione gioviane, quelle che sulla Terra sono note come Fasce di Van Allen -le regioni in cui vengono intrappolati dal campo magnetico elettroni e protoni ad alta energia- risultano fino a 10 mila volte più intense rispetto a quelle del campo magnetico terrestre.
La magnetosfera di Giove è molto estesa, ed è sorprendente constatare che sia talmente “elastica” che in certi periodi il suo prolungamento possa arrivare a comprendere al suo interno lo stesso pianeta Saturno
Grande campo magnetico, grandi aurore. Le aurore polari su Giove furono documentate per la prima volta dalla sonda Voyager 1, mentre transitava sopra la parte in ombra del pianeta. Possono estendersi per centinaia di chilometri, si parla di vere e proprie tempeste, ed appaiono particolarmente brillanti. Il fenòmeno è imputabile in gran parte, ai materiali espulsi dai vulcani del satellite Io, le molecole che compongono questi materiali catturate ed intrappolate, partecipano alla rotazione del pianeta, impattando con l’atmosfera eccitano gli atomi e le molecole, che subendo una transizione elettronica (salti quantici) emettono il bagliore. 

 

Aurora polare su Giove in UV. Credit: NASA/JPL-Caltech/Bertrand Bonfond

Aurora polare su Giove in UV. Credit: NASA/JPL-Caltech/Bertrand Bonfond

Fino alla missione Juno il campo magnetico di Giove era soltanto ipotizzabile e riproducibile tramite simulazioni, dipendenti sempre dalle ipotesi di partenza inserite nei modelli ma la comprensione della dinamo che alimenta i campi magnetici di Giove, Terra e Sole sono fondamentali per la comprensione dell'origine del Sistema Solare stesso. 

In tema di aurore, novità sono giunte dalla sonda Juno a Settembre 2017 in un articolo apparso su Nature a opera di scienziati del Johns Hopkins Applied Laboratory. Sono state osservate righe legate a potenziali elettrici molto potenti allineati con il campo magnetico di Giove, qualcosa che è in grado di accelerare gli elettroni verso l'atmosfera gioviana a energie superiori ai 400 mila eV, qualcosa che supera le energie delle aurore terrestri in misura da 10 a 30 volte maggiore. Giove ha le aurore più potenti del Sistema Solare quindi questo potenziale non è una sorpresa ma la sorpresa è stata un'altra: sebbene siano molto importanti, non sono queste le sorgenti che alimentano le aurore più intense ma sono alcuni tipi di accelerazioni turbolente che ancora non sono ben comprese. Ci sono tracce che indicano una instabilità dei processi all'aumentare della potenza delle aurore, qualcosa che lascia spazio a nuove ipotesi di nuovi processi, ma i dati non consentono di andare oltre. 

Visione globale dell'aurora e accelerazione delle particelle. Credit G. Randy Gladstone

Visione globale dell'aurora e accelerazione delle particelle. Credit G. Randy Gladstone

GioveLe due aurore polari di Giove, quella settentrionale e quella meridionale, sembrano essere indipendenti l'una dall'altra (Nature Astronomy, UCL - Ottobre 2017). I dati sono quelli a raggi X di Chandra e di XMM-Newton e hanno evidenziato emissioni molto forti in entrambi i poli, con quello meridionale sottoposto a pulsazioni ogni 11 minuti e quello settentrionale decisamente più caotico. Sulla Terra le due aurore si specchiano l'una nell'altra, variando allo stesso modo, e questo risultato su Giove è del tutto inatteso. La sonda Juno orbita Giove dal 2016 e non ha impiegato molto tempo a riscrivere gran parte delle nostre conoscenze riguardanti il gigante gassoso. Se si riuscisse a comprendere il processo che alimenta le emissioni X si potrebbero comprendere tanti altri oggetto nell'universo, a partire dalle nane brune per finire alle stelle di neutroni. Una spiegazione potrebbe derivare dalle interazioni delle linee del campo magnetico di Giove con il vento solare: si sospetta che queste linee siano vibranti, producendo onde in grado di trasportare particelle verso i poli con velocità e direzioni variabili prima di collidere con l'atmosfera gioviana generando pulsazioni X. Gli hot spot di emissione X presenti ai due poli sono in effetti molto diversi, così come il loro comportamento. 

