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Testi: Margherita Hack e Massimo Ramella Progetto grafico: Studio Link (www.studio-link.it) Referenze iconografiche: Corbis pp. 8, 18 © Corbis; p. 12 © Bettmann; p.16 © Stapleton Collection; p. 17 © Bettmann; pp. 20, 24 © Bettmann; p. 22 © Paul Almasy; p. 28 © Bettmann; p. 32 © Gustavo Tomsich; p. 35 © Stefano Bianchetti; p. 37 © Michael Freeman; pp. 40, 47 © Roger Ressmeyer; p. 43 © Corbis; p. 46 Hulton-Deutsch Collection; p. 47 © Bettmann; p. 55 © Bettmann; p. 56 © Mark Garlick; p. 73 © Bettman; p. 74 © Jonathan Blair; p. 77 © Bettmann; p. 87 © Bettmann. Contrasto/SPL p. 25 © Jean-Loup Charmet; p. 41 © Royal Astronomical Society; p. 52 © Emilio Segre Visual Archives/American Institute of Physics; p. 53 © Science Photo Library; p. 55 © Science Photo Library; p. 62 © Emilio Segre Visual Archives/ American Institute of Physics; p. 84 © Ria Novosti. Fotolia copertina s e IV di copertina © Vaclav Janousek; copertina d © stanslavov; p. 11 © fiore26; p. 14 © ocwo; pp. 19, 49, 69, 79, 99 © raven; p. 23 © DenisNata; p. 27 © Georgios Kollidas; p. 30 © vege; p. 34 © MasterLu; p. 38 © valdis torms; p. 43 © Georgios Kollidas; p. 51 © neftali; p. 52 © Morphart; p. 57 © Özger Sarikaya; p. 59 © DeoSum; p. 68 © raven; p. 85 © angelo.gi; p. 93 © gollli; p. 97 © gollli; p. 109 © Stephen Sweet. NASA/ESA/ESO p. 26 © MPIA/Calar Alto Observatory; p. 28 © R. Sankrit e W. Blair (Johns Hopkins University); p. 33 © M. Taha Ghouchkanlu; p. 50 © H. Richer (University of British Columbia); p. 54 © the Exploratorium; p. 50 © SOHO (ESA & NASA); p. 57 © SOHO (ESA & NASA); p. 59 b © Pavel and Roman Cagas; p. 60 © H.E. Bond (ESA e STSCI); p. 66 © NASA, ESA, Hubble Heritage Team; p. 67 © J. Hester, A. Loll (ASU); p. 68 © NASA/CXC/MIT/ C.Canizares, M.Nowak; p. 60 © NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA); p. 71 © NASA JPL; p. 72 © Hubble data: NASA, ESA, and A. Zezas; p. 74 © Robert Gendler; p. 76 © H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC/LO), M.Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), the ACS Science Team, and ESA; p. 78 © NASA/CXC/M. Karovska; p. 8o, 87 a © NASA/WMAP; p. 81 © A. Bolton (Harvard-Smithsonian CfA) and the SLACS Team Science; p. 83 © NASA; p. 88 b © NASA, ESA, A. Riess (STScI, JHU); p. 89 © NASA / WMAP Science Team; p. 90, 95 © Nasa, L. Sromovsky, and P. Fry; p. 91 © NASA, ESA, and M. Buie (Southwest Research Institute); p. 92 a © The Galileo Project, JPL, NASA; p. 92 b © NASA/JPL; p. 93 as © NASA; p. 93 ad © NASA/JPL/Northwestern University; p. 94 b © NASA/JPL-Caltech/University of Arizona; p. 94 a © NASA, ESA, The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); p. 96 © NASA, ESA, H. Weaver, E. Smith; p. 97 © NASA; p. 98 © Nasa; p. 100 © NASA/Chris Gunn; p. 101 © ESA (C. Carreau); p. 103 © Courtesy W. M. Keck Observatory; p. 104 © ESO/H.H.Heyer; p. 105 © ESO; p. 106 © NASA, ESA; p. 107 © Hubble Heritage Team (STScI); p. 108 © NASA; p. 109 © NASA, ESA, STScI. Dove non altrimenti indicato, le immagini appartengono all’archivio Giunti. L’editore si dichiara disponibile a regolare le eventuali spettanze per quelle immagini di cui non sia stato possibile reperire la fonte. www.editorialescienza.it www.giunti.it © 2013 Editoriale Scienza srl via Bolognese, 165 – 50139 Firenze – Italia via Beccaria, 6 – 34133 Trieste – Italia Prima edizione: aprile 2013 Ristampa Anno 6 5 4 3 2 1 0 2017 2016 2015 2014 2013 Stampato presso Giunti Industrie Grafiche S.p.A. Stabilimento di Prato, azienda certificata FSC®

