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Capire il cielo Il cielo e i corpi che lo popolano sono la pagina del libro della Natura che luomo ha cercato di ''leggere'' fin da epoche antichissime.

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Presentazione sul tema: "Capire il cielo Il cielo e i corpi che lo popolano sono la pagina del libro della Natura che luomo ha cercato di ''leggere'' fin da epoche antichissime."— Transcript della presentazione:

1 Capire il cielo Il cielo e i corpi che lo popolano sono la pagina del libro della Natura che luomo ha cercato di ''leggere'' fin da epoche antichissime Spettacolarità dei fenomeni celesti e preoccupazione per la loro inspiegabilità (e.g. eclissi di sole….) Rilevanza delle stagioni per lagricoltura, quindi la produzione di cibo e la sopravvivenza

2 Impariamo a distinguere pochi puntini tra uninfinità di altri puntini luminosi… Ma sempre restando fisse le une rispetto alle altre in ''configurazioni'' immutabili (le costellazioni) Se di notte osserviamo per un certo tempo le stelle di un settore del cielo e le riferiamo ad un sistema di punti fissi sullorizzonte (e.g. un campanile..) notiamo che si spostano tutte uniformemente nello stesso senso del moto apparente del Sole, da levante verso ponente (1 giro in 23 h 56 m : il giorno sidereo)

3 Impariamo a distinguere pochi puntini tra uninfinità di altri puntini luminosi… Oltre al Sole e alla Luna, pochissimi puntini visibili ad occhio nudo (5, fino alla notte del 13 marzo 1781 quando fu scoperto Urano) si muovono rispetto a tutti gli altri, compiendo strani percorsi nel cielo, a volte addirittura muovendosi allindietro rispetto ad essi (moti retrogradi)

4 Le osservazioni non bastano… I movimenti delle 5 ''stelle erranti'' si ripetono sempre uguali a se stessi (moti periodici…o quasi) ….è proprio dal periodico sorgere, culminare e tramontare del Sole (giorno solare) che nasce il concetto stesso di tempo e di orologio ( costruire un orologio richiede di disporre di un fenomeno che si ripete sempre uguale a se stesso: e.g. il sorgere del Sole, il movimento di un pendolo, le precise vibrazioni di materiali piezoelettrici come il quarzo usati oggi nei normali orologi da polso ), quindi di misura del tempo

5 Le osservazioni non bastano… I movimenti delle 5 stelle erranti si ripetono sempre uguali a se stessi (moti periodici…o quasi) La difficoltà non sono le osservazioni (che possono essere accurate proprio grazie alla periodicità)…ma includerle in un unico modello geometrico capace di avere valore predittivo…

6 Le osservazioni non bastano… I movimenti delle 5 stelle erranti si ripetono sempre uguali a se stessi (moti periodici…o quasi) Non più quindi una teoria con criteri di verità al proprio interno, ma una teoria da cui emergono previsioni che possono essere confermate o smentite al di fuori di essa

7 I Greci (c. 400 B.C.) PlatoneAristoteleHipparchus

8 La visione di Platone (IV o secolo a.C.) ''Le stelle rappresentano oggetti eterni, divini ed immutabili, si muovono con velocità uniforme attorno alla terra –come noi possiamo constatare– e descrivono la più regolare e perfetta di tutte le traiettorie: quella della circonferenza senza fine. Ma alcuni oggetti celesti (il sole, la luna e i pianeti) vagano attraverso il cielo e seguono cammini complessi, con linclusione anche di moti retrogradi….

9 La visione di Platone (IV o secolo a.C.) …Tuttavia, essendo corpi celesti, anchessi debbono sicuramente muoversi in maniera conforme al loro rango elevato: i loro moti devono perciò derivare da una qualche combinazione di cerchi perfetti, dal momento che non descrivono esattamente dei cerchi perfetti''

10 Moti retrogradi dei pianeti nella concezione moderna…. Esempio di moto retrogrado di un pianeta superiore

11 Aristotele: Empirista Spiegò correttamente: –Le fasi della Luna –Le Eclissi Visione GEOCENTRICA

12 Hipparchus: Il primo osservatore Catalogo di stelle secondo la loro LUMINOSITA APPARENTE Scoprì il MOTO RETROGRADO dei pianeti

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14 Tolomeo (c.100 d.C.

