Meccanica celeste

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 Isaac Newton, fondatore della
 moderna meccanica celeste.

La meccanica celeste è una disciplina che studia il moto dei corpi celesti, in particolare pianeti, satelliti naturali ed artificiali, asteroidi e comete da un punto di vista fisico-matematico. Il problema principale della meccanica celeste riguarda la stabilità del Sistema Solare. Tale problema si può affrontare attraverso tecniche matematiche, note con il nome di "teoria delle perturbazioni", oppure tramite integrazioni delle equazioni del moto effettuate al calcolatore.

Altri problemi di interesse della meccanica celeste sono le risonanze orbitali, le interazioni tra la rivoluzione e la rotazione (risonanze spin-orbita), la dinamica degli asteroidi e degli oggetti di Kuiper, la determinazione delle orbite di sistemi planetari extra-solari.

Il trattamento scientifico della meccanica celeste iniziò con Isaac Newton, che introdusse la legge di gravitazione universale nell'opera Principia del 1687. Egli propose il termine "meccanica razionale" per lo studio del moto dei corpi celesti. Oltre cento anni dopo fu Pierre-Simon Laplace ad introdurre la denominazione "meccanica celeste".

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

Problematiche principali[modifica | modifica wikitesto]

I corpi del sistema solare sono osservati ormai da quattro secoli con grande accuratezza dagli astronomi. Le mutue interazioni di tali corpi, principalmente gravitazionali, danno luogo a moti anche molto complessi e difficili da prevedere al grado di precisione richiesto dalle osservazioni. La posizione della Luna è nota ad esempio con un errore di una decina di centimetri grazie alla tecnica del laser ranging.

Sono richieste di conseguenza tecniche molto raffinate per risolvere il problema degli n-corpi, tenendo conto delle possibili fonti di perturbazioni anche non gravitazionali, quali la pressione di radiazione e l'eventuale presenza di atmosfere (come nel caso dei satelliti che orbitano la terra a bassa quota). Anche limitandosi ai soli effetti gravitazionali il problema degli n-corpi risulta molto complesso dal punto di vista matematico, non ammettendo una soluzione per quadrature se non nel caso dei due corpi.

Tecniche della meccanica celeste[modifica | modifica wikitesto]

Uno degli approcci a tale problema consiste nello studiare qualitativamente le equazioni differenziali al fine di determinare alcune caratteristiche globali del moto senza necessariamente calcolare le orbite nel dettaglio.

Tale studio qualitativo può fornire informazioni preziose: in taluni casi è possibile stabilire che il moto di un corpo è vincolato entro una superficie oppure decidere della stabilità a lungo termine di un'orbita.

Un altro approccio complementare consiste nel risolvere un problema approssimato (in genere il problema dei due corpi) e nell'aggiungere in seguito le correzioni, supposte piccole, che derivano dalla presenza degli altri corpi.

Infine la moderna tecnologia informatica consente di risolvere il problema per mezzo di opportuni algoritmi di integrazione numerica. Questa soluzione del problema tuttavia non sostituisce completamente le altre, a causa della dipendenza sensibile dalle condizioni iniziali, tipica dei sistemi caotici.

Cenni storici[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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