Argomento 3 : le leggi di Keplero

Le orbite dei pianeti sono descritte dalle leggi di Keplero

Come gli altri pianeti del Sistema Solare, la Terra compie due moti nello spazio: un moto di rotazione intorno alla propria asse è un moto di rivoluzione attorno al Sole.La traiettoria leggermente ellittica che la Terra compie attorno al Sole è detta orbita è il tempo impiegato per percorrerla è il periodo di rivoluzione.

Il moto di rivoluzione dei pianeti è stato oggetto di numerosi studi, ma il primo scienziato che lo descrisse dopo attenta e pazienti osservazione durante diversi anni fu il fisico, matematico e astronomo tedesco Johan Kepler (Keplero); i risultati delle sue ricerche furono pubblicati nel 1608 in Astronomia nova , libro in cui egli formulò due importanti leggi oggi note con il suo nome.

La prima legge di Keplero afferma che i pianeti, nel loro moto intorno al Sole, percorrono orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Un'importante conseguenza di questa legge è che i pianeti non si si trovano sempre alla stessa distanza dal Sole. In particolare esiste un punto dell'orbita, detto perielio (dal greco però, vicino, e helios, Sole), in cui il pianeta si trova più vicino al Sole, è un punto detto afelio (dal greco api, lontano) in cui il pianeta si trova più lontano dal Sole. Le orbite dei pianeti sono quindi delle ellissi, anche se poco schiacciate, e non delle circonferenze come invece sosteneva la teoria formulata da Copernico nel 1543.

La seconda legge di Keplero afferma che il raggio vettore (cioè il segmento che unisce il centro del Sole con il centro di un pianeta) descrive aree uguali in intervalli di tempo uguali. Questo comporta che i pianeti percorrono le loro orbite a velocità diverse a seconda della loro distanza dal Sole; in particolare, la Terra si sposta più rapidamente in prossimità del perielio e più lentamente in prossimità dell'afelio.

Qual è anno più tardi (1619) Keplero formulò una terza legge, in base alla quale è possibile calcolare la distanza di un pianeta dal Sole conoscendone il periodo di rivoluzione. La terza legge di Keplero afferma che i quadrati dei tempi di rivoluzione dei pianeti sono proporzionali al cubo delle loro distanze medie dal Sole.