Terra, teoria geocentrica e teoria eliocentrica

La passione di Tycho Brahe

Tycho Brahe coltivò sin dall’adolescenza la passione per l’astronomia e si distinse nel campo dando contributi importantissimi. Studiando l’Almagesto di Tolomeo e il De revolutionibus di opernico capì che le ipotesi formulate fino a quel momento erano basate su tavole che davano informazioni poco precise sulla posizione dei pianeti. Brahe comprese chiaramente quindi che per elaborare una teoria soddisfacente sui moti planetari era necessario migliorare le osservazioni, affidandosi a strumenti quanto più accurati possibile, ed effettuarle in modo sistematico, notte dopo notte e su un arco di tempo più lungo. Nel 1570 realizzò il suo primo grande quadrante astronomico. Brahe catalogò oltre 1000 stelle, provò che le comete sono corpi celesti veri e propri e mostrò le irregolarità dell'orbita lunare.

La supernova di Cassiopea

Nel 1572 apparve una nuova stella nella costellazione di Cassiopea. Per circa un anno e mezzo la stella brillò moltissimo, poi la sua luminosità diminuì fino a scomparire: si trattava di una supernova. Le osservazioni effettuate notte dopo notte, descritte da Tycho Brahe nel De stella nova (1573), gli suggerirono che il fenomeno non poteva essere di natura atmosferica, al contrario di quanto la concezione dell’epoca, basata sulla fissità e immutabilità del mondo delle stelle, avrebbe fatto pensare e che la stella si trovava ad una grande distanza. L’osservazione di supernove da parte di Tycho Brahe, nel 1572, e da Keplero, nel 1604, furono determinanti per le argomentazioni di Galileo Galilei (1564-1642) contro la dottrina dell’immutabilità dei cieli. La teoria eliocentrica di Niccolò Copernico, le osservazioni di Giove (compresa la scoperta dei suoi satelliti) e della Luna furono i pilastri su cui si basò la Rivoluzione astronomica che si è verificata tra la fine del Cinquecento e il Seicento.

Il viaggio e l'osservatorio di Hven

Nel 1575 Tycho Brahe intraprese un lungo viaggio fino a Venezia e rientrato in patria ricevette dal re Federico II l'incarico di realizzare un osservatorio astronomico sull'isola di Hven (“Uraniborg”). Qui Brahe effettuò le sue osservazioni astronomiche, esclusivamente ad occhio nudo per oltre 20 anni.

Il metodo della parallasse

Per calcolare le dimensioni e le distanze dei corpi celesti ricorreva alla parallasse, che egli calcolava sulla base di rilevamenti effettuati con vari strumenti, tra cui il quadrante astronomico. Il metodo della parallasse, per il calcolo della distanza degli oggetti celesti dalla Terra, si basa sul fatto che un oggetto sembra spostarsi sullo sfondo del cielo quando lo si osserva da due diversi punti ed è applicabile solo ai corpi celesti più vicini. In pratica viene preso in considerazione un triangolo avente come vertice l’oggetto di cui si vuole valutare la distanza e come base un segmento avente come estremi due punti dai quali l’osservatore guarda l’oggetto in due momenti diversi.La base del triangolo può avere lunghezza differente consentendo di determinare la parallasse sia di corpi celesti più vicini (base piccola) che più lontani (base molto grande). Basandosi sullo spostamento della parallasse e conoscendo la misura della base, la distanza tra la Terra e il corpo celeste in questione si determina mediante la trigonometria. Più il corpo è lontano e più l’angolo della parallasse si riduce fino a divenire irrilevabile rendendo impossibile il calcolo. Ad esempio, la supernova di Cassiopea doveva essere molto più lontana della Luna dato che non presentava nessuna parallasse sensibile (al contrario, negli ambienti accademici del tempo, si riteneva che tutti i corpi celesti appartenenti al cielo delle stelle fisse non avrebbero dovuto essere soggetti a mutazioni).

