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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 79 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. 
La luna Valetudo. Credit carnegiessciencePoiché 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. Saliti a 67 nel 2017, i satelliti sono stati portati a 79 grazie alla scoperta e alla comunicazione di dodici nuove lune, tutte insieme, avvenuta a Luglio 2018: delle dodici lune, nove si muovono in modo retrogrado. Le immagini risalgono al 2017 ma la conferma ha richiesto decisamente tanto tempo ma un team del Carnegie, guidato da Scott Sheppard, ha dato conferma dei nuovi abitanti del sistema Giove. La scoperta è avvenuta, per serendipity, mentre si cercavano corpi oltre l'orbita di Plutone. Le orbite sono state calcolate dopo diverse osservazioni per un processo lunghissimo. Nove delle lune appartengono a un gruppo di lune esterne in moto retrogrado, divise a loro volta in altri tre gruppi orbitali che dovrebbero essere resti di collisioni di corpi maggiori. Queste lune hanno periodi orbitali di due anni. Due lune sono più interne e in moto progrado, e anche queste dovrebbero essere resti di una luna maggiore andata in frantumi viste le somiglianze orbitali. La più strana delle lune è chiamata Valetudo ed è forse la più piccola di Giove a oggi scoperta: il diametro è inferiore al chilometro, è la più distante e inclinata del gruppo di lune prograde e orbita Giove in un anno e mezzo, con un tragitto che attraversa le lune retrograde più esterne. Si tratta di una situazione instabile che potrebbe portare a collisioni future. 
Le lune esterne di Giove, comprensive delle dodici lune del 2018. Valetudo in verde. Credit carnegiescience
 
Le lune esterne di Giove, comprensive delle dodici lune del 2018. Valetudo in verde. Credit carnegiescience

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. 

Struttura 3D della Grande Macchia Rossa. Credit: Caltech/NASA/JPL/SwRII dati di Juno, sonda NASA, mostrano come la Grande Macchia Rossa, oltre ad essere grande sebbene in fase di restringimento, potrebbe essere davvero molto profonda, fino a toccare i 300 chilometri dentro il pianeta Giove. I dati sono quelli del Microwave Radiometer (Mwr) a bordo di Juno e si riferiscono al passaggio effettuato a Luglio 2017 proprio sopra la Macchia. In realtà la stima è abbastanza incerta visto che si parla di una profondità che va da 5 a 100 volte quella degli oceani terrestri, con temperature più calde negli strati più bassi. 

Lo Jupiter Energetic particle Detector (Jedi) ha invece evidenziato una zona di radiazione finora rimasta ignota: sopra l'atmosfera di Giove ci sarebbe unoo strato di ioni di idrogeno, ossigeno e zolfo in movimento a velocità relativistiche, derivanti probabilmente da particelle neutre create intorno a Io e Europa. 

La Grande Macchia Rossa sarà uno degli obiettivi di studio del nuovo James Webb Telescope e la enorme sensibilità infrarossa andrà a completare quanto finora osservato da Hubble Space Telescope. MIRI (Mid-InfraRed Instrument) avrà il compito di creare una mappa a diverse lunghezze d'onda della Macchia analizzandola dal punto di vista termico, chimico e strutturale al fine di comprendere al meglio l'origine del colore e i moti interni. Si tenterà di fornire una spiegazione all'elevata temperatura presente in zona, attribuita più di recente alle onde di gravità e alle onde sonore prodotte dalla tempesta.

Grande Macchia Rossa
 
Grande Macchia Rossa
 
Nell'ultimo secolo e mezzo la Grande Macchia Rossa si sta riducendo in maniera lenta ma inesorabile anche se la storia ci dice che a volte il trend è cambiato. Una volta almeno, infatti, dai dati dei primi osservatori unitamente a quelli ottenuti dalle sonde NASA in particolare, la Grande Macchia avrebbe invertito il trend aumentando le proprie dimensioni per un periodo di tempo. Non solo: anche se si sta restringendo, la Macchia si sta elevando rispetto alla superficie media di Giove. Lo studio del Goddard Space Flight Center (2018) ha riguardato dimensioni ma anche forma, colore e spostamenti in longitudine, nonché velocità dei venti interni. Proprio in base ai dati sembra che recentemente la Macchia abbia iniziato a spostarsi verso ovest più velocemente di quanto non abbia fatto finora. 
La dimensione, a oggi, può essere in grado di accogliere un "solo" pianeta come il nostro, non più i tre o i due di un tempo, ma negli anni Venti la Macchia ha conosciuto un periodo di espansione da quel che emerge dal confronto di osservazioni passate. Il restringimento avrebbe dovuto causare una maggior velocità dei venti interni ma in realtà ha causato un innalzamento dell'atmosfera interna, piccolo ma comunque misurabile.
Anche il colore è divenuto più intenso, soprattutto dal 2014 in poi, e questo potrebbe essere spiegato con la maggior radiazione solare UV che giunge ad altezze maggiori.

