I pianeti visti dalla Terra disegnano nel cielo percorsi molto più complessi di quanto siamo abituati a pensare
Forse avete presente quelle animazioni del Sistema solare che mostrano i pianeti che ruotano ordinatamente attorno al Sole, seguendo orbite quasi circolari. La realtà di ciò che vediamo nel cielo notturno è molto più intricata: se potessimo tracciare il percorso di un pianeta visto dalla Terra nel corso di alcuni anni, vedremmo delle curve in cui il pianeta sembra addirittura tornare periodicamente indietro. Gli antichi astronomi chiamavano questi apparenti cambi di direzione “moti retrogradi”. Tutti i pianeti, e non solo, seguono traiettorie apparentemente tortuose quando li osserviamo dalla Terra. Di seguito, potete ammirare questo fenomeno con Marte.
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Non è complicato come sembra
La spiegazione di queste traiettorie ha a che fare con un concetto fondamentale della fisica: il sistema di riferimento. In fisica, il movimento ha senso solo quando specifichiamo rispetto a cosa stiamo misurando quel movimento. Facciamo un esempio: quando siete su un treno fermo in stazione accanto a un altro treno e uno dei due inizia a muoversi lentamente, per qualche istante non riuscite a capire se sia il vostro treno a partire o quello accanto. Solo guardando il marciapiede della stazione potete stabilire quale dei due si sta effettivamente spostando.
Nel caso dei pianeti succede qualcosa di simile. Quando osserviamo Venere dalla Terra, stiamo guardando il suo movimento da un punto di osservazione che è esso stesso in movimento. È come cercare di descrivere la traiettoria di sedile su una giostra vista da un’altra giostra. Sarebbe comodo descrivere invece il movimento del sedile stando fermi sulla strada. Analogamente, se scegliamo di descrivere il movimento dei pianeti dal punto di vista del Sole, le traiettorie diventano quelle eleganti ellissi con precessione a cui siamo abituati.
È importante notare che le rappresentazioni riportate qui sono già versioni semplificate della realtà. Ad esempio, per creare una delle immagini qui sotto, quella che mostra la traiettoria di Venere vista dalla Terra, sono state fatte diverse approssimazioni:
- Si è assunto che, rispetto al Sole, Venere e Terra si muovano su orbite perfettamente circolari rispetto al Sole.
- Queste orbite sono state considerate concentriche e complanari.
- Si è ipotizzato che i periodi orbitali dei due pianeti siano in un rapporto di 8:13.
Come scegliere il “punto di vista”
La preferenza nel descrivere il movimento dei pianeti rispetto al Sole non è casuale. Per prima cosa, le orbite osservate dal Sole sono più semplici, approssimativamente ellittiche. Ma c’è di più: il sistema di riferimento centrato sul Sole (o meglio, sul centro di massa del Sistema solare) è quasi inerziale, dove con inerziale ci si riferisce al sistema di riferimento che si muove di moto rettilineo uniforme (una buona approssimazione per il Sole entro certi limiti). Per dirla in breve, ciò implica che in questo sistema le leggi della fisica assumono la loro forma più semplice.
Non è quindi questione di dire quale punto di vista sia “giusto” e quale “sbagliato”. Le traiettorie intricate che vediamo dalla Terra sono valide tanto quanto le ellissi che descriviamo dal punto di vista del Sole. Le orbite dei satelliti meteorologici, invece, tanto per fare un esempio, sono più semplici se osservate dalla Terra invece che dal Sole. La fisica ci permette di scegliere il sistema di riferimento più conveniente per descrivere un fenomeno.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “Planetary Motion: The History of an Idea That Launched the Scientific Revolution” della NASA.
- Leggi il capitolo “Reference Systems” della NASA.
- Leggi l’articolo “What Is a Barycenter?” della NASA.
- Guarda la fotografia “Z is for Mars” su Astronet.
