Diapositiva 1 - unitrecasale

Silvano Puccini
COMPENDIO
DELLE
LEZIONI DI
ASTRONOMIA
per UNITRE
2008 - 2009
2008
LA STORIA DELL’ASTRONOMIA
ED I FENOMENI CELESTI
LA TEORIA GEOCENTRICA DI TOLOMEO
La teoria di tipo geocentrico più completa fu quella di Tolomeo, astronomo della Scuola
alessandrina che visse intorno al 151 d.C. Egli fu il più rappresentativo assertore della
teoria geocentrica, che dal suo nome venne chiamata teoria tolemaica e che fu
sviluppata in un’opera il cui titolo è “Almagesto” che significa “il più grande”. Il modello
di Tolomeo è qualificato come geocentrico in quanto pone la Terra all’interno delle
orbite descritte dai pianeti, dal Sole e dalla Luna. La Terra dunque risultava essere al
centro dell’universo. Secondo Tolomeo inoltre il moto dei pianeti si svolge su una
circonferenza, detta EPICICLO, il cui centro ruota a sua volta intorno alla Terra su una
seconda circonferenza di raggio più grande, detta DEFERENTE.
Negli intervalli di tempo in cui il pianeta si muove sull’epiciclo nello stesso verso del
centro dell’epiciclo sul deferente, sembra che il pianeta si muova più velocemente.
Quando invece il pianeta sull’epiciclo si muove in verso opposto al moto del centro
dell’epiciclo sul deferente sembra che il pianeta si muova più lentamente e torni
indietro. Il numero delle inversioni del moto dipende dal rapporto delle velocità angolari
del pianeta intorno al centro dell’epiciclo e del centro dell’epiciclo intorno alla Terra.
Tolomeo però per adattare il modello alle traiettorie dei pianeti osservate
sperimentalmente fu costretto ad apportare alcune correzioni ponendo la Terra in
posizione eccentrica rispetto al centro del deferente.
Il modello tolemaico quindi grazie
“all’invenzione” degli epicicli e dei deferenti,
riesce a spiegare bene anche perché in alcuni
momenti il moto dei pianeti, pur avvenendo
sempre in senso antiorario (diretto), può
apparire ad un osservatore terrestre come se
si realizzasse in senso orario (retrogrado)
dando l’impressione di un loro retrocedere. I
pianeti descrivono una traiettoria circolare
detta epiciclo, il cui centro ruota intorno alla
Terra descrivendo una seconda circonferenza
detta deferente. Da ciò deriva la possibilità
che il moto del pianeta visto dalla Terra
appaia retrogrado, pur realizzandosi sempre
in senso antiorario.
Claudio Tolomeo (100 – 175 d.c. circa)
La teoria copernicana è la descrizione matematica del moto dei corpi celesti che Niccolò
Copernico introdusse nella prima metà del XVI secolo. Si tratta di un sistema
eliocentrico: «E in mezzo a tutto sta il Sole». La Terra risulta soggetta a diversi
movimenti tra i quali, analogamente agli altri pianeti, quello di rivoluzione attorno al
Sole e di rotazione sul proprio asse. Il suo unico libro a stampa sull'argomento, De
revolutionibus orbium coelestium (Delle rivoluzioni dei corpi celesti), fu pubblicato nel
1543, pochi giorni prima della morte dell'autore. La sua divulgazione segnò l'inizio d'un
processo di radicali mutamenti della conoscenza, oggi noto come "rivoluzione
scientifica". La teoria copernicana contraddiceva il modello geocentrico adottato per
tutto il medioevo e ampiamente accettato fino alla fine del XVI secolo, che combinava il
sistema cosmologico d'Aristotele con quello astronomico di Tolomeo. Il sistema
copernicano riprendeva invece l'ipotesi eliocentrica proposta nel III secolo a.C. da
Aristarco di Samo. L'idea di Copernico venne, col tempo, recepita come teoria
dell'effettiva costituzione del sistema solare, rovesciando sia la visione
fisico/astronomica (geocentrica), sia la concezione filosofico/teologica (antropocentrica)
della tradizione medievale. Per questa ragione, a seguito di un accostamento proposto
per primo dal filosofo Immanuel Kant, il termine "rivoluzione copernicana" è stato
successivamente usato, in senso lato, anche per designare analoghi processi di
capovolgimento dei paradigmi fondamentali che si sono verificati, in momenti storici
diversi, in altre discipline scientifiche o filosofiche.
