perchè è la terra che gira intorno al sole e non viceversa?

Effettivamente le frasi “la Terra gira intorno al Sole” e “il Sole gira intorno alla Terra” avrebbero entrambe la dignità di verità se si badasse semplicemente alla relatività del moto: dato che non esiste un sistema di riferimento assoluto di può pensare di attribuire dignità di descrizione ad ogni sistema di riferimento e quindi se sia la Terra a girare intorno al Sole i viceversa dipende dal punto di vista, effettivamente chi si trova sulla Terra se suppone di considerare la Terra ferma nello spazio e la sua superficie ferma rispetto a qualunque asse del pianeta vede il Sole girare intorno ad essa in 24 ore.

Tuttavia quando si descrive il moto degli oggetti, a meno che non si vogliano inserire dettagli che complicano la descrizione dal punto di vista concettuale, si tende a descrivere le cose secondo quanto visto da sistemi di riferimento inerziali, cioè sistemi di riferimento in cui le uniche forze presenti sono quelle dovute all’azione diretta di oggetti più o meno vicini ai corpi in analisi. Questo è ancora più vero se si analizza il moto di oggetti cosmologici. In quanto i sistemi non inerziali hanno la “brutta” caratteristica di comportarsi come se ci fossero delle forze di gravità supplementari a quelle generate dalla massa dei corpi in analisi.

Se si osserva il sistema Sole-Terra da un sistema inerziale si vedrà che entrambi i corpi ruotano intorno ad un punto che si trova lungo il segmento che congiunge i due corpi. Questo punto è il centro di massa. Ma dato che la massa del Sole è 300000 volte più grande della massa della Terra questo punto si trova a pochissima distanza dal centro geometrico del Sole. Possiamo anche calcolarlo facilmente: la distanza Terra-Sole è di circa 148 milioni di km. Se misuriamo la distanza a partire dal centro del Sole, il centro di massa del sistema Terra-Sole si trova moltiplicando la distanza Terra-Sole per la massa della Terra e dividendo per la somma delle due masse. In questo modo otteniamo che il centro di massa, cioè il centro delle due rotazioni si trova a circa 444km dal centro del Sole. Dato che il Sole ha un raggio maggiore di un milione di km ci si rende conto benissimo che il centro di massa praticamente si trova in coincindenza del centro geometrico del Sole. Se rimpicciolissimo il Sole ad una palla di un metro di raggio, il centro di massa Sole-Terra si troverebbe a mezzo millimetro dal centro della palla.

Pertanto il Sole compie una rotazione praticamente impercettibile mentre la Terra compie una rotazione che sostanzialmente ha il Sole come centro.

Inoltre c’è da considerare che se se considera la Terra centro della rotazione del Sole (cosa comunque possibile per la relatività del moto, con i distinguo di cui sopra) allora si sottintende che la Terra concida almeno approssimativamente con il centro di rotazione di tutto il sistema solare. Ma se si considerano le orbite degli altri pianeti intorno alla Terra esse sono del tutto irregolari e irraggionevoli nella loro complessità, che è dovuta soltanto all’uso di un punto di vista (Terra al centro) che ignora la reale intensità delle mutue influenze tra i corpi costituenti il sistema solare. Giustificare tali orbite in base a forze che convergano verso la Terra (quando invece che convergono sostanzialmente verso il Sole) signifficherebbe attribuire una legge di forza diversa per ciascun corpo celeste in quanto la classica legge di gravitazione universale sarebbe buona a giiustificare solo l’orbita lunare e quella solare.

Questo problema potrebbe essere parzialmente aggirato considerando il cosiddetto sistema tychonico (cioè di Tyhco Brahe) nel quale la Terra è il centro delle orbite solari e lunari mentre il Sole è il centro di tutte le altre orbite. Questo sistema funziona abbastanza semplicemente dal punto di vista cinematico ma la sua analisi dinamica (cioè in termini di forze, le vere cause del moto) è ancora molto complessa dato che è necessario inerire delle forze di inerzia ulteriori a quelle gravitazionali.

Pertanto è più corretto affermare che “la Terra gira intorno al Sole” nel momento in cui consideriamo il moto sotto ogni punto di vista fisico (cinematico e dinamico), fermo restando che resta la correttezza dello scambio dei ruoli nella pura ottica della relatività del moto.

Alcuni aspetti della questione possono essere approfonfiti consultando questa ottima risposta di Luigi Fontana (che ringrazio insieme a Davide del Vento per la segnalazione e suggerimenti vari).