Newsgroup: it.cultura.filosofia
Titolo: Perché i pianeti del sistema solare...

Perché i pianeti del sistema solare tendono ad orbitare su un medesimo piano (l'eclittica), proprio come gli anelli di Saturno, Urano e Nettuno?

 Perché i pianeti del sistema solare tendono ad orbitare su un medesimo piano (l'eclittica), proprio come gli anelli di Saturno, Urano e Nettuno?
 
______________________
Secondo te?
 

 (l'eclittica), proprio come gli anelli di Saturno, Urano e Nettuno?
 
Non solo: quasi tutti girano intorno al sole nello stesso senso e 
ruotano intorno a se' stessi nello stesso senso (con poche eccezioni).
 
-- 
Questo  post  vuole essere solo uno spunto di riflessione.
per contatti: 
pierf...@teletu.it
 
 
Pierfrancesco


_____________________
La mia domanda voleva solo precisare se:
1) Non lo sai e vuoi saperlo.
2) Vuoi vedere se noi lo sappiamo.
3) Hai una teoria tutta tua.

>
 
ciao Pierini 
 


CARLO
Questa è una buona risposta. Ma resta il mistero della rotazione su se stessa della nube originaria di polveri-gas da cui si formano non solo i sistemi planetari, ma anche le galassie, esse stesse rotanti intorno a buchi neri. Perché questa rotazione?
 
Per Nick: faccio questa domanda semplicemente perché non so la risposta.
A proposito: su Focus (canale 56 del digitale) danno dei documentari interessantissimi sulle scoperte di astrofisica di questi ultimi 20-30 anni: dalle immagini del telescopio Hubble a quelle  delle più recenti sonde interplanetarie (Cassini, Galileo, New Horizons, ecc.). Mi sono fatto una collezione di DVD da leccarsi i baffi!! :-)

 A proposito: su Focus (canale 56 del digitale) danno dei documentari interessantissimi sulle scoperte di astrofisica di questi ultimi 20-30 anni: dalle immagini del telescopio Hubble a quelle  delle più recenti sonde interplanetarie (Cassini, Galileo, New Horizons, ecc.). Mi sono fatto una collezione di DVD da leccarsi i baffi!! :-)
 
 
_________________________
Allora ti consiglio di cercare (anche googlando) il "problema dei tre corpi"
e anche il "problema dei tre corpi semplificato", perlomeno per capire, con
le semplici leggi newtoniane, perche' si mettano in rotazione e perche' 
tendano ad adagiarsi sulla stessa eclittica.
 
Il sistema Sole-Terra-Luna risponde, ad es., al problema dei tre corpi
semplificato perche' Sole >> Terra >> Luna. Faccio un disegnino:
 
https://s29.postimg.org/5rbat77c7/Sole_Terra_Luna.jpg
 
 
Supponiamo che la Luna stia girando attorno alla Terra su un'orbita
inclinata. Essa subisce l'attrazione anche del Sole e nella posizione 1
e' piu' forte che nella posizione 2, essendo questa forza inversamente
proporzionale al quadrato della distanza. A lungo andare, quindi, l'orbita
lunare tendera' a coricarsi nell'eclittica della Terra.
 
Il Sistema Solare (abbandonando Copernico :-) ) puo' essere considerato
come "problema dei tre corpi semplificato" se prendi in esame
Centro_della_Galassia >> Sole >> Pianeta, similmente al caso precedente.
 
 

 tendano ad adagiarsi sulla stessa eclittica.
 
Come illustri chiaramente di seguito, col tre corpi semplificato si spiega perchè i tre corpi tendono a disporsi sullo spesso piano, non perchè i due orbitanti lo facciano, ruotino, questo è dato.
Mi pare, googlando,
 
Luciano Buggio> 


_________________________
Si', per dimostrare che ruotano uno sull'altro, bastano due corpi
dotati di energia cinetica che interagiscano gravitazionalmente.
In commercio ci sono delle simpatiche sferette magnetiche. Facendole
rotolare su tavolo si fanno splendide simulazioni. :-)


Se sono  in commercio  sicuramente ci sarà un video in rete...
Come lo trovo?
 