I SATELLITI DI GIOVE 

Un confronto ritratto di quattro satelliti galileiani di Giove, Io, Europa, Ganimede e Callisto, ognuno con caratteristiche diverse. Crediti: NASA Planetary PhotojournalGiove possiede numerose lune, si parla di almeno 67 corpi, ma non è possibile stabilire il numero esatto in quanto sono da considerarsi, per essere precisi, tutti i corpi che costituiscono il sistema degli anelli gioviani. Ma fra questi i più grandi e più famosi sono le quattro lune, dalla più prossima alla più distante,  Io, Europa, Ganimede e Callisto. Osservate nello stesso anno, 1610, da Galileo Galilei e da Simon Marius Mayr (fu quest’ ultimo a battezzare i 4 satelliti), sono noti anche come satelliti “galileiani” o “medicei”, così chiamati da Galileo in onore al mecenate, signore di Firenze, Cosimo II de Medici. Ad essi è legato uno dei più duri e letali colpi inferti alla teoria geocentrica (sistema tolemaico), e per contro, una prova dell’ attendibilità della teoria eliocentrica (sistema copernicano). 
Altri 9 satelliti furono osservati nei tre secoli successivi, e 3 furono scoperti attraverso le sonde Voyager: da allora il numero ha subito un incremento costante, comprendendo corpi delle dimensioni entro i 3 ed i 9 Km, presumibilmente asteroidi, frammenti di comete, residui di formazione planetaria, catturati  dalla forza di attrazione del pianeta. 

I satelliti interni
 
Furono in particolare le sonde Voyager 1 e 2, e la Galileo a rilevare molte delle informazioni sulla natura dei satelliti. I corpi orbitanti su Giove entro distanze ritenute prossime, vengono divisi entro tre gruppi, ognuno dei quali comprende corpi accomunati da parametri fisici ed orbitali simili. Ad eccezione del satellite Temisto che presenta caratteristiche  differenti, tutti i corpi rientrano in uno di questi gruppi: gruppo di Amaltea, satelliti galileiani e gruppo di Imalia
 
Il gruppo di Amaltea 
Furono scoperti attraverso osservazioni condotte dalla Terra tra gli anni 1892 e 1982, con l’ausilio di immagini ottenute  tramite le sonde Voyager. Ulteriori informazioni furono acquisite con la Galileo, sono oggetti che a tutt’oggi risultano poco conosciuti, ma alcuni particolari, come alcune formazioni geologiche, crateri compresi, sono stati osservati. In rotazione sincrona attorno a Giove, sono i più interni, le loro orbite precedono quelle dei quattro satelliti medicei, e risultano pressoché circolari, con eccentricità comprese tra 0,0012 e 0,0018.  La loro temperatura media è di -150°C. Il gruppo prende nome dal satellite più noto e più grande fra quelli contemplati al suo interno: Amaltea
 
