Come nasce un pianeta?

Abbiamo già trattato in un precedente articolo la nostra descrizione della nascita di una stella! .. ecco il link:

https://6viola.wordpress.com/2016/05/05/quando-nasce-una-stella-mathematics/

Anzitutto c’è da chiedersi se la impostazione costruttivista sia analoga o diversa a quella di formazione di una STELLA ..

° ° °

Secondo alcune fonti, tra cui la rivista Nature, citata al link seguente:

http://www.scienze-naturali.com/nasce-un-pianeta/12235

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Una delle conferme che si sia sulla strada giusta per veder nascere un nuovo corpo celeste è stata recentemente data dall’osservazione di alcuni “buchi” ovvero parti vuote nelle orbite dei detriti e delle polveri. Ciò lascia supporre che alcune tra esse si siano già amalgamate.

Ci si è spinti anche a provare ad analizzare quelli che sono i componenti che formeranno LkCa 15b, e le opinioni più accreditate parlano della nascita di un pianeta gassoso sul modello di Giove.È stato inoltre rilevato che la temperatura dei gas che sono in fase di accorpamento supera i 10.000 kelvin, che è proprio la temperatura di riferimento per la nascita di un proto-pianeta.

>>

Inoltre si può consultare la versione italiana di wiki:
https://it.wikipedia.org/wiki/Pianeta

laddove si afferma:

<<

In accordo con il modello standard della formazione stellare, la nascita di unastella avviene attraverso il collasso di una nube molecolare, il cui prodotto è laprotostella. Non appena la stella nascente conclude la fase protostellare e fa ingresso nella pre-sequenza principale (fase di T Tauri), il disco che ne ha mediato l’accrescimento diviene protoplanetario; la sua temperatura diminuisce, permettendo la formazione di piccoli grani di polvere costituiti da roccia (in prevalenza silicati) e ghiacci di varia natura, che a loro volta possono fondersi tra loro per dar luogo a blocchi di diversi chilometri detti planetesimi.^[29] Se la massa residua del disco è sufficientemente grande, in un lasso di tempo astronomicamente breve (100 000–300 000 anni) i planetesimi possono fondersi tra loro per dar luogo a embrioni planetari, detti protopianeti, i quali, in un arco temporale compreso tra 100 milioni e un miliardo di anni, vanno incontro ad una fase di violente collisioni e fusioni con altri corpi simili; il risultato sarà la formazione, alla fine del processo, di alcuni pianeti terrestri.^[28]

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La mitologia che un pianeta sia nato da roccia e l’acqua sia arrivata dal cosmo ..

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In entrambe le fonti da noi citate, si parla -quindi- di roccia ..

A nostro avviso si trascura il principio di Mach .. ossia si devono considerare -con Mach- NON solo le cause “localiste” nella formazione di un ente, ma anche delle cause “di un contesto più che locale”.

Nell’esame della formazione di una STELLA abbiamo già spiegato che -dopo che la stella si sia formata- è logico attendersi che per forza gravitazionale (della STELLA in formazione) possa essere attratta vs la STELLA <- altra massa! ..

Ma è assurdo aspettarsi che si condensi massa -originariamente- (quando di massa ce ne era zero) senza forze gravitazionali in una zona dello spazio, se non per cause NON localiste, ma cosmologiche.

Quindi si può vedere la zona dove si forma una STELLA, e gli associati pianeti, come una “depressione cosmologica”, adatta a consentire la condensazione di masse anzitutto di tipo gas interplanetario e polveri cosmiche.

Se la depressione fosse “dis-omogeneamente distribuita” con un MIN nella STELLA ed una variazione uniformemente decrescente .. -allora- .. il gas e le polveri avrebbero -però- formato solo la STELLA .. alla stessa maniera che una valanga tende tutta a valle.

VICEVERSA .. se vi sono discontinuità di più MIN .. di “depressione cosmologica” .. in ciascuno di questi MIN .. si formerà un addensamento di gas .. sebbene tutta la struttura <<STELLA + satelliti gassosi .. orbitanti intorno alla STELLA>> .. formi un UNICUM .. che tende a compattarsi sia a livello locale, che a livello globale, eppure insegua anche dinamiche dis-omogenee di “flusso cosmologico”(*) dentro la Bolla che consente alle galassie di espandersi e contemporaneamente estrinsecare moti rotatori sia a livello planetario, sia a livello di galassie e ammassi di galassie.
(*)
https://6viola.wordpress.com/2016/04/26/hubbletufano-universes-theory-mathematics/

Ora, la questione principale da affrontare è ..

DOMANDA:
<<perché un addensamento di gas intorno ad una STELLA tende non completare il suo iter di formazione di una STELLA?>>

1. Perché le polveri e i gas sono principalmente attratti dalla STELLA, grazie alla maggiore massa in formazione.
2. Perché la depressione dove si forma la STELLA del sistema planetario ha capacità di condensazione anche NON solo LOCALI.

