Nel mondo di tutti i giorni, la gravità è la forza che fa cadere gli oggetti verso il basso. In astronomia, la gravità è anche la forza che fa muovere i pianeti in orbite quasi circolari attorno alle stelle. A prima vista, non è ovvio come la stessa forza possa dare origine a comportamenti apparentemente diversi. Per capire perché questo è, è necessario capire in che modo una forza esterna influisce su un oggetto in movimento.

La forza di gravità

La gravità è una forza che agisce tra due oggetti qualsiasi. Se un oggetto è significativamente più massiccio dell'altro, allora la gravità attirerà l'oggetto meno massiccio verso quello più massiccio. Un pianeta, per esempio, sperimenterà una forza che lo attira verso una stella. Nel caso ipotetico in cui i due oggetti sono inizialmente stazionari l'uno rispetto all'altro, il pianeta inizierà a muoversi nella direzione della stella. In altre parole cadrà verso la stella, proprio come suggerisce l'esperienza quotidiana di gravità.

L'effetto del movimento perpendicolare

La chiave per comprendere il moto orbitale è rendersi conto che un pianeta non è mai stazionario rispetto alla sua stella ma che si muove ad alta velocità. Ad esempio, la Terra viaggia a circa 108.000 chilometri all'ora (67.000 miglia all'ora) nella sua orbita intorno al sole. La direzione di questo movimento è essenzialmente perpendicolare alla direzione della gravità, che agisce lungo una linea dal pianeta al sole. Mentre la gravità tira il pianeta verso la stella, la sua grande velocità perpendicolare lo trasporta lateralmente attorno alla stella. Il risultato è un'orbita.

Forza centripeta

In fisica, qualsiasi tipo di movimento circolare può essere descritto in termini di forza centripeta - una forza che agisce verso il centro. Nel caso di un'orbita, questa forza è fornita dalla gravità. Un esempio più familiare è un oggetto ruotato attorno alla fine di un pezzo di corda. In questo caso, la forza centripeta proviene dalla stringa stessa. L'oggetto viene tirato verso il centro, ma la sua velocità perpendicolare lo tiene in movimento in un cerchio. In termini di fisica di base, la situazione non è diversa dal caso di un pianeta in orbita attorno a una stella.

Orbite circolari e non circolari

La maggior parte dei pianeti si muove su orbite circolari approssimativamente, come conseguenza del si formano sistemi planetari. La caratteristica essenziale di un'orbita circolare è che la direzione del movimento è sempre perpendicolare alla linea che unisce il pianeta alla stella centrale. Questo non deve essere il caso, tuttavia. Le comete, ad esempio, si muovono spesso su orbite non circolari che sono molto allungate. Tali orbite possono ancora essere spiegate dalla gravità, sebbene la teoria sia più complicata rispetto alle orbite circolari.