PHOBOS: |
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Fobos (φοβος, in lingua greca), spesso scritto anche Phobos, è il maggiore e il più interno dei due satelliti naturali del pianeta Marte (l'altro è Deimos). Orbita a meno di 6.000 km dalla superficie di Marte. Si tratta del satellite naturale più vicino al proprio pianeta dell'intero sistema solare.
Secondo la mitologia greca, Fobos è uno dei figli di Ares (Marte) e Afrodite (Venere). I nomi di Deimos e Fobos significano rispettivamente terrore e paura, e furono assegnati su suggerimento del professore di scienze di Eton Henry Madan in onore dei due compagni del dio della guerra Marte citati nel XV libro dell'Iliade.
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Visto dalle latitudini equatoriali della superficie di Marte, Fobos all'opposizione (corrispondente ad una fase di Luna piena) appare grande quanto un terzo della Luna vista dalla Terra. Al suo sorgere presenta un diametro angolare di 8'; allo zenit di 12,3'. Appare tanto più piccolo quanto maggiore è la latitudine dell'osservatore ed è completamente invisibile (sempre oltre l'orizzonte) da latitudini maggiori di 69°. Raggiunge una magnitudine apparente massima di -3,9. Poiché Fobos completa un'orbita in meno di un giorno marziano, un osservatore sulla superficie del pianeta lo vedrebbe sorgere ad ovest e tramontare ad est. Il suo moto sarebbe molto veloce con un periodo apparente di 11 ore (in 4,5 delle quali attraversa il cielo, sorgendo nuovamente 6,5 ore dopo). Il suo aspetto, inoltre, varierebbe a causa del fenomeno delle fasi, il cui ciclo si completa in una notte. Il diametro angolare del Sole visto da Marte è di circa 21'. Di conseguenza non possono verificarsi eclissi totali sul pianeta perché le due lune sono entrambe troppo piccole per coprire il disco solare nella sua interezza. D'altra parte dall'equatore è possibile osservare transiti di Fobos quasi ogni giorno; essi sono molto rapidi e si concludono in meno di mezzo minuto circa. Invece Deimos transita sul disco solare una volta al mese circa, ma il fenomeno, che dura circa un minuto e mezzo, rimane poco visibile. |
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MARTE VISTO DA PHOBOS
Fobos è in rotazione sincrona con Marte cioè mostra sempre la stessa faccia al pianeta, come la Luna alla Terra. Così da tale faccia Marte sarebbe sempre visibile, raggiungendo una dimensione di 42° (pari a circa 80 volte quella della Luna piena vista dalla Terra). Invece dalla faccia opposta sarebbe possibile osservare periodicamente Deimos. |
STORIA DELLE OSSERVAZIONI: |
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Le due lune di Marte furono "scoperte" prima nel mondo della fantasia che in quello reale. Con un ragionamento tanto logico quanto assurdo all'inizio del XVII secolo Keplero aveva ipotizzato che Marte potesse avere due satelliti essendo allora noto che ne avesse uno il pianeta che lo precede, la Terra, e quattro quello subito seguente, Giove.
Nel 1726 Jonathan Swift, probabilmente ispirato dall'ipotesi di Keplero, nei suoi Viaggi di Gulliver fece descrivere agli scienziati di Laputa il moto di due satelliti orbitanti attorno a Marte. Voltaire, presumibilmente influenzato da Swift, fornì una descrizione analoga nel suo racconto filosofico Micromega del 1752. Al tempo di entrambi, i telescopi non erano abbastanza potenti da poter individuare satelliti così piccoli come Fobos e Deimos. Si tratta quindi solo di licenze letterarie. |
Scoperta: |
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Asaph Hall scoprì Deimos il 12 agosto 1877 e Fobos il 18 agosto (le fonti dell'epoca adottano la convenzione astronomica, precedente al 1925, che il giorno inizi a mezzogiorno, perciò le scoperte sono riferite all'11 ed al 17 agosto) con il telescopio rifrattore di 26 pollici (66 cm) di diametro dello United States Naval Observatory a Washington, il più potente allora esistente inaugurato quattro anni prima. Hall in quel periodo stava cercando delle possibili lune di Marte. Il 10 agosto aveva già visto una luna del pianeta, ma, a causa del maltempo, non riuscì ad identificarla se non nei giorni seguenti.
