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2. IL SISTEMA SOLARE

Ormai siamo sicuri che il Sistema Solare è fatto così:
Il Sole è il perno intorno al quale ruotano i nove pianeti classici, i loro satelliti ed altri corpi minori, ma soltanto negli ultimi secoli siamo riusciti a comprendere la vera struttura del Sistema Solare.

L'uomo ha osservato il cielo già da cinque o sei millenni fa, inizialmente per la superstizione che attribuiva agli astri poteri divini e la capacità di influire sulle vicende umane. Infatti l'Astrologia è il progenitore dell'Astronomia ed ha spinto gli studiosi a fare quelle osservazioni che sono state alla base della conoscenza del cielo. Ancora Keplero, che dichiarava di non crederci, preparava gli oroscopi per il condottiero Wallenstein. La conoscenza del cielo serviva anche a scopi pratici: la misura del tempo, la compilazione dei calendari soprattutto per l'agricoltura, l'orientamento. Per esempio nell'antico Egitto si conosceva l'approssimarsi delle piene del Nilo dalla posizione della stella Sirio; Omero nell'Odissea parla di navigazione astronomica basata sulle Pleiadi. Ovviamente tutte le osservazioni erano effettuate soltanto con l'aiuto di strumenti molto semplici, tipo riga, compasso e goniometro.

IL SISTEMA TOLEMAICO

Tralasciando le concezioni più fantasiose, come quella che la Terra fosse appoggiata sul dorso di una tartaruga o che fosse sostenuta da Atlante, per molti secoli è stato ritenuto vero il Sistema Tolemaico, opera dell'antico astronomo greco Claudio Tolomeo, tra il primo e il secondo secolo dopo Cristo.

Secondo Tolomeo, ispiratosi alla concezione filosofica di Aristotele, la Terra era il centro dell'universo e la Luna, il Sole, i Pianeti e le Stelle ruotavano intorno alla Terra; i percorsi degli astri dovevano svolgersi su dei cerchi, essendo ritenuto il cerchio la figura naturale perfetta: le stelle erano immaginate su una sfera che circondava tutto. In precedenza Aristarco di Samo aveva immaginato, fin dal terzo secolo a.C., il Sistema eliocentrico, con il Sole in posizione centrale ed i pianeti, compresa la Terra, in orbita intorno al Sole. Questa concezione non fu accettata, sia per la prevalente autorità di Aristotele, sia perché tutti vedevano il Sole muoversi in cielo mentre sentivano la Terra ben ferma sotto i piedi ed anche per una certa presunzione che faceva sentire il nostro mondo come il centro di tutto.

Quello che si affermò fu quindi il Sistema geocentrico di Tolomeo la cui opera Mathematike syntaxis fu tradotta dagli arabi nei secoli successivi ed arrivò in Europa col nome di Almagesto, resistendo per almeno 1400 anni. Il sistema dei cerchi non si accordava perfettamente ai dati delle osservazioni per cui già Tolomeo era stato costretto ad ipotizzare che i cerchi non fossero esattamente centrati sulla Terra e che ogni pianeta girasse su un cerchio più piccolo detto epiciclo, il cui centro girava intorno alla Terra lungo il cerchio più grande detto deferente. Nei secoli successivi aumentando la precisione delle osservazioni furono trovate altre discrepanze col modello teorico. Per poterle spiegare si dovettero introdurre altri cerchi ancora più piccoli che si muovevano sugli epicicli arrivando ad un garbuglio tale che Alfonso X re di Castiglia nel XIII secolo disse: "Se l'Onnipotente avesse chiesto il mio parere prima di imbarcarsi nella creazione, gli avrei suggerito qualcosa di meno complicato".

LA RIVOLUZIONE COPERNICANA

In effetti il sistema era più semplice di quello che sembrava, eravamo noi ad ostinarci nell'errore di ritenere il cielo costretto nelle sole figure della sfera e del cerchio. La riforma dell'astronomia iniziò con Nicolò Copernico, che dopo numerosi studi svolti a Cracovia, Bologna e Padova si stabilì in Prussia come canonico e riprese l'antico sistema eliocentrico di Aristarco convinto che fosse quello esatto. La sua concezione fu pubblicata nel 1543, anno della sua morte, col titolo "De revolutionibus orbium coelestium". Anche qui era comunque necessario postulare l'esistenza degli epicicli, per avere l'accordo con le osservazioni.

