Introduzione

Il posto della Terra nell’Universo

Nell’universo di Tolomeo la Terra è immobile al centro dell’universo, e tutto ruota attorno ad essa.

Ovviamente gli antichi non avevano nessun telescopio a disposizione e tutto ciò di cui si aveva conoscenza era quanto si poteva osservare ad occhio nudo.

Si conosceva ovviamente la volta stellata, che sembra una superficie sferica che ci circonda e al cui interno sembrano fissate le stelle.

La volta stellata ruota attorno a noi (in realtà è l’effetto della rotazione della Terra ma per Tolomeo era proprio la volta del cielo a ruotarci attorno) come un tutt’uno, vale a dire che le stelle rimangono ferme una rispetto all’altra (in realtà ci sono movimenti propri di una stella rispetto all’altra, ma senza strumenti sono del tutto inavvertibili ad occhio nudo, anche su una scala dei tempi secolare).

Sullo sfondo della volta stellata ci sono altri oggetti che al contrario si muovono rispetto ad essa in maniera evidente, ciascuno con un suo moto indipendente.

Di questi oggetti i più noti sono la Luna e il Sole, seguiti da una serie di altri oggetti luminosi, simili in apparenza a stelle, che gli antichi chiamarono pianeti – parola che in greco vuole proprio dire "errante".

A occhio nudo, oggi come nell’antichità, non è difficile seguire il movimento nel cielo dei pianeti più luminosi, Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno.

Il moto dei pianeti presenta alcune "stranezze", nel senso che a volte sembrano rallentare, invertire il moto, e ritornare a muoversi nella direzione di partenza a velocità maggiore.

Difficile spiegare questo movimento immaginando che un pianeta ci giri attorno, e con l’unico moto compatibile con la perfezione dei cieli, cioè circolare e uniforme.

Tolomeo introdusse una serie di concetti geometrici per salvare il moto circolare e spiegare queste irregolarità.

Le cose trovavano una spiegazione ragionevole, ma prevedere la posizione dei pianeti era un compito difficile e il sistema, seppur funzionante, richiedeva di essere aggiustato abbastanza di frequente.

Questa rappresentazione dell’universo formava un "corpus" coerente con la cosmologia di Aristotele e queste concezioni, filtrate attraverso l’opera dei dotti e degli intellettuali del Medioevo, si fusero con il pensiero cristiano.

Secondo la cosmologia di Aristotele, il mondo celeste e il mondo terrestre sono profondamente separati:

• il mondo terrestre è il mondo del mutamento, della nascita e della morte, della generazione e della corruzione. Il moto delle cose è rettilineo e se cessa la forza che lo causa, il moto si arresta. Idee a cui l’esperienza e il senso comune danno credito
• al contrario il cielo è inalterabile e perenne, in esso nulla nasce o si corrompe ma tutto è immutabile ed eterno. Mentre il mondo terrestre è costituito da quattro elementi, terra, acqua, aria e fuoco, stelle e pianeti sono costituiti dal quinto elemento, l’etere, cristallino e non soggetto a modificazioni.

Questa contrapposizione fra la mutevole natura della Terra e l’assoluta perfezione del cosmo era in accordo con la visione cristiana di un’umanità "caduta" sulla Terra e cacciata dalla sacra eternità del mondo dei cieli: la cosmologia aristotelico-tolemaica trovò una delle sue espressioni più potenti nella Divina Commedia di Dante Alighieri.

Si può quindi dire che, all’epoca di Copernico, l’astronomia, oltre a descrivere il moto dei pianeti e fornire una rappresentazione del cosmo, descriveva con precisione la condizione umana, la lacerazione fra le passioni del mondo terrestre e le lusinghe del cielo immortale.

La struttura del sistema solare era una cosa sola con la cosmologia, la religione e la struttura della società: un argomento la cui discussione era sicuramente poco gradita ai rappresentanti dei "poteri forti" dell’epoca.

Nel libro di Nicolò Copernico, il "De Revolutionibus Orbium Celestium", era sviluppata la concezione di un universo in cui il Sole e non la Terra ne occupava il centro: una autentica rivoluzione concettuale.

Prima di Copernico ogni pianeta era una cosa a sé stante, con una "ricetta" personalizzata di cerchi e distanze che ne spiegava il moto.

Al contrario, in un sistema con il Sole al centro, si instaura un legame armonico e tutti i moti si spiegano con una comune configurazione.

Giacomo Leopardi, nel suo "Dialogo su Copernico", ci parla del Sole che, stanco di ruotare attorno alla Terra, vuole invertire i ruoli e chiama Copernico affinché vengano scambiate le posizioni di Terra e Sole.