Luciano Buggio
 


________________________
Le sferette sono queste:
 
https://www.youtube.com/watch?v=GIM1DzlP-bk
 
 
ma un filmato che mostri quello che stavo dicendo... non lo conosco.
E' successo cosi': ci stavo giocando a fare geometrie e sono arrivati
dei nipotini che invece hanno cominciato a giocarci come fossero biglie.
Eravamo su un tavolo di legno ed evidentemente c'erano dei bulloni
nascosti appena sotto il piano. Cosi' le sfere hanno cominciato a
orbitare attorno a punti virtuali del piano e i bambini hanno fatto
ohhhh! :-). Allora ne abbiamo lanciate due una contro l'altra, di 
sghimbescio, e spesso si ingaggiavano in orbite a spirale che presto 
collassano (l'attrito e' elevato rispetto allo spazio), cioe' le due 
sfere si attaccano tra loro, ma continuano a roteare anche vorticosamente 
attorno al centro di massa.
 
Niente di eccezionale, ma quanto basta per capire che due corpi nello
spazio che vagano di moto rettilineo uniforme con la loro inerzia, se
vengono a interagire gravitazionalmente possono mettersi in orbita
uno dell'altro.
 
 

Il giorno martedì 24 gennaio 2017 09:17:44 UTC+1, Chenickname ha scritto:

CARLO
...Mmmh... non mi convince. Per esempio: i frammenti ghiacciati espulsi dai gaysers di Encelado (una luna di Saturno), hanno alimentato e continuano ad alimentare la formazione dell'anello più esterno di Saturno. Pur essendo sparati dalla superficie di Encelado in direzione perpendicolare al piano degli anelli (polo sud di Encelado), finiscono per allinearsi perfettamente con esso.
Non solo. Per esempio: il piano degli anelli di Urano è inclinato di circa 90 gradi rispetto al piano dell'eclittica solare per il fatto che l'asse di rotazione del pianeta è pressoché parallelo all'eclittica stessa (cosicché Urano mostra al sole non il suo equatore, ma i due poli: il nord per metà del suo anno e il sud per l'altra metà). Questo vuol dire che non è l'azione gravitazionale del sole che influisce sull'orientamento degli anelli, ma il moto di rotazione su se stesso del pianeta. E non capisco proprio perché!


______________________________
Non starei tanto li' a preoccuparmi per queste eccezioni. Nell'universo
non ci sono solo campi gravitazionali. Possono esserci campi magnetici,
elettromagnetici, venti solari... o qualche cosa che non sappiamo.
O semplicemente stiamo facendo la fotografia a qualche cosa che e' in
evoluzione, i sistemi non sono stabili. Insomma... non e' per questo 
che non sto dormendo. Tu si'? :-)
 


Devono quindi essere dotati inizialmente di energia cinetica, cioè non inizialmente in quiete, altrimenti  per sola gravità, si scontrerebbero.
Perchè entrino in orbita uno intorno all'altro  bisogna che si abbia una velocità  iniziale ben determinata, per configurare le orbite ellittiche non molto schiacciate e per lo più circolari che osserviamo.
 
Se abbiamo n corpi dei quali n-1 di massa trascurabile rispetto al restante uno, in moto casuale nello spazio tridimensionale, a lungo andare ne vie ne verrà fuori un  sistema come quello solare, su un piano, e tutti i "pianeti" che ruotano nello stesso verso, con orbite di eccentricità molto contenuta? 
 
Ti pare possibile?
 
Luciano Buggio

 lunare tendera' a coricarsi nell'eclittica della Terra.
 
Così si spiega perchè il piano orbitale di un satellite alla fine coincida con quello del pianeta, ma non anche perchè i piani orbntali di due pianeti alla fine coincidano.
 
Luciano Buggio


_________________
Invece si'. Basta che consideri il sistema Centro_della_Galassia (sara'
un buco nero) >> Sole >> Pianeta e ti ritrovi in un sistema di tre corpi 
semplificato esattamente come il sistema Sole >> Terra >> Luna. Allora
ciascun pianeta tendera' a orbitare sull'eclittica del Sole e quindi
tutti i pianeti tenderanno a orbitare sullo stesso piano. 
 
In quanto alle orbite circolari, anche col gioco delle sferette magnetiche
si vede che le orbite ellittiche tendono a diventare circolari non
appena dissipano un po' di energia. (Questo per rispondere all'altro
ramo del 3D).
 

 ramo del 3D).
 
