12/01/2021

Per anni si é creduto, nel Medioevo e nel Rinascimento, che il vero modello che regolava il Sistema Solare (allora considerato come l'intero universo) fosse il sistema aristotelico tolemaico, che era un sistema geocentrico, ovvero un sistema che poneva la Terra al centro dell'universo e gli altri pianeti e il Sole che ci giravano attorno. A partire dal Seicento, però, con la Rivoluzione Scientifica (che conta scienziati come Galileo Galilei, Isaac Newton, Niccolò Copernico e il nostro protagonista di oggi, ovvero Giovanni Keplero) si iniziò a teorizzare che l'universo fosse più vasto del solo Sistema Solare, e che la teoria geocentrica, e dunque il sistema aristotelico tolemaico, fossero errati. Alcuni scienziati iniziarono allora (con l'opposizione della Chiesa cattolica, che sosteneva il sistema geocentrico in quanto esso compariva nella Bibbia) a teorizzare che nel Sistema Solare (e in generale nei sistemi di pianeti e stelle) vigesse un modello eliocentrico, cioé che poneva il Sole (o la stella, più in generale) al centro e i pianeti (compresa la Terra, nel caso del Sistema Solare) a girarvi attorno.

Con il progredire della ricerca scientifica, si arrivò a stabilire che ci fossero delle leggi che regolavano i moti dei pianeti attorno al Sole, e a capire quali. Fu così che, a partire dal 1609, l'astromomo tedesco Johannes Kepler (nome italianizzato in Giovanni Keplero), iniziò a stabilire delle leggi che spiegavano in maniera logica, matematica e rigorosa come un pianeta girasse attorno ad una stella, e dunque come la Terra girasse attorno al Sole.

Le leggi sono in totale 3, e sono chiamate Leggi di Keplero.

La prima legge, del 1609, afferma che "l'orbita descritta da un pianeta é un'ellisse, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi". In maniera molto semplificata, la legge afferma che il moto di un pianeta (in questo caso prendiamo ad esempio un pianeta del Sistema Solare) ha la forma di un'ellisse (ovvero una figura simile ad una circonferenza, ma con due "centri", detti fuochi) e che in questa ellisse uno dei due fuochi é occupato proprio dal Sole. Questo é dovuto alla reciproca attrazione gravitazionale che il Sole e il pianeta esercitano l'uno sull'altro.

La seconda legge, anch'essa del 1609, afferma che "il segmento che unisce il centro del Sole con il centro del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali". Questo significa che, nel moto ellittico (a forma di ellisse) di un pianeta attorno al Sole (o ad una stella), il segmento (la distanza) tra il centro del sole e il centro del pianeta ricopre, in tempi uguali, lo stesso numero di chilometri quadrati. Da questo si capisce che la velocità che ha il pianeta lungo l'orbita é inversamente proporzionale a quanto é lunga la distanza tra il centro del pianeta e il centro del Sole (più aumenta la distanza più diminuisce la velocità del pianeta lungo l'orbita, più aumenta la velocità del pianeta lungo l'orbita più diminuisce la distanza).

La terza ed ultima legge, un po' più recente, é del 1619, ed é forse quella più "matematica" tra le tre, poiché afferma quanto segue: "I quadrati dei tempi che i pianeti impiegano a percorrere le loro orbite sono proporzionali al cubo delle loro distanze medie dal Sole". Questo si può riassumere con la formula

T² = k•a³

formula dove T é il periodo dell'orbita (cioé il tempo che il pianeta impiega a compiere il giro attorno al Sole), a é il semiasse maggiore dell'orbita, che possiamo definire come la distanza media del pianeta dal Sole (media perché ricordiamo che non c'è sempre la stessa distanza tra il pianeta e il Sole durante il moto, ma ce ne sono di diverse, poiché l'orbita compiuta dal pianeta non é una circonferenza, e quindi non ha distanza dal centro sempre uguale), e k é una costante che é la stessa per tutti i pianeti, e viene chiamata, a volte, costante di Keplero, in onore dello scienziato che la ipotizzò. La legge si può dunque riassumere con la frase "più aumenta il cubo della distanza media tra il pianeta e il Sole e più aumenta anche il quadrato del tempo che il pianeta impiega a compiere l'orbita attorno al Sole".

Le tre Leggi di Keplero sono applicabili a tutti i pianeti che ruotano attorno ad una stella e, più in generale, a tutti i corpi che ruotano attorno ad un altro corpo (come i satelliti attorno al nostro pianeta) e ci permettono di effettuare alcune semplificazioni (si può trascurare la massa del pianeta rispetto a quella della stella e lo stesso per le loro interazioni con altri corpi, ad esempio quelle con eventuali lune, o satelliti, ed é possible inoltre considerare il pianeta e la stella come puntiformi, cioè privi di dimensioni, quindi senza lunghezza, larghezza e altezza).

Queste leggi sono fondamentali per capire come un pianeta ruoti attorno ad una stella o come un corpo ruoti attorno ad un altro corpo e hanno, assieme ad altre scoperte del periodo della Rivoluzione Scientifica, modificato il nostro modo di vedere il Sistema Solare e l'intero universo, permettendoci di capirli molto meglio.

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FONTI:

- Informazioni scientifiche: https://www.sapere.it/sapere/strumenti/studiafacile/fisica/La-meccanica/La-gravitazione-universale/Le-tre-leggi-di-Keplero.html

- Nomi, date e leggi: https://it.m.wikipedia.org/wiki/Leggi_di_Keplero

IMMAGINE: https://www.studiarapido.it/le-tre-leggi-di-keplero-spiegate-semplice/?amp