Astronomia, tesina

Liceo Polivalente statale “Don Quirico Punzi”

Cisternino (BR)

Esame di Stato

2014-2015

Astronomia

Filia

Grafia

Forse il nostro universo

si trova dentro al dente

di qualche gigante.

(Anton Cechov)

Gianpiero Vignola

V BT

Gianpiero Vignola

Via Lattea, Realizzata da: Gianpiero Vignola, Canon Eos 1100d + 18-55 a 18mm Posa singola. Data: 24/09/13, Ora:

21:00, ISO: 800, Esposizione: 120”, Fuoco: manuale.

Congiunzione Luna-Venere, Realizzata da: Gianpiero Vignola, Canon Eos 1100d + 18-55 a 18mm Posa singola. Data:

06/11/13, Ora: 17:20, ISO: 400, Esposizione: 2”, Fuoco: manuale.

1 Premessa e indice

Premessa

L’

hobby più bello che ho, così definirei il mio rapporto con l’astronomia. Ho iniziato ad interessarmene da

ormai 5 o 6 anni ma ancora non conosco quasi nulla di questa meravigliosa branca della fisica. Quando mi

sono ritrovato a dover scegliere l’argomento della mia ‘tesina’ è stata d’obbligo, dunque, la scelta di trattare di

astronomia, proprio perché ho ritenuto che approfondire e riorganizzare le mie conoscenze in merito realizzando

un elaborato sarebbe stato molto costruttivo. E così è stato, ho avuto modo di imparare nuove ed utili nozioni che

un astrofilo non può non conoscere; inoltre, spinto dalla necessità di rendere il lavoro coerente con gli argomenti

trattati durante il mio percorso di studio, ho avuto la possibilità di affacciarmi su altri importanti aspetti di questo

argomento quali quello storico, filosofico e letterario. Infine, per quanto riguarda la parte grafica del lavoro, ho deciso di dedicarci molto tempo e di renderla particolarmente ‘ricca’, poiché ritengo che parlare di astronomia senza

mostrare i suoi oggetti di studio nella loro bellezza sia riduttivo.

Indice

1 ASTRONOMIA pg 3

1.1 Dalla preistoria all’età greca...........................................................................................................................

pg 4

1.2 Astronomia e filosofia antica........................................................................................................................ pg 5

1.3 Astronomia di Dante....................................................................................................................................

pg 5

1.4 La teoria copernicana................................................................................................................................... pg 6

1.5 Galileo Galilei.............................................................................................................................................. pg 7

1.6 Astronomia moderna....................................................................................................................................

pg 8

1.7 Dalla visione di Comte a quella odierna.......................................................................................................

pg 8

1.8 Rapporto tra astronomia e letteratura...........................................................................................................

pg 9

1.8.1 Richard Feynman......................................................................................................................................... pg 9

1.8.2 Eugenio Montale......................................................................................................................................... pg 10

1.8.3 Italo Calvino................................................................................................................................................

2 ASTROFILIA pg 11

2.1 Tempo siderale............................................................................................................................................. pg 12

2.2 Moti terrestri e celesti.................................................................................................................................. pg 13

2.3 Come orientarsi nel cielo............................................................................................................................. pg 15

2.4 Il Telescopio................................................................................................................................................. pg 15

2.4.1 Telescopi ottici............................................................................................................................................. pg 16

2.4.2 Supporti per il telescopio............................................................................................................................. pg 16

2.4.3 Altre tipologie di telescopi........................................................................................................................... pg 17

2.5 Cosa c’è in cielo?.......................................................................................................................................... pg 17

2.5.1 Il Sole.......................................................................................................................................................... pg 17

2.5.2 La Luna....................................................................................................................................................... pg 18

2.5.3 Le stelle........................................................................................................................................................ pg 19

2.5.4 I pianeti........................................................................................................................................................ pg 20

2.5.5 Le ‘stelle’ cadenti.......................................................................................................................................... pg 20

2.5.6 Le ‘stelle’ comete e gli asteroidi.................................................................................................................... pg 21

2.5.7 I sistemi stellari............................................................................................................................................ pg 21

2.5.8 Nebulose...................................................................................................................................................... pg 23

2.5.9 Ammassi stellari........................................................................................................................................... pg 23

2.5.10 Galassie........................................................................................................................................................