I nomi delle due lune, adottati inizialmente con l'ortografia Phobus e Deimus, furono proposti da Henry Madan (1838 – 1901), "Science Master" ad Eton, e richiamano quelli dei personaggi di Fobos (paura) e Deimos (terrore), che secondo la mitologia greca accompagnavano in battaglia il loro padre, Ares, dio della guerra. Ares è l'equivalente greco della divinità romana Marte. |
Osservazioni Successive: |
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Le dimensioni e le caratteristiche orbitali dei satelliti di Marte hanno consentito, per lungo tempo, la loro osservazione solo in occasioni favorevoli, con il pianeta all'opposizione e i due satelliti in condizioni di elongazione adeguata che ricorrono circa ogni due anni, con condizioni particolarmente favorevoli che si verificano circa ogni 16 anni. La prima configurazione favorevole si verificò nel 1879. Numerosi osservatori, in tutto il mondo, parteciparono alle osservazioni con lo scopo di determinare con esattezza le orbite dei due satelliti.
Nei quarant'anni seguenti la maggior parte delle osservazioni (più dell'85% del totale di quelle compiute tra il 1888 ed il 1924) avvennero presso due osservatori statunitensi, lo United States Naval Observatory e l'Osservatorio Lick, con l'obiettivo, tra gli altri, di determinare la direzione dell'asse di rotazione del pianeta. |
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| Il telescopio rifrattore dello United States Naval Observatory utilizzato per la scoperta e le successive osservazioni dei satelliti naturali di Marte. |
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Tra il 1926 ed il 1941 proseguì soltanto il Naval Observatory, con 311 osservazioni visuali. Dal 1941 in poi, le osservazioni avvennero solo con la tecnica fotografica.
Nei quindici anni seguenti le ricerche furono poche o nulle e ripresero nel 1956, volte soprattutto ad individuare eventuali altri satelliti. Nel 1945 Bevan P. Sharpless aveva rilevato un'accelerazione di Fobos che non poteva essere spiegata come effetto delle perturbazioni della tenue atmosfera marziana. L'informazione non ricevette particolare attenzione finché non fu ripresa da Iosif Šklovskij, che nel 1959 avanzò l'ipotesi che Fobos potesse essere un oggetto cavo e - speculò - un satellite artificiale lanciato da una civiltà aliena presente anticamente sul pianeta. Tale ipotesi guadagnò una certa notorietà e fu riproposta nel 1966 da Šklovski stesso nel libro Intelligent Life in the Universe scritto con Carl Sagan. La controversia che l'accompagnò portò a nuove osservazioni astrometriche che coinvolsero entrambe le lune negli anni sessanta e settanta, che confermarono la misurazione iniziale di Sharpless. Nel 1988, in concomitanza con le missioni sovietiche del Programma Phobos, furono condotte osservazioni da Kudryavtsev e colleghi. Nei dieci anni seguenti, invece, le due lune non furono oggetto di alcuna osservazione, fino al 2003, quando osservazioni molto accurate furono condotte dall'Osservatorio Lowell. Nel 2005 sono state condotte osservazioni radar di entrambi i satelliti dal radiotelescopio di Arecibo che hanno prodotto alcune stime della densità del materiale superficiale. |
PARAMETRI ORBITALI E ROTAZIONE: |
| Fobos percorre un'orbita prograda quasi circolare, inclinata di 1,082° rispetto al piano equatoriale di Marte. Il satellite completa un'orbita in 7 ore e 39 minuti, più rapidamente di quanto il pianeta ruoti su se stesso - in 24,6 ore. Prima della sua scoperta, non era noto alcun satellite con tale caratteristica e Fobos ha continuato a rappresentare un'eccezione fino a quando le sonde Voyager non hanno individuato altri casi analoghi nel sistema solare esterno. Come anche Deimos, è in rotazione sincrona con il pianeta ed in virtù di ciò rivolge sempre la stessa faccia verso la superficie marziana. L'asse di rotazione è perpendicolare al piano orbitale. |
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| Simulazione delle orbite di Deimos e Fobos. |
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L'asimmetricità del campo gravitazionale marziano impartisce all'orbita di Fobos un moto di precessione degli apsidi e una retrogradazione dei nodi che si completano in circa 2,25 anni. Tuttavia, poiché l'orbita è quasi equatoriale, il suo aspetto complessivamente risulta poco variato.
