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Campi Gravitazionali e elettromagnetici

29 maggio 2009

La rivoluzione dei pianeti attorno al Sole e delle lune attorno ai pianeti è stata affrontata per la prima volta da Isac Newton nel 1687, con il suo trattato “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” enuncia i principi fondamentali della legge di gravitazione universale.

G = la costante di gravitazione universale
r^ = è il vettore posizione per i due corpi che interagiscono
M = la massa
r = la distanza tra i due corpi

Questo trattato spiega molto bene il meccanismo che regola i fenomeni gravitazionali del sistema solare ma non senza alcuni punti deboli, fu la teoria della relatività generale pubblicata da Albert Einstein nel 1915 che colmò questi punti deboli permettendo di fare chiarezza sui seguenti punti:

1. La teoria di Newton presuppone che la forza gravitazionale sia trasmessa istantaneamente con un meccanismo fisico non ben definito ed indicato con il termine “azione a distanza”. Lo stesso Newton tuttavia riteneva tale azione a distanza una spiegazione insoddisfacente sul modo in cui la gravità agisse.
   2. Il modello di Newton di spazio e di tempo assoluti è stato contraddetto dalla teoria di Einstein della relatività speciale. Tale teoria è stata sviluppata con successo sulla base del presupposto che esiste una certa velocità a cui i segnali possono essere trasmessi corrispondente alla velocità della luce nel vuoto.
   3. La teoria di Newton non prevede correttamente la precessione del perielio dell’orbita del pianeta Mercurio, dando un risultato in disaccordo con le osservazioni di alcune decine di secondi d’arco al secolo; questo fenomeno è invece un ottimo banco di prova per la relatività generale, le cui previsioni concordano con le osservazioni.
   4. La teoria di Newton predice che la luce è deviata per gravità, ma questa deviazione è metà di quanto osservato sperimentalmente.
   5. Il concetto per cui masse gravitazionali ed inerziali sono la stessa cosa (o almeno proporzionali) per tutti i corpi non è spiegato all’interno del sistema di Newton.

Dunque abbiamo visto come una validissima teoria possa venire implementata, o meglio rivista sotto un altro punto di vista.
Volevo in particolare soffermarmi sul punto “4”, si capisce bene come come la sola trattazione meccanica dei fenomeni che regolano il nostro Universo sia “debole” quando si ha a che fare con un’entità elettromagnetica come la luce. La luce, composta da due campi, il campo elettrico e il campo magnetico risente della magnetosfera di Stelle e Pianeti di essa dotati, c’è quindi un’altra tipologia di campo che, assieme al campo gravitazionale opera nell’iterazione a distanza dei corpi celesti.

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Il campo magnetico è un campo vettoriale: associa, cioè, ad ogni punto nello spazio un vettore, eventualmente variabile nel tempo, il cui effetto fisico si esplica in termini della forza di Lorentz subita da una carica elettrica in movimento oppure nel momento torcente che agisce su un dipolo magnetico. Le sorgenti del campo magnetico sono le correnti elettriche oppure i dipoli magnetici.
Fu Albert Einstein a mostrare, con la relatività ristretta e la relatività generale, che i campi magnetico ed elettrico sono due aspetti dello stesso fenomeno (un tensore a due dimensioni), e che un osservatore può percepire una forza magnetica mentre un osservatore in movimento ne percepisce una elettrostatica. Così, con la relatività, le forze magnetiche possono essere previste con la conoscenza delle sole forze elettrostatiche.
Senza entrare nel dettaglio della trattazione matematica alla base dell’elettromagnetismo ci basti sapere che due campi elettromagnetici interagiscono tra di loro in relazione alla distanza a cui si trovano e in base a quello che si può definire come  “overlap”, sovrapposizione del campo, che dipende oltre che dalla distanza, anche dal vettore posizione, ossia dalla traiettoria con cui i campi magnetici vengono ad interagire.
E’ ben nota e trattata l’influenza dei campi gravitazionali sul Sole, essi risultano infatti trascurabili, in particolare non si osservano i cosiddetti “effetti mareali” dei grandi pianeti sul plasma solare. L’azione a distanza dei grandi pianeti (Giove e Saturno in particolare) non è in grado di alterare in modo tangibile la superficie solare, come invece accade per le maree terrestri influenzate dalla Luna.
Nell’ultimo POST abbiamo trattato il Sole e i Giganti Gassosi (Giove e Saturno in particolare) dal punto di vista delle caratteristiche elettromagnetiche, ora abbiamo affrontato le basi dell’interazione elettromagnetica a distanza, sorge spontanea la domanda : “quale sarà l’influenza che esercitano questi pianeti sulla nostra Stella? E in particolare sulle SunSpot?”.

Sarà l’argomento del prossimo POST!!!

ALESSANDRO

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  1. 29 maggio 2009 alle 09:32
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