15 Claudio Tolomeo (150 d.C.) Quali sono le combinazioni di moti circolari, con velocità uniforme, che possono spiegare tali peculiari variazioni a partire da un insieme coerente di moti regolari nel cielo? ''Almagesto'', (in arabo: ''la più grande'', di C. Tolomeo

16 Claudio Tolomeo (150 d.C.) Riesce a rispondere a questa domanda creando un modello (in 3- D) per il moto dei 7 corpi celesti ''non fissi'' dal quale è possibile predire la posizione dei pianeti nel cielo per molti anni con un errore < 2 !!!!! ''Almagesto'', (in arabo: ''la più grande'', di C. Tolomeo

17 Il modello tolemaico: una versione semplificata

18 1 a parte - dalla terra fino al sole: terra, luna, mercurio, venere, sole

19 Il modello tolemaico: una versione semplificata 2 a parte - dal sole fino a saturno: terra, sole, marte, giove, saturno

20 Esempi di moto epicicloidale tratti dalla vita di tutti i giorni….

21 Il modello tolemaico: lepiciclo e il deferente … ecco come possano generarsi dei moti retrogradi (Ci vogliono almeno 2 frequenze – velocità angolari– indipendenti !!)

22 Nicholas Copernicus (c. 1500)

23 Copernico Il modello copernicano, in cui il moto di ogni pianeta viene calcolato rispetto al Sole equivale, matematicamente, a tenere fermo il Sole e a porre lorigine del sistema di coordinate nel suo centro anziché nel centro della Terra. 1543: De revolutionibus orbium coelestium libri VI Copernico acconsente alla pubblicazione solo nel 1540; Dal 1510 circola un compendio Commentariolus Nota: Copernico, nato in Polonia, studia in Italia (BO e PD) dal 1497 al 1503

24 Copernico Il modello di Copernico è senzaltro esteticamente più elegante di quello di Tolomeo …anche se non tanto meno complicato visto che usa sempre moti circolari uniformi per descrivere orbite in realtà ellittiche e percorse a velocità angolare non uniforme….. Copernico non dispone di osservazioni più sistematiche e accurate di quelle di Tolomeo, e la precisione delle previsioni basate sul suo modello non è migliore di quelle basate sul modello Tolemaico!

25 Copernico …Ma se non viene interpretato in senso puramente matematico, il modello di Copernico costringe a cambiare radicalmente la visione delluniverso, a cominciare dalle sue dimensioni. Se davvero il Sole è fermo nellorigine e la Terra gli gira intorno, allora come è possibile che le stelle, viste dalla Terra, occupino sempre le stesse posizioni nel cielo? …dovrebbero invece mostrare un moto periodico con il periodo del moto della Terra attorno al Sole (1 anno) –fenomeno della parallasse: in questo caso, parallasse annua

26 Copernico Copernico risponde nellunico modo possibile: le stelle sono molto più distanti da noi di quanto noi distiamo dal Sole (1 AU=150 milioni di km), e quindi il loro moto periodico dovuto allo spostamento delle Terra nel suo moto intorno al Sole (parallasse annua) è di fatto impercettibile Bisogna accettare lidea di un Universo molto più grande di quanto non si fosse creduto fino ad allora. In Inghilterra il pensiero di Copernico è accettato con entusiasmo e si pensa addirittura ad un Universo infinito….

