Il sistema solare | La gravità di Newton in movimento

Un sistema solare in miniatura

Il Sole dell'app ha massa 1000, e ogni pianeta, luna e pianeta nano mantiene la sua massa reale rispetto a esso, quindi Giove, con 1, ha circa il vero rapporto di 1 a 1047. I pianeti mantengono il loro vero ordine e le loro inclinazioni, e i pianeti nani le loro orbite reali, ma le distanze sono compresse così che Mercurio e Nettuno stiano insieme sullo schermo: Nettuno è 4,5 volte più lontano della Terra invece di 30. Ogni corpo è attratto da tutti gli altri secondo la legge di Newton, quindi le orbite nascono dalla stessa regola che tiene insieme quelle vere. La polvere tenue tra Marte e Giove è la fascia degli asteroidi: 1500 asteroidi, troppo piccoli per attrarre qualcosa e troppo numerosi per essere calcolati, quindi ciascuno segue semplicemente un'ellisse fissa attorno al Sole. Le loro orbite sono allungate e inclinate come quelle vere, così la fascia è un anello spesso, ed evitano le lacune di Kirkwood che l'attrazione di Giove tiene sgombre. Tre sonde spaziali volano tra loro come piccole icone: la Parker Solar Probe, che si tuffa fino a 6,9 milioni di km dal Sole, più vicino di qualsiasi altro oggetto mai costruito, su un'orbita che arriva fino a Venere; il telescopio spaziale James Webb, che gira attorno al punto L2 a 1,5 milioni di km oltre la Terra, disegnato 18 volte più lontano, appena oltre la Luna; e Voyager 1, la sonda più lontana, a 171 UA e in allontanamento di 3,6 UA all'anno, così lontana che una freccia sul bordo la indica. Non hanno massa e seguono le loro vere traiettorie tramite formule, perché Webb mantiene il suo punto di equilibrio solo accendendo i propulsori.

Montaggio del Sole e dei pianeti del Sistema solare — Montaggio del Sistema solare. Immagine: NASA/JPL, pubblico dominio

Dove ti portano i preferiti

Ogni preferito porta la telecamera in un punto dello stesso sistema solare in movimento, e i corpi continuano a muoversi. Tutto il sistema solare e i pianeti interni si vedono in obliquo. I preferiti Terra e Luna, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno, e Plutone e Caronte volano insieme al loro corpo, inquadrato in modo che le sue lune ci stiano. Il preferito Fascia di Kuiper guarda dall'alto il sistema solare esterno e scorre quindici volte più veloce, così Nettuno compie un giro in meno di un minuto. Casuale vola da vicino verso un corpo scelto a caso.

La Terra vista dall’Apollo 17, la Blue Marble — Terra dall’Apollo 17. Immagine: NASA, pubblico dominio

