Rivoluzione Astronomica - Visione moderna del Cosmo

Il moto di retrocessione

Se noi osserviamo la posizione di Marte o Venere ogni giorno alla stessa ora e segnamo su un grafico l'orbita del pianeta come ci appare, otteniamo una linea continua che presenta strani "occhielli": è il cosiddetto moto di retrocessione dei pianeti, che già nell'antichità era risultato di difficile spiegazione e che viene ripreso in considerazione dagli astronomi del XVI secolo. Per spiegare questo moto apparente di retrocessione dei pianeti si sviluppano delle teorie tra cui:

· Aristotele sviluppa la teoria delle sfere omocentriche, già studiata lo scorso anno.

· Modello a epiciclo - deferente proposto da Apollonio e Ipparco e sviluppato da Tolomeo, nel quale la Terra è al centro dell'Universo (il pianeta ruota attorno ad un punto, che a sua volta ruota di moto circolare attorno alla terra, ferma al centro dell'universo).

Entrambe le teorie spiegano con moti circolari perfetti un moto che appare non regolare. Entrambe però hanno dei difetti: quando i marinai dovevano calcolare una rotta, per conoscere la latitudine dovevano puntare su un pianeta di cui conoscevano la posizione, però questo metodo oltre ad essere complicato dava sempre degli errori. Non esistevano teorie alternative.

Copernico

Copernico e la sua opera

Nato nel 1473 a Torun. Studia prima a Cracovia poi si reca in Italia (Bologna, Roma, Padova, Ferrara). Nel 1506 torna in Polonia e nel 1543, quando muore, viene pubblicata la sua opera "De revolutionibus orbium coelestium", in cui sostiene che è il Sole al centro dell'Universo e non la Terra. Un certo Osiander viene incaricato di scrivere l'introduzione, ma vedendo che l'opera avrebbe potuto portare dei problemi per le tesi sostenute, dice che la teoria copernicana non è da prendere alla lettera, ma è solo un'ipotesi operativa, un modo migliore e più semplice per calcolare le rotte. Nell'opera ci sono 7 principali tesi:

· L'universo ha forma sferica ed è quindi finito, anche se immensamente grande;

· Al suo centro è collocato il Sole;

· Intorno al sole ruotano tutti i pianeti, compresa la Terra;

· Il centro della Terra non è perciò il centro del mondo, come nel sistema aristotelico - tolemaico, ma solo quello dell'orbita lunare e della gravità;

· La Terra compie in un moto diurno un'intera rotazione intorno ai suoi poli. È a causa della rotazione terrestre che vediamo Sole, Luna, pianeti sorgere e tramontare e le stelle ruotare intorno al polo celeste;

· Il moto annuo del Sole sul piano dell'eclittica è apparente e dovuto al movimento di rivoluzione della Terra;

· Le irregolarità del corso dei pianeti dipendono dal moto terrestre.

Rifiuto della teoria copernicana

Dal 1543 al 1610 la teoria copernicana era rifiutata anche dagli scienziati oltre che dai teologi e dalla Chiesa. Ci furono quindi tre tipi di rifiuto:

· Filosofico: autorevolezza di Aristotele che aveva postulato che la Terra era al centro dell'Universo.

· Religioso: prevale l'autorità della Chiesa. Nel libro di Giosuè c'è una battaglia nella quale viene chiesto a Dio di rallentare il tramonto e così avvenne. Questo passo veniva interpretato alla lettera: se si dice che Dio ha fermato il sole vuol dire che effettivamente si muove.

· Culturale: si era sempre pensato che l'Universo era stato creato in funzione dell'uomo. Quindi non aveva senso che Dio avesse creato tutto l'Universo per poi non porre l'uomo al centro di esso. C'erano anche resistenze di tipo psicologico oltre che culturale, sembrava di sminuire la dignità dell'uomo ponendolo alla periferia del cosmo.

Obiezioni scientifiche a Copernico

Prima del '600 c'erano anche dei rifiuti motivati scientificamente:

· Se la Terra girasse intorno al Sole, dovrebbe fare decine di migliaia di Km/h. Sarebbe una velocità enorme, avremmo un forte vento…. Questa grande velocità va contro ad ogni tipo di esperienza, questo perché la terra appare ferma e quindi sarebbe controintuitiva la teoria di Copernico.

· Se lancio un sasso da una torre, dato che la terra si muove dovrei vedere il sasso cadere con un moto parabolico e non verticale, ai piedi della torre.

Errore di parallasse: se guardo il termometro dritto vedo giusto, se guardo dall'alto o dal basso vedo la temperatura sbagliata. Se la persona si mette in una prospettiva diversa vede risultati sbagliati.

Copernico diceva che la terra faceva un moto circolare.

Secondo Copernico se guardo due stelle il 21 marzo le vedo allineate, il 21 settembre le vedo non in linea per l'errore di parallasse.