Se lanci una delle tue sferette sul tavolo col bullone sotto, si determinerà un'orbita ellittica, che tenderà, spiraleggiando per attrito, a diventare semp più ciroolare.
Questo è quello che succede coi due corpi (uno di massa trascurabile - il sole ed un pianeta  che orbita su un'ellisse? Tenderà a diventare circolare, l'orbita, col tempo?
Ma che dici?
Se la causa della diminuzione nel tempo  dello schiacciamento dell'orbita nel giochino dei tuoi nipotini è l'attrito, dov'è l'attrito nel vuoto in cui si muove la terra intorno al sole?
 
Luciano Buggio

 Se la causa della diminuzione nel tempo  dello schiacciamento dell'orbita nel giochino dei tuoi nipotini è l'attrito, dov'è l'attrito nel vuoto in cui si muove la terra intorno al sole?
 
____________________
Ci sono le maree, ad esempio. Le maree dissipano energia e da qualche parte
devono prenderla, dove se non dall'energia cinetica?
 

 devono prenderla, dove se non dall'energia cinetica?
 
CARLO
Anche questo è per me un'altro mistero. L'energia dissipata dalle maree dovrebbe ridurre sia la velocità di rotazione su se stessa della Terra, sia la velocità di rivoluzione della Luna. Ma mentre è certo che la prima sta gradualmente diminuendo (il ciclo giorno/notte si allunga di qualche secondo ogni cento anni), la Luna, invece, si sta lentamente allontanando dalla Terra (circa un centimetro all'anno) mentre dovrebbe succedere il contrario. Infatti, se il moto delle maree sottraesse energia cinetica alla Luna, la sua velocità di rivoluzione dovrebbe anch'essa diminuire e quindi la sua orbita dovrebbe essere una spirale in avvicinamento alla Terra, non in allontanamento. Perché non è così? ...Mah!
E' questo che mi indispone nei testi o nei documentari divulgativi di astrofisica: che parlano troppo di astronomia e troppo poco di fisica!

 che non sto dormendo. Tu si'? :-)
 
CARLO
...Io invece sì! :-) ...Perché le leggi sono leggi e non contemplano eccezioni. E non saranno certo i campi magnetici o elettromagnetici o i venti solari a determinare la formazione degli anelli dei pianeti o il piano della loro eclittica.


_________________________
Questo non e' difficile. Se immagini le maree come una sorta di attrito 
tra la Terra e la Luna, ruotando su se stessa la Terra con periodo di un 
giorno e ruotando la Luna attorno la Terra con periodo 28 giorni, la Terra
tende a trascinare la Luna, quindi la rotazione della Terra rallenta
e la Luna accelera. Accelerando si allontana.
 
(C'e' un racconto divertente di Italo Calvino di quando la Luna era
molto vicino alla Terra).


______________________
C'e' legge e legge. Le leggi della gravitazione universale ti permettono
di stabilire a che distanza e a che velocita' un corpo orbita su un
altro, e questo e' fondamentale. Poi, come si orienti l'orbita nel
tempo, puo' essere il risultato di piccole perturbazioni come quelle
citate. Come disse Alice: "Why not?".
 

 devono prenderla, dove se non dall'energia cinetica?
 
Anche corpi celesti piccolissimi. minuscoli satelliti, piccoli asteroidi e polveri, hanno orbite circolari, anche se sono a grandissima distanza dal corpo centrale, distanza alla quale la differenza di trazione gravitazionale agli antipodi è trascurabile anche per corpi molto più grandi.
Qual'è, per essi l'effetto mareale, visto il trascurabile gradiente gavitazionale lungo la congiungente, per il loro esiguo diametro?
 
Luciano Buggio

 
CARLO
Tu dici che l'inerzia delle maree fa in modo che l'asse di ovalizzazione della Terra sia sfasato di qualche grado in anticipo rispetto alla congiungente Luna-Terra? ...Mi sembra una buona risposta, bravo! 
Ma allora l'energia cinetica terrestre non alimenta solo l'attrito delle maree, ma anche l'"innalzamento" della Luna! ...Per cui, se sfruttassimo appieno l'energia delle maree (magari imbrigliandole con delle dighe), aumenteremmo questo angolo di sfasamento e provocheremmo così un aumento della velocità di allontanamento della Luna, oltreché una ulteriore diminuzione del ciclo giorno/notte della Terra! Dico bene?
 