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Page 1: Testi: Margherita Hack e Massimo Ramella Referenze ......orologio, facilmente utilizzabile per misurare un intervallo di tempo di quasi un mese: il nostro satellite infatti cambia

Testi: Margherita Hack e Massimo Ramella

Progetto grafico: Studio Link (www.studio-link.it)

Referenze iconografiche: Corbis pp. 8, 18 © Corbis; p. 12 © Bettmann; p.16 © Stapleton Collection;

p. 17 © Bettmann; pp. 20, 24 © Bettmann; p. 22 © Paul Almasy; p. 28 © Bettmann;

p. 32 © Gustavo Tomsich; p. 35 © Stefano Bianchetti; p. 37 © Michael Freeman;

pp. 40, 47 © Roger Ressmeyer; p. 43 © Corbis; p. 46 Hulton-Deutsch Collection;

p. 47 © Bettmann; p. 55 © Bettmann; p. 56 © Mark Garlick; p. 73 © Bettman;

p. 74 © Jonathan Blair; p. 77 © Bettmann; p. 87 © Bettmann.

Contrasto/SPL p. 25 © Jean-Loup Charmet; p. 41 © Royal Astronomical Society;

p. 52 © Emilio Segre Visual Archives/American Institute of Physics; p. 53 © Science

Photo Library; p. 55 © Science Photo Library; p. 62 © Emilio Segre Visual Archives/

American Institute of Physics; p. 84 © Ria Novosti.

Fotolia copertina s e IV di copertina © Vaclav Janousek; copertina d © stanslavov;

p. 11 © fiore26; p. 14 © ocwo; pp. 19, 49, 69, 79, 99 © raven; p. 23 © DenisNata;

p. 27 © Georgios Kollidas; p. 30 © vege; p. 34 © MasterLu; p. 38 © valdis torms;

p. 43 © Georgios Kollidas; p. 51 © neftali; p. 52 © Morphart; p. 57 © Özger Sarikaya;

p. 59 © DeoSum; p. 68 © raven; p. 85 © angelo.gi; p. 93 © gollli; p. 97 © gollli;

p. 109 © Stephen Sweet.

NASA/ESA/ESO p. 26 © MPIA/Calar Alto Observatory; p. 28 © R. Sankrit e W. Blair

(Johns Hopkins University); p. 33 © M. Taha Ghouchkanlu; p. 50 © H. Richer (University

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p. 89 © NASA / WMAP Science Team; p. 90, 95 © Nasa, L. Sromovsky, and P. Fry; p. 91

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JPL, NASA; p. 92 b © NASA/JPL; p. 93 as © NASA; p. 93 ad © NASA/JPL/Northwestern

University; p. 94 b © NASA/JPL-Caltech/University of Arizona; p. 94 a © NASA, ESA,

The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); p. 96 © NASA, ESA, H. Weaver, E. Smith; p. 97

© NASA; p. 98 © Nasa; p. 100 © NASA/Chris Gunn; p. 101 © ESA (C. Carreau); p. 103 ©

Courtesy W. M. Keck Observatory; p. 104 © ESO/H.H.Heyer; p. 105 © ESO; p. 106 © NASA,

ESA; p. 107 © Hubble Heritage Team (STScI); p. 108 © NASA; p. 109 © NASA, ESA, STScI.