Fobos subisce, inoltre, una accelerazione stimata in 1,270 ± 0,003 × 10-3 °/anno2, che determina una costante riduzione della sua orbita e che potrebbe portare la luna a precipitare sul pianeta in un tempo compreso tra trenta e cinquanta milioni di anni. È tuttavia probabile che gli effetti mareali che determinano il decadimento dell'orbita di Fobos disgreghino la luna quando questa, avvicinatasi maggiormente alla superficie, supererà il limite di Roche. |
FORMAZIONE: |
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L'origine dei satelliti naturali di Marte è una questione ancora aperta, che ha visto contrapporsi prevalentemente due teorie. I due satelliti potrebbero essersi formati per accrezione nel processo che ha condotto anche alla formazione del pianeta Marte, oppure potrebbero essere degli asteroidi catturati.
Per aspetto e composizione, Fobos e Deimos sono stati spesso associati agli asteroidi della fascia principale, tuttavia asteroidi catturati dal pianeta difficilmente sarebbero venuti a trovarsi - pur nei tempi in cui è avvenuta la formazione del sistema solare - sulle attuali orbite percorse dai due oggetti, con eccentricità ed inclinazioni quasi nulle. Sembrerebbe, infatti, che i modelli proposti in letteratura possano giustificare la variazione della quota di apocentro di Fobos, ma non di Deimos - piccolo e relativamente lontano da Marte; incontrerebbero inoltre delle difficoltà nel giustificare i valori dell'inclinazione orbitale delle due orbite, a meno di non assumere che i due oggetti non percorressero già delle orbite eliocentriche fortuitamente prossime al piano equatoriale di Marte. Geoffrey Landis nel 2009 ha ripreso l'ipotesi della cattura, ipotizzando alla luce di nuove scoperte sugli asteroidi che Fobos e Deimos fossero lune asteroidali di oggetti delle dimensioni di Cerere o componenti di asteroidi binari a contatto, che si sarebbero avvicinati al pianeta con una velocità d'eccesso iperbolico pressoché nulla. La separazione della coppia avrebbe quindi condotto alla cattura di uno dei due componenti. Il modello proposto da Landis è stato però utilizzato, per altro dando esito favorevole, solo nella descrizione della cattura di Fobos. Anche il meccanismo previsto per la formazione di satelliti regolari incontra alcune difficoltà, con i due oggetti che sembrerebbero essersi entrambi aggregati in prossimità dell'orbita areosincrona e quindi troppo vicini tra loro rispetto a quanto previsto dal modello. Robert A. Craddock nel 2011 ha proposto che l'impatto di un terzo corpo con il pianeta potrebbe aver lanciato del materiale in orbita che, organizzatosi in un disco, si sarebbe poi riassemblato in una serie di piccoli oggetti, di cui Deimos e Fobos sarebbero gli ultimi superstiti. Il processo di aggregazione da un disco circum-planetario spiegherebbe bene i valori di inclinazione ed eccentricità delle orbite di entrambi mentre le condizioni di bassa gravità ne spiegherebbero le densità. Già nel 1982, Schultz e Lutz-Garihan avevano in effetti ipotizzato, alla luce di alcune regolarità nei crateri di impatto presenti sulla superficie di Marte, che il pianeta fosse stato circondato da una serie di satelliti che, in una fase molto remota della sua storia, progressivamente impattarono sulla superficie. Nuovi valori per il parametro gravitazionale (GM=0.7127 ± 0.0021 x 10-³ km³/s²) e la densità di Fobos (1876 ± 20 kg/m³) rilevati dalla Mars Express forniscono significativi nuovi limiti sul range corrispondente della porosità del corpo (30% ± 5%) e forniscono una base per una interpretazione maggiore della struttura interna. L'interno di Phobos contiene probabilmente grandi vuoti. Quando applichiamo questi risultati a varie ipotesi che riguardano l'origine di Fobos, questi sono in contrasto con l’affermazione che Phobos sia un asteroide catturato. |
