Dinamica del sistema solare e effetti di marea

f704 J-M Souriau: Sulla dinamica del sistema solare (p3)
...La superficie del Sole è sollevata: quindi ci sono effetti di marea, quindi processi dissipativi, il cui risultato è l'usura delle orbite, il fatto che le traiettorie dei pianeti, anche perfettamente circolarizzate (per effetto di marea), possano essere spirali, che tenderebbero a portarli a convergere verso il Sole e a fondersi con lui, anche se il tempo caratteristico di questo fenomeno è considerevole (non quantificato fino ad oggi).

...Al contrario, mi sembra che esistano insiemi che obbediscono alla legge d'oro e che non scambiano più energia con l'astro intorno al quale orbitano. Sono la fascia degli asteroidi e gli anelli dei grandi pianeti (Saturno, Urano, essenzialmente). Questi anelli non creano effetti di marea nell'astro centrale (per contro, gli anelli di Saturno sono indirettamente influenzati dal pianeta attraverso l'azione esercitata su di essi da alcuni satelliti). Gli elementi degli anelli di Saturno sono blocchi di ghiaccio, dotati di "movimenti propri", gli uni rispetto agli altri, quasi nulli. Se questi movimenti propri fossero importanti non potrebbero verificarsi solo in due dimensioni. L'anello di Saturno sarebbe quindi spesso. Inoltre, le collisioni tra blocchi ci schizzarebbero addosso comete, rendendo la Terra invivibile.

Parentesi catastrofista.

...Non si conosce esattamente la dimensione dei blocchi di ghiaccio che compongono gli anelli, ma alcuni potrebbero benissimo misurare venti chilometri. Ora, un blocco di questa dimensione, equivalente a una montagna, che precipita nell'atmosfera terrestre a decine di chilometri al secondo, creerebbe un'onda d'urto che circolerebbe intorno alla Terra, ben prima che il blocco avesse iniziato a sciogliersi.

Fig.11: Penetrazione di una cometa nell'atmosfera terrestre.

...Colpendo la superficie terrestre esplode in frammenti. Milioni di tonnellate di terra o di roccia vengono trasformate in polvere fine. L'onda d'urto incidente si riflette. Lascia dietro di sé una bolla d'aria calda a alta temperatura. L'onda d'urto incidente si propaga lateralmente, in modo centrifugo, devastando tutto il suo percorso. Ma l'importante è "l'effetto ritardo". Quest'aria calda, più leggera, salirà, portando via milioni di tonnellate di polvere, di dimensioni microscopiche, che potrebbero rimanere un o due anni nella stratosfera (semplicemente perché la loro velocità di caduta è molto bassa). Questo strato polveroso farà schermo al raggio solare.

Fig.12: Notte cometa.

...Dispersa dapprima in longitudine, poi in latitudine, a causa del calo di temperatura e dell'arresto della fotosintesi, questa barriera causerà la morte di una grande proporzione di esseri viventi, sia animali che vegetali.

...La nostra pianeta e l'oggetto d'impatto cometa, di entità più o meno rilevanti. All'inizio del secolo era proprio una cometa che era caduta in Siberia, nella Tunguska. Testimonianze: luce, rumore di tuono. Sul posto: nessun frammento esotico. Ma gli alberi erano stati abbattuti, come questo:

Fig.13 (p019): Gli alberi, sul sito della Tunguska. .

...Il fatto che gli alberi siano rimasti dritti al centro è tipico dell'impatto, non di un oggetto, ma dell'azione su terreno di un'onda d'urto precedente un oggetto già frammentato in migliaia di pezzi.

...Un fenomeno simile si è verificato a Hiroshima, dove ciò che ha causato danni al suolo non sono stati frammenti, ma un'onda d'urto. Così un edificio, situato esattamente nel punto di impatto, che ha subito l'onda verticalmente, è rimasto in piedi, mentre gli edifici immediatamente vicini sono stati abbattuti.

...Sul sito della Tunguska, i larici situati esattamente nel punto di impatto, se fossero rimasti dritti, sarebbero stati completamente "spogliati" al passaggio.