27 Sistema Solare Eliocentrico

28 Si spiega il moto retrogrado

29 Una coppia fenomenale Tycho BraheJohannes Kepler

30 Tycho Brahe : Osservatorio di URANIBORG (= i castelli del cielo) In Europa è il primo osservatorio astronomico in senso moderno (antecedente la scoperta del telescopio) in quanto è interamente supportato dallo stato (Federico II di Danimarca) e dedicato ad una raccolta sistematica di osservazioni astronomiche incluso un catalogo stellare di circa 1000 oggetti…. Gli strumenti includono quadranti, misuratori di parallasse, sfere armillari, astrolabi, tutti costruiti con grande accuratezza ( prima aveva avuto solo un suo piccolo osservatorio amatoriale ) …rilevanza della tecnologia!

31 Uraniburg Observatory

32 Tycho Brahe Le fortune di Tycho presso Federico II derivano dalla fama acquisita per la scoperta di una nova nella costellazione di Cassiopea (1572): minava completamente la convinzione della immutabilità dei corpi celesti (si trattava di una supernova…) 1576: costruzione di Uraniborg 1588: morte di Federico II 1599: Tycho si stabilisce a Praga. I suoi dati passano allallievo Johannes Kepler Tycho dimostra anche che la cometa del 1577 è più lontana della Luna e quindi non può essere un fenomeno dellatmosfera terrestre….come invece si credeva

33 Tycho Brahe URANIBORG: Osservazioni sistematiche con laccuratezza di 2…. Queste osservazioni mettono in crisi sia Tolomeo che Copernico! …dallanalisi dei dati di Tycho da parte di Keplero ( ) emerge una discrepanza di 8 nella longitudine di Marte (e=0.09), poi ridotta a 2 con lintroduzione di orbite ellittiche)

34 Le 3 leggi di Keplero ( ) 1.Legge delle orbite ellittiche (ogni pianeta si muove attorno al Sole su unorbita ellittica di cui il Sole occupa uno dei fuochi)

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36 Le 3 leggi di Keplero ( ) 1.Legge delle orbite ellittiche (ogni pianeta si muove attorno al Sole su unorbita ellittica di cui il Sole occupa uno dei fuochi) Attenzione: oggi sappiamo che questo è vero solo se la forza di attrazione gravitazionale tra il sole e il pianeta è inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro

37 Le 3 leggi di Keplero ( ) 2.Legge delle aree (il raggio vettore Sole-pianeta spazza aree uguali in tempi uguali il pianeta gira più velocemente al perielio che non allafelio)

38 Le 3 leggi di Keplero ( ) 3.T 2 /a 3 =costante per tutti I pianeti (il rapporto tra I quadrato del periodo orbitale e il cubo del semiasse maggiore –il semiasse maggiore è il raggio medio dellorbita ellittica del pianeta attorno al Sole– è lo stesso per tutti i pianeti)

39 Galileo Galilei

40 Galileo : scoperta del cannocchiale in Olanda (primo utilizzo sui campi di battaglia…) Galileo costruisce immediatamente una versione più precisa di questo strumento da utilizzare per osservazioni astronomiche (continua a modificarlo raggiungendo ottimi risultati…)

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42 Galileo Osservazioni sistematiche dei satelliti di Giove….. Mentre osserva il sistema di Giove vede anche Nettuno (nel 1613!), più di 2 secoli prima che venisse scoperto (1845)

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44 Galilean Satellites

45 Scoperta: la Luna ha crateri

46 Scoperta : le macchie solari

47 Osservazione della via lattea

48 Scoperta: le fasi di Venere

49 Le Osservazioni di Galileo La Luna non è perfetta (stima, dalle ombre, le dimensioni delle anomalie – monti e valli) Il Sole ruota (lo deduce dalle osservazioni delle macchie solari) Ci sono 4 lune che girano attorno a Giove (un mini-sistema-solare). Pubblica il Sidereus Nuncius Il disco di Venere mostra delle fasi compatibili con un suo moto di rivoluzione attorno al sole

50 Galileo: lopposizione della Chiesa di Roma 1632: Galileo pubblica il suo Dialogo sopra i massimi sistemi Viene sottoposto all Inquisizione Galileo abiura Il Dialogo… resta allindice fino al 1835


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