Le astronome dell’epoca di Newton
Ing. Claudio Costa
[email protected]
carocicosta.it
Astronomia al femminile - Unitrè Ariccia, 9 Gen 2016
Oggi parliamo delle astronome che
vissero all’epoca di Newton
Ma prima dobbiamo parlare un poì
di Lui…
Isaac Newton nacque a Woolsthorpe-by-Colsterworth il 25 dicembre 1642 e morì a
Londra il 20 marzo 1727
È stato filosofo, matematico, fisico e alchimista, considerato una delle più grandi menti di
tutti i tempi
Woolsthorpe Manor
Pubblicò i “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” nel
1687 nei quali introdusse la legge di gravitazione universale e,
attraverso le sue leggi del moto, creò i fondamenti per la
meccanica classica
Newton inoltre condivise con Gottfried Wilhelm Leibniz la
paternità dello sviluppo del calcolo differenziale
La tradizione vuole che Newton fosse
seduto sotto un albero di mele quando una
mela cadde sulla sua testa e questo gli
facesse capire che la forza gravitazionale
terrestre e celeste fossero la stessa cosa
Questa in realtà è un'esagerazione di un
episodio narrato da Newton stesso
secondo il quale egli sedeva ad una
finestra della sua casa e vide una mela
cadere dall'albero
In ogni modo si ritiene che anche questa
storia sia stata inventata dallo stesso
Newton più avanti negli anni, per
dimostrare quanto fosse abile a trarre
ispirazione dagli eventi di tutti i giorni:
“Quando per la prima volta, la nozione di
forza di gravità si formò nella mia mente.
Fu causato dalla caduta di una mela,
mentre sedevo in contemplazione. Perché
la mela cade sempre perpendicolarmente
al terreno, pensai tra me e me, non può
cadere a lato o verso l'alto, ma sempre
verso il centro della terra”
Newton fu quindi il primo a
dimostrare che le stesse leggi
della natura governano il
movimento della Terra e degli
altri corpi celesti
A Newton si deve anche la
sistematizzazione matematica
delle leggi di Keplero sul
movimento dei pianeti
Egli generalizzò queste leggi
intuendo che le orbite (come
quelle delle comete potevano
essere non solo ellittiche ma
anche iperboliche e paraboliche
Newton nacque a in una famiglia di allevatori
Suo padre, (anche lui di nome Isaac) morì tre
mesi prima della sua nascita
Quando Newton aveva tre anni sua madre (Anna
Ayscough) si risposò con un nuovo marito e lasciò
il piccolo Isaac alle cure della nonna
In questi anni fu molto infelice: odiava il suo
patrigno e sembra addirittura che una volta
arrivò persino a minacciare di incendiare la sua
casa
Nel 1653, quando Isaac aveva 11 anni il patrigno
morì lasciando un'eredità non indifferente con
cui poté pagarsi l'istruzione alla King's School,
Grantham
Alloggiava presso la famiglia Clark, imparentata
con i Newton
Durante quel periodo di dilettava a costruiva
meridiane, orologi ad acqua e modelli funzionanti
di mulini
Nel 1659 la madre lo costrinse a abbandonare gli
studi e lo richiamò a casa per accudire i campi ma
si rivelò un pessimo agricoltore
Alla fine il suo maestro convinse sua madre a
fargli proseguire gli studi al Trinity College di
Cambridge dove si trasferì nel 1661
Nel 1665, scoprì il teorema binomiale
Poco dopo il College fu chiuso per via della peste che si
stava diffondendo nella zona partendo da Londra
Newton approfittò di questa interruzione per
proseguire gli studi per conto suo; durante questo
periodo iniziò a sviluppare il calcolo infinitesimale
Newton sviluppò il calcolo indipendentemente da
Leibniz, che però usò una notazione più semplice
È certo che Newton scoprì il calcolo dieci anni prima di
Leibniz, ma pubblicò la sua scoperta molto dopo
Per noi è importante soprattutto la sua
applicazione del calcolo differenziale alla
spiegazione delle leggi di Keplero
Con un misto di ragionamento geometrico e
analitico Newton riuscì a dimostrare che la
forma delle orbite, non solo ellittiche o
circolari, ma anche paraboliche o iperboliche,
come pure la legge delle aree sono derivabili
dall’applicazione della sua legge della
Gravitazione
“Non so come il mondo potrà giudicarmi
ma a me sembra soltanto di essere un
bambino che gioca sulla spiaggia, e di
essermi divertito a trovare ogni tanto
un sasso o una conchiglia più bella del
solito, mentre l'oceano della verità
giaceva insondato davanti a me”
Questo permise a Edmund Halley di predire che la cometa sarebbe riapparsa nel 1756,
mentre il vero passaggio avvenne nel dicembre del 1758: ma alla data era già noto
l'effetto gravitazionale dei pianeti Giove e Saturno, che si trovavano in congiunzione,
rallentando l'orbita della cometa, ma dal momento che grazie al calcolo infinitesimale di
