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ALIAV Associazione Diplomati Istituto Aldini Valeriani 35
(Ripeto la premessa già scritta in articoli
precedenti: Un grande interesse e
passione per l’Astronomia, la partecipazione
a conferenze specifiche, la
lettura di libri, riviste e articoli di giornali,
le sensazioni provate osservando
il cielo ad occhio nudo, con il binocolo
e con il telescopio
dell’Associazione Astrofili di Imola,
mi hanno portato a preparare e/o
assiemare queste “note” su vari argomenti
di Astronomia. In questo scritto,
essendo io autodidatta, non
potranno esserci novità scientifiche,
ma ho cercato di recepire le stesse e
riportarle in forma molto semplice e a
volte con sviluppi dettagliati di formule
complesse).
Alla teoria della Relatività si è arrivati
gradualmente:
- Il fisico austriaco E. Mach (1838-
1916) criticando la meccanica newtoniana
(in particolare i tre concetti di
spazio, tempo e movimento assoluti)
ha contribuito alla definizione della
teoria della Relatività.
- Galileo con la scoperta della legge
sulla caduta dei gravi che fornisce le
equazioni per lo spazio percorso e
per la velocità di un corpo in caduta
libera: s = 1/2*g*t 2
progresso e
attualità
di ORIANO GAMBI
L’angolo
dell’astronomia
19. Continua il nostro incontro trattando l’argomento: Relatività ristretta e generale
(g = accelerazio-
ne di gravità, t = tempo impiegato). In
questa legge vi è un significato molto
importante; “la caduta dei gravi sulla
Terra non dipende dalla loro massa”.
- Newton che intuì un aspetto importante
nella legge di Galileo. Certo, i
gravi cadono sulla terra con una
accelerazione costante, ma cosa è
che li attrae; formulò così le tre leggi
della dinamica:
a) un corpo in quiete o in moto uniforme
mantiene il suo stato fino a
quando non intervengono forze esterne
che lo influenzano.
b) un corpo di massa m soggetto ad
una forza F subisce una accelerazione
che è direttamente proporzionale
alla forza a cui è soggetto, F = m*a.
c) un corpo di massa m1 agisce su un
corpo di massa m2 con una forza F1,
allora il corpo di massa m2 agirà sul
corpo di massa m1 con una forza F2
= - F1 pari e contraria.
Einstein pensò che se corpi di diversa
natura subiscono la stessa accelerazione
gravitazionale, allora questa
accelerazione poteva riguardare la
struttura dello spazio fisico; propose,
quindi, che l’accelerazione gravitazionale
potesse essere interpretata
come un effetto geometrico e che la
traiettoria dei corpi cadenti fosse causata
da curve geometriche imposte su
di essi dalla curvatura dello spazio.
Nel 1905 comparve la memoria di
Einstein “Sull’elettrodinamica dei
corpi in moto”, che segna la nascita
della Relatività ristretta o speciale;
essa prende in esame ciò che accade
quando gli osservatori si muovono
l’uno rispetto all’altro in moto rettilineo
uniforme, ossia a velocità costante
e non accelerati con forza o con
gravità.
L’idea di due entità distinte di spazio
e tempo è rigettata; al loro posto
viene introdotto un nuovo concetto
fisico e matematico: lo spazio-tempo
che è direttamente influenzato dalla
materia. Noi non abbiamo sensibilità
per le velocità assolute; ci accorgiamo
di un movimento solo quando
facciamo riferimento a oggetti circostanti
in stato di quiete (alberi, case,
pali telefonici, ecc..). Per noi ha significato
solo un movimento rispetto a
qualcosa; che l’aeroplano voli nell’aria
ferma o che, tenuto fermo l’aeroplano
e si muova l’aria attorno, si
ottiene lo stesso risultato (vedi gallerie
del vento per prove e collaudi).
In assenza di gravità, spazio e tempo
sono entità ben distinte e hanno ruoli
diversi. Ma in presenza della gravità
lo spazio e il tempo risultano mescolati.
La teoria di Newton prevede
come si muoverà un oggetto risolvendo
l’equazione F = m*a; ma in quella
di Einstein non esistono vere e proprie
forze. Succede qualcosa di diverso:
la gravità determina lo spaziotempo
e definisce quello che si deve
intendere per “linea retta” fra due
punti dello spazio-tempo stesso.
Queste linee non sono in generale
rette nel senso della geometria euclidea;
se le usiamo per costruire dei
triangoli, questi triangoli non ubbidiranno
sempre agli assiomi di Euclide.
Ciò che conta è che queste rette non
euclidee (le cosiddette “geodetiche”)
siano ben definite e possano essere
determinate a partire dal campo gravitazionale.
Un oggetto (luce o altro)
che cambia posizione, si muove
lungo una di queste rette determinate
dalla gravità. Einstein riuscì appunto a
verificare che le sue equazioni si
riducevano a quelle di Newton quando
la gravità era debole; egli aveva
capito che il tempo dipendeva dalla
velocità; quando la velocità di spostamento
si avvicina alla velocità della
luce, la differenza dei tempi T (di spostamento)
e T 1 (fermo), aumenta; è il
fenomeno di “dilatazione del tempo”;
pensiamo a due orologi identici, uno
al Polo (risulta in quiete) e l’altro
all’equatore (risulta in moto); quest’ultimo
ritarda di circa un decimilionesimo
di secondo al giorno, perché
la velocità all’equatore è di 0,46
Km/sec, pochissimo rispetto alla velocità
della luce.
La dilatazione del tempo si può spiegare
così: nella fascia alta dell’atmosfera,
circa 60 Km di altezza, si producono
muoni dall’urto dei raggi