Eratostene e la misura della circonferenza terrestre
Ragionando sul movimento dell'ombra di uno gnomone si é arrivati molto presto a
scoprire delle caratteristiche fondamentali non solo del tempo, ma anche dello spazio.
L'ombra svolge in questi casi la funzione di un amplificatore delle possibilità di indagine
dell'uomo. La prima di queste possibilità fu applicata da Eratostene di Cirene (276-194
a.C.) matematico, astronomo e poeta, viveva ad Alessandria d' Egitto dove dirigeva la
famosa biblioteca. Eratostene sapeva che a mezzogiorno del solstizio d'estate il sole è
perfettamente alla zenit della città di Siene (l'odierna Assuan). Egli ricava questa
convinzione dal fatto che in quel momento i raggi del sole cadono perpendicolarmente
sul pozzo di quella città illuminandolo senza gettare ombre. Eratostene misurò invece
l'ombra proiettata da uno gnomone , forse un obelisco, che alla stessa ora dello stesso
giorno proiettava ad Alessandria situata a circa 840 km a Nord di Siene. Verificò quindi
che i raggi del sole discostavano dalla verticalità per un cinquantesimo dell'angolo giro,
pari a 7,2°. Eratostene partiva dal presupposto che la distanza del sole fosse tanto
grande da far si che i suoi raggi arrivassero praticamente paralleli. Presupponeva inoltre
che la terra fosse sferica condividendo appieno le teorie di Parmenide di Elea (inizio V
sec.a.C.) che fu il primo ad affermarlo per iscritto. Per questo motivo la differenza di
inclinazione doveva dipendere dalla curvatura della superficie terrestre e quindi il dato
ottenuto corrispondeva alla distanza angolare delle due città. Poiché 7,2° corrispondono
a 1/50 dell'angolo di 360°, ciò significa anche che la distanza effettiva tra le due città,
ritenuta di 5000 stadi, è un cinquantesimo della circonferenza terrestre.
Dunque tale circonferenza misura: 50.5.000 stadi = 250.000 stadi
La lunghezza media di uno stadio romano ai tempi di Eratostene corrispondeva a
185,25 metri attuali per cui ne risulterebbe una circonferenza pari a 46.312 km.
Secondo altri autori lo stadio doveva essere paria 157,5 metri e quindi la circonferenza
doveva corrispondere a 39.690 km attuali.
Quale sia la valutazione storica più esatta non è oggetto di questa relazione, ma
considerando che l'unità di misura di lunghezza era il piede, (“pes” 29,64 cm), che
l'altezza del sole si misurava con le ombre e che non era possibile controllare la
differenza di longitudine tra Alessandria e Siene (quest'ultima leggermente più a Est di
Alessandria di circa 3°) si può senz'altro concludere che la misura della Terra ottenuta da
Eratostene si avvicinò in modo sconcertante al valore corretto di 46.0076 km.
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L'eclissi, o eclisse, è un evento ottico-astronomico che
avviene quando un qualsiasi corpo celeste, come un
pianeta o un satellite, si interpone tra una sorgente
di luce (ad esempio una stella, come il Sole) ed uno
dei due corpi celesti sopracitati, e pertanto il
secondo corpo entra nel cono d'ombra
(o di penombra) del primo. In astronomia
viene genericamente usato anche
il termine "occultazione".
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IL DISCO
DI NEBRA
(1600 a.c.)
Quella incisa sul disco di Nebra è la più antica rappresentazione della volta celeste che si
conosca. Secondo i ricercatori questa lastra di bronzo (chiamata Disco di Nebra dal
nome della cittadina tedesca vicino alla quale è stata ritrovata) fu realizzata attorno al
1600 a. C. Le raffigurazioni sul disco non sono fatte a caso e nemmeno a mano libera,
ma basate su rigorosi calcoli matematici che fanno intravedere una competenza
astronomica di altissimo livello. Il disco di Nebra è uno dei più interessanti ritrovamenti
archeologici degli ultimi anni. La sua importanza è stata sottolineata dal suo inserimento
nella lista Memory of the World dell’Unesco, sottolineando che si tratta della più antica
rappresentazione astronomica conosciuta.
Risalente al 1600 a.C., il manufatto di Nebra è un disco di bronzo di circa 32 cm di
diametro, con sopra impresso un diagramma in oro dei cieli.
