astrofisica cenni di storia dell’astronomia appendice al corso di astrofisica scienze e fisica sezione g

Presocratici Anassimandro, VI. aC Pitagora, inizio V aC Colonna tronca Terra sferica

Filolao, pitagorico, fine V aC Primo sistema planetario con Fuoco Centrale e Antiterra per arrivare a 10. Dal centro: Antiterra, Terra, Luna, Sole, Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno, Stelle fisse

La scuola di Atene Eudosso, 360 aC Aristotele (384-322 aC), 330 aC allievo di Platone (428-348 aC) e su invito di questi: primo modello fisico-matematico geocentrico con 26 sfere. Insoddisfacente per Venere e Marte. Aristotele (384-322 aC), 330 aC modello a 55 sfere e motore immobile. Il modello diventa fisico-dinamico, perché le sfere sono studiate non solo per spiegare i moti indipendenti dei pianeti, ma anche per la trasmissione del movimento dall’esterno.

Età ellenistica Eratostene (276-195 aC) (morte di Alessandro, 323 aC – conquista romana dell’Egitto, 30 aC) Eratostene (276-195 aC) misura la circonferenza terrestre (errore di –0.9%)

Aristarco di Samo (310-230 aC) primo modello eliocentrico derivante dalle stime della dimensione della Luna e del Sole (circa 300 masse terrestri) e delle distanze del Sole e della Luna. Critica del movimento mancante (effetto di parallasse) delle stelle fisse. Secondo Aristarco, dipendeva dalla enorme distanza delle stelle fisse. Apollonio di Perga (240-170 aC) Modello epiciclo-deferente

Periodo imperiale: decadenza scientifica Tolomeo, Alessandria, II s. dC modello a deferente eccentrico (secondo alcuni da attribuire a Apollonio) e introduzione dell’equante Il modello ritorna ad essere matematico, però si salva la circonferenza

Lattanzio, 310 Cosma, 540 Si scaglia contro la rotondità della Terra Contro coloro che, pur volendo essere cristiani, ritengono, come i pagani, che il cielo sia sferico “Delirante attacco contro le basi stesse del pensiero scientifico condotto da una persona priva delle più elementari cognizioni astronomiche” [Vanin] I cieli avevano la forma di tabernacolo, come nella Bibbia.

Arabi Grandi osservatori del cielo Lettori e traduttori delle opere greche Iniziano una critica a Tolomeo.

XV secolo Nicola Cusano, XV secolo accenna alla rotazione della Terra, non su base astronomica, ma per la perfetta equivalenza dei luoghi dell’universo e di centro e periferia. La Terra ruota in 24 ore, ma dalla parte sbagliata; mentre le stelle ruotano, per compensare, in 12 ore.

Nicolò Copernico (Polonia 1473-1543) Studia in Italia fino al 1506 Pubblica poco prima di morire il De revolutionibus orbium caelestium nel 1543, dopo che il discepolo Retico ha pubblicato, in Narratio Prima, un sunto delle sue idee. Dichiarerà che l’opera era stata pensata 36 anni prima (1507, subito dopo il ritorno in Italia, dove aveva conosciuto le opere tradotte dall’arabo e alcune idee eliocentriche). Perché il Sole al centro? Influenza di Filolao, Aristarco e Eraclide Pontico Neoplatonismo di Copernico, ispirato a quello di Proclo e Ficino che era permeato da un culto del Sole (nel Medioevo identificazione Dio – Luce)

Limiti Rimane assolutamente medievale per il mantenimento delle orbite circolari, degli epicicli (ne usa 48 mentre a Tolomeo ne bastavano 40) e degli eccentrici. Dal punto di vista geometrico i due sistemi erano perfettamente equivalenti e il sistema copernicano non permetteva descrizioni più precise. Inoltre l’assenza di parallasse richiedeva ancora di accettare dimensioni dell’universo troppo grandi. Il modello copernicano non aveva giustificazioni sperimentali (cioè osservazioni previste dal modello diversamente da quello tolemaico. Mancava infine una fisica in cui inserirlo e comprenderlo, la fisica dell’inerzia Rimase sostanzialmente a cavallo tra il cosmo antico e l’universo moderno e fu un innovatore suo malgrado.