_______________________________
Cosi' qualcuno potrebbe parlare di allontanamento antropico della Luna! :-)
Fantascienza, ma qualche cosa di vero c'e'. 


_________________________
Per la tua domanda di partenza mi e' venuta quest'altra osservazione.
Prendiamo un pianeta con due lune (o un sole con due pianeti):
 
http://s29.postimg.org/aro2yghyv/Due_Lune.jpg
 
 
I piani delle due orbite siano inclinate a caso tra loro e i raggi delle
orbite (e quindi i periodi di rivoluzione) siano diversi tra loro. 
Periodicamente l'attrazione reciproca tra le due lune ora tende a portare
le orbite sullo stesso piano, ora tende ad aumentare l'angolo tra i
due piani. Pero', dato il quadrato della distanza, statisticamente
sono piu' forti le forze che tendono a portare le orbite sullo stesso
piano, quindi a lungo andare dovrebbero finire sullo stesso piano.
 

 piano, quindi a lungo andare dovrebbero finire sullo stesso piano.
 
Sono d'accordo con te, è questa la dinamica che rende complanari le orbite (di corpi catturati, provenienti da fuori).
Ma se le cose stanno così cade l'ipotesi del disco primordiale formatosi per forza centripeta in seguito alla rotazione di un oggetto inizialmente sferico, disco poi differneziatosi per dar luogo localmente ai corpi ora in orbita.
 
Giusto?
 
Luciano Buggio


_____________________
Mmmm... ni. :-) Io non volevo fare ipotesi sulla storia della genesi di 
un sistema planetario (non ne sarei in grado). Volevo solo fare una sorta
di *dimostrazione per assurdo* che le orbite complanari dei pianeti sono
una situazione stabile. Cioe' pensavo: supponiamo per assurdo che non
siano complanari, nascerebbero delle forze, per quanto deboli, che nel
tempo farebbero tendere alla loro complanarita'. 
 
Se poi queste forze abbiano gia' lavorato nel *disco primordiale*, io
non lo so. Se questa e' la teoria piu' accreditata, ne prendo atto.
 
 

 non lo so. Se questa e' la teoria piu' accreditata, ne prendo atto.
 
Quindi tu sei per mettere ai voti le decisioni sulla validità delle teorie fisiche: vince la maggioranza, come in politica.
E' così?
 
L.B.
 


CARLO
...E' vero! La spiegazione è proprio questa! Ci sei arrivato da solo? Bravo!
Ora ci resta da capire solo la ragione per la quale l'eclittica tende ad essere perpendicolare all'asse di rotazione del pianeta (o del sole).
 
...Ma ora che ci penso, ...probabilmente ciò dipende dall'effetto marea. In altre parole: un satellite ovalizza il pianeta quindi lo trascina in rotazione, nello stesso modo in cui la Terra trascina la luna. Ossia: se la velocità di rivoluzione del satellite è inferiore alla rotazione del pianeta sarà il primo ad essere trascinato dal secondo, ...e viceversa!
...Eureka!!! Ho capito tutto!!! :-)


P.S.
Credo di aver capito anche perché la Luna ci mostra sempre la stessa faccia: mi ci gioco i cosiddetti che ciò dipende dalla non uniformità della massa della Luna: probabilmente il suo centro di massa non coincide col centro della sfera lunare, ma è spostato di qualche chilometro nella direzione della Terra. Pensaci bene e vedrai che tutto torna! Ari-Eureka!! :)

 E' così?
 
______________________
Neppure. Ne abbiamo gia' parlato. L'opinione della comuninta' scientifica
non e' democratica, si forma per gradi di competenza e diversificazione
di competenze. Quando una teoria e' maggiormente accreditata nella
comunita' scientifica, quella e' la verita' scientifica del momento, non
abbiamo altri criteri.
 


_______________________
Proprio tutto magari no, ma qualche cosa, usando le semplici leggi
newtoniane, si puo' capire. Naturalmente le cose si complicano quando
i corpi sono piu' di tre. In questo caso una simulazione al computer
diventa preziosa. Mi risulta che queste simulazioni siano soltanto
l'applicazione di queste stesse leggi, istante per istante, e poi si
vede dove si va a parare accelerando il tutto. Concettualmente non
e' complicato, anche se mettere insieme tutte queste forze e' un gran
casino.
 

 diventa preziosa.
 
