Le risonanze

• L'altalena:

Per mettere in movimento un'altalena, è necessario darle una spinta a ogni passaggio, o può essere una volta su due o tre. Affinchè il movimento si mantenga, le spinte devono essere date quando l'altalena si trova nella stessa posizione: è necessario cioè che le spinte siano in risonanza con l'altalena. Il periodo delle spinte (il tempo tra due spinte) deve essere uguale al periodo dell'altalena (durata di un dondolio), o uguale al doppio del periodo dell'altalena (o al triplo...).

La freccia rossa indica i punti dove avvengono gli incontri. Le due particelle non sono in risonanza, e gli incontri avvengono in configurazioni differenti ogni volta. I loro effetti sulle orbite delle particelle si sommano dopo diverse rivoluzioni. LAOG/H. Beust

 

• I pianeti

Quando i pianeti orbitano attorno ad una stella (o dei satelliti attorno ad un pianeta), ci sono delle risonanze quando esiste un rapporto commensurabile tra dei parametri orbitali.

Le più semplici sono le risonanze tra i periodi di rivoluzione.

Le due particelle sono in risonanza 2:1. La particella interna fa un giro in un anno e quella esterna fa un giro in due anni. Gli incontri avvengono sempre allo stesso posto e le perturbazioni si accumulano. Va osservato che queste animazioni non mostrano le perturbazioni sulle orbite delle particelle. LAOG/H. BeustPer esempio, esiste la risonanza 1:2 se il pianeta 1 è due volte più rapido del pianeta 2. C'è una risonanza d'ordine n:m, con n e m due numeri interi, se un pianeta fa n rivoluzioni quando l'altro ne fa m. Tra gli anelli di Nettuno, il bordo dell'anello Adams è in risonanza 42:43 con il satellite Galatea.

Ci possono anche essere delle risonanze tra il movimento di rotazione di un corpo su se stesso e il suo movimento di rivoluzione.

Quando le orbite sono eccentriche e/o inclinate, altre "velocità" possono intervenire. Le perturbazioni mutue tra i pianeti fanno cambiare il piano delle orbite, questo è la precessione (è il movimento dell'asse di una trottola). Le velocità di precessione di due corpi possono essere in risonanza tra di loro. La velocità di precessione di un corpo può anche essere in risonanza con la velocità di rivoluzione di un altro corpo...

La gravitazione è una legge molto semplice che da luogo a dei fenomeni molto complessi.

• Le risonanze sono dappertutto nel sistema solare:

Il movimento di rotazione della Luna su stessa è in risonanza 1:1 con il suo movimento di rivoluzione. Essa impiega lo stesso tempo per fare un giro su se stessa e un giro attorno alla Terra. Per questo motivo, dalla Terra, vediamo sempre la stessa faccia della Luna.
Il movimento di rotazione di Mercurio su se stesso è in risonanza 3:2 con il suo movimento attorno al Sole. Il pianeta fa 3 giri su se stesso quando fa 2 volte il giro del Sole.
Nettuno e Plutone sono in risonanza 3:2. Nettuno fa 3 volte il giro del Sole mentre Plutone ne fa due. La velocità angola di Nettuno, n_N, è più grande della velocità angolare di Plutone, n_P. Si può scrivere 2*n_N = 3 n_P
Negli anelli di Saturno, esistono numerose risonanze tra i satelliti e tra i satelliti e gli anelli.
 

• Quale ruolo svolgono le risonanze?

I risultati delle risonanze sono molto diverso:

• Nella cintura degli asteroidi, si sa da molto tempo che ci sono degli spazi vuoti, cioè delle zone dove non ci sono oggetti. Queste zone sono delle risonanze con Giove. Il ruolo delle risonanze con Giove è stato di espellere gli oggetti che vi erano presenti.
• La zona della risonanza 3:2 con Nettuno ha avuto il compito opposto. Al posto di questa risonanza, numerosi piccoli corpi si sono accumulati, tra cui il pianeta Plutone. Questa risonanza è quindi una zona di stabilità.
• La risonanza tra il periodo di rivoluzione e il periodo di rotazione della Luna rende stabile la rotazione della Luna in rotazione sincrona con la Terra. Questa configurazione evita alla Luna degli attriti interni che subiva a causa degli effetti di marea della Terra quando ruotava più velocemente. Questi attriti hanno rallentato la Luna fino a questa posizione d'equilibrio. È un meccanismo molto efficace: nel sistema solare, tutti i satelliti vicini al loro pianeta sono in rotazione sincrona.
• Negli anelli di Saturno, un gran numero di strutture: bordi netti, ondulazioni, onde di densità, sono create da risonanze con i satelliti.

(SEGUITO: il centro di gravità)