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in

dic

eL’ARMONIA DELLE SFERE CELESTIFin dall’antichità l’uomo ha capito

l’importanza di scrutare il cielo…08

L’0SSERVATORIO VIRTUALE.........................19

L’0SSERVATORIO VIRTUALE.........................49

LA RIVOLUZIONE COPERNICANAL’opera di Copernico scuote alle fondamenta

i pilastri dell’astronomia del Cinquecento…20

ASTRONOMIA E FISICACon le loro opere, Galileo e Newton

contribuiscono a fondare la scienza

moderna...30

IL CIELO PROFONDOCon la creazione di cataloghi e l’invenzione

della fotografia si riesce a classificare

un enorme numero di oggetti celesti…40

IL SOLE: LA NOSTRA STELLAUn tempo era venerato come una divinità,

oggigiorno sappiamo che il Sole è una delle

tante stelle che illuminano l’Universo…50

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in

dic

eL’0SSERVATORIO VIRTUALE.........................69

VITA DA STELLEChe siano nane bianche, giganti rosse

o stelle di neutroni, tutte le stelle

nascono nella stessa culla: le nebulose…60

L’0SSERVATORIO VIRTUALE.........................79

LE GALASSIEIl nostro Universo ospita circa

125 miliardi di galassie...70

NASCE LA COSMOLOGIAAll’inizio del XX secolo, nuove teorie

rivoluzionano il pensiero scientifico

e influenzano lo studio dell’astronomia…80

L’0SSERVATORIO VIRTUALE.........................99

IL SISTEMA SOLARELe più recenti teorie ritengono

che il Sistema Solare si sia formato

4 miliardi e mezzo di anni fa…90

I GRANDI TELESCOPINegli ultimi vent’anni la tecnologia ha

permesso la costruzione di telescopi

sempre più potenti…100

Page 4: Testi: Margherita Hack e Massimo Ramella Referenze ......orologio, facilmente utilizzabile per misurare un intervallo di tempo di quasi un mese: il nostro satellite infatti cambia

l’armonia

delle

celestisfere

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LE SFERE CELESTI 9

MISURARE IL TEMPO

I nostri antenati non avevano orologi da polso, navigato-

ri GPS o calendari sempre disponibili. Anche loro però,

benché con ritmi più lenti, non potevano fare a meno di

muoversi, orientarsi e misurare il tempo.

Dovevano conoscere il ciclo delle stagioni per pianificare

i lavori agricoli, sapere quanto tempo mancava all’alba e al

tramonto per spostarsi senza perdere la via o, ancora, conta-

re i mesi o i giorni che li separavano dalla nascita di un figlio.

Soprattutto, però, erano re e personaggi potenti a consulta-

re stelle e pianeti per sapere se le decisioni che stavano per

prendere fossero giuste, quale sarebbe stato il loro esito e,

più in generale, cosa il futuro avesse in serbo per loro.

Fin dai tempi più antichi la divinazione fornì una spinta

fondamentale allo studio del cielo. Vogliamo però pensare

che i nostri lontani antenati fossero affascinati dallo spetta-

colo che il cielo offriva loro, così come lo siamo noi oggi, e che

con l’ammirazione nascesse anche il desiderio di descrivere

e capire. Una sete di conoscenza che ha portato l’uomo a

interrogarsi sulla natura degli astri fino a concepire i più re-

centi modelli cosmologici, che oggi si basano sui dati di una

tecnologia avanzatissima.

In questo capitolo partiamo dalla Mesopotamia del 1800

a.C. e arriviamo al 150 d.C., con un ideale passaggio di testi-

mone dai Babilonesi ai Greci. L’astronomia moderna affonda

le sue radici proprio nelle conoscenze sviluppate da questi

popoli nel corso di 2000 anni.

ZIGGURAT DI TALLILCostruito 4000 anni fa in

Mesopotamia, attuale Iraq, si pensa

fosse un osservatorio astronomico.

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10 LE SFERE CELESTI

SACERDOTI-ASTRONOMINell’antichità, gli studiosi del cielo

erano spesso anche sacerdoti

perché si credeva che la volontà

degli dei e il destino degli uomini

fossero scritti sulla volta celeste.

La necessità di stabilire date per

i riti magico-religiosi, spesso

associati ai tempi della natura

(semina, raccolto), stimolò la nascita

di una casta, quella dei sacerdoti,

che grazie alle sue conoscenze

astronomiche acquistò sempre più

potere. Siccome era convinzione

diffusa che eventi della vita

degli uomini corrispondessero

a particolari posizione degli astri

in cielo, astronomia e astrologia

erano profondamente legate.

Una delle tavole di

MUL.APIN (500 a.C.)