Orbite in tre dimensioni

I pianeti non orbitano in un unico piano. Ogni orbita è un po' inclinata rispetto a quella della Terra, il cui piano si chiama eclittica: quella di Mercurio di 7°, quella di Venere di 3,4°, quella di Saturno di 2,5° e le altre di meno di 2°. Il mini sistema solare usa queste inclinazioni reali, e la sua Luna gira attorno alla Terra su un'orbita inclinata di 5,1°, come quella vera. L'inclinazione i nel riquadro è proprio questo angolo. Trascina l'immagine per ruotarla, oppure scegli Di taglio in Visualizza per vedere le orbite di lato. Avvicina lo zoom a uno degli otto pianeti o alla Luna per vedere un globo che ruota sul suo vero asse inclinato: la Terra con le sue vere coste, le nuvole, le calotte di ghiaccio e le luci delle città sul lato notturno, Marte con le sue macchie scure e le calotte polari bianche. Di Venere si vede solo la sommità delle sue fitte nubi giallo pallido, che le girano attorno all'indietro in quattro giorni terrestri. Giove mostra le sue bande e zone e la Grande Macchia Rossa, Saturno le sue bande più tenui, l'esagono attorno al polo nord e l'ombra dei suoi anelli. Urano, coricato su un fianco, è una sfera ciano pallido con una foschia chiara sopra un polo, e Nettuno di un blu più intenso, con nubi bianche e la Grande Macchia Scura vista da Voyager 2 nel 1989. Rispetto ai loro anni, i loro giorni sono molto più lunghi del reale, così la rotazione è facile da seguire. Due mantengono il loro vero giorno: Mercurio, grigio e coperto di crateri, che ruota tre volte su se stesso ogni due giri attorno al Sole, e la Luna, che ruota una volta per ogni giro attorno alla Terra e mostra quindi sempre alla Terra la stessa faccia, con i suoi mari scuri e i raggi luminosi di Tycho. Titano, la luna più grande di Saturno, è una palla di foschia arancione, lo smog della sua densa atmosfera di azoto, orlata da un sottile strato azzurro, e anch'essa mostra sempre la stessa faccia al suo pianeta. Le lune di Urano appaiono come le vide Voyager 2 nel 1986: Miranda, grigia e chiazzata di corone, grandi ovali a bande chiare e scure, una delle quali con un chevron chiaro; Titania, fitta di crateri e solcata da lunghi canyon; e Oberon, più scuro, i cui crateri più grandi hanno il fondo scuro in mezzo a raggi chiari. Tritone, la luna più grande di Nettuno, appare come la vide Voyager 2 nel 1989: una calotta di brina di azoto appena rosata sul polo sud, striata di scuro dai pennacchi dei suoi geyser, e oltre un terreno più grigio, butterato come la buccia di un melone cantalupo, con pianure lisce allagate tempo fa da lava ghiacciata. Le due piccole lune di Marte non sono sfere: Fobos, lunga 27 km, è un blocco scuro fitto di crateri e solcato da scanalature parallele, con il grande cratere Stickney a un'estremità; Deimos, grande la metà, è più liscia, con i crateri smussati dalla polvere. Entrambe tengono l'estremità lunga rivolta verso Marte. Avvicina lo zoom al Sole per vederne la superficie: più luminosa al centro, più scura e più rossa verso il bordo, dove si vede solo il suo gas superiore più freddo, finemente screziata, con alcuni gruppi di macchie solari che la attraversano mentre il Sole ruota una volta in 25 giorni. Gli anelli di Saturno seguono le misure della sonda Cassini: il tenue anello C, trasparente, il luminoso anello B, la scura divisione di Cassini e l'anello A con la divisione di Encke, finemente solcati da vicino. L'ombra di Saturno li attraversa e, visti dal lato in ombra, il denso anello B si oscura mentre la luce del Sole filtra attraverso gli anelli più sottili. Da vicino le nubi di Giove ribollono come le mostrano Juno e Hubble: scure macchie calde lungo la banda equatoriale nord trascinano festoni grigio-azzurri, la Grande Macchia Rossa, ridotta a circa 16.000 km, vortica nella sua cavità chiara accanto all'ovale BA e a una fila di ovali bianchi, e tempeste grigio-azzurre affollano i suoi poli. Da vicino la luminosa calotta polare di Urano mostra una fascia più scura lungo il bordo e, oltre, alcune piccole tempeste, e i suoi anelli stretti e scuri appaiono come tenui linee sottili, l'anello ε il più luminoso, come li vede il telescopio spaziale James Webb. Il blu di Nettuno è il suo vero colore, un azzurro tenue appena più intenso di quello di Urano, come mostrano le immagini di Voyager 2 una volta annullato il loro contrasto accentuato. Da vicino le sue alte nubi bianche proiettano deboli ombre, un vortice luminoso sovrasta il polo sud e tenui anelli di polvere lo circondano, l'anello Adams con archi più luminosi che gli girano insieme. Da vicino Mercurio mostra ciò che la sonda MESSENGER ha mappato: l'immenso bacino Caloris, con il fondo liscio e chiaro cinto da montagne, pianure lisce nell'estremo nord, lunghe scarpate dove il pianeta si è ristretto raffreddandosi, e cavità luminose e bluastre dove la roccia è evaporata. Le nubi di Venere appaiono quasi prive di dettagli all'occhio, perciò i loro disegni sono tenui: la Y scura che vedono le fotocamere ultraviolette, strisce ad arco, celle screziate attorno all'equatore e un collare chiaro attorno a ciascun polo. Da vicino i mari della Luna si fondono con coste frastagliate, ogni colata di lava di una sfumatura un po' diversa, appena più azzurra dove è ricca di titanio, come nel Mare della Tranquillità; Platone e Grimaldi hanno il fondo scuro e gli anelli del Mare Orientale formano un bersaglio sul suo bordo occidentale.

