L’Amor che move il Sole e l’altre stelle

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L’amor che move il sole e l’altre stelle” (Paradiso XXXIII,145) è l’ultimo verso del Paradiso e della Divina Commedia di Dante Alighieri. Per il Sommo Poeta ciò che governa l’Universo, sia fisico che spirituale, è infatti proprio l’Amore, in grado di collocare l’uomo nella perfezione del moto circolare di Dio e degli astri. Anche per i fisici e per gli astronomi, inguaribili romantici, ciò che muove gli astri è un’attrazione, quella gravitazionale.

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Secondo la leggenda, il primo a capire che la forza che attirava i corpi verso il centro della Terra era la stessa che manteneva i pianeti in orbita intorno al Sole fu Sir Isaac Newton, colpito da una mela intorno al 1687. Certo è che Newton fu il primo a formalizzare in termini matematici un’idea che probabilmente circolava già dalla Grecia ellenistica, sostenendo che nell’Universo tutti i corpi si attraggono vicendevolmente in modo direttamente proporzionale al prodotto di una loro proprietà fisica, detta “massa”, e inversamente proporzionale alla loro distanza elevata al quadrato, formulando così la sua legge di gravitazione universale.

La gravità Newtoniana ebbe grandissimo successo nello spiegare una molteplicità di fenomeni, e venne addirittura utilizzata dal matematico inglese John Couch Adams e dall’astronomo francese Urbain Le Verrier per predirre, intorno al 1845, l’esistenza del pianeta Nettuno solamente in base ai parametri dell’orbita di Urano. Questi infatti potevano essere spiegati solo ipotizzando la presenza di un altro corpo di notevoli dimensioni nelle regioni più esterne del sistema solare. Nettuno fu in effetti osservato dove previsto la notte del 23 settembre 1846 da Johann Gottfried Galle all’Osservatorio di Berlino, sancendo il successo della teoria Newtoniana.

Amore L’Amor che move il Sole e l’altre stelle Perihelion precession

Ben presto però si cominciarono a osservare alcuni fenomeni che non era possibile riprodurre sulla base delle leggi di Newton, come ad esempio il moto di precessione dell’orbita di Mercurio. L’orbita del pianeta più vicino al Sole ruota infatti più velocemente di quanto si ricava dalla sola legge di Newton, tanto da spingere nel 1859 lo stesso Le Verrier, già galvanizzato per la scoperta di Nettuno, a immaginare la presenza di un altro pianeta ancora più vicino al Sole e in grado di perturbare l’orbita del suo vicino, e lo battezzò Vulcano. Einstein risolse la questione solo nel 1919 e senza ulteriori pianeti, con la sua teoria della Relatività Generale, che interpreta l’interazione gravitazionale come una conseguenza della curvatura dello spazio-tempo, creata dalla presenza di corpi dotati di massa o energia.

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Vi sono tuttavia dei corpi che sembrano sfuggire all’Amor che move il Sole e l’altre stelle: che hanno fatto di male gli astronauti nella Stazione Spaziale Internazionale per non meritarsi qualche briciola dell’Amore divino? Di sicuro non sono troppo lontani dalla madre Terra da non sentirne più l’attrazione, come ipotizzava un libro di testo delle scuole salito alla ribalta delle cronache dopo la smentita dell’astronauta italiana Samantha Cristoforetti. La Stazione Spaziale Internazionale si trova infatti a circa 400 chilometri di distanza dalla superficie terrestre, ma anche lassù la forza di attrazione gravitazionale è ridotta di poco più del 10% rispetto a quella sulla superficie della Terra, decisamente troppo poco per rendere le cose prive di peso. Il motivo è invece da ricercarsi nel fatto che tutti i corpi in orbita sono in effetti in caduta libera, come un ascensore che si sganci dalle sue funi. Solo che nel caso di corpi in orbita questi si muovono così veloci che la caduta impiega uno o più giri della Terra prima di compiersi, oppure, come nel caso della Stazione Spaziale, non termina con un impatto al suolo grazie alla presenza dei motori che la mantengono stabile. Le esercitazioni di assenza di gravità per i futuri astronauti vengono infatti effettuate solitamente in speciali aerei in volo parabolico, che poco dopo la partenza spengono i motori per trovarsi in caduta libera come una navicella in orbita.

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È comunque vero che una ipotetica base spaziale capace di lunghi viaggi interstellari costringerebbe tutti i suoi abitanti a vivere in assenza di gravità nello spazio profondo, cosa che ha i suoi indubbi vantaggi dopo il cenone di Natale ma, come il torrone, dopo un po’ stucca. Ma non temete: già nel 1969 un fisico della Princeton University, Gerard K. O’Neill, trovò una possibile soluzione con i suoi habitat spaziali formati da due cilindri in controrotazione, per simulare una gravità sulla superficie del cilindro interno grazie alla forza centrifuga risultante. In fondo la gravità è veramente come l’Amore: l’attrazione non mette al riparo dal giramento.

Giovanni Cresci

Giovanni Cresci

Giovanni Cresci è un astrofisico fiorentino dell’Osservatorio di Arcetri. Con un passato da cervello in fuga in Cile e Germania, è poi rientrato in patria lasciando il cervello chissà dove. Dice di studiare l’evoluzione delle galassie, ma più che altro cerca di sopravvivere ai suoi figli.
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