In base ai ritrovamenti archeologici e alle ricerche astro-

nomiche che cercano di interpretarli, i Babilonesi furono

i primi, quasi 4000 anni fa, a intraprendere osservazioni si-

stematiche di Sole, Luna, pianeti e stelle, e a registrarle su

tavolette di argilla.

Le registrazioni più antiche risalgono al 1800 a.C. e riguar-

dano l’ora del sorgere della Luna e le date della Luna nuova.

Successive osservazioni registrano le ore di visibilità del pia-

neta Venere e risalgono al 1700 a.C., durante il regno del re

Ammisaduqa.

Un altro tesoro dell’astronomia babilonese è costituito

dalle tavole dette MUL.APIN, dal nome della costellazione

con cui inizia il testo. Si tratta di un vero e proprio compen-

dio di astronomia e astrologia, dove sono riportate osserva-

zioni risalenti al 1000 a.C. L’insieme delle tavole di argilla

che archeologi e astronomi hanno ritrovato e interpretato,

ci permettono di ricostruire quali fossero gli interessi degli

astronomi babilonesi: la misura del tempo, il movimento ap-

parente della Luna e del Sole, le stagioni, le indicazioni per

orientarsi tra le stelle, le previsioni riguardanti la posizione

dei pianeti e le date delle eclissi. L’importanza di questi fe-

nomeni era principalmente astrologica, cioè li usavano per

predire, o meglio, divinare il futuro (gli oroscopi odierni han-

no invece radici più recenti e si possono far risalire ai secoli

intorno alla nascita di Cristo).

I BABILONESI

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Luce del Sole

ultimo quarto

primo quarto

luna nuova

luna crescente

gibbosa crescente

luna calante

gibbosa calante

luna piena

LE SFERE CELESTI 11

Qualunque fossero le loro motivazioni, i Babilonesi regi-

strarono moltissime osservazioni astronomiche che vennero

riutilizzate in seguito da altri astronomi, in particolare da

quelli greci. Un contributo fondamentale dei Babilonesi all’a-

stronomia fu lo sviluppo della matematica, che utilizzarono

per i loro calcoli: già a partire dal 500 a.C., gli astronomi babi-

lonesi iniziarono a utilizzare funzioni semplici da combinare

tra loro per descrivere i complicati fenomeni celesti.

Per avere una misura del tempo bisogna individuare un

fenomeno naturale che si ripeta spesso e con regolarità.

I fenomeni più regolari e facilmente osservabili dagli anti-

chi erano di giorno i “movimenti” del Sole, e di notte quelli

delle stelle e soprattutto della Luna. Quest’ultima è un buon

orologio, facilmente utilizzabile per misurare un intervallo

di tempo di quasi un mese: il nostro satellite infatti cambia

aspetto notte dopo notte perché varia la parte che vediamo

illuminata dal Sole. La porzione di Luna illuminata e il suo

orientamento si chiamano fasi della Luna.

Le fasi principali sono: la Luna piena, quando tutto il di-

sco lunare è illuminato perché la Terra si trova tra il Sole e

LUNARECALENDARIO

Page 8: Testi: Margherita Hack e Massimo Ramella Referenze ......orologio, facilmente utilizzabile per misurare un intervallo di tempo di quasi un mese: il nostro satellite infatti cambia

ECLISSI DI LUNALa Terra gira attorno al Sole e

la Luna intorno alla Terra. Quando

la Terra passa tra il Sole e la Luna

e i tre corpi celesti sono ben allineati,

il Sole illumina la Terra e l’ombra

della Terra oscura la Luna. È l’eclissi

totale di Luna. Durante l’eclissi,

la Luna è necessariamente nella

fase di Luna piena. Ma se il nostro

satellite è nella fase di Luna piena

una volta al mese, perché non si

verifica un’eclissi di Luna con

la stessa frequenza?

Il motivo è che l’orbita della Luna

è inclinata di cinque gradi rispetto

all’orbita della Terra attorno al Sole.

Quindi, la maggior parte delle volte

in cui la Luna è piena, essa non si

trova in linea con la Terra, ma sopra

o sotto. L’eclissi totale si verifica

solo quando Sole, Terra e Luna sono

perfettamente allineati, e la Luna

attraversa il piano dell’orbita della

Terra. Se l’allineamento tra i tre corpi

è buono, ma non perfetto, l’ombra

della Terra oscura solo parte della

Luna e l’eclissi si dice parziale.

