Che cos'è il movimento planetario?
Come si muovono i pianeti è una delle prime domande che gli antichi scienziati hanno affrontato nel tentativo di determinare le regole dell'universo. Le prime teorie ipotizzavano che la Terra fosse il centro dell'universo e che tutti gli oggetti celesti orbitassero attorno ad esso. Con i risultati di Galileo, è stato rivelato che il sole, non la Terra, era il centro del nostro sistema solare e che i pianeti si muovevano attorno a esso con velocità e angolazioni variabili. Le teorie odierne del moto planetario si basano sul lavoro dell'astronomo tedesco del XVI secolo Johannes Kepler.
Usando il lavoro del suo mentore, Tycho Brahe, come base per le sue teorie, Keplero cambiò il mondo dell'astronomia e della fisica attraverso le sue tre leggi del moto planetario. Sebbene all'epoca fossero conosciuti solo sei pianeti, le sue teorie furono confermate più di un secolo dopo da Newton e resistettero per oltre 400 anni. Sebbene le sue teorie siano in qualche modo sconcertanti per il non astronomo, hanno notevolmente cambiato il campo di gioco per il mondo della scienza planetaria.
La prima legge che Keplero stabilì fu che il moto planetario è ellittico piuttosto che ciclico. Invece di muoversi in un modello circolare attorno al sole, ogni pianeta si muove in un'orbita di forma ovale. Questa legge era in completo disaccordo con le teorie prevalenti del moto planetario che esistevano dai tempi di Aristotele, ma prove schiaccianti alla fine dimostrarono che la nuova teoria di Keplero era vera.
La seconda legge di Keplero si occupa della velocità con cui i pianeti si muovono mentre seguono la loro orbita. I pianeti cambiano velocità rispetto alla loro posizione rispetto al sole; quando sono più vicini accelerano e quando sono più lontani rallentano. La seconda legge di Keplero afferma che in uguali periodi di tempo, un pianeta si muoverà di pari distanza. Fondamentalmente, la distanza che percorre in un mese è più lunga ma a una velocità maggiore quando si avvicina al sole, mentre lontano dal sole si sposterebbe più lentamente ma avrebbe meno distanza da percorrere. Secondo questa legge del moto planetario, la velocità equilibra la distanza, quindi un pianeta coprirà quasi sempre la stessa quantità di distanza in un dato periodo di tempo.
La terza legge del moto planetario che Keplero ha divinato è più matematica e di natura complicata. Mentre le prime due leggi riguardano il modo in cui un pianeta si muove rispetto al sole, la terza legge confronta i movimenti di un pianeta con altri pianeti. Sostanzialmente affermato, se quadrate il tempo impiegato da un pianeta per completare un'orbita e lo dividete per la distanza media cubata del pianeta dal sole, otterrete un rapporto quasi identico per ogni pianeta. Ciò significa che il tempo di orbita di un pianeta è direttamente proporzionale alla grandezza dell'orbita, quindi il rapporto è quasi esattamente lo stesso, indipendentemente dal pianeta che viene descritto.
Il moto planetario aiuta a descrivere le regole del sistema solare, ma la sua utilità non finisce qui. Oltre a spiegare come si muovono i pianeti, aiuta anche gli scienziati moderni a determinare i modelli orbitanti di satelliti e altri oggetti artificiali messi nello spazio. Le leggi di Keplero hanno anche contribuito a spiegare il modello orbitante di nuovi pianeti appena scoperti dalla tecnologia avanzata, anche se non possiamo osservarli visivamente.