 
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".
 
Giove ripreso dalla Junocam
 
Giove ripreso dalla Junocam. Immagine scattata da 8186 chilometri dalla superficie e elaborata da Kevin M.Gill
 
La sonda Juno, tramite JunoCam, ha immortalato il terminatore di Giove durante l'undicesimo flyby del 7 febbraio 2018, da più di 120 milioni di chilometri di distanza. Elaborazione di Gerald Eichstadt a partire dai dati raw - a diverse esposizioni - della JunoCam.
 
Il terminatore di Giove dalla Junocam. Credit NASA
 
Le regioni equatoriali di Saturno, Giove e Terra presentano delle caratteristiche inaspettatamente uguali: patterns verticali, ciclici e retrogradi di sistemi di vento e temperature, con ciclicità di diversi anni. Si tratta di fenomeni chiamati Quasi-Periodic Oscillation (QPO) su Saturno e Quasi-Quadrennial Oscillation (QQO) su Giove, come risposta ai Quasi-Biennial Oscillation (QBO) della Terra. Da noi il fenomeno è prevedibile, ripetendosi ogni 28 mesi di media, ma può essere disturbato da eventi che si verificano a grande distanza dall'equatore. Il getto terrestre fu scoperto dopo l'osservazione dei detriti sparati dall'eruzione del Krakatoa nel 1883, quando i resti del vulcano venivano trasportati verso ovest mentre palloni meteorologici testimoniarono, di lì a poco, venti verso est. La fase del QBO sembra influenzare il trasporto di ozono, vapore acqueo e inquinamento nell'alta atmosfera, così come la produzione di uragani. 
La stessa cosa può verificarsi su Saturno e su Giove.
 
La grande tempesta di Saturno. Credit Cassini/NASA
 
La grande tempesta di Saturno. Credit Cassini/NASA
 
Le oscillazioni possono essere paragonate a un cuore che batte nel pianeta e sono state osservate su Saturno circa un decennio fa, dalla sonda Cassini, mentre per quanto riguarda Giove le osservazioni sono state effettuate direttamente da Terra. Il battito Saturniano si verifica con cadenza di quindici anni e ha visto una "palpitazione" tra 2011 e 2013, in concomitanza con un raffreddamento repentino della fascia equatoriale. Ancora concomitante è stata una gigantesca tempesta (Great Northern Spot) che ha invaso l'intero emisfero nord del pianeta il che lascia pensare a un link tra i due eventi. L'onda legata alla tempesta si è diretta verso l'equatore andando a disturbare la QPO, nonostante l'ernome distanza. Tempeste simili sembrano essere annuali su Saturno, il che vuol dire che si presentano ogni 30 anni terrestri circa. Nel 2016 sulla Terra una simile onda ha provocato una "pulsazione" nel 2016 e sul nostro pianeta questa relazione è nota come teleconnessione: patterns meteorologici lungo il globo sono legati tra di loro e possono influenzarsi a vicenda in modo sostanziale. Un esempio eclatante è El Nino Southern Oscillation, che può influenzare le temperature e il clima di tutto il globo. 
Su Giove, il jet si estende fino ad altezze elevate nella stratosfera. Dal momento che le misurazioni coprono una ampia area del pianeta i ricercatori hanno potuto eliminare diverse tipologie di onde atmosferiche dai contributi alla QQO, lasciando le onde di gravità come leader nel processo. Queste onde si producono per convezione nella bassa atmosfera e viaggiano in alto fino alla stratosfera, dove forzano il cambiamento di direzione. Le simulazioni mostrano, però, come la forza di questo effetto non sia talmente grande da giustificare, da sola, tutto ciò che accade.

