Galileo Galilei (Pisa, 15 febbraio 1564 – Arcetri, 8 gennaio 1642) è
stato fisico, filosofo, astronomo e matematico italiano, padre della
scienza moderna.
Egli è associato ad importanti contributi in dinamica e in astronomia
e all'introduzione del metodo scientifico (detto infatti anche
metodo galileiano).
Di principale importanza furono il suo ruolo nella rivoluzione
astronomica e il suo sostegno al sistema eliocentrico e alle teorie
copernicane. Accusato di voler rovinare la filosofia naturale
aristotelica e le Sacre Scritture, Galileo fu condannato come
eretico dalla chiesa cattolica e costretto all'abiura delle sue concezioni astronomiche, e a
trascorrere il resto della sua vita in isolamento.
Convinto della correttezza della cosmologia copernicana, Galileo era consapevole che questa
non si collegava con le diverse affermazioni della Bibbia e di Padri della Chiesa, che
attestavano una concezione geocentrica dell'Universo. Poiché la Chiesa considerava le Sacre
Scritture ispirate dallo Spirito Santo, la teoria eliocentrica poteva essere accettata soltanto
come un semplice modello matematico senza alcuna attinenza con la reale posizione dei corpi
celesti. Galileo, scienziato cattolico, credette di poter risolvere il problema rovesciando la
soluzione: la teoria copernicana è vera, sono le Scritture a essere state scritte, senza
corrispondenza con la realtà, utilizzando un linguaggio che esprime un modello utile e
comprensibile all'uomo. Proprio sotto questa condizione, il libro del Copernico - il De
revolutionibus orbium coelestium - non era stato ancora condannato dalle autorità
ecclesiastiche.
LE SCOPERTE ASTRONOMICHE
Il libro Sidereus Nuncius fu scritto in latino e pubblicato nel 1610 e dedicato a Cosimo II de'
Medici.
Nelle prime pagine Galileo spiega come ha costruito il cannocchiale, quali sono le sue
caratteristiche ed elenca le osservazioni più importanti effettuate osservando il cielo di
Padova, con il cannocchiale.
1. Con il telescopio dimostrò che vi erano nuove stelle
● La cintura di Orione non era costituita da sole tre stelle: al
telescopio se ne vedevano molte di più.
● Nelle Pleiadi a occhio nudo si vedevono sei o sette stelle mentre
con il telescopio circa quaranta
I pianeti appaiono come dischetti.
Anche le nebulose di Orione e del Presepe sono costituite
da un gran numero di stelle.
2. Scoprì che la Luna ha una superficie ruvida (non perfetta come prima si credeva) e
presenta valli e rilievi come la Terra. Galileo capì questo osservando che sull' unico
satellite della Terra vi erano delle macchie che erano le ombre dei crateri che si trovavano
sulla Luna.
La Luna disegnata da
Galileo nel Sidereus
Nuncius, accostata a una
moderna fotografia dello
stesso punto
3. Studiò le fasi lunari, osservando con attenzione la Luna nei vari
periodi dell’ anno e segnando (nella carta rappresentata a sinistra),
tutti i suoi mutamenti.
Individuò i quattro satelliti (satelliti
medicei) di Giove che compivano
attorno ad esso movimenti simili a
quelli della Luna attorno alla Terra.
La prima osservazione di questi
satelliti da Galileo risale al 7 gennaio
1610. Dopo numerosi giorni di
osservazioni, egli concluse che i quattro
corpi erano in orbita attorno al pianeta;
la scoperta fu un grande punto a favore
della teoria eliocentrica di Niccolò
Copernico, perché mostrava che non
tutti gli oggetti del sistema solare
orbitavano attorno alla Terra.
L'11 gennaio 1610 Galileo osservò quelle che credette essere tre stelle
vicino a Giove, la notte seguente ne individuò una quarta e notò che
avevano mutato posizione. Continuò quindi le osservazioni e nelle notti seguenti notò che la
loro posizione relativa rispetto a Giove mutava coerentemente con oggetti che fossero in
orbita attorno al pianeta: a volte precedevano, a volte seguivano Giove, ma sempre ad uguali
intervalli.
Esse non si allontanavano mai oltre un certo limite dal pianeta, e questo limite era
caratteristico del singolo oggetto. Dopo aver raccolto 65 osservazioni, riportò la notizia della
scoperta degli "Astri Medicei" (in onore di Cosimo II de' Medici) nel Sidereus Nuncius. I nomi
dei satelliti furono suggeriti da Simon Marius, anche se caddero per un lungo tempo in disuso.
