MECCANICA CELESTE - Il Valzer dei Pianeti

 

Introduzione

 

Stabilità, risonanze, caos sono termini ricorrenti per chi frequenta i molti convegni di matematica, fisica e astronomia. Eppure i concetti che essi esprimono sono storicamente legati ad un’unica scienza antica, che ne è oggi comun denominatore: la meccanica celeste. Nata insieme ad ogni civiltà con lo scopo di osservare ed interpretare i moti delle stelle e dei pianeti, devota al calcolo delle effemeridi e alla predizione dei fenomeni celesti, questa disciplina ha accompagnato le alterne vicende della storia umana e vive oggi un nuovo periodo di splendore. Dalle osservazioni astronomiche dei Caldei,  dai lavori di Henri Poincarè, che per primo aveva intuito l’ubiquità del caos, il numero e la varietà degli oggetti scoperti o lanciati in orbita, sono aumentati a dismisura: migliaia di asteroidi, centinaia di comete, decine di satelliti e anelli, innumerevoli sistemi stellari e galattici, una nube di satelliti artificiali in orbita attorno al nostro pianeta, sonde interplanetarie in viaggio nello spazio profondo. Nell’ultimo decennio la diffusione dei calcolatori e lo sviluppo della teoria del caos hanno permesso di compiere significativi progressi in campi di fondamentale importanza rimasti per molto tempo ad uno stadio poco più che embrionale, come ad esempio la stabilità a lungo termine del sistema solare.

 

Nel maggio 1993 si è svolto, presso il Dipartimento di Matematica dell'Università di L'Aquila, il primo convegno nazionale di meccanica celeste,  che si proponeva, in un momento così ricco di risultati e prospettive, di riunire tutti coloro che in Italia si occupano di problemi legati a questa disciplina. Da questo incontro è nata l'idea di estendere ad un pubblico di non specialisti la grande varietà di tematiche che hanno caratterizzato i lavori del convegno: dai più recenti studi sui comportamenti caotici nel nostro sistema planetario, alla partecipazione italiana alle missioni spaziali,  fino a giungere ad argomenti di carattere più generale, quali il ruolo della Luna nello stabilizzare l'avvicendarsi delle stagioni sulla Terra oppure il pericolo di rimanere vittime, come è stato per i dinosauri, di collisioni catastrofiche. Nell'ambito della crescente ramificazione delle discipline scientifiche, che anche in campo astronomico tende a creare  nuove e vaste specializzazioni - come l'astrofisica, lo studio del sistema solare,  la geologia planetaria - la meccanica celeste è una scienza che, pur definita nei suoi scopi e nei suoi metodi, tutte le attraversa. Attraverso l'uso dei moderni mezzi di calcolo, è oggi possibile seguire il moto dei corpi celesti per un periodo di tempo confrontabile con l'età del nostro sistema planetario: cinque miliardi di anni. Su questa scala temporale il Sistema Solare si anima di eventi che vedono protagonisti i grandi pianeti come i piccoli corpi che vagano per lo spazio interplanetario. Gran parte del materiale trattato si richiama dunque a studi e a scoperte recenti: dall'avvistamento di piccoli corpi ghiacciati che orbitano oltre Plutone, all'origine della luce zodiacale, sfuggita ad ogni spiegazione fino all'entrata in funzione dei telescopi orbitanti. Tutto ciò senza dimenticare il fascino antico dell'astronomia, dei suoi misteri, delle  grandi scoperte, delle immagini spettacolari che da sempre ci ha regalato, e di un suo culto, l'astrologia, tuttora ben radicato nella nostra società.

 

Nei primi capitoli vengono esposti i concetti di base necessari per prendere confidenza con orbite e perturbazioni orbitali: sono i "ferri del mestiere" di un meccanico celeste. Il problema di quanto e come utilizzare la matematica nel testo è stato affrontato ispirandosi ad un precedente illustre: nel secolo scorso l'astronomo reale sir George Biddel Airy, volendo pubblicare una trattazione sulle perturbazioni orbitali utilizzando il minor numero possibile di formule, giunse con sua grande sorpresa alla fine del lavoro senza averne scritta nemmeno una. Nonostante la meccanica celeste sia stata da sempre origine e banco di prova delle più complesse teorie matematiche, si è cercato di minimizzare nel testo l'uso delle formule, sfruttando invece le ampie possibilità che offre la visualizzazione delle traiettorie dei corpi celesti.

 

La speranza è di essere riusciti a raccontare la moderna meccanica celeste in modo piacevole per tutti e di aver stimolato la ricerca dei legami tra i vari campi in cui si ritrova presente, in varia misura, la meccanica celeste. 

 

Amici, parenti e colleghi ci hanno aiutato a non perderci nei meandri di traiettorie, risonanze e satelliti: un sincero ringraziamento a Niccolò Argentieri, Ruggero Casacchia, Paola Celletti, Carolina Ciampaglia, Maria Teresa Lepre, Francesco Luiso, Mirella Perali, Adolfo e Colomba Perozzi, Francesca Perri, Luca Raffaelli, Giovanni Valsecchi, Alessandro Villa.

 

 

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