Evoluzione delle teorie astronomiche dal modello copernicano a Hubble

Difficoltà di accettazione del modello copernicano

Il modello di Copernico riscontrò notevoli difficoltà di accettazione: la fisica rimase quella di Aristotele e il nuovo modello era ancora più impreciso di quello Tolemaico nella previsione delle posizioni dei pianeti.
Il danese Tycho Brahe (1546-1601) propose un modello intermedio tra quello geocentrico e quello eliocentrico: la Terra rimaneva ferma al centro dell’Universo, mentre i pianeti ruotavano attorno al Sole e questo, insieme alla Luna e alle stelle, ruotava attorno alla Terra.

Questo modello aveva il grande vantaggio di non richiedere la rotazione terrestre, che costituiva il concetto più difficile da accettare per quei tempi. Infatti, come si sosteneva, se la Terra avesse ruotato velocemente, si sarebbe dovuta sfasciare.

Fu il discepolo di Brahe Johannes Keplero (1571-1630) che sulla base di osservazioni planetarie fatte dal maestro fu in grado di formulare tre leggi che regolano la meccanica celeste che portano il suo nome:

· Prima legge di Keplero: le orbite descritte dai pianeti non sono circolari, bensì ellittiche.

· Seconda legge di Keplero: i pianeti, durante il loro moto orbitale, non hanno sempre la stessa velocità, ma sono più veloci al perielio che non all’efielio.

· Terza legge di Keplero: il periodo di rivoluzione di ogni pineta, elevato al quadrato, è proporzionale al cubo della distanza media dal Sole.

Scoperte di Galileo Galilei e la sua condanna

Galileo Galilei (1564-1642) usando per la prima volta un cannocchiale scoprì:

· le macchie solari(che gli permisero di individuare la rotazione del Sole, di conseguenza, se esso poteva ruotare, anche gli altri corpi celesti potevano ruotare ed anche la Terra)

· le fasi di Venere (se esistevano le fasi di venere potevano esistere anche quelle della Luna)

· i satelliti di Giove (dimostravano che no esiste un unico centro universale intorno a cui tutto ruota, come richiesto dal modello aristotelico-tolemaico)

Le convinzioni di Galileo lo portarono a credere fermamente nella teoria copernicana, malgrado fosse osteggiata dalla Chiesa. La pubblicazione delle sue idee nel Dialogo sopra i due Massimi Sistemi (1630) gli valse la condanna da parte dell’Inquisizione.

Isaac Newton e la legge di gravitazione universale

La rivoluzione fisica si deve allo scienziato inglese Isaac Newton (1642-1727) che renderà plausibile la teoria del sistema copernicano non ancora accettato.

Newton affermò che la Terra esercita su tutti i corpi un’attrazione, che ha come effetto la loro caduta verso di essa; il peso è l’unità di misura di questa forza.

Secondo il primo principio della dinamica ogni corpo persiste nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme se non soggetto ad altre forze esterne: allora dee esistere una forza che costringe i pianeti nelle loro orbite curvilinee attorno al Sole, senza permettere loro di allontanarsi con n moto rettilineo. Newton intuì l’esistenza di una forza esercitata dal Sole sui pianeti: la forza di gravità.

Egli giunse a formulare la legge di gravitazione universale, secondo cui l’attrazione fra due corpi è direttamente proporzionale alle rispettive masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa.

Scoperte astronomiche del XIX e XX secolo

Anche dopo le scoperte di Newton rimaneva un quesito: come mai, se la Terra orbitava attorno al Sole, non si osservava un periodico spostamento nella posizione delle stelle sulla volta celeste?

Lo spostamento delle stelle per questo effetto, detto parallasse, è reale ma così piccolo da renderne difficile la misura. Si deve arrivare al 1831 perché un astronomo (F. W. Bessel) riesca a misurare la prima parallasse stellare: la stella Cygni, su ci egli compì questa prima misura, si rivelò in tal modo più lontana di quanto non si fosse mai ipotizzato. Solo da quel momento si poté intuire che le dimensioni dell’Universo sono enormemente maggiori di quelle del nostro sistema solare.

Fino agli anni ’20 si credeva che l’Universo, per quanti immenso, fosse racchiuso nelle dimensioni della nostra Galassia. Solamente nel ’24 con l’astronomo Hubble si scoprì che alcuni oggetti che si credeva che fossero nubi gassose interne alla Galassia erano dunque altre galassie esterne alla nostra. Se di queste altre Galassie se ne vedono alcuni milioni al telescopio, evidentemente le dimensioni effettive dell’Universo devono essere incredibilmente grandi, dell’ordine di miliardi di anni luce.

Le galassie non sono immobili, si allontanano tutte reciprocamente. L’universo è dunque un’immensa sfera costellata di galassie, ciascuna delle quali si allontana in direzione radiale.