Cicloni su GioveIntorno ai poli di Giove sono stati osservati enormi cicloni dal diametro di migliaia di chilometri (fino a seimila chilometri), come appare evidente nelle immagini ottenute dalla sonda Juno della NASA tramite lo strumento Jiram (Jovian InfraRed Auroral Mapper). Due cicloni in particolare si trovano in prossimità stazionaria di ciascun polo, con una corona di venti. Il ciclone maggiore della parte Nord ha otto cicloni satellite, mentre il corrispettivo nella parte Sud conta cinque cicloni minori. I venti all'interno raggiungono velocità tra 150 e 350 chilometri orari. Si tratta di strutture tanto stabili da respingere persino l'avanzata di altri cicloni che, da latitudini minori, cercano di risalire verso i poli.

Attività gioviana in 3D

Attività gioviana in 3D

Lo strumento Jiram (Jovian InfraRed Auroral Mapper) a bordo della sonda Juno ha spiato da vicino cicloni e anticicloni ai poli di Giove e dai dati è stata estrapolata una sequenza tridimensionale in grado di farci "sorvolare" la zona in infrarosso scendendo fino a una profondità di 70 chilometri. Le aree in giallo sono le più calde (più basse), con temperature intorno ai 260 K (-13°C) che si abbassano fino a 190K (-83°C).

Il modello elaborato sul meccanismo in grado di alimentare il campo magnetico di Giove rivela qualcosa di inatteso: irregolarità impreviste, zone a intensità magnetica estremamente alta e asimmetria tra i due emisferi, qualcosa da comprendere ancora al meglio.

 

Le strisce orizzontali di Giove non sono fenomeni puramente superficiali ma si estendono fino a 3000 chilometri di profondità, con una stima rivista in eccesso rispetto alle precedenti. Le onde radio consentono di studiare il campo gravitazionale del pianeta tramite l'effetto Doppler che si registra in base alla attrazione, più o meno forte, esercitata dal pianeta sulla sonda (in tal caso Juno della NASA): gli spostamenti delle lunghezze d'onda, anche se piccoli, indicano il campo gravitazionale del pianeta. La profondità delle fasce deriva dalle perturbazioni gravitazionali che i forti venti delle stesse provocano. 
Giove è una palla di gas e le uniche anomalie dovrebbero essere quelle indotte dalla rotazione e dal conseguente schiacciamento polare, invece esiste uno sbilanciamento gravitazionale notevole tra i due emisferi e questo sbilanciamento è legato ai flussi dei venti. Gli spostamenti hanno consentito di misurare una profondità di 3000 chilometri e di comprendere come i flussi stessi possano variare al variare della profondità. In tutto, l'atmosfera di Giove rappresenta l'1% della massa totale (sulla Terra la quantità è di un milionesimo appena), pari a tre masse terrestri che si muovono a decine di metri al secondo. 
Al di sotto dell'atmosfera, i gas dovrebbero ruotare come un corpo unico, come un solido, mentre per il nucleo il discorso resta ancora aperto.
 
Atmosfera gioviana. Credit NASA/JUNO
 
Atmosfera gioviana. Credit NASA/JUNO

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. 

Nuovo vulcano su Io. Credit Jiram/Juno/NASA
 
Un censimento dei vulcani di Io sembra quasi impossibile visto che non tutti si attivano allo stesso momento e così a metà 2018 la sonda Juno aggiunge un altro elemento al già ricco campione vulcanico della luna di Giove, attraverso l'analisi di immagini ottenute da 470 mila chilometri di distanza il 16 dicembre 2017.
Sono oltre 150 i vulcani attivi su Io ma la stima parla di altri 250 hot spot ancora da scoprire, a testimonianza ulteriore dell'elevatissimo livello di attività geologica presente su Io. L'hot spot di nuova scoperta dista circa 300 chilometri da quello più vicino tra quelli conosciuti, ma non si possono escludere a oggi movimenti o modifiche di punti caldi già noti, anche se la probabilità è bassa.

 

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. 