SUPERFICIE: |
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Fobos è un corpo scuro, apparentemente composto da materiale superficiale simile a quello degli asteroidi di tipo C della fascia principale. La sua densità è tuttavia troppo bassa per poter essere costituito solo da roccia. Esso è probabilmente composto da una mistura di roccia e ghiaccio, oppure è cavo.
La sonda spaziale sovietica Phobos 2 rilevò nel 1988 una debole ma costante emissione di gas, Sfortunatamente la sonda smise improvvisamente di funzionare prima di poter identificare il materiale emesso e finire la propria missione con l'atterraggio dei due lander, ma molto probabilmente si trattava di acqua. Le recenti immagini della Mars Global Surveyor indicano che Fobos è ricoperto da uno strato di polvere sottile spesso circa un metro simile alla regolite che ricopre la Luna. La superficie di Fobos appare pesantemente craterizzata. La sua caratteristica più prominente è certamente il grande cratere Stickney, battezzato con il cognome da nubile della moglie di Asaph Hall (Angeline Stickney). |
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| La superficie di Phobos vista dalla Viking 1. Le strutture lineari visibili (Kepler Dorsum) sembrano essere collegate con la formazione del cratere Stickney. |
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Come nel caso del cratere Herschel di Mimas (satellite di Saturno) l'impatto fu così devastante che avrebbe dovuto distruggere il corpo. Le striature che percorrono l'intera superficie del satellite (denominate Kepler Dorsum) sono forse state causate dall'impatto stesso. Gli astronomi rimangono tuttora perplessi sulla formazione delle striature di Fobos, tant'è che se si paragonano le immagini inviate dalla sonda Viking 1 e quelle inviate da Phobos 2 si nota chiaramente uno strano aumento delle stesse.
È stato ipotizzato che Fobos, come Gaspra, Ida, Mathilde ed altri asteroidi che presentano crateri da impatto di notevoli dimensioni, non sia un corpo compatto, ma un agglomerato. Questa struttura interna potrebbe spiegare sia il valore della densità sia la capacità di resistere ad impatti potenzialmente catastrofici, come quello che ha generato il cratere Stickney. |
DEIMOS: |
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Deimos (Δειμος, in lingua greca, indicato anche come Marte II) è il più piccolo ed esterno dei due satelliti naturali di Marte (l'altro è Fobos). In rotazione sincrona col pianeta, percorre un'orbita quasi circolare, assai prossima al piano equatoriale marziano, in 30,30 ore, periodo di poco superiore a quello di rotazione del pianeta rosso. Di forma irregolare, possiede un diametro medio di 12,4 km ed una massa stimata in 1,4762 × 1015 kg, con una densità media di 1,471 × 103 kg/m³. La sua composizione, ritenuta simile a quella degli asteroidi di tipo D e dei nuclei cometari estinti, pone serie difficoltà agli studiosi che cercano di spiegare la sua origine.