Tycho Brahe, (Danimarca 1546-1601) Osservazione del cielo dall’osservatorio di Uraniborg Osserva una nova (il cielo non è immutabile come voleva Aristotele) Osserva una cometa che interseca le orbite dei pianeti (e quindi le loro sfere) Non riuscì a misurare parallassi stellari e quindi non accettò neppure il sistema copernicano. Propone un modello misto: pianeti attorno al Sole, ma Sole attorno alla Terra Negli ultimi anni si trasferisce a Praga (corte di Rodolfo II) dove ha come collaboratore Keplero.

Johannes Kepler (Germania 1571-1630) Nel 1600 lascia Gratz perché protestante e giunge a Praga da Tycho. Questi gli assegna il compito di studiare l’orbita di Marte. Tycho muore e Keplero conclude il lavoro, dopo anni di fatiche, scartando l’astronomia tolemaica, ticonica e rinnovando quella copernicana con le orbite ellittiche. L’opera che riforma l’astronomia, facendola partire solo da osservazioni sperimentali e senza pregiudizi, è Astronomia nova, del 1609 (con le prime due leggi). Le orbite ellittiche non furono accettate facilmente nemmeno dai copernicani convinti, come Galileo. Nel 1619, in Harmonices mundi, introduce la III legge.

Galileo Galilei (1564-1642) Nel 1609, anno della pubblicazione di Keplero, Galileo punta il cannocchiale contro il cielo (Sidereus nuncius, Venezia 1610) Osservazioni: Montagne e valli lunari Macchie solari e rotazione del Sole su se stesso 4 satelliti di Giove Satelliti di Saturno (in realtà gli anelli) Molte nuove stelle che indicavano la “profondità” dell’universo, aprendo la strada alla spiegazione della mancanza di parallasse delle stelle. Fasi di Venere

Non comprese il nesso tra la gravità terrestre e i moti dei pianeti. Opposizione dei Gesuiti, rogo di Giordano Bruno (1600) Condanna nel 1616 e abiura nel 1633 Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, compendio di astronomia copernicana, 1632 Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze, 1638, fonda la nuova dinamica che supporta il sistema copernicano Non comprese il nesso tra la gravità terrestre e i moti dei pianeti. Rimase legato alle orbite circolari Rifiutò la forza gravitazionale solare, per evitare interpretazioni misticistiche, come l’anima motrix solare di Keplero

Verso Newton Giovanni Alfonso Borelli (1608-1679) Teoria copernicana kepleriana con l’inclusione della doppia tendenza dei pianeti ad avvicinarsi al Sole e a fuggire lungo la tangente Robert Hooke (1635-1703) Forza che emanava dal Sole e che deviava continuamente i pianeti dal moto rettilineo uniforme senza giungere matematicamente all’ellisse. Nel 1674, sfruttando la legge della forza centrifuga di Huygens, identificò la gravità con la forza centripeta Nel 1680 giunse alla dipendenza dall’inverso del quadrato della distanza, senza ancora giungere alle ellissi.

Isaac Newton (1642-1727) Applica alla Luna, di cui conosce distanza e periodo. Parte da g=9.8 m/s2 e lo rapporta alla distanza lunare secondo 1/r2, trovando un discreto accordo con l’accelerazione centripeta attesa Così aveva unificato leggi terrestri e leggi celesti passando dalla “mela” alla Luna. Philosophiae naturalis principia mathematica, pubblicato nel 1687 su pressioni di Halley. La prima verifica della Legge fu la previsione di Edmond Halley del ritorno, nel 1759, della cometa che porterà il suo nome.

Vanin, Astronomia viva, Ed. Unione Astrofili Italiani Bibliografia Testi e figure tratti da: Vanin, Astronomia viva, Ed. Unione Astrofili Italiani