Corso di Astronomia
I filosofi greci del IV° secolo a.C. come Platone e Aristotele
ritenevano che le stelle fossero oggetti celesti eterni e immutabili,
che ruotavano attorno alla Terra con orbite circolari.
Era dunque la Terra il centro dell’Universo
Questa visione del mondo, perfezionata successivamente
dall’astronomo Tolomeo (nel 150 d.C.) di Alessandria viene chiamata
ipotesi geocentrica o modello tolemaico in cui pianeti e stelle
avrebbero occupato sfere concentriche ad un punto centrale
occupato dal nostro pianeta.
Il modello tolemaico rimase in auge per molti secoli e su di esso
Dante Alighieri basò la sua visione del mondo riportata nella “Divina
Commedia”.
Già nel III° secolo a.C. qualcuno non era d’accordo
con l’ipotesi geocentrica: Aristarco fu il primo, infatti,
a proporre un’ipotesi eliocentrica, ponendo il Sole al
centro dell’Universo e tutte le stelle e i pianeti in
rotazione attorno ad esso.
L’ipotesi di Aristarco fu molto criticata dai suoi
contemporanei e non venne accettata anche perché
non esistevano prove sicure per dimostrarla.
Il modello geocentrico dominò quindi incontrastato fino al
1600 anche perché era in perfetto accordo con la dottrina
della Chiesa la quale si rifaceva alla Bibbia.
Nel ‘500 lo studioso polacco Niccolò Copernico,
rifacendosi all’ipotesi di Aristarco, diede il via a quella che
viene definita “la rivoluzione copernicana”, che
poneva il Sole al centro dei moti planetari e sosteneva
che soltanto la Luna orbitasse attorno alla Terra.
Verso la fine del ‘500 l’astronomo danese Tycho Brahe,
dopo attente osservazioni dei pianeti, propose un modello
che era una via di mezzo tra geocentrismo ed
eliocentrismo: tutti i pianeti ruotavano intorno al Sole, ma
quest’ultimo ruotava attorno alla Terra.
Nel 1597 Tycho Brahe assunse come assistente un
giovane astronomo, Johannes Kepler (Keplero) che
continuando lo studio sui pianeti, e in particolare sulle
loro orbite, scoprì le 3 famose leggi del moto platenario
che portano il suo nome (Leggi di Keplero).
Dal 1609 Galileo Galilei (scienziato pisano), fondatore del
metodo scientifico sperimentale e inventore del
cannocchiale, compì numerose osservazioni con questo
nuovo strumento e si convinse sempre di più della
validità dell’ipotesi eliocentrica copernicana.
Tale convinzione viene espressa chiaramente nella sua
opera più famosa: “Dialogo sopra i due massimi sistemi
del mondo”.
Nel 1616 la Chiesa Cattolica mise all’indice (ossia lo
elencò nelle opere proibite) il libro in cui Copernico aveva
descritto la sua teoria, in quanto essa era ritenuta
contraria alle Sacre Scritture (Bibbia).
Galileo fu ammonito di non appoggiare l’ipotesi
copernicana, ma egli affermò che non bisognava
confondere la scienza con la religione e che le leggi
naturali erano in fondo scaturite tutte dalla mente di Dio.
Nel 1632 fu chiamato a Roma, processato e costretto ad
abiurare le sue idee.
Fu condannato al confino domiciliare obbligato, mentre il
suo libro fu messo all’indice.
E’ opportuno ricordare che solo recentemente (ossia nel
1992), la Chiesa ha ufficialmente riabilitato la figura di
Galileo.
Nel 1687 un’altra grande personalità si impose nel campo
della fisica astronomica: quella dell’inglese Isaac Newton,
che dopo accurati calcoli matematici giunse alla
formulazione della Legge della Gravitazione Universale,
che consentì di spiegare le 3 leggi di Keplero e tutti i moti
dei corpi celesti nell’Universo.
Legge della Gravitazione Universale:
F = G m1 m2
d2
Il modello geocentrico era, quindi, definitivamente
sconfitto.
La 1^ Legge di Keplero o Legge delle orbite, definisce
appunto la forma delle orbite stesse: “i pianeti
descrivono intorno al Sole orbite ellittiche, in cui esso (il
Sole) occupa uno dei due fuochi”
La 2^ Legge di Keplero o Legge delle aree,
stabilisce che la velocità orbitale dei pianeti non
è costante: “il raggio vettore, che congiunge il
centro del Sole con il centro di qualsiasi pianeta,
percorre aree uguali in tempi uguali” . Ne
consegue che in perielio (punto più vicino del
pianeta dal sole) il pianeta sarà più veloce che in
afelio (punto più lontano del pianeta dal sole)
La 3^ Legge o Legge dei tempi mette in relazione la
distanza dei pianeti dal Sole e i loro rispettivi periodi di
rivoluzione: “il quadrato del tempo impiegato dai pianeti
per compiere la propria orbita è direttamente
proporzionale al cubo delle loro distanze medie dal sole”.
Pertanto, ne deriva che Mercurio, il pianeta più vicino al
Sole, sarà quello con il più breve periodo di rivoluzione
(88 giorni), mentre Plutone compirà un’intera orbita in
ben 247 anni.
Verso la metà del 1600 il fisico inglese Newton si
interessò della forza gravitazionale: di essa già si sapeva
che agisce sui corpi in caduta libera, producendo in essi
un’accelerazione di circa 9,8 m/s2.
Newton si domandò se tale forza agisse soltanto sulla
Terra o se avesse invece un carattere universale.
Egli prese in considerazione il sistema Terra-Luna e
facendo una serie di calcoli ne ricavò che la Luna
compiva un’orbita intorno alla Terra perché subiva da
parte di essa un’attrazione gravitazionale, e che questa
forza era inversamente proporzionale al quadrato della
distanza tra i due corpi, misurata dai loro centri.
Ripetè quindi i calcoli prendendo in considerazione altri
pianeti del Sistema Solare e scopri che essi effettuavano
orbite attorno al Sole perché erano attratti dalla sua forza
gravitazionale.
Nel 1687 Newton formulò quella che noi conosciamo
come la Legge della Gravitazione Universale espressa
dalla seguente formula:
Legge della Gravitazione Universale:
F = G m1 m2
d2
F= forza gravitazionale (misurata in Newton)
m1 e m2 = masse dei due corpi considerati (espresse in
kg)
d = distanza tra i due corpi (misurata in metri)
G = costante gravitazionale o di gravitazione universale.
Tale legge afferma quindi che: “la
forza con cui due
corpi si attraggono è direttamente proporzionale
al prodotto delle loro masse, e inversamente
proporzionale al quadrato della loro distanza”.