Copernico avverte il Sole che il fatto non sarà semplicemente materiale, e che gli effetti non apparterranno solo alla fisica: verrà cambiato l’ordine delle cose, i fini delle creature e la stessa metafisica.

La possibilità di finire sul rogo non è remota, senza poi avere l’opzione dell’Araba Fenice che risorge dalle sue ceneri ... Il consiglio del saggio Sole, per salvare la vita e la carriera, è quello di dedicare l’opera allo stesso Papa – e infatti il "De Revolutionibus" era dedicato al papa Paolo III.

La rivoluzione astronomica passa attraverso personaggi come Tycho Brahe, grande osservatore e maestro di Keplero, lo stesso Keplero, Galileo Galilei e Newton – con il quale si giunge alla prima grande sintesi della scienza moderna e alla formulazione della legge di gravitazione universale.

Il sistema eliocentrico e il posto del sistema solare nell’Universo

Il nostro sistema planetario, con il Sole al centro, una volta era ritenuto costituire l’intero nostro Universo: oggi possiamo dire che è stato notevolmente ridimensionato nelle sue proporzioni.

La stella centrale, il Sole, è una stella di media grandezza molto comune nella nostra Galassia: un sistema costituito da oltre 100 miliardi di stelle.

L’interno Universo, a sua volta, è popolato da Galassie simili alla nostra, nel numero stimato di 100 miliardi.

Per esprimere questo concetto è stata formulata la suggestiva idea che guardando il cielo in un punto qualsiasi, con il braccio teso, nella zona racchiusa da una nostra unghia trovano posto centomila galassie.

Le stelle che vediamo a occhio nudo appartengono alla nostra Galassia, e sono molto vicine a noi rispetto alle dimensioni dell’Universo conosciuto.

Quando osserviamo la Galassia, la nostra città di stelle, nella direzione del piano del suo disco, tutte le stelle si fondono in una nebbia argentata, che chiamiamo Via Lattea.

Di natura indefinibile e al centro di molte leggende, la Via Lattea fu svelata da Galileo Galilei nel 1610, quando con il suo piccolo telescopio si accorse che era costituita da "mucchi di stelle".

Tour dei pianeti

Il nostro sistema solare è costituito dalla sua stella centrale, il Sole (che ne racchiude la maggior parte della massa), e dalla sua corte di 9 pianeti: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone (in ordine di distanza crescente).

Il tutto accompagnato da una quantità di corpi minori:

• i cosiddetti pianetini o asteroidi, che sono piccoli corpi celesti che vanno dalle dimensioni di grossi sassi fino a circa 1000 km di diametro
• le comete, con la loro chioma luminosa, che hanno da sempre alimentato una quantità di superstizioni

Alcune caratteristiche molto importanti del Sole sono la sua stabilità e la sua lunga durata.

Il Sole brilla in maniera estremamente regolare (al contrario di molte altre stelle) da circa 5 miliardi di anni, e si ipotizza che per almeno altri 5 miliardi di anni ci farà compagnia senza grosse variazioni di intensità.

L’energia del Sole nasce dalle reazioni di fusione nucleare che avvengono nel suo nucleo, a circa 15 milioni di gradi di temperatura, e la comprensione di questo fenomeno data a meno di un secolo fa.

Partendo dal Sole, il primo pianeta che si incontra è Mercurio.

Noto all’uomo dall’antichità, è tuttavia molto difficile scorgerlo: essendo la sua orbita interna a quella della Terra, è sempre molto vicino al Sole e lo si può quindi vedere solo nel chiarore del tramonto o dell’alba.

Lo stesso Copernico pare non sia mai riuscito a osservarlo a causa della condizioni atmosferiche sfavorevoli della Polonia settentrionale, sua terra natia.

In condizioni particolari, mediamente 13 volte ogni secolo, Mercurio transita davanti al disco del Sole e si rende visibile come una piccola macchia nera, rotonda, sullo sfondo della nostra stella.

Venere è il secondo pianeta dal Sole.

Come Mercurio è un pianeta interno, ma è molto meno elusivo all’osservazione: più vicino alla Terra, di dimensioni maggiori (è quasi un gemello della Terra) e coperto da uno strato di nubi bianchissime, è un corpo molto luminoso.

Può diventare il terzo corpo celeste più luminoso in assoluto, dopo il Sole e la Luna, e a volte è possibile vederlo a occhio nudo in pieno giorno – cosa che successe anche a Napoleone, che interpretò questa visione come l’auspicio di una vittoria in battaglia: e così fu, almeno per quella volta.

