Il meccanismo per cui un piccolo satellite riesce a mantenere una strada sempre pulita e priva di intoppi dovrebbe essere usata -forse- dalle aziende predisposte a pulire le strade sempre piene di buchi, di sassi e di erba che invade l’asfalto. Oltretutto, è lo stesso meccanismo che permette ai satelliti "pastore" di confinare anelli sottili (impossibili, praticamente, senza di loro), ai due satelliti orbitanti su una stessa orbita (quasi uguale) di non collidere e di scambiarsi orbita. Più in grande lo stesso meccanismo può spiegare la formazione dei pianeti e la rapida pulizia della loro orbita (non è certo una novità come alcuni vorrebbero farci credere).

Un meccanismo tutt’altro che semplice da un punto di vista matematico, toccando pesantemente la meccanica celeste, ma che può essere semplificato molto bene per comprendere il concetto di base che è poi sempre lo stesso: un tiramolla gravitazionale in cui si riconosce molto bene, tra l'altro, la conservazione del momento angolare e il trasferimento di energia.

Un satellite che orbita attorno a un pianeta segue le leggi del moto descritte da Keplero e spiegate da Newton. In parole semplici, a noi interessa il concetto seguente: chi orbita più vicino al pianeta è costretto ad andare a velocità orbitale maggiore (consideriamo pure traiettorie circolari). Prendiamo allora tre oggetti: due sono molto piccoli (A e B) e rappresentano i pezzi di ghiaccio che formano gli anelli, come indicato nella figura. Uno è molto più grande e rappresenta un satellite come Pan, che si trova proprio in mezzo a loro (P). Teoricamente ognuno se ne dovrebbe andare per la propria strada senza infastidire il vicino di casa. Tuttavia, Pan è più massiccio dei pezzi di ghiaccio.

Non è difficile immaginare che la sua gravità (forza rossa), ridicola rispetto a quella di Saturno, possa giocare un certo ruolo quando A e B gli sono molto vicini. Consideriamo, per primo, il punto A più lontano di Pan da Saturno. Più lontano vuol dire che viaggia più lentamente di P e quindi viene raggiunto e superato da quest’ultimo. A noi interessa vedere cosa capita nel momento del sorpasso, la situazione che determina la configurazione temporalmente successiva. A viene attirato da P e, quindi, viene accelerato o, ancora meglio, acquista energia. Ciò causa un suo spostamento su un orbita più esterna, dove la velocità è più bassa a seguito dell’aumento della distanza dal pianeta (il momento angolare si deve conservare dato che la forza di gravità è interna al sistema). Se volete, potete anche pensarlo sotto l'azione di una forza centrifuga aumentata. Pan scappa via abbastanza velocemente, lasciando il pezzo di ghiaccio A su un orbita più “larga” rispetto a quella originale, ossia in A’.

L’orbita tenderà facilmente a decadere, ma Pan tornerà a rimettere le cose a posto. Cosa succede invece al punto B? esattamente il contrario. Esso è costretto ad andare più velocemente di Pan e quindi lo raggiunge e lo supera. Durante quest’ultima parte della configurazione, B viene attirato da P e subisce quindi una decelerazione con conseguente immissione su un’orbita più bassa, dove la velocità maggiore controbilancia la maggiore vicinanza al pianeta.

B tende quindi a scendere verso il pianeta e portarsi in B’. Pan lo lascia scappare in quella situazione. Cosa è successo, in pratica? Che sia A che B si sono allontanati da Pan, ossia hanno allargato la strada che percorre il satellite. Se consideriamo gli innumerevoli pezzi di ghiaccio incontrati da Pan si capisce bene perché davanti a lui si apre proprio una strada molto pulita. Un po’ come un Mosè che divide le acque del mar Rosso!

In realtà, sarebbe stato più giusto parlare di scambi di energia cinetica e potenziale, ma il succo del discorso, da un punto di vista intuitivo, è esattamente quello descritto. Tutti sanno, infatti, che aumentando la velocità di rotazione di un sasso legato a una corda, il sasso tende a scappare verso l’esterno e, analogamente, riducendo la velocità il sasso tende a cadere verso l’interno. E' sempre un problema di forze centripete e/o centrifughe...

Non vi sarà difficile applicare questo meccanismo ultra-semplificato a  un paio di particelle di ghiaccio A e B che si trovano tra due satelliti P1 e P2. Troverete che A e B devono sempre stare molto vicini senza riuscire a disperdersi come la fisica collisionale imporrebbe. Stiamo, ovviamente, parlando dei due satelliti pastore dell’anello f. Provateci… seguendo solo la regola molto “empirica” che ho appena descritto per Pan. E , magari, riuscirete anche a spiegarvi perché due satelliti che stanno per scontrarsi si salvano sempre …

Se andate a cercare ne avevo già parlato, ma sembra che le spiegazioni piacciano poco e si ci stupisce sempre della divisione di Encke, come fosse un piccolo miracolo che non si può svelare alle persone comuni… basta, se no divento nuovamente polemico e sono stufo di fare sempre il “brontolone”!

Molte volte, invece di dedicarsi a criticare teorie di livello troppo alto per noi, è più costruttivo divertirsi con la meccanica semplificata. Anche lei ha i suoi piccoli problemi da risolvere e spiegare. Se non si riesce a risolvere questi, è meglio lasciare le valutazioni sulle teorie relative alla  MQ e cose simili ai veri esperti… Cercare di capirle sì, ma pensare anche di modificarle o di rigettarne qualcuna mi sembra un po’ troppo… E’ il solito e vecchio discorso di Picasso e dei disegni senza capo né coda.

Aspetto le spiegazioni (grafiche) relative all’anello f e ai satelliti coorbitanti… ma anche solo recuperare le spiegazioni già date sarebbe un bel risultato…

Ovviamente, la piccola, solita, polemica non vale per i miei carissimi amici e lettori… ma questo lo sapete benissimo, se no avrei già smesso di scrivere!

NEWS!! Ecco le prime immagini ravvicinate di Pan, riprese da Cassini il 7 marzo 2017