Astrofisica

Perché il Sistema Solare è piatto?

Perché il Sistema Solare è piatto?

Elia Magrinelli

luglio 27th, 2017

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Il Sole, la Terra, i vari pianeti, le loro lune, pianeti nani, gli asteroidi e le comete sono gli elementi che compongono il nostro sistema solare, formato 4,6 miliardi di anni fa da una nebulosa composta da gas e polvere messi in moto dalla forza irresistibile della gravità. Inizialmente questa nebulosa era pressoché informe, come si è giunti ad avere un sistema solare dove tutti i pianeti e le lune orbitanti sono organizzate in un disco piatto, o quasi? Questo video di Minutephysics ci spiega il perché.

Ad eccezione di Mercurio tutti i pianeti hanno infatti orbite disposte tra di loro con un angolo massimo di 2°. Se pensiamo al cosiddetto vecchio modello planetario dell’atomo (peraltro molto sbagliato per rappresentare la struttura di un atomo) questo suggerisce che i pianeti possano effettuare la loro rivoluzione attorno al Sole in tutte le direzioni dello spazio e non lungo un disco piatto. L’avere orbite allineate su uno stesso piano non è nemmeno è una peculiarità del nostro Sistema Solare, molti altri sistemi di Stelle conosciute, come anche quello di Keplero, possiedono orbite dei vari pianeti disposte lungo un uno stesso piano, le stesse galassie hanno braccia formate di miriadi di sistemi solari che ruotano attorno al centro della galassia disposte su uno stesso piano, così come i cerchi di accrescimento dei buchi neri e gli anelli di Saturno.

Perché con tutta la libertà di muoversi in uno spazio 3D gli elementi dell’Universo si dispongono lungo un solo piano? La risposta a questa domanda coinvolge le collisioni ed il fatto che il tutto avviene in uno spazio 3D. Se proviamo a simulare un gruppo di piccoli oggetti, come della polvere, disposti in uno spazio 3D sui quali agisce la sola forza di gravità che li attrae gli uni con gli altri, per quanto sia quasi impossibile prevedere gli individuali percorsi svolti da ogni particella presente, se sommati questi danno il risultato di un percorso a spirale che ruota attorno ad un centro di massa. Per quanto sia difficile prevedere esattamente in quale piano avverrà la rotazione i calcoli suggeriscono che esista un piano lungo il quale l’intera nuvoli di oggetti ruota.

Pensiamo di osservare questa nuvola di particelle in rotazione proiettata lungo il suo piano di rotazione, gli unici movimenti che vedremmo sono appunto quelli che creano la rotazione. Considerando ora tutti i movimenti prendendo come riferimento il piano di rotazione, abbiamo una serie di movimenti verso l’alto e verso il basso determinati dall’attrazione gravitazione e dalle collisioni. Queste due componenti tendono sempre più ad annullarsi a vicenda, mentre l’intera massa di particelle continua a ruotare inesorabilmente. Questo avviene per la conservazione del momento angolare, per la quale senza l’azione di forze esterne, un oggetto in rotazione nel vuoto continua a ruotare. Pertanto quello che avviene nel tempo è che le nuvole di particelle perdono a poco a poco la loro forma rigonfia, diventando sempre più dei dischi piatti, come nei sistemi solari o le galassie a spirale. Se invece ci sforzassimo a pensare ad una nebulosa in uno spazio a 4D, cosa molto difficile per i nostri cervelli 3D, possono esistere due diversi e complementari piani di rotazione, non vi sarebbero più quindi un sopra e sotto al piano di rotazione nei quali le particelle perdono energia per collisione ed una nuvola di particelle può così continuare ad essere una nuvola e non un disco.

Solo in uno spazio 3D una nebulosa od una giovane galassia può passare da non piatta a piatta, il che è un bene, poichè solo con le collisioni che avvengono lungo il piano di rotazione possono avvenire gli addensamenti necessari a formare stelle e pianeti e quindi la nostra stessa esistenza, sebbene alcuni di noi continuino a considerare vero il modello planetario dell’atomo

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