Tutto ciò fa sì .. che mentre il nucleo del pianeta rimane caldo e protetto dalle calotte esterne nella sua temperatura, la massa del pianeta non è tale da comportarsi come una stella e tenere a livello plasmatico anche la superficie che è a contatto con le basse temperature del cosmo.

Quindi osserviamo -ad esempio sulla Terra- un nucleo caldo e con attività vulcanica verso la superficie della Terra, ma in progressivo abbassamento di temperatura -sulla superficie- tanto da formare la “crosta terrestre”.

Nella capacità eruttiva dei vulcani, inoltre, il materiale espulso non è solo di tipo massivo, ma anche di tipo gassoso!

E ciò realizza la ATMOSFERA primordiale del pianeta che quindi osserverà la fase non solo gassosa, ma anche di condensazione dei gas allorché si abbiano opportuni parametri di sufficiente massa gravitazionale a impedire che i gas atmosferici non si disperdano(*).
(*)
Sulla formazione di una atmosfera ho scritto un articolo di maggiore dettaglio:
https://6viola.wordpress.com/2016/05/22/perche-la-luna-e-senza-atmosfera/

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Si vuole ora richiamare una trattazione dal testo “Termodinamica” di Enrico Fermi, come nella Ed. Boringhieri (da pag. 32  pag. 34).

Il tema che stiamo investigando è ..

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La formazione e dinamica di una ATMOSFERA

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Enrico Fermi, nel 1938 ebbe il premio nobel per la Fisica. Il testo citato è la raccolta delle lezioni presso la Columbia University di New York, nella sessione estiva 1936.

Dice Fermi:

<<

Un esempio semplice ed interessante di applicazione della espansione adiabatica(1)  di un gas è il calcolo della dipendenza della temperatura dell’atmosfera dalla altezza sul livello del mare. La ragione principale di questa variazione della temperatura con l’altezza sul livello del mare risiede nell’esistenza di correnti di convezione nella troposfera(2), correnti che trasportano continuamente aria dalle regioni più basse(3) alle regioni più alte, e dalle regioni più alte a quelle più basse(4).
Quando l’aria sale dal livello del mare a regioni superiori di minore pressione, essa si espande(5).
Poiché l’aria è un cattivo conduttore di calore, ben poco calore è scambiato con l’aria circostante da quella che si sta espandendo, così che possiamo ritenere adiabatica l’espansione. Conseguentemente la temperatura dell’aria che sale diminuisce. D’altra parte, l’aria proveniente dalle regioni superiori dell’atmosfera viene a subire una compressione adiabatica, e quindi un aumento di temperatura nelle regioni inferiori.
Per calcolare la variazione di temperatura consideriamo una colonna d’aria di sezione unitaria, ed in particolare uno straterello di altezza dh la cui base inferiore si trovi a quota h dal mare. Se p è la pressione sulla base inferiore, la pressione sulla base superiore sarà “p+dp“, dove dp è la variazione di pressione dovuta al “peso dell’aria” contenuta nello straterello(6) è ρ*g*dh.(7)
Poiché un aumento d’altezza comporta una diminuzione di pressione, abbiamo

(6.4) dp = – ρ*g*dh

Ossia, tenendo conto della espressioni seguenti:

(2.1) p*V = (m/M)*R*T
(2.3) ρ = (m/V) = (M*p)/(R*T) ;

si ha

(6.4)’ dp = -[(M*p)/(R*T)]*g*dh

dove M è il peso molecolare medio dell’aria:
M = 28.88

La derivata logaritmica della

(6.3) T/{p^[(k-1)/k] = costante = cx

ci dà la seguente

(6.4)” dT/T= alfa*dp/p (8); dove alfa=(k-1)/k

che, con l’equazione precedente (6.4)’, ci dà (9)

(6.4)”’ dT/T = alfa*{-[(M*p)/(R*T)]*g*dh}/p (10)

(6.5) dT/dh = – alfa*{[(M)/(R)]*g

Ponendo
k=7/5;  g=980,665; M=28,88; R=8,214*10^7

otteniamo

dT/dh = -9,8*10^(-5) gradi/cm = -9,8 gradi/km.

In effetti questo valore è un po’ più grande del decremento medio di temperatura con altezza sperimentalmente osservato. La differenza è principalmente dovuta al fatto che si è trascurato l’effetto di condensazione del vapore d’acqua nelle masse di aria in espansione.