Non risolvibile dalla Terra, se non come un punto luminoso, è stato oggetto di osservazioni ravvicinate nel corso dell'esplorazione spaziale del pianeta rosso. La sua superficie, fotografata quasi nella sua interezza, è ricoperta da uno spesso strato di regolite dal colore rossastro e presenta delle striature più chiare che si concentrano sui crinali dei piccoli altopiani e dei rilievi. Nonostante sia altamente craterizzata, appare in realtà molto liscia, avendo probabilmente subito un processo di degradazione sismica. Scoperto il 12 agosto 1877 dall'astronomo statunitense Asaph Hall, il satellite è stato così nominato su suggerimento di Henry Madan dal personaggio della mitologia greca Deimos, uno dei figli di Ares ed Afrodite.
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| DA MARTE |
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Visto dalle latitudini equatoriali della superficie di Marte Deimos appare come una stella brillante o un pianeta. Un osservatore ne potrebbe rilevare la variabilità, dovuta al fenomeno delle fasi, già nel corso di una notte. Al suo massimo, corrispondente ad una fase di Luna piena o di opposizione, presenta un diametro angolare di circa 2' e raggiunge una magnitudine di -0,1, poco più grande di come appaia Venere visto dalla Terra. Nel cielo notturno di Marte viene abbondantemente surclassato da Fobos che all'opposizione appare grande quanto un terzo della Luna vista dalla Terra e raggiunge una magnitudine massima di -3,9 e, in alcune circostanze, da Giove.
Poiché l'orbita di Deimos è relativamente vicina a Marte ed è caratterizzata da una minima inclinazione equatoriale, il satellite non è osservabile da latitudini maggiori di 82°.
Poiché si trova appena al di sopra dell'orbita areosincrona (il suo periodo orbitale, pari a circa 30,5 ore, è di poco superiore al giorno solare marziano, corrispondente a 24,5 ore), Deimos attraversa il cielo molto lentamente da est, dove sorge, ad ovest, dove tramonta 2,7 giorni dopo. Il diametro angolare del Sole visto da Marte è di circa 21'. Di conseguenza, non possono verificarsi eclissi totali sul pianeta, perché entrambe le lune sono troppo piccole per coprire il disco solare nella sua interezza. Deimos transita sul disco solare una volta al mese circa, ma il fenomeno che dura circa un minuto e mezzo rimane poco visibile. DEIMOS VISTO DA MARTE Deimos mostra sempre la stessa faccia al pianeta, come la Luna alla Terra. Così, da tale faccia, Marte è sempre visibile, raggiungendo una dimensione di 16° (pari a circa 30 volte quella della Luna piena vista dalla Terra). Periodicamente è inoltre possibile osservare Fobos transitare sul disco del pianeta. |
CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE: |
Massa e Dimensioni: |
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eimos, come anche Fobos, ha forma irregolare. Dei due, è il secondo per massa e dimensioni. Può essere descritto approssimativamente da un ellissoide di 15 × 12,2 × 10,4 km, cui corrisponde un diametro medio di 12,4 km e un volume di 998 km³. Analizzando le perturbazioni prodotte da Deimos sul moto del Voyager 2 Orbiter ed utilizzando le osservazioni astrometriche al 2006 delle sonde MGS e Mars Odyssey, è stata stimata una massa di 1,4762 × 1015 kg. Da tali informazioni è possibile desumere un valore per la sua densità media, stimata in 1,471 × 103 kg/m³.
Per confronto Fobos è circa 7 volte più massiccio e circa 6 volte più voluminoso, con una densità media stimata in 1,872 × 103 kg/m³. |
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| Immagine in scala di Fobos (sopra) e Deimos (sotto). |
Composizione: |
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Informazioni sulla composizione di Deimos sono state desunte da rilevazioni spettroscopiche condotte dalla Terra o da sonde in orbita attorno a Marte, perché nessuna missione spaziale ha mai raggiunto la superficie della luna.
