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perturbazióne

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Lessico

sf. [sec. XIV; da perturbare].

1) Atto del perturbare, del perturbarsi, riferito in particolare a fenomeni fisici: perturbazioni atmosferica, in meteorologia, disturbo di varia intensità che altera le condizioni del tempo nell'ambito di una data regione; anche profondo sconvolgimento, disordine: perturbazione morale, perturbazione politica.

2) In astronomia, scostamento dell'orbita di un corpo celeste dalla forma di conica, provocato dall'azione gravitazionale di uno o più altri corpi.

3) In fisica, modificazione di una o più grandezze relative a un dato sistema fisico la cui entità è molto più piccola del valore delle grandezze interessate.

Astronomia

L'entità della perturbazione è tanto più grande quanto maggiore è la massa e minore la distanza del corpo perturbante. Si suole distinguere fra perturbazioni periodiche, tali cioè che le variazioni nell'orbita si annullano a intervalli regolari di tempo, e perturbazioni secolari, cioè che alterano il moto del corpo che ne è affetto sempre nello stesso senso e possono giungere a distruggere la stabilità del sistema. Per i pianeti che possiedono una massa relativamente simile e il cui moto può essere alterato solo dagli altri pianeti, solo le longitudini del perielio e dei nodi sono elementi orbitali soggetti a perturbazioni secolari, mentre l'eccentricità e l'inclinazione sull'eclittica sono affette da perturbazioni periodiche a lungo periodo. Per quanto riguarda i pianetini e le comete, che possiedono masse trascurabili in confronto alle masse planetari perturbatrici, i loro elementi orbitali sono tutti globalmente affetti da perturbazioni. Si conoscono due metodi analitici per il calcolo delle perturbazioni. Il primo è il metodo generale o esatto e consiste nello sviluppare in serie, in funzione del tempo, il valore degli elementi orbitali, ottenendo una rappresentazione analitica esatta, ma formalmente resa molto complicata dalla presenza di numerosissimi coefficienti. L'altro metodo è quello del calcolo delle perturbazioni speciali che consiste nel determinare inizialmente gli elementi orbitali relativi a un intervallo di tempo molto limitato e di durata tendente a zero, detto epoca di osculazione. In altri termini gli elementi sono calcolati a partire da un tratto d'orbita molto piccolo; questa orbita si dice osculatrice e gli elementi relativi osculatori. Partendo da questi, mediante successive approssimazioni e integrazioni numeriche, si calcolano gli effetti perturbatori del pianeta (o dei pianeti), nonché gli elementi orbitali per epoche successive. Il metodo, che ha vantaggi di semplicità e di rapidità di calcolo, fu ideato da G. L. Lagrange nel 1772. Fra i successi del calcolo delle perturbazioni va ricordata la scoperta dei due pianeti più esterni del sistema solare, Nettuno e Plutone, la cui esistenza fu prevista, unicamente per via analitica, molto prima della loro scoperta sulla volta celeste. Metodi formalmente simili permisero anche di scoprire l'esistenza di un terzo componente invisibile attorno ad alcune stelle doppie (per esempio 61 Cygni).

Fisica

Il metodo delle perturbazioni è un procedimento usato in meccanica classica e quantistica per il calcolo delle grandezze caratterizzanti lo stato fisico di un sistema soggetto a un complesso di forze di cui una è prevalente rispetto alle altre. Si considera dapprima il sistema come soggetto a una sola forza, quella prevalente, e si calcola poi con approssimazioni successive come viene modificato il moto per effetto delle forze prima trascurate. In fisica atomica il metodo viene usato per risolvere quei problemi nei quali sistemi di particelle sono soggetti a forze preponderanti che, se agissero da sole, consentirebbero la rigorosa risoluzione del problema (problema imperturbato) con gli strumenti della meccanica quantistica. Il metodo delle perturbazioni è efficace, per esempio, nello studio di un atomo sottoposto a un campo magnetico: nell'effetto Zeeman, infatti, l'azione del campo esterno sugli elettroni atomici si può considerare come una forza perturbatrice rispetto a quella agente in assenza di campo.

Meteorologia

Il termine, soprattutto nella meteorologia sinottica, ha varie sfumature di significato. Normalmente viene utilizzato per indicare la fase di sviluppo di una depressione ciclonica a cui sono associate condizioni di tempo nuvoloso con piogge estese o temporali. Pertanto perturbazione diventa sinonimo di tempo cattivo o comunque instabile. Spesso il termine si riferisce più propriamente al passaggio di un fronte su una determinata zona territoriale o regione geografica. In questo caso perturbazione è sinonimo di fronte. I fenomeni meteorologici associati a tale tipo di perturbazione dipendono ovviamente dalla natura del fronte, a seconda che sia caldo, freddo oppure un'occlusione. Nella meteorologia dinamica e nella meteorologia fisica il termine perturbazione indica, invece, qualsiasi deviazione del flusso delle correnti aeree o delle caratteristiche fisiche dell'atmosfera dalle sue condizioni di equilibrio stazionario. Lo studio di tali deviazioni viene condotto attraverso metodi della fisica (metodo delle perturbazioni) che consistono in genere nel rendere lineari le variazioni introdotte nel sistema complessivo di equazioni che descrivono le condizioni di equilibrio stazionario dell'atmosfera. Tuttavia, tali metodi si sono rivelati soddisfacenti solo per piccole perturbazioni o comunque per variazioni che possono considerarsi in prima approssimazione come lineari (causa ed effetto direttamente proporzionali). Se, invece, la perturbazione, ovvero la variazione, è tale da indurre processi di retroazione, detti anche feed-back, oppure processi di instabilizzazione irreversibile degli equilibri del sistema, lo studio delle perturbazioni meteorologiche va affrontato con altri metodi.