Le eclissi totali di Luna non sono

rare: dal 2013 al 2022, dall’Italia

se ne potranno ammirare quattro.

12 LE SFERE CELESTI

la Luna, il quarto di Luna, quando è illuminato metà disco e

la Luna, la Terra e il Sole formano tra loro un angolo retto e,

infine, la Luna nuova, quando la Luna è in ombra perché si

trova tra la Terra e il Sole.

Queste fasi si ripetono periodicamente perché la Luna or-

bita intorno alla Terra e quindi alla fine del suo percorso si

ritrova nella posizione di partenza rispetto ad essa e al Sole.

Oggi sappiamo che tra una fase e l’altra di Luna nuova pas-

sano 29 giorni, 12 ore e 44 minuti: questo intervallo di tempo

si chiama mese sinodico.

Tuttavia, per coloro che studiavano il cielo, l’orologio delle

fasi lunari non era sufficientemente preciso perché la du-

rata delle fasi, in particolare quelle di Luna nuova e Luna

piena, sono troppo lunghe. Il motivo è solo fisiologico, non

astronomico: l’occhio non riesce a distinguere la presenza

di una piccola falce illuminata di Luna nuova o una leggera

variazione della forma del disco di Luna piena, se non dopo

almeno una notte.

Gli astronomi scoprirono di poter ottenere una misura più

precisa del mese se prendevano come momenti di riferimen-

to le eclissi di Luna invece che le sue fasi: le eclissi di Luna

infatti durano al massimo due ore, molto meno di una fase

lunare, e il loro sviluppo può essere seguito più facilmente

dall’inizio alla fine. Poiché le eclissi di Luna sono abbastanza

frequenti, in media 24 in un secolo, un astronomo nella sua

vita poteva registrarne parecchie, migliorando così la preci-

sione della misura del mese.

eclissi di luna

sole

terra luna

cono d’ombra

penombra

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LE SFERE CELESTI 13

Gli astronomi dell’antichità notarono che anche il Sole

sorge e tramonta con regolarità, ma questa regolarità la si

poteva riscontrare solo osservando per diversi anni questo

fenomeno naturale: infatti, la durata del giorno cambia nel

corso di un anno perché variano sia la massima altezza del

Sole sull’orizzonte che la direzione del suo sorgere e tramon-

tare. Inoltre, il movimento apparente del Sole dipende dalla

località da cui lo si osserva.

Rispetto al calendario lunare, quello solare ha il vantag-

gio che durante il giorno le osservazioni sono più comode

da farsi, inoltre il tempo solare è più direttamente collegato

alla vita quotidiana. Il punto debole del calendario solare è

la sua complessità: mentre le fasi della Luna sono evidenti,

il calendario solare richiede le misure degli angoli (direzioni)

da cui il Sole sorge e verso cui tramonta, e dell’angolo che

ne misura l’altezza sull’orizzonte. Queste misure vanno poi

ripetute a lungo.

Il fatto che dodici mesi lunari non corrispondano a un

anno solare diede molto filo da torcere a coloro che, come

i Babilonesi, tentarono di far coincidere il calendario lunare

con quello solare.

Considerando questo tentativo inutile, i Romani sistema-

rono il calendario solare e abbandonarono del tutto quello

lunare.

E SOLAREECLISSI DI SOLEQuando la Luna passa tra la Terra

e il Sole, la sua ombra si proietta

sulla Terra dando origine a un’eclissi

di Sole. Quando il Sole è oscurato

solo parzialmente, si parla di

eclissi parziale; se resta visibile solo

un sottile cerchio luminoso, si ha

un eclissi anulare. Come nel caso

dell’eclissi di Luna, anche per l’eclissi

di Sole la totalità o la parzialità

dipendono da quanto preciso

è l’allineamento tra Sole, Luna

e Terra. L’eclissi anulare è una

particolare eclissi totale che

si verifica quando, durante

l’allineamento con il Sole, la Luna

è più lontana del solito dalla Terra

e quindi il suo disco appare

un poco più piccolo. Il motivo

per cui la distanza della Luna dalla

Terra varia, è che l’orbita della Luna

è un’ellisse, cioè un cerchio un

po’ schiacciato. Le eclissi di Sole,

soprattutto quelle totali, visibili

da una certa località sulla Terra,

sono rare: le prossime eclissi totali

visibili dal centro-nord Italia si

verificheranno nel 2075 e nel 2082.

