Progetto “il Sole”

A cura di M. Perini.

Premessa

La scienza più antica, l’astronomia, si interessa degli oggetti più distanti da noi.

Il cielo è osservabile a occhio nudo, è un
laboratorio naturale; delicate-arch-960279_960_720i popoli antichi osservano e registrano dati: nascono le prime misure di tempo dovute ad esigenze pratiche – in quanto la vita è regolata da presenza o assenza di luce –  e i primi calendari, ma si può parlare di scienza solo con i cinesi e i greci quando le osservazioni diventano accurate e sistematiche e per la prima volta ci si pone il problema di spiegare, costruire modelli e fare previsioni.

I MODELLI

I filosofi e gli astronomi greci cercano di trovare un modello capace di chiarire quanto osservato in cielo, consapevoli che tale modello si limiterebbe a spiegare i moti apparenti, non quelli reali. Un modello per essere accettato deve però permettere di fare previsioni in armonia con il contesto culturale, filosofico, teologico del tempo.

“…le stelle rappresentando oggetti eterni, divini ed immutabili, si muovono con velocità uniforme intorno alla Terra, come noi possiamo costatare, e descrivono la più regolare e perfetta di tutte le traiettorie, quella della circonferenza senza fine. Il Sole, la luna e i pianeti vagano invece attraverso il cielo e seguono cammini complessi, anche retrogradi, tuttavia, essendo corpi celesti, anche essi devono muoversi in maniera conforme al loro rango elevato: i loro moti devono pertanto derivare da una qualche combinazione di cerchi perfetti. Quali sono le combinazioni di moti circolari con velocità uniforme che possono spiegare il loro strano comportamento?” [Platone, 428 a.C. – 347 a. C.]

Uno sguardo allo sviluppo storico dei modelli, da Eudosso a Newton:

Periodo

Astronomo

Modello

Osservazioni

408 a.C. – 355 a.C. Eudosso di Cnido Geocentrico
animazione
A sfere concentriche:

descrive abbastanza bene quanto si osserva, eccezion fatta per il moto di Marte. Il suo è un sistema matematico.

È il modello conosciuto e usato da Dante: le opere di Tolomeo infatti sono state reintrodotte in Spagna dagli arabi e solo successivamente riscoperte in Italia.
384 a.C. – 322 a.C. Aristotele Geocentrico Rende “fisico” il sistema di Eudosso.

Tiene conto della  variazione di luminosità dei pianeti.

È convinto che la Terra sia sferica.

La fisica aristotelica prevede che ogni elemento si muova verso il suo luogo naturale; poiché tutto cade verso il centro, la Terra si deve trovare al centro dell’universo e gli elementi si devono disporre “naturalmente” nell’ordine: terra, acqua, aria, fuoco, quinta essenza o etere (e di questa sono fatti i corpi celesti).

310 a.C. – 250 a.C. Aristarco di Samo Eliocentrico È più logico pensare che siano i corpi piccoli a ruotare intorno a quelli grandi. Non ha seguito, viene accusato di empietà per due motivi:

  • La Terra non poteva non essere al centro dell’Universo
  • L’universo sarebbe stato in gran parte vuoto e il concetto di vuoto era aborrito dalla filosofia aristotelica (horror vacui).
262 a.C. – 200 a.C. Apollonio di Perga Geocentrico Introduce la teoria di epicicli per spiegare il moto retrogrado dei pianeti.
190 a.C. – 120 a.C. Ipparco di Nicea Geocentrico Perfeziona la teoria degli epicicli introducendo l’eccentrico e così riesce a spiegare la diversa velocità del Sole nella sua orbita intorno alla Terra. Probabilmente il più grande astronomo dell’antichità, classifica un numero immenso di stelle in base a posizione e magnitudine. Per primo si rende conto della precessione degli equinozi.
100 d.C. – 170 d.C. Tolomeo
Alessandria
Geocentrico
animazione
Perfeziona ulteriormente il modello a epicicli. Scarta l’ipotesi eliocentrica, anche se la ritiene più semplice perché non osserva parallasse stellare: poiché la distanza Terra-Sole era molto grande, per non dover osservare parallasse stellare, le stelle avrebbero dovuto trovarsi a distanze enormi, con conseguenti spazi vuoti (esclusi da Aristotele!)

Scrive l’ Almagesto un compendio di tutta l’astronomia greca: viene tradotto in arabo nell’800 e in latino alla fine del tredicesimo secolo.

1473 – 1553 Copernico Polonia Eliocentrico
animazione
Modello a epicicli. Vuole semplificare il modello tolemaico senza rinunciare al moto circolare uniforme.