Footprint di Io sull'aurora di Giove. Credit Juno
 
Footprint di Io sull'aurora di Giove. Credit Juno
 
Insolita è l'ombra lasciata dalle lune di Giove sulle aurore polari del pianeta gigante. Le lune accompagnano il proprio transito sul disco con la proiezione della propria ombra, generando eclissi in miniatura note dai tempi di Galileo, tanto da essere ben previste tramite calcoli (anche sul nostro sito). Sulle aurore, le lune non proiettano una singola ombra: Io proietta una serie lunga e altalenante di zone ombreggianti mentre Ganimede proietta una doppia ombra. Il tutto ripreso dalla camera JIRAM a bordo della sonda Juno
Le aurore di Giove sono caratterizzata da spot di luce appena al di fuori dell'ovale aurorale, spot (chiamati footprint) che dovrebbero derivare dalla precipitazione di plasma legata all'interazione con le lune più vicine. Le strutture che ne seguono somigliano una scia di vortici e seguono l'andamento della "scia di von Karaman" (idrodinamica) prodotta da un fluido che impatta su un corpo. Intorno allo spot principale sono presenti punti seconda.
 
Interazione di Ganimede. Credit Juno

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 79 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

Le lune di Giove potrebbero avere Saturno come padrino, secondo le simulazioni portate avanti ad Aprile 2018 da un team di astronomi americani e francesi. Si pensa oramai da molto tempo che le lune di Giove, molte se non tutte, provengano da zone diverse del Sistema Solare mentre le lune maggiori, quelle galileiane, dovrebbero aver avuto origine "indigena". Un problema, però, esiste: Giove è nato ripulendo una orbita molto larga e risucchiandone tutto il materiale, quindi da dove verrebbe il materiale idoneo a creare le lune? Le simulazioni hanno evidenziato il ruolo di Saturno in questo senso: sarebbe stato il pianeta con gli anelli a indurre nuovo materiale nella zona pulita da Giove. Soluzione possibile, ma ancora non si spiega la differente composizione chimica delle quattro lune principali.

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

Ulteriori evidenze circa i pennacchi di acqua provenienti dalla superficie di Europa sono giunte nella metà del 2018 e avallano ancora di più la possibilità di vita sulla luna di Giove. Le nuove prove sono fornite dai dati acquisiti dalla sonda Galileo, terminata da tempo ma in flyby con la luna gioviana il 16 dicembre 1997. Fu proprio la Galileo a indicare la presenza di acqua in quantità notevole e i suoi dati, rivisitati a oggi, confermano una teoria consistente con l'attraversamento di uno di questi sfiati. 

Animazione sul trasporto di acqua verso la superficie di Europa

Animazione sul trasporto di acqua verso la superficie di Europa

La deformazione della superficie ghiacciata di Europa potrebbe trasportare l'acqua dall'oceano sub-superficiale verso la superficie stessa, secondo una simulazione del JPL di metà 2018 centrata sulle bande della luna di Giove. Nell'animazione, nella parte inferiore è rappresentato l'oceano di Europa mentre la linea bianca rappresenta la superficie ghiacciata. Nel mezzo, i colori rosso, arancione e giallo rappresentano gli strati di ghiaccio in base alla rigidità decrescente. La profondità è espressa sull'asse verticale mentre quello orizzontale misura la distanza dal centro delle bande superficiali. La deformazione dovuta all'interazione con Giove fa sì che il caldo riesca a spaccare la superficie mentre il processo di ricreazione del ghiaccio va a scavare acqua dal fondo portandola in superficie. Il processo è molto lungo e così campionare l'oceano venuto in superficie oggi non significa studiare l'oceano sotterraneo di Europa per come oggi si presenta, ma studiarne le caratteristiche fossili, risalenti a un milioni di anni fa o anche più.

I dati della sonda Galileo, terminata nel 2003 intorno a Giove dopo otto anni di osservazioni, continuano ad essere una fonte importante visto che ancora nel 2018 forniscono dettagli sull'ambiente magnetico della luna Ganimede: uno scenario che parla di particelle scaraventate sulla superficie ghiacciata della luna come conseguenza di una pioggia di plasma e di forti flussi di plasma spinti tra Giove e Ganimede da eventi magnetici esplosivi che si verificano tra i due corpi proprio come conseguenza dell'interazione magnetica. Simili dati potrebbero far luce su molti aspetti nascosti di Ganimede, come ad esempio le aurore particolarmente brillanti. Il campo magnetico di Ganimede fu scoperto già nel 1996 dopo l'arrivo di Galileo e fu la prima volta che un campo magnetico venne trovato in una luna solare. Sei flyby della Galileo tra il 1996 e il 2000 raccolsero una enorme quantità di dati misurando densità, temperatura e direzione del plasma. 