3 ASTROGRAFIA pg 25

3.1 I limiti dell’occhio umano............................................................................................................................. pg 26

3.2 Come viene catturata l’immagine................................................................................................................. pg 27

3.3 Astrografia senza inseguimento.................................................................................................................... pg 27

3.4 Astrografia con inseguimento....................................................................................................................... pg 29

3.5 La post-produzione ..................................................................................................................................... pg 29

3.5.1 Posa singola.................................................................................................................................................. pg 30

2.5.2 Somma di pose............................................................................................................................................. pg 31

3.6 Tavoletta equatoriale..................................................................................................................................... pg 31

3.6.1 Barn door a montatura isoscele..................................................................................................................... pg 32

3.6.2 Motorizzazione............................................................................................................................................ pg 32

3.6.3 La mia barn door.......................................................................................................................................... pg 33

3.7 L’inquinamento luminoso............................................................................................................................. pg 34

Credits.......................................................................................................................................................................

2

Astronomia

“La più sublime, la più nobile tra le Fisiche scienze”, così Leopardi definisce l’astronomia,

la “legge delle stelle” (dal greco: αστρονομία = αστρον, stella + νόμος, legge). Ed’ è proprio

di ciò che si occupa questa branca della fisica: osservare, studiare e cercare di spiegare i

fenomeni celesti. Fenomeni che affascinano l’uomo da sempre e che regalano emozioni

strepitose a chi è in grado di coglierle.

1 babilmente legami con le grandi capacità di calcolo astronomico Babilonesi e di sicuro le sofisticate tecniche agricole di

Dalla preistoria all’età greca

.1 mico Babilonesi e di sicuro le sofisticate tecniche agricole di

È questa civiltà sono diretta conseguenza dell’ottima organizzazione del tempo raggiunta grazie a questi studi.

impossibile definire una data di nascita dell’astronomia, così come è impossibile classificare ed elencare tutti i

contributi nello studio di questa materia provenienti dalle antiche civiltà; tuttavia si possono distinguere tre grandi

periodi nella storia di questa scienza il primo dei quali ha radici molto antiche. Le prime testimonianze, rappresentate

da manufatti e pitture rupestri, risalgono a 15-16 000 anni fa; queste attribuiscono a diversi Dei i fenomeni celesti (da sempre l’uomo ricorre alle divinità quando non sa spiegarsi un qualcosa in maniera razionale) il Sole, la Luna, i pianeti e le stelle erano oggetto di venerazione.

Con il passare del tempo sono migliorati i metodi di analisi dei fenomeni celesti e diverse civiltà hanno approfondito gli studi astronomici con l’intento principale di scandire il tempo unito alla pretesa, ancora oggi esistente, di prevedere il futuro analizzando il comportamento del cielo (astrologia).

Una fra le prime civiltà ad aver dato importanti contributi nell’analisi astronomica è senz’altro quella Babilonese che, con l’invenzione del calcolo algebrico, iniziò le prime analisi dei moti celesti. Gli studi più precisi da loro effettuati furono quelli riguardanti il Sole e la Luna, essi per primi organizzarono il giorno in 24 ore e suddivisero l’orbita dei corpi celesti principali in 360 parti, introducendo il sistema sessagesimale. Crearono dei calendari molto precisi fra i quali uno che durava 12 mesi lunari e iniziava con il primo plenilunio di primavera. Anche la funzione delle famose Ziqqurat ha probabilmente legami con le grandi capacità di calcolo astronomico Babilonesi e di sicuro le sofisticate tecniche agricole di questa civiltà sono diretta conseguenza dell’ottima organizzazione del tempo raggiunta grazie a questi studi.

Altro passo importante nella storia dell’astronomia è quello rappresentato dal contributo dei Greci, in questa fase l’astronomia inizia progressivamente a dividersi dall’astrologia e vanno via via definendosi le teorie che resteranno poi invariate per circa 2000 anni. I contributi più importanti sono in questo periodo quelli di filosofi come Talete, Aristotele, Tolomeo e altri (vedi paragrafo 1.2). Lo scopo principale dell’astronomia Greca, consolidate le tecniche agricole mesopotamiche riprese e migliorate, era quello di fornire strumenti di orientamento validi in mare inoltre, con il fiorire della filosofia iniziò a diventare sempre più accentuata l’esigenza di creare modelli universali che spiegassero la realtà e dunque anche i fenomeni astronomici. I greci intuirono la sfericità della terra, diedero nomi e classificarono le costellazioni, riuscirono a calcolare con altissima precisione la distanza fra la Terra e la Luna, analizzarono con più precisione il moto dei pianeti e vennero addirittura avanzate ipotesi di eliocentrismo poi trascurate.

È proprio in Grecia che nasce il modello Aristotelico-Tolemaico (dai nomi dei filosofi che ne hanno dato i maggiori contributi) che spiegava quasi la totalità dei fenomeni celesti (ad esclusione di eventi come comete o sciami meteorici ai quali verranno ancora dati per molto tempo significati mistici).

