(9c) La scoperta del Sistema Solare

Storia antica, Piste false

    Come è stato detto precedentemente, Aristarco di Samo pensava che fosse la Terra a girare intorno al Sole, ma la sua idea fu rifiutata dai successivi astronomi greci, in particolare da Ipparco. Tolomeo, che visse in Egitto nel II secolo d.C., espresse il pensiero generale dichiarando che tutte le stelle fisse si trovavano su una sfera molto lontana che ruotava attorno alla Terra. Tolomeo cercò di raccogliere e annotare tutto il sapere dei suoi tempi a proposito del cielo, e la sua influenza fu grande e durò (come si vedrà più avanti) fino al XVII secolo.

    Non fu però possibile inquadrare in questo schema tutto ciò che si muoveva sulla sfera celeste -- il Sole, la Luna e i pianeti. In particolare, i pianeti erano difficili da comprendere, poiché il loro movimento non era semplice.

    Venere e Mercurio si muovono avanti e indietro attorno alla posizione del Sole, qualche volta sorgendo prima del Sole come stelle mattutine, e altre volte tramontando dopo il Sole, come stelle serali, ma senza apparire mai nel cuore della notte. Marte, Giove e Saturno, d'altra parte, non seguono il Sole nel cielo. Essi tendono a muoversi nella stessa direzione lungo l'eclittica, ma, di tanto in tanto, si fermano, tornano un poco indietro ("moto retrogrado"), e poi riprendono il loro cammino usuale.

Per un chiarimento sulla scoperta del Sistema Solare, che include una "animazione" che illustra il moto retrogrado, si può fare clic qui.

    Tolomeo cercò di spiegare tutto questo, usando una teoria che era stata iniziata da Ipparco. Secondo le conclusioni di Aristarco e di Ipparco, era accettata l'idea che fosse la Luna a ruotare attorno alla Terra. Tolomeo assunse che anche il Sole, i pianeti e le stelle lontane (dovunque si trovassero) si muovessero attorno alla Terra (per un parere contrario, ved. qui). Per i Greci il cerchio rappresentava la perfezione, e Tolomeo assunse che la Luna, il Sole e le stelle si muovessero in modo perfettamente circolare. Poiché però il moto non era esattamente uniforme (un argomento esaminato nella sezione #12a, da un punto di vista più moderno), egli ipotizzò che il centro di queste circonferenze si trovasse a una certa distanza dalla Terra.

    Mentre il Sole si muove attorno alla Terra, ovviamente anche Venere e Mercurio si muovono attorno ad essa, su orbite circolari. Ma che dire di Marte, Giove e Saturno? Tolomeo ingegnosamente suggerì che, come Venere e Mercurio, ciascuno di quei tre pianeti ruotava attorno a un punto del cielo, e questi punti a loro volta ruotavano attorno alla Terra, come il Sole, eccetto che tali punti erano vuoti. L'andare avanti e indietro dei pianeti assomigliava così al moto oscillante di Venere e Mercurio. Il moto di questi punti centrali spiegava la traiettoria regolare dei pianeti, ma a questo moto si aggiungeva quello del pianeta attorno al centro, e la composizione dei due movimenti spiegava il fatto che, ogni tanto, il pianeta appariva muoversi all'indietro.

    Questa "spiegazione" lasciava aperta la questione di che cosa fossero fatti i pianeti, il Sole e la Luna, e perché mostrassero tali strani movimenti. Ma, peggio ancora, si trattava di una spiegazione non precisa. Quando le posizioni dei pianeti furono misurate molto più accuratamente, si dovettero introdurre ulteriori correzioni.

    Nonostante tutto, la visione tolemaica del Sistema Solare dominò l'astronomia europea per oltre 1000 anni. Un motivo fu che il progresso dell'astronomia si fermò quasi completamente durante il declino e la caduta dell'Impero Romano e durante i "secoli bui" che seguirono. Lo studio dei cieli continuò nel mondo arabo, con le sue proprie regole, ma di tutte le opere degli astronomi arabi quella che esercitò la maggiore influenza fu la conservazione e la traduzione dei libri di Tolomeo.

[Tra l'altro, l'Almagesto di Tolomeo viene ancora ristampato. Una traduzione commentata da G.J. Toomer è stata pubblicata nel 1984 dalla Princeton University Press ed è ora disponibile in edizione economica per $39,50. Ved. p. 120, Nature vol. 397, 14 gennaio 1999.]

