Dalle sfere perfette alle ellissi di Keplero
Per secoli, gli astronomi hanno cercato di capire come si muovono i corpi celesti nel cielo. Nell’antichità, si immaginava che i pianeti seguissero orbite circolari perfette attorno alla Terra. Quando le osservazioni iniziarono a mostrare discrepanze, si cercò di correggere il modello con complessi sistemi di sfere concentriche. Ma il risultato era una struttura caotica, più simile a un marchingegno di fantasia che a un modello scientifico.
Tutto cambiò all’inizio del XVII secolo, quando Johannes Kepler formulò le sue tre leggi del moto planetario. Con coraggio, suggerì che i pianeti orbitassero non in cerchi, ma in ellissi, con il Sole situato in uno dei due fuochi. Fu una svolta epocale: improvvisamente, il cielo diventò prevedibile con straordinaria precisione. Le sue idee furono confermate poco dopo, grazie all’invenzione del telescopio e all’osservazione diretta delle lune di Giove.
Cos’è un’ellisse e come si misura l’eccentricità
Un’ellisse è una figura geometrica simile a un cerchio schiacciato, definita dalla somma delle distanze da due punti fissi detti fuochi. Quando questi due fuochi coincidono, si ottiene un cerchio. Più sono distanti, più l’ellisse appare allungata. Il grado di allungamento è descritto dall’eccentricità (e), un valore compreso tra 0 e 1.
- e = 0 indica un’orbita perfettamente circolare.
- e vicino a 1 indica un’orbita estremamente allungata.
La Terra, ad esempio, ha un’orbita quasi circolare con e = 0,017, mentre Marte presenta un’eccentricità di 0,0934, che lo rende sensibilmente più lontano dal Sole in alcuni periodi dell’anno.
La formula dell’eccentricità
L’eccentricità di un’orbita ellittica può essere calcolata con la formula:
e=1−(b2a2)e = \sqrt{1 – \left(\frac{b^2}{a^2}\right)}
Dove:
- a è il semiasse maggiore (la distanza massima dal centro dell’ellisse),
- b è il semiasse minore (la distanza più corta).
Orbite strane nel nostro sistema solare
Nel nostro sistema solare, Venere ha un’orbita praticamente circolare (e = 0,007), mentre Mercurio detiene il primato di pianeta con l’orbita più eccentrica (e = 0,206), almeno tra quelli ufficialmente riconosciuti dopo la riclassificazione di Plutone.
Ma se allarghiamo lo sguardo a comete, asteroidi e oggetti interstellari, il discorso cambia radicalmente. Le comete a lungo periodo, provenienti dalla nube di Oort, hanno eccentricità altissime, spesso superiori a 0,99. Alcune di esse, in realtà, non orbitano affatto, ma semplicemente passano attraverso il sistema solare su traiettorie iperboliche (e > 1).
‘Oumuamua e gli oggetti interstellari
Un caso affascinante è quello di ʻOumuamua, il primo oggetto interstellare identificato nel nostro sistema. Quando fu scoperto nel 2017, gli astronomi cercarono subito di calcolare la sua eccentricità orbitale. I valori iniziali superiori a 1 indicavano che non orbitava il Sole, ma era solo di passaggio. Questo fu il dettaglio che permise di identificarlo come un messaggero da un altro sistema stellare.
Le orbite non sono sempre regolari
Anche se ci piace immaginare che un’orbita sia un tracciato fisso e immutabile, la realtà è più dinamica. Interazioni gravitazionali, spinte da rilascio di gas (soprattutto per le comete), o passaggi ravvicinati con pianeti massicci possono modificare la forma e l’eccentricità dell’orbita. Tuttavia, quando si parla di “orbita eccentrica”, non si fa riferimento a questi piccoli cambiamenti, ma alla forma ellittica più o meno marcata che caratterizza il percorso orbitale.
Tutte le orbite sono eccentriche (in un certo senso)
Un fatto curioso? Non esiste un’orbita perfettamente circolare in natura. Ogni oggetto orbitante ha un certo grado di eccentricità. Anche se minuscolo, quel valore ci racconta qualcosa sulla storia dinamica del corpo celeste: se è stato disturbato da altri oggetti, se è nato in una zona tranquilla o in un ambiente caotico.
In fondo, potremmo dire che le orbite sono come le personalità: ognuna ha le sue piccole stranezze. E proprio queste stranezze rendono il cosmo così affascinante.