3 ASTROnomia

1 Astronomia e filosofia antica

.2

I

n Grecia lo studio dell’astronomia come scienza si sviluppa parallelamente alla nascita della filosofia ed è oggetto di analisi proprio dei primi filosofi. Talete, Anassimandro e Anassimene ad esempio, nella loro ricerca dell’archè (principio primo unificatore dei fenomeni) non possono che trovare materia di studio nel cielo, da sempre elemento mistico della natura. In questa fase (filosofia Ionica VI sec. a.C.) emergono alcune concezioni non del tutto corrette, viene ad esempio data forma cilindrica alla Terra da Anassimandro, e attribuita ad essa l’origine delle stelle. Iniziano anche, però, a comparire i primi importanti contributi nello studio astronomico; Talete, ad esempio, calcola con abbastanza precisione i diametri apparenti di Sole e Luna e si narra abbia, addirittura, previsto un’eclissi solare (anche se risulta alquanto difficile analizzando le conoscenze astronomiche e matematiche dell’epoca).

Circa 200 anni dopo fra i filosofi Ionici fu uno studente di Platone a segnare un’altra importante svolta nella concezione del cosmo: Eudosso di Cnido. Egli introdusse, probabilmente per primo, il concetto di sfere geocentriche che contenevano i pianeti, il Sole e la Luna. Per spiegare adeguatamente tutti i moti di questi Aristotele, successivamente, corresse questa teoria dicendo che i corpi celesti non erano fissi nelle loro sfere ma seguivano diverse orbite (fra cui gli epicicli) giungendo ad un totale di oltre 50 circonferenze; con esse creò un modello di universo al quale diede inoltre consistenza fisica. La cosmologia aristotelica prevedeva, infatti, la Terra, composta da fuoco, aria, terra e acqua (ognuno di questi si muoveva secondo la propria natura) e i cieli, organizzati in sfere costituiti da una sostanza eterna ed inalterabile detta Etere. L’ultima sfera nel modello Aristotelico era quella delle stelle fisse o primo mobile, questa metteva in moto le sfere interne ed era mossa direttamente dalla volontà del primo mobile, Dio.

Da questo momento in poi altri contributi matematici (errati ma che ben si adattavano alla concezione geocentrica) portarono alla nota tesi di Tolomeo (II sec. d.C.) che riprende a pieno la teoria di Aristotele la quale viene solo leggermente rivista. (è per questo che convenzionalmente il modello geocentrico viene detto Aristotelico-Tolemaico).

Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--C

uriosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Cur

ità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curioi- La prima misura del meridiano

L

a prima misura della circonferenza terrestre venne effettuata da Eratostene di Cirene nel III secolo a.C. esso forse per il caso o forse per la precisione con cui effettuò il calcolo, ottenne un risultato con un errore di appena il 3% rispetto alla realtà. L’astronomo si accorse che a Siene, durante il solstizio d’estate i raggi del sole penetravano fino in fondo ai pozzi, era cioè allo zenit (questo è dovuto al fatto che la città si trova molto vicina al Tropico del Cancro). L’anno dopo, esattamente lo stesso giorno, Eratostene misurò ad Alessandria con uno gnomone (bastone di legno conficcato nel terreno) l’angolo di incidenza dei raggi solari: 7° 12’. Dedusse che questo angolo rappresentava l’angolo che le due città formavano con il centro della terra e quindi trovato che 7° 12’ è circa 1/50 di 360° moltiplicò la distanza fra le due città (nota) per 50 e ottenne la misura della circonferenza terrestre (circa 39000 km rispetto ai 40008 km effettivi). L’errore nella misura, oltre che all’imprecisione degli strumenti usati è dato dal fatto che le due città prese in analisi non si trovano sullo stesso meridiano come credeva Eratostene, ma su meridiani che distano fra loro circa 3°.

Iosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curiosità--Curios

4

Gianpiero Vignola

1 L’astronomia di Dante

.3

P

arlando di astronomia non può che essere d’obbligo citare il padre della lingua italiana, Dante Alighieri. Dante sia nel Convivio che nella Divina Commedia tratta, anche in maniera abbastanza approfondita, temi cosmologici e astronomici, aprendo ai lettori uno spaccato nelle concezioni dominanti nel periodo medioevale. L’intera struttura del paradiso nella Commedia, ad esempio, non è altro che la copia esatta del modello Aristotelico-Tolemaico dei cieli.

“E ancora è altissima di tutte le altre [Dante parla di astronomia], però che, sì come dice Aristotile nel cominciamento de l’Anima, la scienza è alta di nobilitade per la nobilitade del suo subietto e per la sua certezza; e questa più che alcuna de le sopra dette è nobile e alta per nobile e alto subietto, ch’è de lo movimento del cielo; e alta e nobile per la sua certezza, la quale è sanza ogni difetto, sì come quella che da perfettissimo e regolatissimo principio viene.