Orbita planetelor

[constantin.a]

Tocmai am vazut un documentar foarte interesant produs de BBC si numit History of Science (Istoria Stiintei) http://topdocumentaryfilms.com/story-of-science/. In primul episod se descrie cum a fost dezvoltata astronomia si mai ales modelul heliocentric. Am o intrebare referitor la acest model: De ce orbita planetelor este elipsa si nu cerc sau alta forma? Explica acest lucru teoria relativitatii generalizate?

[mircea_p]

Nu e nevoie de TRG. Newton a explicat destul de bine forma orbitelor.
Rezulta din legile mecanicii clasice plus legea atractiei universale.
De fapt sant posibile trei feluri de orbite: elipsa, parabola, hiperbola. Cercul e doar un caz special al elipsei (abaterea de la cerc a elipsei e masurata de parametrul excentricitate care ia valoarea zero in cazul cercului). Ce forma specifica va avea orbita depinde de conditiile initiale. De asemnea forma orbitei se poate modifica datorita perturbatiilor din partea altor corpuri.
Orbitele perfect circulare sant de fapt neobisnuite si e interesant ca majoritatea planetelor din sistemul nostru solar au orbite aproape circulare (excentricitatea maxima e la Mercur). Asta indica ceva in privinta mecanismului de formare a sistemului solar.

Daca orbita nu e eliptica atunci corpul respectiv nu e planeta, oarecum prin definitie. Cometele au orbite eliptice cu excentricitate foarte mare dar totusi orbita inchisa deci apartin sistemului solar.
Daca orbita e hiperbolica (deschisa), obiectul e doar un vizitator al sistemului solar.

Orbitele ar putea avea si alte forme, daca legea atractiei universale ar avea alta forma (Forta depinzand de r la alta putere decat -2). E un exercitiu curent in mecanica analitica calcularea orbitelor pentru diferite potentiale.

[Adi]

Interesanta intrebare si bun raspuns!

[mircea_p]

Acum poti lua intrebarea un pas mai departe si intreba de ce legea atractiei este asa cum este (si avand ca rezultat orbite eliptice, printre alte forme)  si nu altfel.
Aici cred ca TRG poate prezice forma specifica, clasica, din considerente mai generale. Nu sant sigur de asta.

Pe de alta parte, daca imi aduc bine aminte, numai doua forme ale legii fortei pot produce orbite stabile inchise (cealalta e de genul fortei elastice) deci daca ar fi altfel nu ar putea exista un sistem solar stabil si poate nici viata sa cum o stim.

[constantin.a]

Citesem undeva ca dependenta asta de 1/r^2 a fortei de atractie este o consecinta a spatiului tridimensional in care traim si intr-adevar aceasta solutie ofera orbite stabile pentru sistemul solar. Am sa caut sa vad unde exact am citit.

[mircea_p]

Legea 1/r^2 rezulta pentru orice situatie cand ceva se propaga in spatiu. Provine din dependenta suprafetei sferei de r^2. Vezi de exemplu intensitatea luminoasa pentru o sursa punctuala.

In cazul gravitatiei nu e asa evident ce se propaga. Gravitonii nu cred ca au fost inca detectati.
Cred ca totusi in TRG se obtine legea si se poate oarecum prevedea ce s-ar intampla in spatii cu alt numar de dimensiuni. Am vazut pe undeva discutia asta si eu. De genul "ar putea exista viata in spatiu cu 4 dimensiuni?".

[Adi]

Da, gravitonii nu au fost inca detectati experimental, totusi undele gravitationale sunt prezise de teoria generala a relativitatii in care nu avem deocamdata niciun motiv sa nu credem. Gravitonii nu au fost detectati pentru ca experimentele inca nu au rezolutia sa ii vada daca exista. Neobservarea lor nu este asadar inca o dovada ca ei nu exista.

[mircea_p]

Da, gravitonii nu au fost inca detectati experimental, totusi undele gravitationale sunt prezise de teoria generala a relativitatii in care nu avem deocamdata niciun motiv sa nu credem. Gravitonii nu au fost detectati pentru ca experimentele inca nu au rezolutia sa ii vada daca exista. Neobservarea lor nu este asadar inca o dovada ca ei nu exista.

Nu cred ca intelg ce vrei sa spui in ultima fraza. Eu nu am zis nici ca e o dovada nici ca e "inca o dovada".
Neobservarea unui lucru nu e o dovada, in general.
Nu am avut nici cea mai mica intentie sa discreditez teoria generala a relativitatii.
Era vorba doar daca legea inversului patratului distantei pentru gravitatie este cumva analoaga cu legea similara pentru propagarea radiatiei dintr-o sursa punctiforma. Gravitonii ar putea fi ceea ce se propaga.

In privinta gravitonilor, faptul ca nu au fost detectati poate sa insemne ca
1. Exista dar nu avem inca instrumentele necesare sau
2. Nu exista.
(si poate si alte optiuni).
Daca excludem optiunea 2 din start atunci ipoteza/teoria gravitonilor nu mai este o teorie stiintifica.
Pe de alta parte, neexistenta lor nu poate fi demonstrata experimental. Experimentele ar putea cel mult sa arata ca e foarte putin probabil sa existe.

[Adi]

Da, nu am vrut sa spun ca ce ai zis tu e gresit, am vrut doar sa aduc o completare. Si completarea ta la a mea este foarte corecta si de folos.

[Quantum]

"Newton a explicat destul de bine forma orbitelor."
Doar o mica completare. Forma orbitelor a fost explicata inainte de Newton prin legile de miscare planetara ale lui Kepler.

[Adi]

"Newton a explicat destul de bine forma orbitelor."
Doar o mica completare. Forma orbitelor a fost explicata inainte de Newton prin legile de miscare planetara ale lui Kepler.

Da, Kepler a aratat experimental ca orbitele planetelor sunt elipse, iar Newton a aratat teoretic de ce sunt elipse si nu altceva.