eclissi di sole

sole

terraluna

cono d’ombrapenombra

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14 LE SFERE CELESTI

L’OROLOGIO A OMBRAPer misurare il tempo, i Babilonesi usavano

l’orologio a ombra. Come il nome lascia

indovinare, questo orologio funziona solo

di giorno perché si basa sulla misura della

lunghezza e della direzione dell’ombra

proiettata da un’asta verticale, lo gnomone.

Le tavole MUL.APIN riportano le lunghezze

dell’ombra misurate per i giorni speciali

degli equinozi e dei solstizi.

Illustrazione di un orologio ad acqua

Oggi sappiamo che la Terra gira intorno al Sole in 365 gior-

ni e ¼. Nel nostro calendario attuale, introdotto nel 1582 da

Papa Gregorio XIII, un anno è composto da 365 giorni divisi

in 12 mesi di 30 o 31 giorni, con l’eccezione di febbraio che

dura 28 giorni. La frazione di un quarto di giorno, che vie-

ne ignorata per tre anni consecutivi, viene recuperata ogni

quarto anno, l’anno bisestile, facendo durare il mese di feb-

braio 29 giorni anziché 28.

I calendari, lunari o solari che siano, vanno bene per mi-

surare periodi di tempo relativamente lunghi. Ma come fare

a misurare eventi o intervalli di tempo della durata di ore o

frazioni di ore? Cosa fare se Sole e Luna si nascondono dietro

le nuvole? Sappiamo che i Babilonesi utilizzavano l’orologio

ad acqua, uno strumento che consiste in un recipiente con

un foro alla base. Il tempo che intercorre tra il momento in

cui il recipiente viene riempito e quello in cui si è svuotato

è sempre lo stesso. Inoltre, segnando delle tacche a diverse

altezze dal fondo del recipiente, si possono ottenere frazioni

del tempo di svuotamento.

Le tavole MUL.APIN contengono istruzioni per l’uso dell’o-

AD ACQUAL’OROLOGIO

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LE SFERE CELESTI 15

ARISTARCO DI SAMOAstronomo e filosofo, vissuto

tra il 310 e il 230 a.C, , è noto

soprattutto per essere stato

il primo a esporre la teoria secondo

cui la Terra e i pianeti ruotano

attorno al Sole compiendo orbite

circolari (teoria eliocentrica).

Purtroppo, la teoria geocentrica

di Aristotele e poi quella di Tolomeo

prevalsero e occorsero diciassette

secoli prima che Copernico

proponesse di nuovo la teoria

eliocentrica. Si deve ad Aristarco

la prima misura della distanza

tra il Sole e la Terra e del diametro

del Sole. L’astronomo greco ebbe

la geniale intuizione di trasformare

una misura impossibile a farsi

a mano in un problema geometrico

risolubile a tavolino. Il metodo era

corretto, ma il risultato sbagliato

perché non aveva a disposizione

strumenti adeguati. Grazie alle sue

eccezionali doti di osservatore,

aveva indovinato il giusto ordine

dei pianeti intorno al Sole, ma

soprattutto aveva intuito che

la Terra ruotava su se stessa e che

le stelle fisse, che avrebbero dovuto

mostrare un moto annuo apparente

nel cielo a causa della rivoluzione

della Terra intorno al Sole,

dovevano essere lontanissime.

Sfortunatamente, le sue idee

si rivelarono troppo rivoluzionarie

per poter essere accettate dai suoi

contemporanei.

rologio ad acqua, che con il tempo venne migliorato: nel tar-

do periodo babilonese, gli astronomi avevano ormai a dispo-

sizione uno strumento piuttosto preciso dal quale l’acqua

usciva con pressione costante, per evitare che il getto rallen-

tasse man mano che il livello dell’acqua scendeva.

