Gli otto pianeti orbitano attorno al sole in modo ellittico principalmente a causa delle interazioni gravitazionali. Il sole ha un’attrazione gravitazionale, come la maggior parte dei pianeti; anche altri corpi celesti lo fanno, e il modo in cui queste forze interagiscono e si attraggono o si respingono a vicenda causa l’orbita. La maggior parte dei fisici e degli astronomi crede che le orbite planetarie dovrebbero essere perfettamente circolari. Il fatto che siano effettivamente ellittiche, dicono molti, ha più a che fare con le forze esterne e gli errori di varianza che con qualsiasi altra cosa. L’astronomo tedesco Johannes Kepler fu il primo a pubblicare materiale che dimostrasse le orbite ellittiche e le sue teorie sono ancora considerate definitive. Sono stati aggiunti e ampliati da Isaac Newton e Albert Einstein, tra gli altri.
Nozioni di base sul sistema solare
È opinione diffusa che il sistema solare contenga otto pianeti, inclusa la Terra, che passano attorno a un sole centrale a vari intervalli, ciascuno sulla propria pista ellittica. Mercurio, Venere, Terra e Marte insieme costituiscono quello che è noto come il sistema solare “interno”. Questi pianeti ruotano più velocemente. Molto più lontano si trova il sistema “esterno”, composto da Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Questi pianeti si trovano molto più lontani l’uno dall’altro di quelli negli anelli interni e anche le loro orbite tendono ad essere molto più grandi. Tutte le orbite sono di forma ellittica, anche se ad eccezione di Mercurio tendono ad apparire quasi perfettamente circolari. Di solito è solo attraverso intensi calcoli matematici che le persone scoprono che sono effettivamente ellittiche.
Influenza dell’eccentricità
Keplero fu il primo a identificare la forma ellittica alla fine del 1600. Ha inventato tre “leggi del moto planetario” correlate che quantificano il movimento orbitale con una certa precisione. Attraverso queste leggi riuscì a spiegare che i pianeti si muovono su un piano con il sole in un fuoco e determinò che la forma dell’ellisse doveva essere misurata in termini di eccentricità; vale a dire, più un’orbita è eccentrica, più è allungata. Keplero non ha determinato il motivo per cui orbitano in un’ellisse, ma le sue basi sono state utilizzate da altri fisici che hanno fornito spiegazioni concrete.
Importanza della gravità
Gli studi di Newton hanno concluso che la gravità gioca un ruolo importante. Attraverso una serie di calcoli è stato in grado di dimostrare che i pianeti si attraggono l’un l’altro e il sole, poiché anche il sole esercita su di loro un’attrazione gravitazionale. Questo ha l’effetto di schiacciare orbite che ci si potrebbe aspettare che siano circolari in un sistema chiuso, poiché le forze gravitazionali agiscono l’una sull’altra. Un modo per pensare a questo è immaginare molte mani che tirano caramelle.
Curvatura dello spazio
Contribuisce anche la forma fisica dell’estensione dello spazio. La teoria della relatività di Einstein aiuta anche a completare la spiegazione del perché i pianeti orbitano attorno al Sole in modo ellittico, poiché parte della forma delle orbite è il risultato della curvatura dello spazio causata dai pianeti che agiscono sullo spazio-tempo che li circonda. La “flessione” dello spazio che ne risulta ha un impatto proporzionale sul movimento e costringe ciò che altrimenti sarebbe circolare ad appiattirsi e allungarsi.
Applicazioni matematiche
Nella maggior parte dei casi l’unico modo accurato per misurare le orbite e calcolare la velocità e il movimento planetario è intraprendere una serie di calcoli matematici alquanto complessi. Le persone possono calcolare l’orbita di singoli pianeti così come entità come le comete usando le regole matematiche stabilite da Keplero, Newton, Einstein e quelle che seguirono, e possono anche usare equazioni per tenere traccia del grado di cambiamento nel tempo. Queste informazioni sono utili per una serie di applicazioni, dalla programmazione dei telescopi per l’osservazione alla determinazione del grado di minaccia rappresentato da una cometa o un asteroide in avvicinamento.
Cambiamenti nel tempo
È importante che le persone ricordino che molte descrizioni delle orbite planetarie sono semplicistiche per motivi di facile comprensione e molti collocano il sole come un corpo fisso nello spazio attorno al quale si muovono i pianeti. Infatti, il sole è in movimento insieme ai pianeti, e mentre si muovono nello spazio cambia anche la forma precisa delle orbite. Questo dovrebbe essere tenuto a mente quando si esaminano le discussioni sul modo in cui i pianeti orbitano attorno al sole, poiché l’intero sistema orbitale si sta effettivamente muovendo.