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GLI SPETTRI DEI PIANETI


Giove - Saturno


Le bande del metano nello spettro NIR di Giove
I moderni rivelatori CCD hanno una sensibilita' spettrale che si estende fino a 1.1 mm (11000 ┼) che gia' appartiene al vicino infrarosso. A queste lunghezze d'onda le transizioni energetiche degli elettroni atomici divengono rare ed e' possibile invece vedere gli spettri di minore energia (roto-vibrazionali) delle molecole.
Un esempio e' dato dalla figura 1 che mostra gli spettri NIR di Giove e della luna. Mentre la luna semplicemente riflette lo spettro solare (che giunge a noi solamente con con l'aggiunta degli assorbimenti dell'acqua e dell'ossigeno atmosferico), l'atmosfera di giove assorbe la radiazione in provenienza dal sole in corrispondenza delle bande di assorbimento del metano.
Queste bande sono in realta' degli "overtones" ovvero dei multipli delle bande originali situate nel medio infrarosso.

Figura 1: Spettro del pianeta Giove(in rosso) e della luna (in blu) registrato il 27 dicembre 2001 al fuoco Cassegrain F/20 del telescopio da 60 cm. Lo spettrografo era equipaggiato con reticolo da 600 l/mm e la luce e' stata filtrata con un filtro Kodak Wratten 88 per eliminare il secondo ordine dello spettro del visibile che si sovrappone al NIR.


Misura della rotazione di Giove dall'effetto Doppler
Come illustrato nella figura 2, le righe spettrali della luce solare riflessa da Giove risultano inclinate a causa dell'effetto Doppler dovuto alla rotazione. Cio' consente una misura della velocita' tangenziale ai bordi e quindi, conoscendo la circonferenza del pianeta (pari a 448000 Km), di calcolarne il periodo di rotazione.
Nel caso di Giove lo spostamento Doppler e' accentuato dall'alta velocita' di rotazione pari a sole 9h 50 m all'equatore.
Per velocita' molto inferiori della velocita' della luce c vale la formula per l'effetto Doppler Dl/l=Dv/c. La differenza di velocita' totale misurata da un lembo all'altro del pianeta va quindi diviso dapprima per due, poiche' un lembo si avvicina e l'altro si allontana e quindi nuovamente per due poiche' lo spostamento v di Giove in realta' genera uno spostamento 2v della sorgente che e' riflessa da Giove.
Con la velocita' tangenziale di 12,35 Km/sec che si ricava otteniamo un periodo di rivoluzione di 10h13m, seggermente sovrastimato rispetto al vero.
E' infatti difficile posizionare la fenditura esattamente lungo l'equatore e calcolare lo spostamento delle righe esattamente al bordo.


Figura 2: Spettro del pianeta Giove ad alta risoluzione e della luna registrati il 28 gennaio 2002 al fuoco Cassegrain F/20 del telescopio da 60 cm. La fenditura dello spettrometro e' stata allineata sull'equatore di Giove. Allora gli spettri registrati ai bordi sono spostati verso il blu e verso il rosso per effetto Doppler a causa della rotazione producendo delle righe oblique. Lo spettrografo era equipaggiato con reticolo da 1800 l/mm ed e' stato utilizzato nel rosso per massimizzare la risoluzione.



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