...Quando si parla di cometa, si evoca talvolta la parola "neve sporca". Niente infatti dice che questa acqua ghiacciata, cristallizzata, possa essersi costituita in ghiaccio duro, come sarebbe il caso se fosse sottoposta a forze di pressione. In una cometa, oggetto di piccole dimensioni, le forze coesive, gravitazionali, sono molto deboli. Così, ciò che arriverebbe sulla Terra potrebbe essere... una palla di neve, delle dimensioni di una montagna, in movimento con una velocità di caduta di decine di chilometri al secondo. Questo non impedirebbe comunque la formazione di un'onda d'urto molto intensa, sinonimo di forte riscaldamento dell'aria, nella fase incidente e soprattutto dopo la riflessione, quando tutta l'energia cinetica si trasformerebbe in calore. L'oggetto in sé non ha consistenza, ma ciò che è dannoso è la sua energia, sinonimo di sovrappressione e di shock termico. Attaccando l'atmosfera densa crea la sua onda d'urto. Se l'impatto con l'aria è abbastanza violento, il contatto della cometa con l'atmosfera è equivalente a un'esplosione. Dopo i danni causati alla Tunguska da questa onda d'urto, ciò che seguì poteva essere paragonato a una pioggia di grandine.

Fine di questa parentesi catastrofista.

Gli anelli di Saturno ci sembrano essere l'esempio di sottosistemi "completamente rilassati".

...Al contrario, il sottosistema Nettuno-Plutone, molto risonante (rapporto dei periodi molto vicino a 3/2) è una struttura dissipativa.

...Il sistema solare è quindi un sistema composto, con sottogruppi "rilassati" e altri, non. I sottosistemi risonanti hanno allora la loro propria stabilità, paragonabile a quella dei vortici di Bénard o alle strisce vorticoshe di Von Karmann.
...Personalmente penso che il sistema solare presenterebbe una tendenza generale verso uno stato di rilassamento massimo, dove tutti gli elementi obbedirebbero a leggi d'oro, globali (pianeti) o locali (satelliti di Saturno e di Giove). E Souriau aggiunge che questa congettura richiederebbe di essere confermata da simulazioni numeriche, che noi andremo a intraprendere.

Qui interviene un'idea della mia moglie Claire, che da molto tempo è appassionata del problema del sistema solare, e che dice:

• Se troviamo nel sistema solare sottogruppi rilassati, che obbediscono a una legge d'oro e altri risonanti, paragonabili a sottosistemi dissipativi, è perché si è verificata una perturbazione di origine sconosciuta, altrimenti il sistema solare sarebbe in uno stato quasi rilassato in cui non ci sarebbero tante anomalie, come:

• La presenza della Terra su un'orbita "meno risonante"

• L'esistenza di una fascia di asteroidi tra Marte e Giove

• L'eccentricità relativamente elevata dell'orbita di Mercurio.

• La quasi assenza di anelli intorno a Giove, mentre Saturno e Urano ne possiedono.

• L'esistenza di un nucleo metallico nella Terra e di una forte attività tettonica.

• Le inclinazioni dell'orbita di Plutone (18°) e dell'asse di rotazione di Urano (vicino a 90°).

• I grandi scarti di alcuni satelliti di Saturno e di Giove rispetto a una legge d'oro.

...Il sistema solare potrebbe quindi aver conosciuto, in precedenza, una situazione più "calma", che è stata disturbata da un evento importante. Più precisamente, Claire pensa che la perturbazione si sia verificata nel giovane sistema solare, in formazione, quando le stelle erano "in fase di calma" (tendenza alla circularizzazione delle loro orbite, creazione del piano dell'eclittica) e alcuni elementi hanno conservato i segni locali del fenomeno (le anomalie).

...Qualche anno fa una cometa, quella di Schumaker-Lévy, ha colpito Giove. Fatto importante, prima dell'impatto, registrato da un satellite (si era verificato sulla faccia nascosta dell'astro...