Satelliti galileiani I satelliti galileiani Io, Europa, Callisto e Ganimede. Crediti: Nasa
Secondo le fonti, il primo a compiere osservazioni dettagliate di Giove fu un astronomo-astrologo cinese vissuto nella metà del IV secolo a.C., Gan De, il quale, nel trascrivere le sue osservazioni del pianeta, riporta curiosamente la nota :
Ogni 12 anni il soggetto ritorna nella stessa posizione nel cielo; ogni 370 giorni che scompare nel fuoco del Sole, la sera, a ovest, a 30 giorni dopo riappare la mattina ad est […]; […] era molto grande e luminoso. A quanto pare, una piccola stella rossastra è allegata al suo fianco. Questa si chiama "un'alleanza".”
Nell’ultima parte di questo breve frammento, vi è la testimonianza della prima osservazione di un satellite di Giove, presumibilmente Ganimede.  Studiando la fonte si comprende che l’osservazione in questione sia stata condotta nell’estate del 362 a.C. Si parla di 2000 anni prima di Galileo e Mayr! Nel 1980 gli studiosi hanno cercato di verificare la veridicità di quanto scritto da Gan De sul campo, recandosi in Cina e ricercando condizioni adeguate all’osservazione: hanno dimostrato come sia possibile osservare ad occhio nudo. Era già stata postulata la possibilità di poter osservare i satelliti medicei, dal momento che raggiungono una magnitudine apparente di poco inferiore a 6, il problema è rappresentato dalla luminosità di Giove. Occultandolo è possibile l’osservazione. 
A questo punto sarebbe più corretto affermare che Galileo e Mayr “ri-scoprirono” i quattro satelliti nel 1610. 
Quando si parla di satelliti galileiani o “medicei” ci si riferisce a 4 corpi, le lune gioviane più famose, Io, Europa, Callisto e Ganimede, corpi massicci e dalla forma sferoidale. 
Le loro orbite sono sincrone rispetto a Giove, e quasi circolari, l’ eccentricità è inferiore a 0,01. Inoltre le orbite di Io, Europa e Ganimede sono legate in risonanza anche tra loro, ossia i loro periodi orbitali sono in rapporto 1:2:4 , dovuto alle interazioni fra le singole forze mareali. In particolare l'intensa frizione generata dalle forze mareali tra Europa ed Io concorre al mantenimento della fluidità dei loro nuclei, favorendone il vulcanismo interno, soprattutto su Io

Gruppo di Imalia
Leda
, Imalia (o anche Himalia), Lisitea, Elara, S 2000 J11, citati in ordine di distanza da Giove, sono le lune che costituiscono il gruppo di Imalia, che prende il nome dal membro più grande, appunto Imalia
Le inclinazioni delle loro orbite vanno dai 26,6° ai 28,3° con eccentricità comprese entro 0,11 e 0,25
Le loro temperature medie si aggirano intorno ai -149°C.


I satelliti esterni
 
Sono corpi di piccole dimensioni dalla forma irregolare e dal moto retrogrado. Vengono distinti all'interno di 3 aggregazioni che prendono il nome dal membro principale, e associati per parametri orbitali simili. Ad eccezione di 3 satelliti dalle caratteristiche peculiari tali da non essere associati a nessuno dei gruppi ( S/2003 J2, S/2003 J12 e Carpo) , i restanti costituiscono i seguenti raggruppamenti: gruppo di Ananke, gruppo di Carme e gruppo di Pasife. Fatto curioso, l' Unione Astronomica Internazionale ha deciso che i nomi dei nuovi eventuali satelliti esterni terminino con la lettera E.

Gruppo di Ananke
Orbitano attorno a Giove ad una distanza media di 21.276.000 Km. 8 dei 16 oggetti che costituiscono questo raggruppamento hanno paramentri simili, e la loro origine sarebbe riconducibile ad un unico corpo asteroideo frantumatosi in 8 corpi distinti, dalle inclinazioni orbitali di 149° ed eccentricità tra 0,216 e 0,224. Tranne il corpo principale, Ananke, dal quale prende il nome il gruppo, i restanti corpi,che presentano parametri differenti, furono scoperti dagli astronomi dell'università delle Hawaii.

Gruppo di Carme
Ad eccezione di Carme, tutti i satelliti compresi in questo gruppo sono stati scoperti dagli astronomi dell'università delle Hawaii. Orbitano con un'inclinazione media di 165° e le loro eccentricità sono comprese entro i valori 0,237 e 0,272. I loro semiassi maggiori vanno da 22,9 milioni di chilometri ad un massimo di 24,1 milioni di chilometri.

Gruppo di Pasife
Pasife o Pasiphe è il corpo principale che dà il nome a questo gruppo di asteroidi, anch'essi scoperti dagli studiosi dell'università delle Hawaii. Dai calcoli effettuati sulla base dei loro parametri orbitali, sono state avanzate due ipotesi: la prima, è che questi oggetti non abbiano un'origine comune, e che siano stai catturati nel tempo dalla forza di gravità di Giove; la seconda ipotesi afferma possa trattarsi di un gruppo originariamente compatto, in fase progressiva di disgregazione. 
Le eccentricità delle orbite che descrivono attorno al pianeta vanno dal valore 0,25 a 0,43 e le inclinazioni di queste orbite variano tra i 144,5° ai 158,3°.

