Inastrodinamica, ildecadimento orbitale è un processo che conduce nel tempo alla graduale diminuzione delladistanza fra due corpiorbitanti nel loro punto di massima vicinanza (periapside) man mano che vengono descritte le orbite. I corpi orbitanti possono essere unpianeta e un suosatellite, unastella e un qualunque corpo che le orbita intorno o i componenti di unsistema binario. Il decadimento orbitale può essere causato da una moltitudine di effettimeccanici,gravitazionali edelettromagnetici. Per i corpi in un'orbita terrestre bassa, l'effetto più importante è costituito dall'attrito atmosferico.
Se incontrollato, il decadimento si conclude con la fine dell'orbita nel punto in cui il corpo più piccolourta la superficie del corpo primario oppure, se quest'ultimo è dotato di atmosfera, con la suadisintegrazione, esplosione o divisione in pezzi nell'atmosfera del primario oppure, nel caso in cui il primario sia una stella, con il suo incenerimento a causa della radiazione stellare (come succede per lecomete) e così via.
L'attrito atmosferico ad altitudini orbitali è dovuto alle frequenti collisioni dellemolecole di gas con il satellite. È la causa principale del decadimento dei satelliti che viaggiano abasse orbite terrestri e della conseguente riduzione inaltitudine dell'orbita del satellite. Nel caso dellaTerra, l'attrito atmosferico derivante dal rientro del satellite può essere descritto dalla seguente sequenza:
Il decadimento orbitale implica quindi unareazione a catena per la quale più l'orbita decade, più il corpo perde quota e più perde quota, più velocemente decade. Il decadimento inoltre è molto influenzato da fattori esterni di difficile previsione come ad esempio l'attivitàsolare. Durante le fasi dimassimo solare l'atmosfera terrestre dà luogo ad attriti significativi anche 100 km più in alto rispetto alle fasi diminimo solare.[senza fonte]
L'attrito atmosferico esercita un effetto apprezzabile alle altitudini dellestazioni spaziali, deglispace shuttle e di altri velivoli con equipaggio in orbita sulla Terra nonché sui satelliti con basse orbite terrestri relativamente alte come nel caso deltelescopio spaziale Hubble. Lestazioni spaziali richiedono di solito una correzione periodica dell'altitudine per compensare il decadimento orbitale. Un decadimento orbitale fuori controllo ha portato alla caduta lontano dalla zona di impatto prevista della stazione spazialeSkylab mentre un decadimento orbitale controllato è stato seguito per lastazione spaziale Mir con impatto nelle acque delSud Pacifico.
Periodiche correzioni orbitali si rendono necessarie anche per il telescopio spaziale Hubble sia pure con tempi più dilatati grazie alla sua maggiore altitudine. Il decadimento orbitale costituisce un fattore limitante in merito all'intervallo di tempo richiesto per le visite di manutenzione, l'ultima delle quali è stata effettuata con successo nel corso della missioneSTS-125 con il lancio dello space shuttleAtlantis avvenuto l'11 maggio 2009. È comunque da osservare che itelescopi più recenti si trovano su orbite molto più alte se non addirittura su orbite solari cosa che potrebbe non richiedere alcun tipo di correzione orbitale.[1]
Un'orbita può anche decadere a causa del fenomeno dellamarea quando il corpo orbitante è sufficientemente grande da produrre una significativaforza di marea sul corpo primario e si trova o su un'orbita retrograda o sotto l'orbita sincrona. La risultante interazione di marea riduce la quantità di moto del corpo orbitante trasferendola alla rotazione del corpo primario e abbassa l'altitudine dell'orbita fino all'entrata in gioco dei fenomeni di attrito.
Esempi di corpi soggetti a decadimenti orbitali di marea sono i satelliti diMarte,Phobos e di Nettuno,Triton, e l'esopianetaTrES-3b.
Le onde gravitazionali sono un altro meccanismo che provoca il decadimento orbitale. È trascurabile nelle orbite dei pianeti e dei satelliti planetari ma è apprezzabile nei sistemi distelle degeneri come si è potuto constatare osservando le orbite dellestelle di neutroni.
Le collisioni stellari consistono nell'avvicinamento di un sistema distelle binarie quando perdono energia. Diverse cause provocano tale perdita di energia tra cuile forze di marea, iltrasferimento di massa e leonde gravitazionali. Man mano che si avvicinano, le stelle descrivono un percorso aspirale. Ciò provoca talvolta la fusione delle due stelle oppure la creazione di unbuco nero. In quest'ultimo caso le ultime rivoluzioni delle stelle l'una intorno all'altra durano solo pochi secondi.[2]
Anche se non si tratta di una causa diretta del decadimento orbitale, una disomogenea distribuzione delle masse (nota con il termine dimascon) del corpo primario può nel tempo perturbare l'orbita e in casi estremi renderla fortemente instabile. La sua instabilità può dar vita a un'orbita alla quale è applicabile una delle cause dirette del decadimento orbitale.
Altri progetti
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file suDecadimento orbitale