Al tempo fecero quest'esperimento e le videro nella stessa posizione e arrivarono quindi alla conclusione che la teoria copernicana era sbagliata. L'errore di parallasse non lo notarono, perché le stelle sono molto molto distanti dalla Terra; con gli strumenti di oggi si nota una piccolissima differenza.

Perciò gli scienziati del '600, vedendo che non c'era vento, che i moscerini non si schiantavano, che non c'era l'errore di parallasse, vanno contro Copernico.

Inoltre i calcoli secondo la teoria copernicana risultavano sbagliati perché Copernico pensava che l'orbita fosse circolare mentre noi sappiamo che è ellittica.

Queste obiezioni vengono superate dalla teoria di Galileo (nel 1610 viene pubblicato il suo libro Sidereus Nuncius).

Galileo e il telescopio

Nel 1609 avviene la svolta, quando Galileo inventa il telescopio. Esistevano già nel '600 dei cannocchiali, che venivano utilizzati soprattutto dagli ufficiali di marina olandesi. Questo cannocchiale ingrandiva solo di 3 volte. Galileo al tempo insegnava all'università di Padova e finanziato dai veneziani perfeziona il cannocchiale, arrivando a un ingrandimento di 30 volte. Fa poi una cosa nuova: non si limita ad osservare le cose che ci sono sulla terra, ma guarda il cielo e quindi i pianeti. Nel 1610 vengono inoltre pubblicate la 1^ e 2^ legge di Keplero. Queste leggi, combinate con le scoperte scientifiche (scritte nel "Sidereus nuncius") di Galileo, portano all'accettazione della teoria copernicana, che diviene scientificamente valida.

Prima l'astronomo Tycho Brahe inventa il sistema ticonico, che sostiene che la Terra è al centro, il sole gira intorno alla Terra e i pianeti girano intorno al Sole. Manteneva la Terra al centro dell'Universo, ma spiegava il moto di retrocessione in modo più semplice.

Questa teoria aveva diversi sostenitori, per il fatto che la Terra era mantenuta al centro dell'Universo.

Le leggi di Keplero

I legge di Keplero (1609-1610): tutti i pianeti ruotano intorno intorno al Sole descrivendo orbite ellittiche, di cui il Sole è uno dei fuochi.

Sapere che l'orbita è ellittica e non circolare rende i calcoli più attendibili.

II legge di Keplero (1609-1610): il raggio vettore tracciato dal Sole a uno dei pianeti descrive aree uguali in intervalli di tempo uguali (il tempo impiegato a percorrere un tratto di orbita è direttamente proporzionale all'area spazzata dal raggio vettore).

(T2 - T1) : (T4 - T3) = A1 : A2

Il pianeta ha velocità variabile e va più veloce quando è più vicino al Sole, perché deve compiere un percorso (T1,T2) minore per coprire un'area uguale. I calcoli funzionano meglio e quindi cade la prima obiezione scientifica fatta a Copernico.

Keplero scrive nel 1610 una lettera a Galilei con queste leggi, ma egli le sottovaluta e non le legge subito.

III legge di Keplero (1619): il quadrato del periodo di rivoluzione dei pianeti è proporzionale al cubo del semiasse maggiore delle loro orbite ellittiche.

Un pianeta più vicino al Sole impiega meno tempo per fare la sua rivoluzione, rispetto al tempo impiegato da un pianeta più lontano. Sulla velocità media non si dice nulla.

Osservazioni di Galileo

Nel 1610 Galileo pubblica il "Sidereus nuncius" "annuncio astronomico", nel quale descrive le osservazioni che aveva fatto con il telescopio; osservazioni che smantellano la tradizionale visione Aristotelica della metafisica. Sono:

· La superficie lunare presenta delle irregolarità, con questo la Luna non è più immaginata (da Aristotele) come una sfera perfetta che si muoveva intorno alla Terra;

· Il Sole presenta macchie in movimento;

· La Via Lattea è un ammasso di stelle: i confini dell'Universo sono enormemente dilatati;

· Giove ha 4 satelliti, i cosiddetti "astri o satelliti medicei" (in onore dei Medici). Con questo cade la teoria delle sfere omocentriche, in quanto incompatibile con l'idea che i pianeti abbiano dei satelliti che girano intorno a questi.

· Venere ha delle fasi, come la Luna: se la osserviamo non a occhio nudo, notiamo che non è sempre visibile interamente.

Accettazione della teoria copernicana

Una volta scoperte le leggi di Keplero e fatte le osservazioni da Galileo, la teoria copernicana viene accettata da tutti gli scienziati, quindi le sole obiezioni che rimangono sono di tipo filosofico, teologico e religioso.

La teoria tolemaica verrà soppiantata non da Copernico, ma nel 1610 da Keplero e Galileo.

Usiamo il termine rivoluzione scientifica per indicare che nella prima metà del '600 nasce la scienza moderna. Considerati padri della filosofia moderna sono:

* Bacone (1561-1626)

* Galileo (1564-1642)

* Cartesio (1596-1650), si chiamava René Descartes