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(1) https://it.wikipedia.org/wiki/Trasformazione_adiabatica
(ndr: cioé senza circa perdita di calore, poiché l’aria è un cattivo conduttore di calore)
(2)
(ndr: cioé l’aria calda tende a salire perché meno densa, secondo il principio di espulsione di Archimede)
(3)
(ndr: di quota)
(4)
(ndr: l’aria che confluisce verso le regioni più basse è fredda).
(5)
(in specie se è riscaldata, ed in modo efficace, dalla irradiazione solare soprattutto agente al livello del mare e meno -per la minore densità- ad alta quota)
(6)
(poiché la pressione è a salire, a causa del calore, più che “peso dell’aria”che sembra implicare un moto verso il basso, è più sarebbe corretto parlare di massa dell’aria nel volume associato, in quanto la dinamica non è verso il basso ma verso l’alto).
(7)
(la espressione è per “unità di superficie” essendo p=F/S, da cui nella (6.4) non compare S).
(8)
(Fermi omette la dimostrazione del passaggio dalla (6.3) alla (6.4)” e la indichiamo noi, per completezza di trattazione:
Si consideri T=cx*p^(alfa); in tal caso T=funzione di (p)=f(p); d/dp[f(p)]=cx*alfa*p^(alfa-1); quindi dT/dp=cx*alfa*p^(alfa-1); ora si sostituisca in dT/T la parte in viola per il numeratore, e la parte in verde per il denominatore!
dT/T = {[cx*alfa*p^(alfa-1)]*dp}/{cx*p^(alfa)} = alfa*p(-1)*dp = alfa*dp/p cvd.)
(9)
(sostituendo dp)
(10)
(semplificando p, T)

>>

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Sulla capacità di un pianeta di avere una sua atmosfera come fenomeno solo legato alla velocità di fuga

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Abbiamo trattato ampiamente questo tema nel mio articolo di pochi giorni fa al link seguente:

https://6viola.wordpress.com/2016/05/22/perche-la-luna-e-senza-atmosfera/

Se non si sottolineasse che le cosiddette “velocità di fuga” sono indipendenti dalla quantità di massa che fugge .. si commetterebbe un grave errore .. infatti ..

• sia la trattazione di Einstein che forza la materia sub atomica a comportarsi in modo infinitesimale, e dunque trova una relazione solo con le superfici geodetiche, e quindi con la luce (senza massa) obbligata a muoversi secondo lo spazio alterato dalla gravità ..
• sia una trattazione del comportamento dei Black Holes (buchi neri) in cui la stella sia in grado di non fare sfuggire neanche la luce ..

.. si trascura il fatto che la materia e l’energia non arrivano a estrinsecarsi nella dinamica con modalità infinitesimali .. se non come approssimazione di comodo.

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COMPLEMENTI sullo STATO INERZIALE di un ente

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Inoltre, va capito! .. che i gas non sono quantità infinitesime, e quindi l’atmosfera si estenderà ben più del range delle velocità di fuga calcolata su una massa comunque piccola (e quindi anche che fosse zero).

Infatti il raggio delle velocità di fuga è considerabile una linea di frontiera legata a masse comunque piccole, ma nel caso reale vige la forza di gravità tra masse.

Ad esempio la forza tra una massa “m” del gas (ad esempio idrogeno biatomico H2) e la massa del pianeta, sia M (ad esempio il pianeta Terra) non sarà MAI zero!

E possiamo anche calcolare quanto vale purché sostituiamo i valori delle masse e delle distanze nella formula seguente:

F= (G*m*M)/r^2

Dunque il distacco -eventuale- sarà per l’azione concomitante, ed eventualmente avversa a permanere nell’atmosfera, dell’azione del vento solare, dei campi magnetici prodotti dal pianeta, e anche di cause non strettamente locali, ma cosmologiche.

Quindi *il distacco* non è solo a causa di una velocità di fuga applicata a masse comunque piccole! .. poiché ci si deve chiedere “chi/cosa” applicherebbe una velocità di fuga antagonista a un ente che è in prossimità del raggio di fuga ..

Come prova del 9: si pensi che in prossimità del raggio di fuga, anziché avere un fotone si abbia la stessa massa M .. sia per il corpo che attrae che per il corpo che fugge!

Quanto spaventosamente grande deve essere la forza in grado di applicare una velocità di fuga normale all’orbita tra le due masse M?

Infatti, in questo caso avremmo:

F=G*M*M/r^2

Se quindi si può -intuitivamente- pensare legittimo che un atomo di H, o un fotone, possano subire un urto che li faccia uscire dall’orbita in cui erano attratti, ciò non è legittimo per un corpo come la Luna che ruoti attorno alla terra se anche fossero ad un raggio vicino al raggio di fuga.

Vige infatti il concetto di legge di inerzia: e per uscire da un moto inerziale serve applicare una forza.

 

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Terra mia, terra mia, comm’è bello a la penzà
Terra mia, terra mia, comm’è bello a la guardà

Terra mia, terra mia, tu sì chiena ‘e libertà
Terra mia, terra mia, ì mò a siento ‘a libertà

(Pino Daniele)