Nel corso degli anni settanta è maturata l'ipotesi che Deimos e Fobos, caratterizzati da un valore dell'albedo piuttosto basso ed una densità inferiore a 2 × 103 kg/m³, avessero una composizione analoga agli asteroidi di tipo C (e quindi alle condriti carbonacee) e contenessero, probabilmente, ghiaccio d'acqua al loro interno. Tali dati rafforzavano di conseguenza l'ipotesi che fossero due asteroidi catturati. Osservazioni condotte negli anni novanta hanno individuato invece una maggiore similitudine con gli asteroidi di tipo D, presenti nella porzione più esterna della fascia principale. Alla fine degli anni duemila sono state condotte nuove osservazioni con lo spettrometro Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter. Entrambe le lune presentano terreni caratterizzati da una colorazione rossastra che non mostrano la tipica linea di assorbimento dell'acqua in corrispondenza dei 3 µm; sembra inoltre che possa essere esclusa la presenza in superficie di materiali femici; infine, nella porzione del rosso dello spettro, altrimenti piuttosto piatta, si rileva una riga di assorbimento in prossimità degli 0,65 µm che potrebbe essere associata alla presenza di fillosilicati ferrosi. Ciò confermerebbe le similitudini con gli asteroidi di tipo D e con nuclei cometari estinti. Altri studi, tuttavia, propongono una spiegazione alternativa, compatibile con l'ipotesi che i due asteroidi si siano formati per accrezione attorno al pianeta. La colorazione rossastra di Deimos e Fobos sarebbe infatti conseguenza dello space weathering e la loro composizione potrebbe trovare delle analogie con quella delle condriti CM. Ciò, inoltre, sarebbe anche compatibile con l'ipotesi che le due lune si siano formate da materiale espulso nello spazio da impatti giganti verificatisi sul pianeta. La determinazione della composizione di Deimos, così come anche per Fobos, rimane, in buona sostanza, una questione ancora aperta, fortemente correlata a quella dell'origine dei due satelliti. |
SUPERFICIE: |
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La superficie di Deimos è stata fotografata quasi nella sua interezza. Deimos appare di colore rossastro, con sfumature più chiare che si concentrano sui crinali dei piccoli altopiani e dei rilievi e che sono stati interpretati come dovuti all'affioramento di materiale del substrato meno alterato dallo space weathering (esposto a seguito di fenomeni di scorrimento dello strato superficiale). L'albedo medio nel visibile della superficie è stato stimato in 0,068 ± 0,007, con variazioni locali comprese tra 0,06 e 0,09. È stato riscontrato inoltre che l'emisfero "anteriore", che guarda verso la direzione di avanzamento della luna sulla sua orbita, è più chiaro rispetto a quello posteriore di un 10%.
Peculiarmente, la superficie appare molto liscia, sebbene la densità dei crateri sia analoga a quella della superficie di Fobos e degli altipiani lunari. Ciò è dovuto alla presenza di uno spesso strato di regolite che riempie quasi completamente alcuni crateri. |
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| La superficie di Deimos ripresa dalla Viking 2 il 15 ottobre 1977 da una distanza di 30 km. |
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Si ritiene inoltre che la formazione di una concavità di circa 10 km di diametro, presente nell'emisfero meridionale, sarebbe responsabile della degradazione della superficie. L'energia sismica prodotta dall'impatto, infatti, propagatasi attraverso tutto l'oggetto sotto forma di onde, avrebbe determinato il crollo delle strutture più piccole. È stato ipotizzato che un meccanismo analogo abbia agito anche su 243 Ida e 433 Eros.
Per il materiale superficiale è stata misurata, attraverso osservazioni radar condotte nel 2005, una densità di (1,1 ± 0,3) × 103 kg/m³, dato che conferma che tale strato si componga di una regolite altamente porosa. Dei crateri di Deimos solo due hanno un nome, Swift e Voltaire; il primo ha un diametro di 1 km, il secondo di circa 2 km. |
