Gli antichi credevano che i pianeti e altri corpi celesti obbedissero a un diverso insieme di leggi dagli oggetti fisici ordinari sulla Terra. Nel XVII secolo, tuttavia, gli astronomi si erano resi conto che la Terra stessa era un pianeta e che... piuttosto che essere il centro fisso dell'universo -- ruota intorno al sole come qualsiasi altro pianeta. Armato di questa nuova comprensione, Newton sviluppò una spiegazione del moto planetario usando le stesse leggi fisiche che si applicano sulla Terra.
Sir Isaac Newton
Newton nacque nel Lincolnshire, in Inghilterra, nel 1642. All'età di 27 anni fu nominato professore di matematica all'Università di Cambridge. Il suo interesse particolare era l'applicazione dei metodi matematici alle scienze fisiche. Il moto planetario era uno degli argomenti più dibattuti dell'epoca e Newton dedicò gran parte dei suoi sforzi allo sviluppo di una teoria matematica di questo. Il risultato fu la sua legge di gravitazione universale, pubblicata per la prima volta nel 1687.
Il moto dei pianeti
Al tempo di Newton, tutto ciò che si sapeva sul moto dei pianeti poteva essere riassunto sinteticamente in tre leggi attribuite a Johannes Kepler. La prima legge afferma che i pianeti si muovono intorno al sole su orbite ellittiche. La seconda legge afferma che un pianeta spazza aree uguali in tempi uguali. Secondo la terza legge, il quadrato del periodo orbitale è proporzionale al cubo della distanza dal sole. Queste sono leggi puramente empiriche, tuttavia. Descrivono ciò che accade senza spiegare perché accade.
L'approccio di Newton
Newton era convinto che i pianeti dovessero obbedire alle stesse leggi fisiche che si osservano sulla Terra. Ciò significava che doveva esserci una forza invisibile che agiva su di loro. Sapeva dall'esperimento che, in assenza di una forza applicata, un corpo in movimento continuerà in linea retta per sempre. I pianeti, invece, si muovevano su orbite ellittiche. Newton si chiese che tipo di forza li avrebbe spinti a fare questo. Con un colpo di genio, si rese conto che la risposta era la gravità, la stessa forza che fa cadere a terra una mela sulla Terra.
Gravitazione Universale
Newton sviluppò una formulazione matematica della gravità che spiegava sia il movimento di una mela che cade che quello dei pianeti. Dimostrò che la forza gravitazionale tra due oggetti qualsiasi è proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra di loro. Applicata al moto di un pianeta intorno al sole, questa teoria spiegava tutte e tre le leggi empiricamente derivate da Keplero.
