Mecanica cerească

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Astrario Giovanni Dondi , care reproduce mecanica cerească a sistemului solar conform concepției ptolemeice , într-un mod complet exhaustiv și echivalent cu cel de astăzi: [1] Pământul a fost înconjurat de sfere concentrice , fiecare conținând o planetă, în ordinea Lunii , Mercur , Venus , Marte , Jupiter , Saturn , stele fixe și, în cele din urmă, sfera cea mai exterioară, numită „ Primul Mișcător ”, care a primit mișcarea divină și a transmis pe rând în toate celelalte sfere.

Mecanica cerească este ramura mecanicii clasice care studiază mișcarea corpurilor cerești , în special planetele , sateliții naturali și artificiali , asteroizii și cometele dintr-un punct de vedere fizico-matematic . Principala problemă a mecanicii cerești se referă la stabilitatea sistemului solar . Această problemă poate fi abordată prin tehnici matematice, cunoscute sub numele de teoria perturbației sau prin integrări de mișcare făcute la calculatorul ecuațiilor.

Alte probleme interesante ale mecanicii cerești sunt rezonanțele orbitale , interacțiunile dintre revoluție și rotație (rezonanța spin-orbită), dinamica asteroizilor și a obiectelor Kuiper , determinarea orbitelor sistemelor planetare extra-solare și aplicațiile legate de „ călătoria spațială .

fundal

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Astronomia babiloniană , Astronomia egipteană și Astronomia greacă .

Studiul mecanicii cerești poate fi găsit în toate civilizațiile antice. [2] În sistemele complexe de „ astronomie babiloniană și cea egipteană , de exemplu, comportamentul asterilor calculabil prin intermediul modelelor matematice a permis realizarea de prognoze pe termen lung, în special în domeniul astrologic . [3] Regularitatea mecanismului corpurilor cerești, condusă de zei , a permis marcarea timpului cu ajutorul ceasurilor solare și a primelor ceasuri astronomice .

Diagrama mașinii Antikythera , greacă planetară sofisticată folosită pentru a calcula răsăritul soarelui, fazele lunii și mișcările celor cinci planete cunoscute atunci.

Chiar și pitagoricii au conceput universul ca un cosmos , adică un set ordonat rațional care răspundea nevoilor ezoterice și religioase , în care planetele făceau mișcări armonice în funcție de rapoartele precise ale matematicienilor , creând un sunet sublim și ceresc numit „ muzica de sferele . " [4]

Domeniul de aplicare al „ astronomiei grecești aparținea de fapt conceptului de sfere cerești , adică de straturi sau porțiuni circulare ale cerului care se mișcau ca având un singur centru de rotație pe Pământ. Pe fiecare dintre ele se afla o planetă pe care o trăgeau cu ei în mișcare: deasupra lumii sublunare se afla astfel cerul Lunii , Mercur , Venus , Soarele , Marte , Jupiter și Saturn . În cosmologie aristotelică și neoplatonică , aceste sfere corespund nu numai unui cerc din spațiu , ci și unei stări de conștiință progresiv superioare, fiecare prezidată de un „motiv de inteligență , responsabil pentru mișcarea lor ca expresie a dorinței sale de divinitate .

Comparație sincronizată a orbitei lui Marte între viziunea heliocentrică și cea geocentrică: în aceasta din urmă planeta trece printr-un epiciclu care justifică mișcarea sa retrogradă aparentă văzută de pe Pământ.