Newton si poteva prevedere scientificamente il passaggio della cometa
1656 – 1742
Per determinare l’orbita di una cometa, basta conoscerne la dimensione e la disposizione nello
spazio: l’orbita è in generale una conica (ellisse, parabola o iperbole, a seconda
dell’eccentricità) orientata rispetto a un piano di riferimento che è quello dell’orbita della
Terra attorno al Sole, l’eclittica
La posizione della cometa si fissa poi con quella che essa presenta a una certa data (anomalia
media)
La cometa è rappresentata in molte opere d’arte contemporanee ai suoi passaggi
Nel 1066 si pensò fosse un presagio: più tardi quell'anno Aroldo II d'Inghilterra morì
nella Battaglia di Hastings
È rappresentata sull'Arazzo di Bayeux, e i resoconti giunti fino a noi la descrivono quattro
volte la grandezza luminosa di Venere, e una luce uguale ad un quarto di quello della Luna
Nell'"Adorazione dei Magi" di Giotto, un affresco della Cappella degli Scrovegni a Padova, è
visibile una stella cometa poggiata sulla capanna dove ha luogo la Natività
Presumibilmente l'idea di dipingere una cometa piuttosto che la classica stella dalla quale si
diramano tre punte, simbolo Trinitario, è nata dalla visione della Cometa di Halley al quale lo
stesso Giotto avrebbe assistito tra il 1301-1302
Le comete che
entrano nel
sistema
interno, e si
rendono
quindi visibili,
hanno spesso
orbite
ellittiche, a
causa delle
modifiche
all’orbita
originale
dovute al
passaggio
vicino a Giove
o Saturno
Maria Winkelmann (16701720)
Nacque a Panitsch, vicino Lipsia;
si interessò da giovane di
astronomia e continuò anche
quando si sposò con l'astronomo
Gottfried Kirch
Assieme fondarono il primo
osservatorio di Berlino e lì per
anni Maria fece il turno con suo
marito scrutando il cielo con il
telescopio e dedicandosi
all’elaborazione dei calcoli per
le effemeridi
Come spesso accadeva, tutte le cose che scoprì furono incluse nei lavori del marito
Per esempio, il 21 Marzo 1702 scoprì una cometa che venne pubblicata sotto il nome del
consorte e solo dopo alcuni anni le venne ufficialmente attribuita
Pubblicò vari trattati che
riguardavano la congiunzione GioveSaturno del 1712, uno studio sulla
congiunzione Sole-Venere-Saturno
del 1709 e sull’osservazione
dell’aurora boreale
Alla morte del marito continuò le sue
osservazioni, ma inizialmente le venne
negato il compito della compilazione
del calendario perché, anche se il
lavoro era sempre stato
effettivamente svolto da lei,
l’Accademia delle Scienze aveva
ufficialmente conferito l’incarico al
marito
Per non creare un precedente
riguardo la presenza di donne presso
un istituto pubblico, l’Accademia
respinse la sua richiesta di
ammissione nonostante fosse
appoggiata dal matematico e filosofo
Gottfried Leibniz
In seguito fu ammessa
come astronoma
all’osservatorio del
barone Krosigk dove
lavorò in qualità di
maestra dei figli del
barone
Qui pubblicò effemeridi
e continuò la sua opera
di calcolo dei calendari
per conto della città di
Breslavia, Norimberga,
Dresda oltre che
dell’Ungheria, fino alla
sua morte
Anche sua figlia
Christine Kirch
assistette a lungo il
fratello nelle
osservazioni e nei
calcoli astronomici e
per molti anni le venne
affidato il calcolo dei
calendario per conto
della Slesia
Nicole-Reine Lepaute
1723-1788
Lavorò con Jerome Lalande,
anche lui astronomo, e con il
matematico Alexis Clairaut, per
calcolare la data del ritorno della
cometa di Halley
Questo lavoro richiese a Lepaute
lunghissimi calcoli per
determinare la posizione
giornaliera della cometa nella sua
orbita, tenendo conto delle
perturbazioni dovute ai pianeti
giganti Giove e Saturno, che
portarono a determinare le date
del ritorno della cometa
Nel 1762 calcolò i parametri dell’eclisse solare che si sarebbe
vista nel 1764
Pubblicò inoltre varie memorie astronomiche tra le quali una
basata su tutte le osservazioni del transito di Venere sul Sole
avvenuto nel 1761
Il suo nome è stato dato sia a un asteroide che a un cratere lunare
Maria Clara Eimmart (16761707)
Con la diffusione del telescopio,
i trattati di astronomia erano
affiancati da appendici con
delle illustrazioni, una delle
prime donne a cimentarsi nel
mestiere di disegnatrice fu
Maria Clara Eimmart di
Norimberga che imparò il
mestiere dal padre, pittore di
successo, incisore ed astronomo
dilettante
Divenne disegnatrice minuziosa
di tavole astronomiche, in
particolare di comete, macchie
solari, eclissi e montagne lunari
che furono frutto di accurate
osservazioni e che divennero
ben presto strumenti di vitale