Ganimede offre quindi l'opportunità di studiare un campo magnetico posto nel dominio del grande campo magnetico di Giove, protetto dal vento solare e quindi particolare rispetto a qualsiasi altro corpo celeste. Anziché essere forgiato dal vento solare, il campo magnetico di Ganimede si muove in modo da creare un lungo corno esteso davanti alla luna in direzione dell'orbita da percorrere. Le particelle, accelerate dalla magnetosfera gioviana, piovono continuamente sui poli di Ganimede visto che il campo magnetico della luna le convoglia verso la superficie ghiacciata. L'atmosfera di Ganimede è molto sottile e la fuga di particelle può raccontarci qualcosa riguardo ciò che ancora non sappiamo. 



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°.

 
 

Una caratteristica delle lune come Europa potrebbe mettere a repentaglio future missioni fatte di lander. A bassa inclinazione, da decenni le superfici di alcuni corpi del Sistema Solare, privi di atmosfera, mostrano una polarizzazione negativa (Europa, Ganimede, Io, Angelina, Nysa ed altri). Le osservazioni possono essere spiegate con particelle molto fini, fatte di "vuoto" per il 95% e corrispondenti, quindi, a materiale molto meno denso della neve. Materiale sul quale un lander andrebbe a sprofondare. Le osservazioni sono state effettuate dalla California. 

Europa, superficie.

Europa, superficie. 

 
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.

 

Fulmini su Giove, rappresentazione artistica

I fulmini registrati nell'atmosfera di Giove dalla Voyager 1 a Marzo 1979 sono sempre stati un mistero anche se la loro teorizzazione era già secolare. Il mistero consisteva nel fatto che i fulmini e i segnali radio non trovavano corrispondenza nei segnali radio prodotti dai fulmini terrestri e questa differenza è sempre stata inspiegabile. I fulmini gioviani sono simili ai nostri sotto alcuni aspetti ma opposti sotto altri punti di vista. A prescindere dal pianeta, i fulmini spediscono onde radio nel momento in cui attraversano il cielo ma fino ai dati della sonda Juno ogni fulmine gioviano era osservabile in luce visibile oppure nella parte radio dei kilohertz, per sparire totalmente nella zona dei megahertz. La strumentazione della sonda Juno ha consentito di registrare, finalmente, 377 scariche elettriche anche nella zona dei megahertz così come nel range dei gigahertz, cosa che ci si attende. A parte la sensibilità degli strumenti, gli scienziati ritengano plausibile che la detection dei segnali radio sia stata resa possibile dalla vicinanza della sonda ai fulmini. 
Ci sono, però, differenze rispetto alla Terra in termini di distribuzione dei fulmini sul globo planetario: c'è molta attività nei pressi dei poli di Giove ma non all'equatore, cosa che per il nostro pianeta è del tutto opposta. La risposta può stare nel calore: la Terra prende gran parte del calore dalla radiazione esterna, per gentile cortesia del Sole, e particolarmente nella fascia equatoriale e qui si produce la maggior parte dei fulmini. 
Giove si trova distante dal Sole cinque volte più di quanto non lo sia la Terra il che vuol dire che riceve radiazione solare in misura 25 volte inferiore, mentre gran parte del calore preso dall'atmosfera deriva dall'interno del pianeta stesso. La radiazione solare, tuttavia, non è irrilevante e scalda l'equatore più di quanto non scaldi i poli, come da noi e questo calore è ritenuto sufficiente a creare stabilità in alta atmosfera inibendo la risalita del calore dall'interno. I poli non presentano questo calore in alta atmosfera e non hanno la relativa stabilità, il che consente ai gas di risalire innescando la convezione e creando le condizioni per i fulmini. 
Resta aperto il discorso sulla distribuzione tra i poli, visto che il Polo nord sembra più attivo del suo corrispettivo sud ma i dati di Juno aiuteranno di sicuro a far luce visto che in poche orbite la sonda è riuscita a catturare un picco di attività elettrica in grado di scatenare quattro fulmini al secondo, un tasso molto più alto di quello noto fino a oggi. 
Proprio per Juno, la NASA ha annunciato a metà 2018 un update delle operazioni scientifiche fino a Luglio 2021, aumentando di 41 mesi le orbite intorno al pianeta. Una estensione che consentirà di raggiungere l'obiettivo primario visto che la sonda, a causa di problematiche, si trova in un'orbita di 53 giorni anziché dei pianificati 14.

 
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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