Întrucât, însă, diferitele planete păreau să urmeze o traiectorie neregulată (în greacă πλάνητες, planètes, care înseamnă tocmai „rătăcire”), spre deosebire de Soare și de cele mai îndepărtate stele și, prin urmare, numite „ fixe ”, astronomii greci au teoretizat că fiecare dintre ei se mișcaseră nu cu una, ci cu un set de mai multe bile, ale căror combinații săreau din cauza mișcărilor planetare altfel inexplicabile ca cele retrograde și stabilizarea lor periodică. [5]

Pentru a umple alte lacune în explicația mecanicii cerești, Apollonius din Perga a introdus un nou dispozitiv, potrivit căruia planetele ar roti cu viteză constantă pe o orbită circulară mai mică numită „epiciclu”, în timp ce centrul acesteia s-ar roti în jurul Pământului trecând printr-un cerc mai mare numit „deferențial”. În acest fel, rotația planetelor ar putea fi descrisă cu modele matematice foarte apropiate de realitate, capabile să redea mișcări retrograde și chiar variații ale distanței și luminozității planetei. [6]

O sferă armilară , care reproduce diferitele orbite rotative din jurul Pământului.

În cele din urmă, Claudius Ptolemeu , încercând să creeze un model cât mai precis posibil care să nu difere de observațiile astronomice, a introdus conceptul de echant , perfecționând ipoteza sistemului excentric conform căruia Pământul nu era perfect în centrul orbitei. a corpurilor cerești. Și pentru a aborda faptul că chiar și stelele fixe posedă o mișcare lentă inegală, datorită precesiunii echinocțiilor, descoperită de Hipparh din Nicea , care părea să se întoarcă în unele locuri decât în ​​direcția normală a zilei, el a introdus un al nouălea cer deasupra identificându-l cu primul Aristotel mobil .

„Progresul lent, dar continuu, pe care ipotezele teoretice și de observare în observație de pe discul Pământului, Plano-circular d ' Homer, au condus all'artifiziosa și echipa multifacetică de excentrici și epicicluri, pentru a oferi un spectacol minunat și un filozof instructiv și care consideră bine, nu mai puțin interesant decât dezvoltarea actuală a astronomiei moderne de către Copernic până în zilele noastre. "

( Giovanni Virginio Schiaparelli , Sferele homocentrice, § 1, Pearson Education, Inc., 1875)

Revoluția astronomică

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Revoluția Astronomică .
Sistemul tychonic , când Pământul este în centru în timp ce celelalte planete orbitează Soarele. [7]

Din secolul al XVI-lea, odată cu revoluția copernicană care a văzut orbita Pământului în jurul soarelui printr-o mișcare circulară, mișcarea planetelor și alungirile lui Mercur și Venus au fost explicate cu o simplitate mai mare, fără a recurge la complicația epiciclurilor și a deferențiale. [8]

Cu toate acestea, Tycho a conceput un nou sistem geocentric , pe care l-a numit Tychonic , perfect echivalent cu modelul heliocentric conform principiului relativității generale a mișcării. [9] El a înlocuit conceptul de sfere cristaline rigid concentrate cu o viziune a orbitelor planetare intersectate între ele: Pământul a fost de fapt plasat nemișcat în centrul Universului, în timp ce Luna și Soarele orbitau în jurul său, în jurul căruia se aflau. orbita întoarce celelalte cinci planete cunoscute atunci (Mercur, Venus, Marte, Jupiter și Saturn).

Trebuie să fie Johannes Kepler revenirea la o concepție heliocentrică, în plus față de enunțarea celor trei legi care își iau numele de la el, potrivit cărora mișcarea planetelor, mai degrabă decât circulară, descria o „ elipsă , din care Soarele ocupă una a arzătoarelor . [10] . Aceste legi, care au pus bazele mecanicii cerești moderne, s-au născut din nevoia încă neoplatonică de un univers armonios guvernat de ierarhii spirituale . [11]

Isaac Newton , fondatorul
mecanica cerească modernă.