Molti sono gli astronomi e i filosofi che si occuparono del

cielo nel corso della storia greca. Ognuno di loro contribuì

a creare un insieme di idee e osservazioni importantissime

per lo sviluppo del pensiero filosofico e scientifico occiden-

tale. Grandissimi pensatori quali Platone, Aristotele, Ipparco

e Tolomeo poterono scrivere le loro opere grazie alle teorie di

molti altri ingegni vissuti prima di loro, tra i quali i pazienti

osservatori dei fenomeni celesti.

Platone (427-347 a.C) non era particolarmente interessato

all’astronomia, ma la sua concezione filosofica del mondo ha

avuto una tale importanza che non si può ignorarlo. Platone

pensava che l’Universo fosse perfetto e non cambiasse mai,

che le stelle fossero eterne e parte di sfere celesti. Grazie alla

I GRECI

PLATONE

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16 LE SFERE CELESTI

sua fama, questa concezione dell’Universo si radicò profon-

damente nella cultura greca e costrinse Tolomeo a compiere

veri salti mortali per produrre un modello dell’Universo che

mettesse in accordo la perfezione delle sfere e dei cerchi con

le osservazioni del cielo.

La concezione aristotelica del cielo influì direttamente sul

modello del mondo, che troverà in Tolomeo la sua massima

espressione scientifica.

Aristotele (383-322 a.C) era convinto che la Terra fosse

sferica e ferma al centro dell’Universo. La sua idea che la

Terra fosse rotonda si basava, tra l’altro, su osservazioni del

cielo stellato: viaggiando verso nord, alcune stelle che Aristo-

tele poteva vedere dalla sua città sparivano sotto l’orizzonte.

Inoltre notò che alcune stelle che abitualmente vedeva sor-

gere e tramontare, viaggiando verso nord non tramontavano

mai divenendo, con termine moderno, stelle circumpolari.

Con l’aiuto di un mappamondo e un po’ di immaginazio-

ne è facile convincersi che entrambe queste osservazioni in-

dicano che la Terra è sferica. Che poi la Terra fosse ferma era

scontato per Aristotele, visto che se si fosse mossa, uomini e

cose non sarebbero rimasti fermi al loro posto, ma sarebbero

stati proiettati nello spazio!

Bisognò attendere il Rinascimento perché le idee di Ari-

stotele venissero messe in discussione e superate.

ARISTOTELE

ARISTOTELENato nel 383 a.C., ancora

giovanissimo entra nell’Accademia

di Platone, dove studia, tra l’altro,

le scienze matematiche e

astronomiche. Scrive moltissime

opere su argomenti diversi

(metafisica, fisica, logica,

politica ecc.).

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LE SFERE CELESTI 17

Ipparco (190-120 a.C. circa) fu una figura importantissima

dell’astronomia greca, un vero genio la cui opera venne sfrut-

tata ampiamente, ma anche criticata, dal grande Tolomeo

vissuto più di 200 anni dopo. Ipparco fu un attento osser-

vatore del cielo e creò modelli geometrici e matematici che

permettevano di predire il movimento della Luna, del Sole e

dei pianeti. Per i suoi calcoli, Ipparco introdusse nell’astrono-

mia quella che oggi è nota come trigonometria, cioè quella

branca della matematica che studia le relazioni tra gli angoli

e i lati dei triangoli. Ipparco misurò la distanza del Sole e del-

la Luna dalla Terra, ottenendo risultati che gli permisero di

predire le eclissi solari con sufficiente approssimazione. La

sua scoperta più notevole fu la precessione degli equinozi,

un lento movimento dell’asse di rotazione terrestre, di cui

anche gli astronomi d’oggi devono tener conto.

Visse ad Alessandria d’Egitto nel II secolo d.C. Nel corso

dei suoi studi Tolomeo utilizzò molte idee e risultati ottenuti

da altri astronomi vissuti prima di lui, ma sviluppò anche

complessi calcoli matematici per produrre la sua visione

dell’Universo. Questa comprendeva il Sole, la Luna, le stelle

IPPARCO

Xilografia che raffigura Ipparco intento

a osservare il cielo.

TOLOMEO

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18 LE SFERE CELESTI

e i pianeti più luminosi che si possono vedere a occhio nudo:

Mercurio, Marte, Venere, Giove, Saturno.