Già solo con tre corpi i calcoli e le simulazioni danno il caos.
Puoi immaginarti con più di tre.
 
Luciano Buggio
 
 
www.lucianobuggio.altervista.org
 
 
 

 Puoi immaginarti con più di tre.
 
 
_______________________
Si', pero' puntualizziamo (e vediamo se siamo d'accordo).
Il comportamento di n corpi continua a essere deterministico. Sono 
*solo* i nostri calcoli e le nostre simulazioni a essere caotici.
 
A breve tempo le simulazioni numeriche, fatte solo discretizzando 
l'infinitesimo, cioe' lavorando su differenze finite, danno buoni
risultati. E' soltanto protraendo il tempo che gli errori di calcolo
si accumulano e noi non siamo piu' in grado di prevedere l'evoluzione
del sistema. Questo non vuol dire che il sistema reale sia instabile
o abbia un comportamento bizzarro.
 


Ml stai dicendo che la stabilità del sistema dei tre corpi (fosse anche quella semplificata) così come la osserviamo nella realtà non è, allo stato attuale, verificata matematicamente?
 
L.B.
 


______________________
Noi non abbiamo un sistema di tre corpi isolato da osservare, abbiamo il
Sistema Solare. Se sul Sistema Solare facciamo delle previsioni *astronomiche*,
cioe' solo basate sull'osservazione e sul metodo induttivo, siamo in grado
di fare delle previsioni a lungo termine, a dire quanto dureranno i prossimi
anni con notevole precisione, a dire che la cometa Pincopalla tornera' da
noi tra tot anni mesi giorni, ecc. 
 
Ma se facciamo un modello fisico del Sistema Solare, mettendoci dentro tutti
i dati che abbiamo, masse, velocita' vettoriali, attrazioni reciproche, ecc.,
incappiamo nel cosiddetto *effetto farfalla* piu' o meno come nelle previsioni
meteo. Quindi non sappiamo dire un bel niente di come il sistema si evolvera',
se e' stabile o no. Solo in questo senso diciamo che il sistema e' *caotico*.
 
Condividi?


Una domanda.
L'effetto farfalla, che nella simulazione e nel calcolo produce, come tu dici, il caos, è indotto dalla necessità-limiteinvalicabile delle simulazioni e del calcolo (i bit del computer, la classica costruzione per punti, per quanto ravvicinati) a fronte del continuo della realtà?
 
Luciano Buggio  
 


___________________________
Guarda, Luciano, che continui a mettermi in bocca cose che non mi sono
mai sognato di dire. Io non ho mai detto "produce il caos".  Un sistema
caotico semplicemente produce previsioni che divergono dalla realta',
essendo molto sensibile alle condizioni iniziali. 
 
http://www.iread.it/lz/qwertyuiopzx/enricotorazza/enrico1.html
 
 


Riformulo allora la domanda nel modo più semplice, per chiarire.
Un sistema di due corpi, nel vuoto (due masse puntiformi), orbitano uno intorno all'altro non rappresentano certo un problema della complessità.
Il sistema dovrà risultare stabile, nel tempo, verranno ripercorse periodicamente le stesse identiche orbite, no?.
 
Se faccio la simulazione al computer, avrò o no questa stabilità?
 
Luciano Buggio




________________________
Certo. In un caso molto semplice e ideale, non c'e' problema.
 
Diciamo invece che se avessimo nell'universo due Sistemi Solari come il
nostro, identici a meno di una luna, questi sistemi divergerebbero
nel tempo.


Intendi che non rileva il fatto che il computer lavori per quantità discrete, punti successivi distanziati nello spazio cui corrispondono istanti successivi distanziati nel tempo? 
Che cioè, viste le condizioni iniziali (massa dei corpi puntiformi, distanza tra loro e rispettivi vettori velocità in corso) le orbite successive disegnate si sovrapporranno per tutto il tempo in cui il computer lavora, sia quantosivoglia lungo, come predice Newton (lasciamo perdere Einstien e le sue precessioni)? 
 
E' così?
 
Lucano Buggio