 
 
 
Le missioni

Pioneer 10
La prima sonda ad effettuare osservazioni dirette su Giove. Lanciata da Cape Canaveral il 3 Marzo 1972. Oltrepassò l'orbita di Nettuno il 13 Giugno 1983, divenendo così il primo oggetto più lontano mai inviato e costruito dall'uomo. Ha perso il suo primato, dal momento che attualmente è la Voyager 1 l' oggetto artificiale più lontano. Attualmente Pioneer 10 viaggia in direzione della stella Aldebaran (Toro), si trova a 66 anni luce da noi.


Targa sonde Pioneer 10 e Pioneer 11
 
Pioneer 11
Lanciata il 5 Aprile 1973, è il secondo veicolo spaziale ad aver  sorvolato Giove, tre volte più vicino della sonda Pioneer 10. Al momento la navicella è in modalità "sleep", ossia "dormiente", e si è diretta fuori dal sistema solare in direzione della costellazione del Sagittario, verso il centro della nostra galassia. Sia Pioneer 10 che Pioneer 11 portano con sé una targa, affissa sui montanti della navicella, un messaggio di contatto per altre eventuali, possibili, civiltà interplanetarie.


Voyager 1Voyager 1 Crediti: Nasa
La missione aveva come obiettivo le osservazioni e lo studio dei pianeti Giove e Saturno, prima di dirigersi oltre il sistema solare.
Fu lanciata il 5 Settembre 1977, alcuni giorni dopo la sua gemella Voyager 2, ma viaggiò su una traiettoria più economica, effettuò il primo flyby su Giove il 5 Marzo 1979. A lei si devono la scoperta del vulcanismo di Io e del sottile anello di Giove, nonché delle lune Metis e Tebe.
Voyager 1 è entrata nello spazio interstellare nell'Agosto 2012 recando con sé il "disco d'oro" , placca di 30 cm di diametro nota come "greetings to the universe", contenente suoni (90 minuti), 115 immagini e saluti in 60 lingue, a rappresentare la diversità dalla vita e delle culture sulla Terra. Viaggia alla velocità di 523660 mila chilometri all'anno ( circa 1,4 milioni di chilometri al giorno).

 
Placca delle sonde Voyager 1 e 2 Crediti NASAVoyager 2
Lancio 20 Agosto 1977. La sonda gemella della Voyager 1 ha potuto condurre osservazioni più raffinate rispetto alla gemella, confermando l'esistenza di fessure nella crosta spessa, liscia e ghiacciata di Europa. Ha inoltre scoperto la 14a luna e osservato la terza sezione del sistema di anelli di Giove. Si dirige fuori dal sistema solare, in una direzione diversa dalla Voyager 1, alla velocità di 3,3 U.A. ( 495.000.000 Km) l'anno.
Reca con sé la copia del "disco d'oro" della sua gemella.



 
Galileo
10 Ottobre 1989: Galileo viene lanciato dallo Space Shuttle Atlantis, a bordo 10 strumenti scientifici ed una sonda atmosferica. Ha orbitato attorno al pianeta per ben 14 anni. La missione ha stabilito alcuni primati, come l'aver sganciato una piccola sonda per testare l'atmosfera di Giove, che restò attiva per la durata di 58 minuti, penetrando a 200 Km di profondità nella turbolenta atmosfera, prima di venir schiacciata dalla pressione e fusa dalle alte temperature. Galileo venne deliberatamente distrutta facendola impattare su Giove il 21 Settembre 2003. 

Ulysses
ESA in collaborazione NASA
Il lancio avvenne il 6 Ottobre 1990, dello Shuttle Discovery, e l'obiettivo non fu il pianeta,bensì il Sole: Ulysses dovette avvalersi della potente gravità del pianeta per raggiungere la stella nelle regioni polari. Durante il passaggio su Giove, utilizzò la sua strumentazione per studiare il gigante gassoso e la sua influenza sul sistema solare, che è secondo solo al Sole.

