Che cos'è una risonanza orbitale
- Il moto di un corpo celeste in orbita attorno ad un corpo di massa molto maggiore (come un pianeta attorno ad una stella, o un satellite attorno ad un pianeta) è un moto periodico semplice (moto circolare uniforme).
- Può accadere che due pianeti orbitino attorno alla stella con tempi di rivoluzione (il periodo del loro moto) che stanno tra loro in rapporto di due piccoli interi (come 2:1, 2:3, ecc.)
- In questo caso anche la loro mutua attrazione assume un carattere periodico: aumenta quando i due pianeti si avvicinano, e diminuisce quando essi si allontanano.
- Se queste variazioni della forza gravitazionale sentita da ciascun pianeta sono significative per la sua orbita questa può modificarsi. A questo punto sono possibili due scenari:
- Il moto dei pianeti diviene instabile: le orbite cambiano lentamente finché i due corpi non si influenzano più sensibilmente. Nel caso di un corpo maggiore ed uno minore questo effetto ammonta a "scacciare" il corpo minore da certe zone dello spazio (v. gli esempi qui di seguito)
- I due pianeti non si avvicinano mai abbastanza da influenzarsi violentemente, ed entrano in risonanza stabile. Le orbite subiscono modificazioni compensate da modificazioni contrarie nell'arco di ogni rivoluzione.
NB: nella figura le orbite sono in scala, così come i diametri delle lune. Il diametro di Giove, invece, è volutamente esagerato. Le distanze sono in migliaia di km.
Esempi
- Nel 2006 una discussione tra gli astronomi ha tolto a Plutone lo "status" di pianeta. Infatti un pianeta si definisce tale in virtù di una risonanza 1:1 con corpi di pari raggio orbitale. In presenza di questa risonanza il pianeta è quello che è in grado di "ripulire" lo spazio che lo circonda da tutti i corpi minori.
| corpo principale |
corpo orbitante |
periodo di rivoluzione (giorni) |
| Giove |
Ganimede |
7.15 |
| Giove |
Europa |
3.55 |
| Giove |
Io |
1.77 |
| Saturno |
Teti |
1.89 |
| Saturno |
Mima |
0.94 |
| Saturno |
Iperione |
21.28 |
| Saturno |
Titano |
15.95 |
| Sole |
Plutone |
90613 |
| Sole |
Nettuno |
60223 |
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- Molti corpi celesti del sistema solare sono in relazione approssimata di risonanza. Tra i più noti (vedi tabella a fianco):
- Nettuno e Plutone sono in risonanza 2:3. La loro orbita manifesta molte caratteristiche in risonanza.
- Le lune di Giove Ganimede, Europa ed Io sono in risonanza orbitale tra loro con rapporti 4:2:1.
- Le lune di Saturno Iperione e Titano sono in risonanza 4:3.
- Le lune di Saturno Teti e Mima sono in risonanza 4:2.
- Giove e gli asteroidi Greci e Troiani sono in risonanza 1:1. Ciò significa che questi corpi si trovano tutti sulla stessa orbita. Gli asteroidi sopravvivono stabilmente all'influenza di giove perché occupano particolari posizioni di equilibrio stabile (dette punti lagrangiani L4 e L5).
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- Gli anelli di Saturno manifestano delle bande vuote. Nelle immagini dei satelliti appaiono come anelli più scuri. Questi intervalli (gap) cono causati dalla risonanza instabile tra il pianeta e le sue lune più vicine. Le particelle inizialmente presenti in queste regioni vengono spostate nelle zone adiacenti a causa dell'attrazione periodica esercitata dalle lune.
- Simili bande vuote si osservano nella cintura degli asteroidi posta tra Marte e Giove, principalmente a causa dell'influenza di Giove.
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Fotografia di Saturno scattata dalla sonda Voyager 1 il 16 novembre 1980, da una distanza di 5.3 milioni di km dal pianeta. Sono ben vibili gli anelli e la divisione di Cassini (la banda scura tra gli anelli, che contiene molto meno materiale delle parti chiare, come si osserva notando che il pianeta è visibile in trasparenza attraverso di essa) Fonte: NASA
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Fotografia di Saturno scattata dalla sonda Voyager 1 il 13 novembre 1980, da una distanza di 1.5 milioni di km dal pianeta. Il dettaglio della struttura degli anelli è meglio visibile. Diverse sono le zone vuote (gap) dovute a risonanze orbitali. Fonte: NASA
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