Venere si può vedere a Ovest dopo il tramonto o a Est prima dell’alba, e in queste due posizioni è noto come Stella della Sera o Stella del Mattino, o rispettivamente Vespero e Lucifero.

Simile alla Terra come dimensioni, e associato alla bellezza femminile, Venere è un pianeta poco ospitale: 90 atmosfere di pressione atmosferica e un effetto serra che lo rende ancora più caldo di Mercurio … la temperatura supera i 400 gradi.

La sua superficie, visibile solo attraverso gli occhi del radar, è stata comunque svelata.

Dopo la Terra il primo pianeta è Marte, che possiamo chiamare il pianeta della fantascienza e del dio della guerra.

Creduto un possibile candidato a ospitare forme di vita, speranza non ancora abbandonata, Marte è uno dei pianeti che più hanno stimolato la fantasia dell’uomo.

La sua importanza dal punto di vista scientifico risale all’inizio del ‘600: grazie alle osservazioni di Marte a occhio nudo da parte dell’astronomo danese Tycho Brahe, Keplero intuì che le orbite dei pianeti sono ellittiche e non perfettamente circolari come era ritenuto prima di lui anche dallo stesso Copernico.

Marte è un pianeta piccolo, di dimensioni intermedie fra la Terra e la Luna, e forse uno dei più studiati dalle sonde spaziali.

Alla fine dell’800 Marte era il pianeta dei canali, osservati dal serissimo astronomo italiano Schiaparelli e dal ricchissimo pazzoide americano Percival Lowell.

I canali, striature della superficie di Marte visibili con grandi telescopi, erano visti dal primo come fenomeno scientifico da studiare, e dal secondo come la testimonianza del lavoro degli ingegneri idraulici marziani per sottrarre il pianeta dalla morsa della siccità: in altre parole un sistema di irrigazione su scala planetaria messo in atto da una civiltà minacciata dalla mancanza di acqua.

Dove i canali si incontravano si vedevano macchie più scure: per Lowell erano oasi ricche di acqua e di vegetazione; l’oasi più grande, dove convergeva un grande numero di canali, era sicuramente la sede (sempre secondo Lowell) della capitale degli Stati Uniti di Marte.

I canali accesero la fantasia del pubblico e ci si interrogava anche su quale regime politico sarebbe stato più adatto per gestire le preziose risorse idriche.

C’era forse un monarca assoluto che avendo il controllo dell’acqua aveva piegato il popolo dei marziani ai suoi voleri?

Oppure si era instaurato un regime di tipo socialista in cui il bene della collettività fosse messo al di sopra di ogni altra cosa?

I canali non sopravvissero alle attente osservazioni dell’astronomo Eugenios Antoniadi, che li vide dissolversi in una miriade di dettagli più minuti osservando Marte da quello che era allora il telescopio più potente del mondo.

Un grosso colpo inferto ai marziani, che sopravvissero comunque fino alla prima missione Mariner: la sonda rivelò, in poche immagini, che i canali non c’erano e che la superficie era craterizzata come quella della Luna – un addio definitivo agli antichi abitanti del pianeta rosso …

Fra Marte e Giove c’è un salto enorme, che alcuni astronomi credettero in "disarmonia" con quella che sembrava una progressione regolare delle distanze dei pianeti dal Sole.

Furono intraprese alcune ricerche e fu l’abate Giuseppe Piazzi che il 1 gennaio 1801 scoprì il primo asteroide, o pianetino: Cerere, di circa 1.000 km di diametro.

A questa scoperta ne seguirono molte altre, e sono stati studiati e battezzati circa 8.000 asteroidi – la stima del loro numero è comunque di centinaia di migliaia.

Il nome dato dallo scopritore all’asteroide deve essere approvato dall’Unione astronomica Internazionale e fra le regole in vigore è che il nome non deve ricordare personaggi della politica o dell’arte militare se non deceduti da almeno 100 anni.

Dopo la fascia degli asteroidi (alcuni dei quali arrivano a incrociare l’orbita della Terra generando paure da "Deep Impact"), finalmente si arriva a Giove, il re degli dei dell’Olimpo e dei pianeti, essendo quello di dimensioni maggiori.

Da Mercurio a Marte abbiamo incontrato i pianeti cosiddetti rocciosi, di dimensioni uguali o minori rispetto a quelle della Terra e caratterizzati dal possedere una superficie solida.

Giove è il primo dei pianeti gassosi: attorno a un nucleo solido relativamente piccolo, questi pianeti sono circondati da atmosfere di gas di spessore enorme.

Giove è un pianeta importantissimo per la storia dell’astronomia: possiede 4 satelliti osservabili con un piccolo telescopio: Io , Europa, Ganimede e Callisto, osservati per la prima volta da Galileo Galilei nel 1609.

