Mecanica cerească

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

Mecanica cerească este ramura mecanicii clasice care studiază mișcarea corpurilor cerești , în special a planetelor , a sateliților naturali și artificiali , a asteroizilor și a cometelor din 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 perturbării , sau prin integrări ale ecuațiilor de mișcare efectuate pe computer .

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

fundal

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

Studiul mecanicii cerești poate fi găsit în toate civilizațiile antice. [2] În sistemele complexe ale astronomiei babiloniene și egiptene , de exemplu, comportamentele stelelor care pot fi calculate prin modele matematice au făcut posibilă efectuarea de predicții pe termen lung, în special în câmpul astrologic . [3] Regularitatea mecanismului corpurilor cerești, guvernată de zei , a făcut posibilă marcarea timpului cu ajutorul cadranelor solare și a primelor ceasuri astronomice .

Schema mașinii Antikythera , un planetariu grec sofisticat folosit pentru a calcula răsăritul soarelui, fazele lunii și mișcările celor cinci planete cunoscute atunci.

Pitagoreenii au conceput și universul ca un cosmos , adică un întreg ordonat rațional care răspundea nevoilor ezoterice și religioase , în care planetele făceau mișcări armonice în funcție de relații matematice precise, generând un sunet sublim și celest numit „ muzica sferelor”. ". [4]

De fapt, conceptul de sfere cerești aparținea sferei astronomiei grecești , adică straturi sau porțiuni circulare ale cerului care se mișcau având Pământul ca singurul centru de rotație . 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 cosmologia aristotelică și neoplatonică , aceste sfere corespundeau nu numai unui cerc din spațiu , ci și unei stări de conștiință progresiv superioare, fiecare prezidată de o inteligență motorie, responsabilă de mișcarea lor ca expresie a dorinței cuiva pentru divin .

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.

Cu toate acestea, din moment ce diversele planete păreau să urmeze o traiectorie neregulată (în greacă πλάνητες, plànētes , care înseamnă „rătăcire”), spre deosebire de Soare și de stelele mai îndepărtate numite, prin urmare, „ fixe ”, astronomii greci au teoretizat că fiecare dintre ele a fost mutată nu dintr-una, ci dintr-un set de mai multe sfere, ale căror combinații explică deplasări planetare altfel inexplicabile, cum ar fi cele retrograde și staționarea 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 care se rotesc în 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 evita faptul că chiar și stelele fixe aveau o mișcare neregulată lentă, datorită precesiunii echinocțiilor descoperite de Hipparhus din Niceea , pentru care păreau să se întoarcă pentru câteva întinderi în raport cu direcția normală diurnă, a introdus o al nouălea cer deasupra lor., identificându-l cu prima piesă de mobilier aristotelică.

„Progresul lent, dar continuu, care de la ipoteză la ipoteză și observație sub observație, de la discul terestru plat și circular al lui Homer a condus la echipa artificială și multifacetică de excentricități și epicicluri, oferă filosofului un lucru grandios și instructiv, și celor care consideră aceasta, nu mai puțin interesantă decât dezvoltarea astronomiei moderne de la Copernic până în zilele noastre. "

( Giovanni Virginio Schiaparelli , Sferele homocentrice , § 1, Ulrico Hoepli Editore, 1875 )

Revoluția astronomică

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

Începând cu 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 deferenților. . [8]

Cu toate acestea, Tycho Brahe a conceput un nou sistem geocentric , care de la el a luat numele de Tychonic , perfect echivalent cu modelul heliocentric bazat pe principiul 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. orbitează întoarce celelalte cinci planete cunoscute atunci (Mercur, Venus, Marte, Jupiter și Saturn).

Îi datorăm lui Giovanni Kepler revenirea la o concepție heliocentrică, pe lângă 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 ocupa una dintre focarele . [10] . Aceste legi, care au pus bazele mecanicii cerești moderne, au apărut încă din nevoia neoplatonică a unui univers armonic 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 Principia din 1687 . El a propus termenul de mecanică rațională pentru studiul mișcării corpurilor cerești. Peste o sută de ani mai târziu, Pierre-Simon Laplace a introdus denumirea mecanică cerească . 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 .

În consecință, sunt necesare tehnici foarte rafinate pentru a rezolva problema corpului n , luând în considerare posibilele surse de perturbații, inclusiv cele non-gravitaționale, cum ar fi presiunea radiației și posibila prezență a atmosferelor, ca în cazul sateliților care orbitează pământul la altitudine mică. Chiar și limitându-se la efecte 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 studierea calitativă a ecuațiilor diferențiale pentru a determina unele caracteristici globale ale mișcării 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 constă în rezolvarea unei probleme aproximative, în general problema celor două corpuri , și în adăugarea ulterioară a corecțiilor, presupuse mici, care derivă din prezența celorlalte corpuri.

În cele din urmă, tehnologia informatică modernă permite rezolvarea problemei prin intermediul algoritmilor de integrare numerică corespunzători. Cu toate acestea, această soluție a problemei nu le înlocuiește complet pe celelalte, datorită dependenței sensibile de condițiile inițiale, tipice sistemelor haotice .

Notă

  1. ^ Reconstrucția „ Astrario a lui Giovanni Dondi de Luigi Pippa expus la Muzeul Național de Știință și Tehnologie Leonardo da Vinci , Milano.
  2. ^ Guido Cossard, Ceruri pierdute. Arheoastronomie: stelele popoarelor antice , § 1, Utet, 2018.
  3. ^ Thorwald Dethlefsen , Destinul ca alegere , p. 71, Mediterranee, 1984.
  4. ^ AA.VV., Muzică , pp. 46-47, Revista internațională de teologie și cultură: Communio , n. 171, Jaca Book, 2000.
  5. ^ Eudossus of Cnidus , în enciclopedia italiană , Institutul enciclopediei italiene.
  6. ^ Excentrici, deferenți, epicicluri și echivalente , pe mathpages.com . Adus la 25 mai 2014 .
  7. ^ Desen de Andreas Cellarius , din Harmonia macrocosmica seu atlas universalis et novus, totius universi created cosmographiam generalem, et novam exhibens (1661).
  8. ^ Antonio Vincensi, Man (and) 'the universe. Călătorie 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, Toamna 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 ”