Copernico ebbe il merito di aver risvegliato l'attenzione sul sistema eliocentrico; chi fece un grande passo avanti fu Keplero, che nei primi due decenni del 1600 pubblicò le opere "Astronomia nova" e "Harmonices mundi" nelle quali venivano enunciate le famose tre leggi sui moti planetari. Keplero, confrontando i dati osservativi raccolti dal suo maestro Tycho Brahe, si convinse che le orbite dei pianeti sono delle ellissi e non dei cerchi, che la velocità dei pianeti non è costante e che il tempo impiegato a ruotare intorno al Sole aumenta con l'aumentare della distanza. Queste tre leggi eliminavano completamente la necessità di inventarsi epicicli e deferenti e tutte le misure a loro assegnate, ricavate empiricamente e diverse da un pianeta all'altro: infatti le irregolarità nei moti planetari derivano unicamente dall'eccentricità dell'orbita e dalle variazioni delle velocità. In questo modo con tre semplici regole si potevano spiegare tutti i movimenti planetari, in accordo con le osservazioni. Tuttavia la concezione eliocentrica non si affermò subito, anche per l'opposizione della Chiesa, che riteneva la Terra creazione privilegiata di Dio e centro del creato ed aveva abbracciato la concezione aristotelica, e quindi tolemaica, perché ben si accordava con quanto scritto nella Bibbia. Per esempio Giordano Bruno, domenicano ribelle, fu messo al rogo nel 1600 non solo per le sue divergenze su dogmi della fede ma anche per aver sostenuto l'infinità dell'universo e l'esistenza di infiniti soli e pianeti, dove potrebbero esistere altre forme di vita oltre alla nostra sulla Terra. Di Bruno, che non era un astronomo ma un filosofo, è stato detto che il suo pensiero conteneva già il seme della futura teoria della relatività.

In seguito Galileo Galilei, genio dell'astronomia e della fisica, osservando il cielo col telescopio (il cannone, come lo chiamava lui) trovò diversi indizi a favore della teoria eliocentrica: La Luna aveva crateri e catene montuose e quindi non era quella perfetta sfera di cristallo ipotizzata nel presupposto che tutto ciò che era in cielo fosse perfetto mentre le imperfezioni erano confinate nel mondo sublunare, cioè a casa nostra. Giove aveva quattro satelliti che gli orbitavano intorno: questo distruggeva l'idea preconcetta del centro unico fisso nella Terra. Ma la prova la ottenne osservando Venere, che presentava delle fasi (simili a quelle della Luna): queste fasi non avrebbero potuto verificarsi nel sistema tolemaico (vedi Galileo e le fasi di Venere)

Tuttavia i fedeli seguaci di Aristotele e Tolomeo non si lasciavano scoraggiare: quando Galileo diceva loro "venite a vedere voi stessi" quelli rispondevano che non c'era nessun bisogno di osservare quando tutto era già stato definito da Aristotele e che comunque quello che Galileo credeva di vedere erano soltanto chimere, giochi di specchi, illusioni prodotte dai suoi strumenti. Infine anche Galileo ebbe i suoi guai con l'Inquisizione dopo aver pubblicato nel "Dialogo sopra i massimi sistemi" del 1632 le sue convinzioni sull'esattezza del sistema eliocentrico; contro di lui venivano portate anche le Sacre scritture dove si diceva che Giosué aveva fermato il Sole per poter terminare vincitore una certa battaglia: se Giosué l'aveva fermato voleva dire che il Sole si muoveva. Comunque l'uso del telescopio portò ad altre scoperte che confermarono sempre più l'ipotesi eliocentrica finché ogni dubbio in merito fu abbandonato dopo che Isaac Newton presentò la sua legge della gravitazione universale, nell'opera "Philosophiae naturalis principia mathematica" pubblicata nel 1687 e contenente anche le tre leggi della dinamica.

Keplero cercava un nesso tra i dati osservativi ed è riuscito ad unificare le regole del moto di tutti i pianeti. Newton cercava il perché delle cose e fece un grande passo avanti verso l'unificazione delle regole della natura: la sua legge di gravitazione comprende le tre leggi di Keplero e le rende matematicamente necessarie. Vediamo come le leggi di Keplero e di Newton spiegano la dinamica del Sistema solare.

   

Alfonso X di Castiglia

Nicolò Copernico

Johannes Keplero

Giordano Bruno

Galileo Galilei

Isaac Newton
  
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