Tratamentul științific al mecanicii cerești a continuat cu Isaac Newton , care a introdus legea gravitației universale în lucrarea Principia din 1687 . El a propus termenul de mecanică rațională studiului mișcării corpurilor cerești. Peste o sută de ani mai târziu, Pierre-Simon Laplace a introdus denumirea mecanicii cerești. Prin urmare, etapele principale ale astronomiei moderne au fost următoarele:

Problemele principale

Corpurile sistemului solar au fost acum observate cu o mare acuratețe de astronomi timp de patru secole. Interacțiunile reciproce ale acestor corpuri, în principal gravitaționale, dau naștere unor mișcări care sunt, de asemenea, foarte complexe și dificil de prezis până la gradul de precizie cerut de observații. Poziția lunii este cunoscută, de exemplu, cu o eroare de aproximativ zece centimetri datorită tehnicii de distanță cu laser .

Prin urmare, sunt necesare tehnici foarte sofisticate pentru a rezolva problema corpului n , luând în considerare posibilele surse de perturbații chiar non-gravitaționale, cum ar fi presiunea radiației și posibila prezență a atmosferelor, cum ar fi în cazul sateliților care orbitează pământul la altitudine mică. Chiar și limitându-se doar la efectele gravitaționale, problema n-corpului este foarte complexă din punct de vedere matematic, deoarece nu admite o soluție prin cvadraturi decât în ​​cazul a două corpuri.

Tehnici de mecanică cerească

Una dintre abordările acestei probleme constă în studiul calitativ al ecuațiilor diferențiale pentru a determina unele caracteristici ale mișcării globale fără a calcula neapărat orbitele în detaliu.

Acest studiu calitativ poate oferi informații valoroase: în unele cazuri este posibil să se stabilească faptul că mișcarea unui corp este constrânsă în interiorul unei suprafețe sau să se decidă asupra stabilității pe termen lung a unei orbite.

O altă abordare complementară este rezolvarea unei probleme aproximative, în general problema celor două corpuri , și adăugarea ulterioară a corecțiilor, mici supozitoare, care derivă din prezența celorlalte corpuri.

În cele din urmă, computerul cu tehnologie modernă rezolvă problema prin intermediul unor algoritmi adecvați pentru integrarea numerică . Cu toate acestea, această soluție la problemă nu o înlocuiește în totalitate pe cealaltă, datorită dependenței sensibile de condițiile inițiale, tipice sistemelor haotice .

Notă

  1. ^ Reconstrucția „ Astrario de Giovanni Dondi de Luigi Pippa expus la Muzeul Național de Știință și Tehnologie Leonardo da Vinci , Milano.
  2. ^ Guido Cossard, Heaven lost. Arheoastronomie: stelele popoarelor antice, § 1, Utet, 2018.
  3. ^ Thorwald Dethlefsen , Destinul ca alegere, p. 71, Mediterranee, 1984.
  4. ^ Diversi autori, muzică, pp. 46-47, Revista internațională de teologie și cultură Communio, n. 171, Jaca Book, 2000.
  5. ^ Eudoxus of Cnidus , în Enciclopedia italiană , Institutul italian de enciclopedie.
  6. ^ Excentrici, deferenți, epicicluri și echivalente , pe mathpages.com. Adus la 25 mai 2014 .
  7. ^ Design Andreas Cellarius , Harmonia macrocosmic seu atlas universalis et novus, totius universes created cosmographiam generalem, et novam exhibens (1661).
  8. ^ Antonio Vincensi, Man (e) 'universul. Călătoriți pe calea științei, Armando Editore , 2004, p. 102, ISBN 978-88-8358-654-5 .
  9. ^ Thomas S. Kuhn, Revoluția copernicană, p. 204, Harvard University Press, 1957.
  10. ^ Revoluția științifică: protagoniștii. Johannes Kepler , în Istoria științei, Institutul Enciclopediei Italiene, 2001-2004.
  11. ^ Andrea Albini, Căderea astrologiei, p. 39, Odradek, 2010.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 7344 · LCCN (EN) sh85082770 · GND (DE) 4127484-2 · BNE (ES) XX524905 (data) · NDL (EN, JA) 00.572.872
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Meccanica_celeste&oldid=118641494 ”