Copernico (1473-1543)

    Questa teoria rendeva facile stimare le distanze dei pianeti dal Sole, usando come misura la distanza Terra-Sole. Marte, Giove e Saturno si muovevano su orbite più ampie, e si muovevano più lentamente, per cui ogni volta che la Terra li sorpassava, essi apparivano muoversi all'indietro.

    Esistono molti libri e anche drammi teatrali su Galileo Galilei, lo scienziato italiano che gettò le basi di quella disciplina nota per molti anni come "filosofia naturale", e che oggi chiamiamo fisica.

    Egli fu il primo ad osservare i pianeti con il suo telescopio, e quello che vide lo convinse che Copernico aveva ragione. La sua difesa puntigliosa della teoria copernicana spinse la Chiesa Cattolica contro di lui e gli costò la libertà. E' una storia affascinante , ma va oltre i nostri scopi. (Per un ritratto di Galileo del 1636, con collegamenti ipertestuali ad ulteriori informazioni, si può vedere qui.)

    Galileo non inventò il telescopio; sembra che sia stato realizzato prima di lui da un fabbricante di occhiali in Olanda e altrove (comunque le lenti per occhiali erano in uso da secoli). A differenza dei successivi telescopi astronomici, che capovolgono le immagini, lo strumento di Galileo funzionava come gli attuali binocoli da teatro, combinando due lenti di diverso tipo. I binocoli da teatro ingrandiscono 2-3 volte: Galileo spinse la tecnologia ai suoi estremi limiti, ingrandendo la sua visuale di 8 volte, e poi, in uno strumento successivo, di 33 volte.

    Era questo lo strumento con cui, nel 1609-10, Galileo fece le sue rivoluzionarie scoperte. Egli osservò la Luna e vide un mondo con montagne e "mari", e rischiando la cecità (poiché il Sole non deve mai essere osservato attraverso un telescopio) notò anche le macchie solari. Quando poi rivolse il suo telescopio al pianeta Giove, vide quattro lune che gli giravano attorno, tutte praticamente nello stesso piano, vicino all'eclittica (e quindi, le lune e il pianeta apparivano tutti disposti lungo una stessa linea; potete vedere lo stesso spettacolo con un buon binocolo o con qualsiasi telescopio), in modo molto simile a una versione in miniatura del Sistema Solare proposto da Copernico.

    E quando osservò Venere, Galileo vide il suo aspetto cambiare come quello della Luna, mostrando una sottile falce quando Venere si trovava tra noi e il Sole, il momento in cui la maggior parte della superficie illuminata dal Sole era rivolta dall'altra parte rispetto alla Terra. Galileo fu perseguitato per aver sostenuto la visione di Copernico, ma le sue osservazioni, che furono presto confermate da altri astronomi, convinsero tutti gli studiosi che questa era effettivamente la struttura del sistema costituito dal Sole, dalla Terra, dalla Luna e dai pianeti.

Ulteriori approfondimenti:

Un sito Web su Tolomeo.

Un sito su Galileo.

Un sito vasto e molto dettagliato sulla storia dell'astronomia.

Arthur Koestler, The Sleepwalkers (I sonnambuli), Ristampa Arkana, Edizione 1990.

Una concisa presentazione, di Owen Gingerich, dell'opera "De Revolutionibus Orbium Celestium " (Sulle rivoluzioni delle sfere celesti) di Nicolò Copernico, è stata pubblicata sulla rivista Nature -- vol. 391, p. 140, 8 gennaio 1998. Una traduzione del 1992 in inglese del libro, fatta da Rossen (452 pagine) è disponibile presso l'editore Willmann-Bell ($39,95) -- ved. http://www.willbell.com. Presso questo editore si trovano anche altri scritti di Copernico, "Galileo at Work" (Galileo al lavoro) di Drake e vari testi sulla storia dell'astronomia.

Laura Fermi e Gilberto Bernadini: Galileo and the Scientific Revolution (Galileo e la rivoluzione scientifica), Basic Books 1962.

The History and Practice of Ancient Astronomy (La storia e la pratica dell'antica astronomia) di James Evans, Oxford Univ. Press, 1998; recensito da J.D. North, "Nature", vol. 398, p. 385, 1 Aprile 1999.