Nel suo famoso trattato, l’Almagesto, Tolomeo spiegò per-

ché i corpi celesti avessero determinati movimenti e come

predirli. In quest’opera, catalogò un migliaio di stelle riunen-

dole in 48 costellazioni, inoltre ne annotò la posizione e la

luminosità apparente in base a una scala di grandezza che

comprendeva sei classi.

Nel sistema tolemaico o geocentrico (dal greco geos, che

vuol dire Terra), la Terra è sferica e immobile al centro dell’U-

niverso. Attorno a lei si muovono il Sole, la Luna, i pianeti e

le stelle fisse, quest’ultime incastonate in sfere concentriche

chiamate “cieli”. La Luna e i pianeti ruotano attorno alla Ter-

ra secondo uno schema complicatissimo, ideato da Tolomeo

per conciliare la concezione aristotelica della circolarità dei

moti dei pianeti con l’evidente irregolarità del loro movimen-

to: ognuno di questi corpi celesti gira attorno a un centro

che a sua volta ruota attorno a un altro centro di rotazione,

molto vicino alla Terra. Per predire le posizioni dei pianeti,

questo modello richiede calcoli matematici molto complessi.

Ciononostante, il modello tolemaico venne superato solo nel

1500 circa, quando Copernico propose una teoria rivoluzio-

naria che poneva il Sole al centro dell’Universo.

NON SOLO ASTRONOMOSebbene sia ricordato soprattutto

per il suo famoso trattato di

astronomia, l’Almagesto, Tolomeo

approfondì lo studio di altre

discipline. Si interessò di

matematica, anticipando lo studio

della trigonometria, e applicò

le sue teorie alla costruzione di

astrolabi e meridiane. Si occupò

di geografia, scrivendo un’opera

chiamata Geografia, dove utilizzò

per la prima volta un sistema

di longitudini e latitudini.

Come l’Almagesto, anche la

Geografia è un’opera molto ampia,

dove Tolomeo raccoglie quanto

era noto al suo tempo. Basandosi

sul lavoro dei suoi predecessori,

la Geografia è in parte imprecisa,

ma contiene una consapevolezza

nuova dei dati e dei metodi da

seguire per creare una mappa,

costituendo una tappa importante

della storia della scienza.

Tolomeo fece ricerche nel campo

dell’ottica, studiando la rifrazione

e la riflessione della luce; si occupò

anche di musica e astrologia.

Immagine del

Sistema Solare

secondo Tolomeo

E LA TEORIAGEOCENTRICA

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l’osservatorio virtuale

LE SFERE CELESTI 19

COME FUNZIONAUN PATRIMONIO DI TUTTIOsservatori astronomici di tutto il mondo puntano ogni notte i loro potenti telescopi in direzione di pianeti, stelle e galassie. Le immagini registrate sono tutte in formato digitale e vengono salvate come file che poi gli astronomi analizzano con la speranza di fare nuove scoperte.

UN PROGETTO EUROPEOLa Comunità Europea e tante altre nazioni si sono messe d’accordo per creare delle applicazioni che siano in grado di mettere a disposizione di tutti gli astronomi professionisti, ma anche degli appassionati di astronomia grandi e piccoli, i tantissimi dati che sono stati registrati negli ultimi decenni. Questo progetto si chiama Virtual Observatory, o in italiano, Osservatorio Virtuale.

LE APPLICAZIONIAll’indirizzo http://wwwas.oats.inaf.it/aidawp5 trovi una breve descrizione dell’Osservatorio Virtuale sviluppato appositamente per il pubblico e le scuole. Dal sito si possono scaricare gratuitamente le applicazioni Stellarium e Aladin, che funzionano con tutti i principali sistemi operativi. Con le due applicazioni potrai esplorare il cielo proprio come fecero i tanti astronomi del passato.

SI COMINCIA!A fondo pagina, sotto le icone di Stellarium e Aladin si possono scaricare delle guide che presentano alcuni problemi astronomici e le indicazioni su come utilizzare le due applicazioni per risolverli. Prova subito la prima guida intitolata “Il cielo” (n.1) e l’ultima, “Lo zodiaco” (n. 14), perché sono strettamente collegate ai temi che abbiamo trattato in questo capitolo. Ma con Stellarium e Aladin puoi anche semplicemente goderti lo spettacolo del cielo stellato, virtuale naturalmente!