Fino alla metà del XX secolo, nella letteratura astronomica ci si riferiva ai satelliti galileani
servendosi della designazione numerica romana introdotta da Galileo, composta dal nome del
pianeta seguito da un numero romano che indicasse l'ordine di distanza crescente da Giove.
Ad esempio, Ganimede veniva indicato come Giove III o come "terzo satellite di Giove". In
seguito alla scoperta dei satelliti di Saturno fu adottata la nomenclatura attuale. L'annuncio
della scoperta dei satelliti galileiani destò l'attenzione degli astronomi dell'epoca che si
unirono a Galileo ed a Simon Marius nella loro osservazione. Alcuni sostennero che
l'osservazione dei presunti satelliti galileiani fosse derivata dalla presenza di difetti nel
telescopio, Keplero eseguì delle osservazioni in proprio e confermò la scoperta nel Narratio de
observatis a se quatuor Iovis satellitibus erronibus, pubblicato nel 1611. Anche gli astronomi
Thomas Harriot e Nicolas-Claude Fabri de Peiresc pubblicarono le proprie osservazioni dei
satelliti galileiani, rispettivamente in Inghilterra e Francia.
Giove con le sue lune costituiva un sistema solare in miniatura.
Galileo riporta i risultati di due mesi di accurate osservazioni di Giove e dei pianeti medicei.
Nel Sidereus Nuncius Galileo stima solamente il periodo del satellite più esterno. Nella
seconda giornata del Dialogo dei massimi sistemi Galileo fornisce una stima dei periodi dei
satelliti di Giove.
I quattro satelliti maggiori di Giove, scoperti da Galileo Galilei e Simon Marius sono
chiaramente visibili da
Terra tramite piccoli
Distanza media
Nome Diametro
Massa
Periodo orbitale
telescopi. Si tratta di Io,
da Giove
Europa, Ganimede e
Callisto; Ganimede, in
8,93×1022
Io
3643
km
421 800 km
1,77 giorni
particolare, è così
kg
luminoso che se non si
trovasse vicino a Giove
Europa
3122 km 4,8×1022 kg 671 100 km
3,55 giorni
sarebbe visibile anche ad
occhio nudo, di notte, nel
1,48×1023
cielo terrestre.
Ganimede 5262 km
1 070 400 km 7,16 giorni
kg
Callisto
4821 km
1,08×1023
kg
1 882 700 km
16,69 giorni
I satelliti galileiani nei loro
colori reali, alla stessa scala,
nell'ordine sopra esposto. Le
distanze fra i satelliti non sono
in scala.
I quattro satelliti medicei di Giove, in un fotomontaggio
che ne mette a confronto le dimensioni; dall'alto, Io,
Europa, Ganimede e Callisto.
4. Scoprì che sul Sole vi erano delle macchie scure che apparivano e scomparivano
dimostrando che vi dovevano essere dei continui
movimenti. Una macchia solare è una regione della
superficie del Sole (fotosfera) contraddistinta da una
temperatura minore dell'ambiente circostante e da forte
attività magnetica. Anche se le macchie solari sono
estremamente luminose, perché hanno una temperatura di
circa 5000 kelvin, il contrasto con le regioni circostanti,
ancora più luminose grazie ad una temperatura di 6000
kelvin le rende visibili come macchie più scure. Numerose
macchie simili sono state osservate anche in stelle
diverse dal Sole, e prendono il nome di macchie stellari.
Il numero di macchie che appaiono sulla superficie del Sole è stato misurato a partire dal
1700, e stimato all'indietro fino al 1500. La tendenza è quella di un numero in aumento, e i
valori più grandi sono stati registrati negli ultimi 50 anni.
Il numero di macchie solari è correlato con l'intensità della radiazione solare. Durante il
Minimo di Maunder esse quasi scomparirono, e la Terra nello stesso periodo si raffreddò in
modo consistente. La correlazione tra i due eventi è oggetto di discussioni nella comunità
scientifica (vedi riscaldamento globale).
5. Studiò le fasi di Venere.
6. Capì chela Via Lattea non è una parte più densa del cielo, ma un impressionante ammasso di
stelle.
