Dalla teoria geocentrica alla gravitazione universale: un viaggio scientifico

Dal geocentrismo alle leggi di Keplero:

Il sistema geocentrico di Tolomeo

Il sistema geocentrico, portato avanti da Tolomeo su supposizioni di Aristotele, affermava che la terra fosse fissa e al centro dell’universo e attorno alla quale si muovessero il sole e tutti gli astri. Egli per dare un fondamento alla sua teoria dovette però apportare alcune modifiche alle teorie di Aristotele in quanto doveva spiegare alcune incongruenze quali il moto differente nel cielo del sole e della luna rispetto alle stelle e il movimento anomalo dei pianeti allora conosciuti quali Marte e Venere. Per questo motivo Tolomeo afferma che la luna e gli altri pianeti ruotano intorno alla terra all’interno delle sfere su un cerchio chiamato epiciclo che ha come centro su un altro cerchio chiamato deferente che ruota intorno alla terra. Inoltre la diversa velocità angolare nel tempo di sole e luna veniva spiegata dicendo che il loro moto era uniforme rispetto ad un punto l’equante .

La rivoluzione copernicana

Le opere di Aristotele e Tolomeo sono stati i pilastri dell’astronomia occidentale fino alla morte di Copernico 1543. Con la scoperta dell’America si capì che la terra non fosse piatta demolendo l’idea tolemaica. Il sistema eliocentrico fu introdotto da Copernico il quale sosteneva il Sole come al centro dell’universo intorno al quale ruotassero il resto dei pianeti. La sua teoria trovò forte opposizione della chiesa che vedeva da sempre “l’uomo al centro dell’universo”. Il sistema eliocentrico venne affermato grazie all’opera di 2 scienziati: Galileo Galilei e Keplero.

Galilei inventò il metodo scientifico secondo cui le ipotesi per diventare delle teorie scientifiche devono essere sostenute da prove sperimentali, e confrontando il sistema geocentrico e quello eliocentrico sostenne la fondatezza anche sperimentale del secondo rispetto al primo.

Le leggi di Keplero

Keplero invece spiegò con le 3 leggi di Keplero i movimenti dei pianeti intorno al sole:

1 legge di Keplero: i pianeti descrivono un orbitale ellittico intorno al sole che ne occupa uno dei due fuochi. Il punto di massima distanza dal sole è detto Afelio, quello invece più vicino è detto Perielio.

2 legge di Keplero:il raggio vettore che congiunge il centro della pianeta con quello del sole copre aree uguali in tempi uguali. Di conseguenza il movimento di un pianeta intorno al sole è più rapido quando si trova in perielio e meno quando si trova in Afelio.

3 legge di Keplero: i quadrati dei periodi di rivoluzione intorno al sole dei pianeti sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie da esso. In pratica un pianeta più è lontano dal sole e più si muove lentamente intorno ad esso.

Newton e la gravitazione universale

I contributi di newton ed Einstein:

Le leggi di Keplero si limitavano a descrivere soltanto i moti non danno però una descrizione delle cause. La spiegazione fu data successivamente da Isaac Newton il quale pubblicò i principi matematici della filosofia secondo cui:

• Ciascun corpo mantiene il suo stato di quiete finchè non è perturbato da una forza esterna.

• Il cambiamento di moto è uguale alla forza motrice impressa

• Ad ogni azione corrisponde un azione uguale e contraria

Inoltre Newton scoprì un importante legge della fisica: la Legge della gravitazione universale secondo cui: 2 corpi si attraggono con una forza direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.

Quindi per effetto di questa legge è sbagliato pensare che i pianeti girino intorno al sole poiché l’attrazione è reciproca, ma essi ruotano entrambi intorno ad un baricentro comune: solo che questo per la massa smisuratamente più grande del sole è posto all’interno di esso ad una certa distanza dal suo centro.