Le comete e il modello geo-eliocentrico

Tra il 1577 e il 1585 l'osservazione di diverse comete, oggetti di luminosità diffusa e il cui moto sembrava irregolare, confermò la fondatezza della posizione di Tycho Brahe contraria al concetto di immutabilità delle sfere celesti fino ad allora universalmente accettata. Dopo varie osservazioni Brahe dedusse che la cometa doveva essere molto più lontana della Luna e questa conclusione contrastava con la teoria che assimilava le comete a un fenomeno atmosferico, come nubi e lampi, piuttosto che a un fenomeno riguardante il regno degli oggetti immutabili, situato al di là della Luna. Tycho Brahe propose un modello planetario che possiamo definire geo-eliocentrico: tutti i pianeti ruotavano intorno al Sole ma quest’ultimo ruotava intorno alla Terra, immobile. Assertore dell’immobilità della Terra, Brahe rifiutò il sistema copernicano, proponendo un modello ibrido fra il quello eliocentrico e quello geocentrico.

L'eredità di Brahe e il sistema geocentrico

Nel 1600 assunse come assistente Giovanni Keplero, al quale lasciò l’enorme patrimonio delle proprie osservazioni. Proprio a partire dai dati delle osservazioni di Brahe, Keplero formulò successivamente la sua teoria e interpretò correttamente il moto retrogrado di Marte, ovvero l’apparente inversione della sua direzione di moto. Brahe morì nel 1601 e le sue ultime parole, trascritte dallo stesso Keplero, furono "Ne frusta vixisse vidar" (Spero che non sembri che ho vissuto invano").

Il sistema geocentrico è un modello astronomico che pone la terra al centro dell’universo, mentre tutti gli altri corpi celesti ruotano attorno ad essa.Il sistema geocentrico venne ideato dall’astronomo greco Eudosso di Cnido, con il contributo di Platone; all’epoca, questa teoria, fu innovativa perchè sostituì quella che era la cosmografia arcaica.I più importanti innovatori e sostenitori della teoria geocentrica, però, furono Tolomeo e Ipparco (da qui il nome “sistema tolemaico”).L’operato di questi due studiosi, impose rapidamente il sistema geocentrico in tutto il mondo antico, sia ad oriente che ad occidente, sia tra cristianesimo che islam.Ad ogni modo, il sistema geocentrico ebbe la più ampia diffusione nell’antichità, precisamente durante il medioevo, perchè ritenuto in accordo, non solo con le antiche teorie astronomiche dell’epoca, ma anche per la coerenza con le opinioni filosofiche e religiose.

Versione Tolemaica: Il sistema geocentrico, come già detto, fu perfezionato da Tolomeo nel 2 secolo d.c dopo che prese in considerazione e perfezionò le opere di Apollonio e Ipparco. Dando una visione in cui la Terra era in una posizione privilegiata, ovvero al centro dell’universo, rendeva naturale considerare l’uomo come il fine ultimo della creazione divina.Secondo il sistema tolemaico la Terra è ferma al centro dell’universo e intorno a essa ruotano, in ordine di distanza, la Luna, Mercurio, Venere, il Sole, Marte, Giove, Saturno e le cosiddette stelle fisse. In un secondo tempo il sistema venne completato introducendo una nona sfera, per giustificare la precessione degli equinozi, e una decima sfera, o primo mobile, che si pensava guidasse gli altri corpi celesti.