Cassini
Lancio 15 Ottobre 1997. Il flyby della sonda su Giove ha fornito la spinta giusta perché il veicolo potesse raggiungere Saturno. Nell'occasione Cassini, veicolo che alla partenza ha pesato circa 6 tonnellate -di cui la metà di solo carburante-, è stata utilizzata per lo studio della magnetosfera gioviana.

New Horizons
Ha utilizzato la forza di gravità del pianeta come fionda per accelerare in direzione del sistema solare esterno, con obiettivo Plutone. Lanciata il 19 Gennaio 2006, durante il suo flyby su Giove la New Horizons, fra le diverse osservazioni, ha osservato un fulmine nei pressi del polo, la formazione di nuove nubi di ammoniaca. Inoltre ha studiato il prolungamento del campo magnetico del pianeta. 

La sonda Juno in una ricostruzione. Crediti NasaJuno
Lancio 5 Agosto 2011. L'arrivo è previsto per Luglio 2016, poi la navicella orbiterà sopra Giove ad un'altezza di 5000 chilometri al di sopra delle nubi, ogni 11 giorni, 33 volte all'anno circa. Studierà il campo magnetico e la struttura dell'atmosfera da una posizione in particolare, i poli. Con questa sonda si inaugurano le esplorazioni di nuova generazione.
 
Giove ripreso dalla sonda Juno. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt
 
Giove ripreso dalla sonda Juno. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt
 
L'immagine in alto è stata ripresa il 1 settembre 2017 alle ore 5.58 pm EDT da 7576 chilometri di distanza dall'alta atmosfera di Giove. Elaborazione di Gerald Eichstadt. 

Cosa c'è da vedere su Giove?

Giove è famoso fin dai tempi antichi, essendo uno dei corpi celesti più luminosi insieme a Sole, Venere e Luna. 
Di sicuro effetto sarebbe l'osservazione delle aurore polari, simili a quelle terrestri ma innumerevoli volte più grandi, e presumibilmente determinate dallo scambio di particelle che Giove instaura in maniera continua con il satellite Shoemaker-Levy. L'impatto fu violentissimo (il frammento toccò Giove ad una velocità di 216.000 chilometri orari, con una potenza pari a 200.000 megatoni) e spettacolare, e lasciò un segno nei gas di Giove di area pari a metà Terra.
A fine luglio 2009, a distanza di soli 15 anni dall'impatto della cometa Shoemaker-Levy 9, un altro impatto si è verificato sul gigante del Sistema Solare: un corpo non ben identificabile ha infatti lasciato un segno nell'atmosfera gioviana del diametro pari a mezzo diametro terrestre. La scoperta è stata effettuata da un astronomo amatore, e potrebbe trattarsi ancora una volta di una cometa. L'analisi della composizione chimica dell'atmosfera gioviana in prossimità dell'impatto potrà fornire più indizi riguardo al proiettile che ha colpito Giove.

Giove è un pianeta che si presta molto bene all'osservazione, caratterizzato dai suoi quattro satelliti maggiori, quelli galileiani, e dalle sue fasce atmosferiche che forniscono svariati colori al disco all'interno dell'oculare. Tuttavia, i colori non sono separati molto nettamente, quindi un telescopio con piccola apertura riesce bene o male a farli intuire, mentre i satelliti vengono visti come puntiformi. Aperture più grandi, come rifrattori da 12 cm e riflettori da almeno 15 cm, riescono a dare più soddisfazioni. Non è il caso, inoltre, di forzare con aperture maggiori se non si può andare in un luogo di osservazione perfetto, dal momento che Giove non sopporta più di tanti ingrandimenti con cieli non perfetti.
Dal punto di vista osservativo, Giove ha un diametro angolare che arriva a 45'', visibile meglio con un ingrandimento di 150x (anziché superiore, come detto). La magnitudine nei momenti più favorevoli raggiunge i -2,7. Sul suo disco si vedono passare parecchi oggetti, e questi transiti sono una delle maggiori attrazioni. Ovviamente i satelliti giocano la loro parte, dando luogo a fenomeni quali transiti, occultazioni ed eclissi. Durante le eclissi, è visibile un puntino nero molto piccolo rispetto al disco gioviano, che passa all'equatore da destra verso sinistra (visione al telescopio, in realtà è in direzione opposta). Ovviamente anche la famosa macchia rossa del pianeta può essere osservata con successo.