importanza per la comunità
scientifica che non aveva ancora
a disposizione la fotografia
Gabrielle-Emilie du Châtelet (17061749)
Marchesa francese a cui va il merito di
aver determinato in Francia il passaggio
dalla scienza cartesiana alla fisica di
Newton tramite la sua attività
divulgativa
Nel 1745 iniziò la traduzione e il
commento, con la consulenza scientifica
del matematico Clairaut alla
“Philosophiae naturalis principia
matematica” di Newton pubblicato nel
1687, lavorandoci senza risparmio di
energie proprio quando all’età di 42 anni
rimase incinta del suo ultimo amante
Il suo presentimento era quello di non poter portare a termine il lavoro, e per questo vi si
dedicò giorno e notte per poterci riuscire prima del parto; morì pochi giorni dopo per febbre
puerperale
Clairaut pubblicò il libro dieci anni dopo la sua morte e questa traduzione fu l’unica realizza in
lingua francese e contribuì in modo decisivo alla diffusione della filosofia newtoniana in
Francia, nonostante questo venne dimenticata e il libro venne attribuito a Clairaut
Nicole-Reine Étable de la
Brière (1723-1788)
Divenne moglie dell’orologiaio reale
J.A. Lepaute e collaborò con lui e
successivamente con Clairaut e
Lalande per la corretta predizione,
basata su lunghi e difficili calcoli
astronomici, della riapparizione
della cometa di Halley del 1758,
ovvero un’accurata riconferma di
quanto aveva previsto E. Halley
all’inizio del secolo
Utilizzando le leggi di Newton
divenne una delle migliori
calcolatrici astronomiche, ma
Clairaut prima le attribuì i meriti
dell’impresa ed in un secondo tempo
negò il contributo della scienziata
attribuendosi in esclusiva i calcoli
In seguito Nicole calcolò la durata e le
dimensioni di un eclisse solare anulare
che si sarebbe verificata nel 1764 in
Europa, pubblicandone una mappa dello
svolgimento a intervalli di un quarto
d’ora, l’unica pubblicazione che apparve
con il suo nome dal lungo titolo:
Explication de la carte qui représente
le passage de l’ombre de la lune au
travers de l’Europe dans l’eclipse du
soleil centrale et annulaire di 1 Avril
1764 prensenté au Roi, le 12 août
1762, par M.me Lepaute
L’Accademia delle Scienze di Parigi le
affidò in collaborazione con J.J.Lalande
il compito di redigere la pubblicazione
annuale Connoissance des Temps il
calendario annuale per gli astronomi e
navigatori
Nel 1774 si occupò di effemeridi
calcolando la posizione dei pianeti, del
Sole e della Luna in ogni giorno dell’anno
fino al 1792; queste vennero raccolte
nel VII ed VIII volume di Effemeridi
dell’Accademia
Wang Zhenyi (1768-1797)
Dall’altra parte del mondo, in Cina,
visse questa intellettuale
Nonostante sia morta in giovane età,
la sua produzione fu notevole
Scrisse dodici libri di astronomia e
matematica; tra questi ricordiamo
“Alcune osservazioni sulle forme e le
figure” dedicato alle posizioni stellari
Descrisse il cosmo e cercò di
individuare la connessione che la
Terra ha con esso
Descrisse le sue opinioni sui fenomeni
celesti nel testo "Disputa sulla
Precessione degli Equinozi" in cui fu
capace di spiegare, calcolandolo, come
si muovono gli equinozi
Tra i suoi articoli ricordiamo: "Disputa
delle Longitudini delle Stelle” e “La
spiegazione di un’eclissi lunare“
Fece considerazioni sul numero delle
stelle, sulle direzioni del moto di
rotazione del Sole, della Luna e dei
pianeti Venere, Giove, Marte,
Mercurio e Saturno
Descrisse la relazione tra le eclissi
lunari e solari
In uno dei suoi esperimenti per
studiare le eclissi lunari costruì un
tavolo rotondo in un padiglione nel
giardino a rappresentare un globo;
ci appese sopra una lampada di
cristallo sospesa al soffitto a
rappresentare il Sole
Su un lato del tavolo appese uno
specchio rotondo per rappresentare
la Luna
Muovendo i tre oggetti riuscì a
riprodurre i fenomeni che
descrisse nello scritto “La
spiegazione di un’eclissi solare”
Raccolse inoltre dati
atmosferici per prevenire e
combattere le siccità e le
inondazioni che flagellavano
la sua regione
Fu anche poetessa
componendo tredici volumi
di versi; ecco un piccolo
esempio:
“Attravero il valico Tong,
Imponente, l’entrata,
Occupa la gola della
montagna,
Guardando giù verso il Cielo,
Il Sole osserva scorrere il
Fiume Giallo”
Nel 1994 l’Unione Astronomica Internazionale
diede il suo nome a un cratere di Venere
Cosciente di essere una
donna privilegiata, pensava
che la conoscenza dovesse
giungere in ugual misura sia
agli uomini che alle donne:
infatti giunse a dirigere una
scuola cui partecipavano
studenti di ambo i sessi
