Qual’è la legge fisica che regola il moto di rotazione di un pianeta? Cioè che legame c’è tra un periodo come quello di mercurio di 59 giorni, uno come quello di venere di 243 giorni per poi scendere fino alle nostre 24 ore?

Il Sistema
Solare che possiamo osservare oggi è il risultato dell’evoluzione di un
insieme di corpi dominati dalla forza di gravità.

In linea
di principio il periodo di rotazione attorno al proprio asse di un pianeta
isolato può andare da infinito (rotazione nulla) fino al valore oltre
il quale il corpo si fissiona. Il periodo di rotazione non dipende da
una data legge fisica ma solo dal modo in cui si sono aggregati i singoli
corpi (planetesimi) che formano il pianeta finale.

All’inizio
della storia del Sistema Solare ogni pianeta avrà avuto il proprio periodo
di rotazione determinato dalle condizioni iniziali che restano incognite.
Con il passare del tempo però i periodi di rotazione possono cambiare
a causa dell’interazione di marea con il Sole o con i satelliti di cui
un pianeta può essere dotato.

L’interazione
di marea con il Sole è dovuta all’azione della forza di gravità solare
su corpi non perfettamente sferici ma deformati dalla stessa forza di
gravità solare, come sono appunto i pianeti. L’interazione mareale porta
alle risonanze spin-orbita: cioè il rapporto fra periodo di rotazione
(Trot) e di rivoluzione (Triv) di un pianeta è esprimibile con una frazione
di numeri interi piccoli.

Ad esempio,
nel caso di Mercurio l’interazione di marea con il Sole ha fatto sì che
Triv/Trot=3/2=1.5, ogni due rivoluzioni attorno al Sole Mercurio compie
tre rotazioni attorno al proprio asse. Per Venere non esistono risonanze
particolari e la rotazione è retrograda, cioè avviene in senso opposto
a quello della rivoluzione attorno al Sole. Il lungo periodo di rotazione
può essere attribuito all’effetto di marea del Sole ma è probabile che
sia in parte ereditato dalle condizioni iniziali con cui è nato il pianeta.
Venere è un problema aperto.

Il periodo
di rotazione terrestre è sicuramente stato allungato dalla presenza della
Luna, nel passato era più breve. Nel futuro l’interazione mareale fra
la Terra e la Luna porterà all’uguaglianza fra il periodo di rotazione
terrestre (che sarà di 55 giorni attuali) e quello di rivoluzione lunare
e la Luna sarà visibile da un solo emisfero terrestre. I pianeti giganti
Giove, Saturno, Urano e Nettuno hanno masse molto maggiori di quella terrestre
e la loro distanza dal Sole è tale che i periodi osservati oggi sono probabilmente
quelli dovuti alle condizioni iniziali. Questo vale solo se i pianeti
hanno sempre avuto le dimensioni attuali. Se durante le prime fasi di
vita del Sistema Solare avevano un raggio maggiore (come sembra logico
aspettarsi da un pianeta in formazione) la marea solare avrebbe potuto
renderli corotanti e in questo caso il proto-pianeta avrebbe volto al
Sole sempre la stessa faccia. Con la successiva contrazione del pianeta
il periodo di rotazione sarebbe aumentato fino ai valori attuali.