7. Individuò le strane apparenze di Saturno.
Con queste scoperte Galileo distruggeva i fondamenti stessi della cosmologia aristotelicotolemaica e confermava la propria fede copernicana.
Nel corso della sua vita, Galileo propose originalmente alcune invenzioni, utili non solo nello
studio delle stelle, ma anche dei corpi in movimento:
Galileo utilizzò per primo il cannocchiale per osservare il cielo (in precedenza il
cannocchiale aveva avuto uno scopo militare ed era usato
per vedere orizzontalmente, cioè per spiare da lontano);
è errato, dichiarare che questo strumento fosse stato
costruito da Galileo. Purtroppo l'utilizzo astronomico del
cannocchiale, mise in cattiva luce lo scienziato dinanzi
alla Chiesa; gli ecclesiastici consideravano lo strumento
come un occhio maligno che permetteva all'uomo di
vedere cose che ad occhio nudo erano inaccessibili.
il celatone, uno strumento per misurare la longitudine in mare dal ponte di una nave usando
come riferimenti i satelliti di Giove. Per convincere gli interlocutori spagnoli che era
possibile osservare il sistema di Giove in situazione di instabilità, come sul ponte delle navi,
Galileo concepì questo particolare strumento, che per la sua forma simile a una celata, fu
definito celatone. Esso è costituito da un elmetto metallico dotato di una visiera sulla
quale è installato un piccolo cannocchiale. È possibile regolare la visiera, incernierata ai lati
dell'elmetto, in modo che l'occhio e l'asse del cannocchiale siano allineati. L'idea di Galilei
è che l'osservatore, mediante i movimenti della testa, è in grado di compensare i bruschi
movimenti della nave e mantenere sempre inquadrato Giove. Galilei successivamente pensò
di ottenere lo stesso effetto di compensazione dei movimenti della nave ponendo
l'osservatore in un recipiente emisferico contenuto a sua volta in un recipiente della
stessa forma ma un poco più grande contenente dell'olio.
il giovilabio, uno strumento per calcolare la posizione relativa di Terra e Giove; è simile
all'astrolabio, e consente di determinare le orbite e i
periodi dei satelliti medicei di Giove. Galileo lo usò per
determinare i periodi dei satelliti di Giove e per stabilire i
tempi delle loro eclissi. Galileo capì anche che le eclissi di
Giove potevano consentire un metodo per determinare la
longitudine. La sua struttura deriva da un metodo grafico
ideato da Galilei intorno all'epoca della pubblicazione del
Sidereus Nuncius (1610). Lo strumento è costituito da due
dischi girevoli con diametro differente e collegati fra di
loro da un'asta mobile; attraverso di essi si riesce a
ricondurre al Sole le apparenze dei satelliti osservate dalla
Terra: queste sono però apparenze irregolari, a causa dei
movimenti eliocentrici della Terra e di Giove. Sulla faccia
del giovilabio sono incise le cosiddette tavole di Bellosguardo, che hanno la funzione di
determinare il moto medio di ognuno dei satelliti di Giove. Questo era un tema all'epoca di
grande interesse. Attraverso il giovilabio e un telescopio si poteva utilizzare Giove come
"orologio naturale" e determinare l'ora riferita a un meridiano di riferimento.
il micrometro; attraverso questo strumento Galileo avviòlo studio sistematico dei periodi
dei satelliti di Giove e produsse tavole dei periodi dei satelliti di Giove.
l'elioscopio, uno strumento che permette di osservare il Sole e fu grazie ad esso che egli
scoprì l'esistenza delle macchie solari. Il metodo usato da Galileo consisteva nell'oscurare
la stanza da cui effettuava le osservazioni e, invece di osservare direttamente il sole,
guardare l'immagine proiettata su un foglio bianco di carta posto ad un metro circa
dall'oculare. L'elioscopio è in pratica un prisma diagonale con oculare che permette
l’osservazione del sole indebolendone l'intensità.
LIMITI
Galileo infatti sosteneva che se si faceva un esperimento in luoghi diversi, anche su una nave
in movimento, il risultato di tali esperimenti sarebbe stato lo stesso. Einstein invece scoprì
che il risultato poteva variare in base alla velocità, soprattutto se questa era prossima a
quella della luce.
La teoria galileiana era ancora valida, ma solo se la velocità in gioco era infinitamente più
bassa di quella della luce