Il disco è stato realizzato verso la fine dell’Età del Bronzo da un popolo vissuto in Europa
prima dell’arrivo dei Celti. Di fatto, è il più antico almanacco astronomico della storia
umana. Il reperto fu trovato vicino la cittadina di Nebra in Sassonia (Germania orientale)
nel 1999 da due cacciatori di tesori, Henry Westphal e Mario Renner, in di una cavità in
pietra all’interno di un antico bastione sulla cima del Mittelberg.
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2009
VIAGGIO NEL SISTEMA SOLARE
PLUTONE
URANO
GIOVE
NETTUNO
TERRA
SATURNO
MERCURIO
MARTE
VENERE
SOLE
"Una stella e una manciata di sassi”: questa definizione del Sistema solare, dovuta a un noto astronomo,
può apparire un po’ irriverente ma a ben guardare descrive efficacemente il ruolo del nostro sistema
nell’immensità multiforme dell’Universo. Il Sistema solare, di cui fa parte il nostro pianeta, è infatti un
insieme di corpi celesti diversi tra loro per natura e dimensioni, ma accomunati per l’origine e costretti a
muoversi in uno spazio ben definito da reciproche forze di attrazione. La porzione di spazio entro cui tali
corpi si muovono ha le dimensioni di una sfera con il diametro di circa 20.000 miliardi di km: uno spazio
che può apparire sconfinato all’esperienza comune, ma che è poco più di un punto, un minuscolo
angolo verso la periferia della Galassia che, a sua volta è solo una tra i miliardi di galassie che si
muovono nell’Universo, separate da vastissime distese di spazio deserto, anche se non totalmente
vuoto. Il Sistema solare comprende: una stella di modeste dimensioni, il Sole; i suoi nove pianeti;
almeno 54 satelliti principali e numerosi anelli di materiali in frammenti, che, variamente distribuiti tra i
pianeti, ruotano intorno a questi ultimi; migliaia di asteroidi (o “pianetini”), piccole masse concentrate
in un’ampia fascia che circonda il Sole a distanze tra 2 e 3 U.A.; una quantità di frammenti di varia
origine e natura, troppo piccoli per essere chiamati pianetini, anche se il limite tra le due categorie non
è affatto netto: tali frammenti, se attratti dalla Terra tanto da attraversarne l’atmosfera, si arroventano
per attrito e possono o bruciare completamente, come le meteore (le ben note “stelle cadenti”), ovvero
consumarsi solo in parte, nel qual caso il loro nucleo colpisce il suolo come meteorite ; e, infine,
numerose piccole masse ghiacciate che si muovono all’estrema periferia del Sistema solare e che solo
occasionalmente o periodicamente si avvicinano al centro, manifestandosi sotto forma di comete. Lo
spazio tra i vari corpi celesti non è completamente vuoto: vi si trova, estremamente rarefatta, la
cosiddetta “materia interplanetaria”, formata da micrometeoriti, con diametro pari a frazioni di
millimetri, gas e frammenti subatomici (protoni ed elettroni liberi). Di fronte alla varietà e al numero dei
componenti del Sistema solare bisogna però sottolineare che quasi tutta la massa di materia
complessivamente presente è concentrata nel Sole, che ne comprende il 99,85% e che è perciò, a buon
diritto, il centro dell’intero sistema.
PIANETI
SOLE
PIANETI
NANI
SATURNO
NETTUNO
PLUTONE
MARTE
cometa_lovejoy_17_01_15
cometa_lovejoy_zoom
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LE LEONIDI
Le Leonidi sono uno dei più importanti sciami meteorici: è causato dalla Cometa TempelTuttle. Lo sciame è visibile ogni anno intorno al 17 novembre ed è formato da particelle
emesse dalla cometa durante il suo passaggio accanto al Sole. Devono il loro nome alla
posizione del radiante, il punto cioè da cui sembrano provenire, localizzato nella costellazione
del Leone: le meteore infatti sembrano irradiarsi proprio da quel punto del cielo.
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LA FORMAZIONE DELLA TERRA
LA COMPOSIZIONE
DELLA TERRA
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PLANETS SONG VIDEO
una filastrocca per insegnare il sistema solare ai più piccoli (ma utile anche nella terza età)
Ideazione di Silvano Puccini - Elaborazione grafica di Giorgio Belletti
per UNITRE Casale Monferrato - 2016