La teoria copernicana e la rivoluzione scientifica

Il modente su calcopi astronomici e probabilmente su lavori di alcuni studiosi arabi che ripresero le idee dei greci.Copernico, in realtà, iniziò il suo lavoro già nel 1506, ma non fu pubblicato sino all’anno della sua morte. Sebbene lui stesso non avesse problemi con la morale della chiesa, la sua teoria fu fortemente criticata, poiché in contrasto con la visione, più moralmente accettabile, in voga fino ad oggi.La teoria copernicana fu in seguito rivisitata da Galileo Galilei. Anch’egli aveva esposto, spesso, teorie eliocentriche, che però fino ad allora erano state considerate del tutto eretiche, e per il quale fu condannato dalla chiesa. La dimostrazione finale, ovvero, ciò che mise fine alla controversia tra scienza (teoria eliocentrica) e chiesa (teoria geocentrica), a favore della teoria eliocentrica, arrivò definitivamente nel 1851, per opera del fisico J.B.L. Foucault, attraverso l’esperimento del “pendolo di Foucault”. La pubblicazione del sistema copernicano costituì inoltre, uno stimolo per lo studio dell’astronomia e della matematica che gettò le basi per le ricerche dell’astronomo tedesco Giovanni Keplero e del fisico Isaac Newton. La divulgazione della teoria copernicana, segnò l’inizio di quella che è nota come “Rivoluzione scientifica”, che comportò un mutamento radicale della conoscenza.

La sfericità della Terra

La Terra è un Pianeta e, come gli altri pianeti, è un corpo di forma sferica, isolato nello spazio. Queste affermazioni non scaturiscono direttamente dall'esperienza quotidiana, in quanto normalmente viviamo sulla superficie del pianeta che, per le sue dimensioni, ci appare piatta. Oggi, però, abbiamo a disposizione immagini dallo spazio che fanno ormai parte della vita di tutti i giorni: documentari televisivi, servizi meteorologici; queste immagini, meglio di qualunque argomentazione, dimostrano che la Terra è un pianeta. L'uomo ha intuito e dimostrato la sfericità della Terra anche prima dell'era spaziale, basandosi su diverse esperienze, alcune delle quali, le più semplici, sono qui elencate, proprio perché chiunque possa ripeterle, senza nessuna particolare attrezzatura ed apprezzando fino in fondo il lungo cammino della Scienza.

Prove della sfericità terrestre

Se dalla riva del mare vediamo avvicinarsi una nave, ci accorgiamo che per primi compaiono gli alberi, le ciminiere e le parti più alte del ponte e poi, ultimo, lo scafo. Il contrario si verifica se la nave si allontana. Tutto questo non avverrebbe se la Terra fosse piatta. Per un osservatore che si arrampica lungo i fianchi di una montagna l'orizzonte, pur rimanendo circolare, si ingrandisce via via che aumenta la quota. Tra le infinite figure geometriche solo la sfera ha la proprietà di apparire circolare, da qualsiasi punto la si osservi. Nello stesso istante il cielo diurno o notturno appare diverso ad osservatori posti in luoghi diversi della Terra. In particolare, se ci muoviamo verso Sud, le stelle meridionali ci appaiono via via più alte e sempre più basse quelle settentrionali. Viceversa se ci muoviamo verso Nord.Se due osservatori, in luoghi a diversa longitudine, osservano contemporaneamente il cielo, quello che si trova ad Est vede le stesse stelle in posizione più occidentale dell'altro e viceversa per l'osservatore che si trova più ad Ovest

L'ombra della Terra e la sua forma

Durante le eclissi di Luna l'ombra della Terra, proiettata sul nostro satellite, è circolare. Solo un corpo sferico, comunque illuminato, può proiettare un'ombra sempre circolare.Anche usando un piccolo telescopio gli altri corpi del sistema solare ci appaiono di forma sferica ed isolati nello spazio. Per analogia questo dovrebbe valere anche per la Terra. La Terra non è esattamente sferica, infatti: Il diametro equatoriale è leggermente superiore a quello polare. La sua superficie presenta valli e montagne, punti più alti e punti più bassi rispetto a qualsiasi livello medio. Possiamo quindi definire la Terra un ellissoide di rotazione (una specie di pallone da rugby) rugoso. Non dimentichiamo però che schiacciamento e rugosità sono del tutto trascurabili rispetto alle sue dimensioni, ed è per questo che, dallo spazio, ci appare perfettamente sferica.