I filtri più adatti per l'osservazione di Giove sono quelli del blu (Wratten 80A o 82A), il giallo o l'arancione (W12 o W21) ed il verde (W58). Anche se la recente tendenza è quella di fotografare, è sempre preferibile iniziare l'osservazione con un disegno di ciò che si vede visualmente anche perché spesso le fotografie risentono di artifici che portano lontani dalla realtà.

L'osservazione di Giove, il pianeta più mutevole del sistema solare, mira soprattutto ad evidenziare i cambiamenti nell'atmosfera del pianeta stesso. A questo scopo è utile descrivere ciò che si nota, le fasce visibili, specificandone una stima dei colori e delle intensità con le quali sono visibili. Questo risultato si ottiene al meglio attraverso un disegno. Aperture inferiori ai 150 mm per i riflettori non consentono di vedere grandi colorazioni, tuttavia è possibile utilizzare dei filtri alternando tra il blu ed il rosso. I particolari più evidenti con il filtro blu sono rossi, mentre quelli più evidenti con il filtro rosso sono blu.

LO STRANO CASO DELLA FASCIA EQUATORIALE SUD

Il pianeta Giove, nel 2009, è andato in congiunzione eliaca con due fasce atmosferiche ben evidenti e ne è uscito nel 2010 con una sola.
La cintura sud-equatoriale, quella dove ha sede la macchia rossa, è scomparsa dal pianeta gassoso, sebbene la macchia rossa stessa sia ancora li.
L'astrofilo Anthony Wesley, che già nel 2009 fu il primo a catturare l'immagine di un impatto su Giove, il 9 maggio 2010 ha ottenuto altre immagini che mostrano chiaramente come l'equatore sud di Giove si sia spogliato di una fascia atmosferica scura.

Un confronto tra giugno 2009 e maggio 2010

Un confronto tra giugno 2009 e maggio 2010

Giove non è nuovo a questi colpi di scena: nel 1973, come registrò il Pioneer 10, la cintura sparì per la prima volta da quando le osservazioni sono di un certo livello. Anche ai primi anni Novanta la stessa cintura cessò di mostrarsi mentre in altre occasioni si è dotata di un colore più intenso.

La dinamica, quindi, sembra nota: dopo qualche settimana di latitanza si forma una macchia bianca brillante dalla quale iniziano a fuoriuscire grumi scuri di materiale che, in seguito, vengono allungati dalla rotazione del pianeta fino a formare una nuova cintura.
Una possibile motivazione è data dal raffreddamento delle nubi che formano la cintura: le correnti più fredde sprofonderebbero nell'atmosfera più calda del pianeta.

La preparazione del disegno mentre si osserva può essere resa più difficile a causa della veloce rotazione del pianeta, quindi i maggiori dettagli dovranno essere forzatamente riportati subito sul foglio altrimenti si rischia di sbagliare longitudini. Prima si tracciano i dettagli maggiori, quindi, e poi si completa il disegno anche perché i dettagli sono marcati soltanto entro i 30° di longitudine dal Meridiano Centrale. Si inizia quindi a disegnare le bande, che consentono di definire al meglio le latitudini del pianeta effettuando continui confronti tra quanto disegnato e quanto osservato, paragonando le proporzioni. In seguito si aggiungono dettagli ed irregolarità maggiori, il più in fretta possibile ma sempre con precisione.
L'individuazione del Meridiano Centrale è molto semplificata su Giove, a causa del suo schiacciamento polare e della presenza delle bande parallele all'equatore.
Data la rotazione gioviana, in un'ora passano al Meridiano Centrale circa 36° di superficie. Per misurare i passaggi in meridiano occorre prendere nota con precisione dei tempi dei passaggi.

La più grande tra le opposizioni recenti si è avuta nel 1963, con il pianeta posto a 3,9564 UA dalla Terra ed un diametro apparente di 50''x47''.

 

 


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