I pianeti nani e la fascia di Kuiper

Gli astronomi hanno considerato Plutone il nono pianeta dalla sua scoperta nel 1930 fino al 2006, quando l'Unione Astronomica Internazionale lo ha classificato come pianeta nano. Si trova nella fascia di Kuiper, la regione di corpi ghiacciati oltre l'orbita di Nettuno. Gli oggetti della fascia di Kuiper sono piccoli corpi di ghiaccio e roccia, resti delle prime fasi del sistema solare. Nel mini sistema solare Plutone segue la sua orbita reale: eccentricità 0,25, inclinata di 17°, con il perielio appena dentro l'orbita di Nettuno. Compie due giri ogni tre di Nettuno, e questa risonanza 3:2 tiene i due lontani. Caronte, la luna più grande di Plutone, ha la sua massa reale, un ottavo di quella di Plutone, così i due girano attorno a un punto tra loro, e il suo vero piano orbitale, quasi verticale. Il vero Caronte compie un giro ogni 6,4 giorni, troppo in fretta per calcolarlo qui, quindi è posto più lontano e fa circa 50 giri per anno di Plutone, e come la Luna è disegnato 60 volte più lontano. Anche gli altri pianeti nani con un nome seguono le loro orbite reali secondo il JPL e partono da dove si trovavano il 9 giugno 2026: Cerere nella fascia degli asteroidi, con la distanza compressa come quella dei pianeti, Haumea e Makemake nella fascia di Kuiper ed Eris, che si spinge fino a 97 UA su un'orbita inclinata di 44°. Intorno girano 160 oggetti della fascia di Kuiper, creati per somigliare alla fascia vera. La maggior parte segue orbite quasi circolari tra 42 e 48 UA dal Sole, alcune molto inclinate, e un quarto, i plutini, condivide la risonanza di Plutone. Oltre Nettuno l'immagine mantiene la scala di Nettuno, quindi queste orbite conservano i loro veri periodi rispetto a quello di Nettuno. Avvicina lo zoom a Plutone e Caronte per vederli come li vide New Horizons nel 2015: il cuore chiaro di Plutone, con la pianura ghiacciata di Sputnik Planitia, e la regione rosso scuro di Cthulhu, e il grigio Caronte con una calotta rossastra sopra il polo nord. I due si mostrano sempre la stessa faccia. Anche gli altri pianeti nani si possono osservare da vicino: Cerere, scura e piena di crateri, come la vide la sonda Dawn, con le brillanti macchie di sale nel cratere Occator; Haumea, un uovo di ghiaccio con una macchia rosso scuro, che ruota ogni 3,9 ore dentro un sottile anello; Makemake, bruno rossastro; ed Eris, quasi bianca, uno dei corpi più luminosi del sistema solare. Gli oggetti della fascia di Kuiper sono disegnati come quelli veri: dal grigio al rosso intenso, e scuri. Avvicina lo zoom a uno di loro per vedere un piccolo mondo bitorzoluto, oppure due lobi attaccati, come Arrokoth, sorvolato da New Horizons nel 2019.