Scrive “De revolutionibus orbium coelestium”.

Le sue osservazioni sono supportate da difficili ragionamenti di tipo geometrico; riesce a calcolare il periodo di rivoluzione dei pianeti, definendo l’anno e misurandolo.

1546 – 1609 Tycho Brahe Danimarca Geocentrico con varianti: la luna ruota attorno alla Terra, il Sole ruota attorno alla Terra, ma gli altri pianeti ruotano intorno al Sole Si rende conto che i dati disponibili non sono sufficienti per stabilire quale fosse il modello migliore per descrivere ciò che si osservava nel cielo.

Dedica la sua vita alla raccolta accurata di dati.

Astronomo presso la corte di Danimarca, fa costruire un osservatorio astronomico su un’isola (Uraniborg): il primo “centro di ricerca internazionale”, al quale afferiscono i maggiori scienziati del tempo, grazie al mecenatismo del re.

Alla morte del re, è chiamato a Praga dal principe di Boemia e lì prosegue le sue ricerche affiancato e poi sostituito da Keplero.

1571 – 1630 Keplero Germania Eliocentrico Crede che il modello debba rappresentare il moto reale dei corpi celesti.

Dedica gran parte della vita alla ricerca di leggi valide per ogni pianeta e che ne governassero il moto.

Capisce che le orbite non possono essere circolari.

Affascinato dal modello eliocentrico di Copernico, viene però chiamato a Praga in quanto abile matematico e geometra e Tycho gli chiede di analizzare le sue misure e i suoi dati per poter dare solidità al suo modello.

Invece è proprio la fiducia nella precisione delle misure di Tycho che lo porterà a scartare il modello geocentrico.

Scrive “Astronomia nova”.

Come molti suoi colleghi non disdegna l’astrologia, perché gli permette di guadagnare e vivere.

1564 – 1642 Galileo
Pisa
Eliocentrico
video dello spettacolo “ITIS GALILEO” – Paolini
Realizza il suo prototipo di cannocchiale e inizia un carteggio con Keplero. È considerato il padre della scienza moderna perché il suo metodo si fonda sull’uso di strumenti scientifici e non solo sull’osservazione.

L’inquisizione lo bolla come eretico per le sue idee: subisce un primo processo dopo la pubblicazione del suo “Sidereus Nuncius” e un secondo processo in seguito al “Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo”. Viene quindi condannato all’abiura e all’esilio.

Solo nel 1757, quando la Chiesa accoglie il modello eliocentrico, la censura alle sue opere viene rimossa.

NOTA:

il Sidereus Nuncius è in latino, la lingua ufficiale della scienza internazionale, rivolto quindi a dotti e letterati di tutto il mondo;

il “Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo” è scritto in volgare, per raggiungere un pubblico quanto più ampio possibile.

1642 – 1727 Newton
Inghilterra
Eliocentrico Formula la legge di gravitazione universale.

Spiega matematicamente le leggi di Keplero.

Spiega il fenomeno della dispersione della luce.

Nei suoi “Principia” troviamo una sintesi delle idee di Copernico, Keplero e Galileo, nota come “sintesi newtoniana”.

Non si limita a descrivere i moti, ma ne cerca la causa.

Cielo e terra sono accomunati dalla legge di gravitazione universale:

“La Natura e le sue leggi giacevano celate nella notte. Dio disse: sia Newton! E tutto fu luce” [Alexander Pope].

STIME

ESP: contare le stelle

milky-way-2695569_960_720.jpg

LUNGHEZZE

Aristarco (310-250 a.C.)

“La geometria del cielo” (F. Ghione e W. Febo – CRF Tor Vergata)

stars-1450362_960_720.jpg

Eratostene di Cirene (276-194 a.C.)

Unità di misura di lunghezza in astronomia e risoluzione angolare degli strumenti ottici
telescope-2518988_960_720

MOTI

I moti apparenti del Sole (reinventore.it)

sunrise-165094_960_720.jpg

Leggi di Keplero (videolezione)
Animazioni (Osservatorio astronomico di Padova)

prague-648509_960_720

TEMPO
aztecs-74016_960_720

ENERGIA

Vita di una stella (ESO)

Temperatura superficiale

LUCE

Luce dal Sole, Luminosità

Velocità della luce

CURIOSITÀ

Un po’ di dati (Università La Sapienza)

Immagini (Università La Sapienza)

Sole e fenomeni terrestri

northern-lights-2812374_960_720

Il Sole in casa:

Il Sole in una stanza (Pearson)

Sitografia:

Project Physics Course Collection

Il Planetario Virtuale

UNL Astronomy Education

ReinventoreTV

reinventore.it

Annunci