Non erano di per sé la prova che il sistema copernicano era più verosimile di quello tolemaico, tuttavia dimostravano che non tutto ruotava attorno alla Terra: c’erano corpi attorno a Giove che mostravano moti regolari al pari dei pianeti attorno al Sole.

A Giove segue Saturno, il pianeta degli anelli, costituiti da polveri e cristalli di ghiaccio.

Galileo non riuscì a capire la forma del pianeta con il suo piccolo telescopio, e gli sembrò che Saturno fosse un pianeta triplo.

Comunicò la notizia a Keplero in latino anagrammato.

Keplero mise a posto le lettere e diede vita a un verso in un latino un po’ straziato, da cui dedusse che Galileo aveva scoperto due lune attorno a Marte.

Stava quasi per congratularsi con Galileo quando gli arrivò la soluzione dell’anagramma ... Curiosamente Marte ha proprio due lune, Phobos e Deimos, che furono però scoperte dall’astronomo Asaph Hall nel 1877, dopo oltre due secoli e usando un grande telescopio.

Saturno è l’ultimo pianeta noto agli antichi: quelli successivi furono individuati solo grazie ai telescopi.

Urano fu scoperto al telescopio dall’astronomo inglese William Herschel nel 1781.

Herschel di professione era musicista e si dilettava di astronomia: pensava inizialmente di avere osservato una cometa, ma presto la natura del pianeta venne messa in luce dalle osservazioni.

Herschel propose il nome "Giorgium Sidus", l’astro di Giorgio, per ingraziarsi il re Giorgio III di Inghilterra.

Il nome non passò ma Giorgio III passò invece un piccolo vitalizio a Herschel che poté abbandonare la musica e, senza troppo scialacquare, dedicarsi alla sue vere passioni, l’osservazione del cielo e la costruzione di telescopi.

Nettuno fu un pianeta ipotizzato sulla carta dai matematici per spiegare il fatto che il moto di Urano era irregolare.

Fu effettivamente osservato al telescopio nel 1846, vicino al punto indicato dai due matematici che erano arrivati alle stesse conclusioni in maniera indipendente, l’ inglese Adams e il francese LeVerrier.

Altre irregolarità del moto di Nettuno (in realtà non erano effettive ma piuttosto dedotte da misurazioni imprecise dell’epoca) suggerirono l’esistenza di un pianeta ancora più lontano dal Sole.

Le ricerche, sponsorizzate dalla vedova di Percival Lowell (l’eccentrico osservatore dei canali di Marte), portarono alla scoperta di Plutone, l’ultimo pianeta del sistema solare.

Fu scoperto nel 1933 dal giovane Clyde Tombaugh, un astrofilo assunto per le sue capacità nella costruzione di strumenti e attrezzature.

Dopo i giganti gassosi, Plutone è un piccolo pianeta roccioso, che alcuni sostengono essere uno fra i tanti asteroidi più esterni e che ebbe solo la fortuna di essere scoperto durante la caccia a un pianeta inesistente.

Le comete, infine, sono piccoli corpi costituiti da ghiaccio e polveri che attraversano il sistema solare.

Avvicinandosi al Sole si fondono parzialmente e liberano nello spazio grandi quantità di gas e polveri, che riflettono la luce del Sole e danno origine alle famose e bellissime code.

Le code delle comete sono molto evanescenti come consistenza, ma di dimensioni enormi: una grande cometa come la cometa di Halley è un oggetto di poche decine di km di diametro e genera una coda lunga decine di milioni di km.

Conclusione

Per tornare all’introduzione, è da circa 500 anni che l’uomo ha iniziato a capire meglio lo spazio che circonda il suo piccolo pianeta.

Per la carica innovativa di queste nuove conoscenze, il periodo storico compreso fra la metà del ‘500 e la fine del ‘600 viene chiamato "Rivoluzione Astronomica" o "Rivoluzione Copernicana" e di questo passaggio fondamentale della storia della scienza e dell’uomo ne troviamo tracce ovunque.

Fra le tante, ne “Il fu Mattia Pascal” di Pirandello, il protagonista, parlando con un sacerdote, esclama:

« Maledetto sia Copernico! »

E a una richiesta di spiegazione da parte del prete:

«Copernico, Copernico, don Eligio mio ha rovinato l'umanità, irrimediabilmente. Ormai noi tutti ci siamo a poco a poco adattati alla nuova concezione dell'infinita nostra piccolezza, a considerarci anzi men che niente nell'Universo. Storie di vermucci ormai le nostre ...»

Monografia n.106-2006/3

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