Le lune galileiane di Giove

Galileo Galilei vide per la prima volta le quattro lune più grandi di Giove nel 1610, e insieme racchiudono quasi tutta la massa del sistema di lune di Giove. Io è il corpo vulcanicamente più attivo del sistema solare, riscaldato dalle maree di Giove. La crosta di ghiaccio liscia di Europa probabilmente nasconde un oceano di acqua liquida. Ganimede è la luna più grande del sistema solare, più grande del pianeta Mercurio, e l'unica luna nota a generare un proprio campo magnetico. Callisto ha una superficie antica di ghiaccio e roccia, fittamente craterizzata, forse con un oceano sotto. Nel mini sistema solare hanno le loro masse reali e orbitano nel piano dell'equatore di Giove. Quelle vere compiono un giro in 1,8–16,7 giorni, troppo in fretta per calcolarlo qui, quindi sono poste più lontano ma mantengono le loro vere distanze relative: Io compie ancora due giri per ogni giro di Europa e quattro per ogni giro di Ganimede, la risonanza di Laplace. Sono disegnate 14 volte più lontano. Avvicina lo zoom per vederle come le vide la sonda Galileo: Io gialla di zolfo, bruno-rossa ai poli e punteggiata di vulcani scuri, alcuni cerchiati di rosso; il ghiaccio chiaro di Europa solcato da fratture rossastre; le antiche regioni scure di Ganimede tra terreni solcati più chiari, con brina sopra i poli; e la scura Callisto, fitta di crateri attorno al bacino ad anelli Valhalla. Ognuna mostra sempre la stessa faccia a Giove.

Domande frequenti

La massa del Sole è realistica?

Nel mini sistema solare il Sole vale 1000 e Giove 1. Il vero Giove è circa 1/1047 del Sole, quindi il rapporto è vicino. La Luna ha 1/81 della massa della Terra e orbita a 1/389 della distanza tra la Terra e il Sole, come quella vera. È troppo vicina per vederla accanto alla Terra, quindi è disegnata 60 volte più lontano. Marte ha le sue due piccole lune, Fobos e Deimos, con le loro masse reali, sull'equatore di Marte, inclinato di 26,7° rispetto all'orbita terrestre. Quelle vere compiono un giro in 7,7 e 30 ore, troppo in fretta per calcolarlo qui, quindi sono poste più lontano ma mantengono la loro vera distanza relativa, così Fobos compie ancora quattro giri per ogni giro di Deimos, ed entrambe sono disegnate 120 volte più lontano. Titano, la luna più grande di Saturno e l'unica luna con un'atmosfera densa, ha la sua massa reale e gira nel piano dell'equatore di Saturno, quello dei suoi anelli. Il vero Titano compie un giro ogni 16 giorni, quindi anch'esso è posto più lontano ed è disegnato 12 volte più lontano. Tritone, la luna più grande di Nettuno, gira all'indietro, contro la rotazione di Nettuno, ed è stato probabilmente catturato dalla fascia di Kuiper. Ha la sua massa reale e un'orbita inclinata di 130° rispetto a quella terrestre, come quello vero, ma il vero Tritone compie un giro ogni 5,9 giorni, quindi anch'esso è posto più lontano ed è disegnato 30 volte più lontano. Urano è coricato su un fianco, quindi le sue lune Miranda, Titania e Oberon gli girano attorno su un piano quasi verticale, inclinato di 98° rispetto all'orbita terrestre. Hanno le loro masse reali. Titania e Oberon mantengono la loro distanza reale, Oberon un terzo più lontano; quelle vere compiono un giro in 8,7 e 13,5 giorni, quindi anch'esse sono poste più lontano. Miranda, la più interna, compie un giro in appena 1,4 giorni, quindi sta più vicina a Titania di quella vera. Tutte e tre sono disegnate 50 volte più lontano.

I pianeti partono da dove si trovano oggi?

I pianeti nani sì: partono da dove si trovavano il 9 giugno 2026, secondo gli elementi orbitali del JPL. I pianeti partono da posizioni prefissate attorno al Sole, su orbite quasi circolari, quindi l'immagine mostra come si muovono e non il cielo di stasera.

PictorX carica la simulazione?

No. Gira su un canvas nel tuo browser. Salva scarica un PNG e Modifica apre quell'immagine nell'editor di PictorX.

Perché Plutone non è più un pianeta?

Nel 2006 l'Unione Astronomica Internazionale ha definito pianeta un corpo che orbita attorno al Sole, è abbastanza massiccio da essere reso sferico dalla propria gravità e ha ripulito i dintorni della sua orbita. Plutone soddisfa le prime due condizioni ma condivide la sua zona con gli oggetti della fascia di Kuiper, quindi oggi è un pianeta nano. Nell'app segue la legge di Newton come ogni altro corpo.