L'ellisse nel cosmo Le tappe principali del modo di pensare i moti planetari nel sistema solare - MatematicAlexis
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L’ellisse nel cosmo Le tappe principali del modo di pensare i moti planetari nel sistema solare
1 - Il cosmo secondo i Greci
Le concezioni astronomiche dei Greci erano basate
sulle osservazioni ad occhio nudo e sulla filosofia .
Lo spazio attorno alla Terra era di viso
in 2 grandi volumi :
- il regno terrestre, delimitato
dall’orbita della Luna, era il mondo
mutevole, della meteorologia.
- il regno celeste, oltre il “concavo
lunare, era il mondo immutabile,
perfetto, dove i corpi (pianeti e stelle)
compivano i loro moti circolari, regolari
ed eterni.
Il regno terrestre
Nel regno terrestre, secondo
Aristotele, ogni cosa tendeva
verso il proprio luogo naturale:
C’era perciò una sfera di terra
verso la quale tendeva il moto
delle pietre, attorniata da una
sfera di acqua (mari), una sfera
di aria (atmosfera) e una sfera
superiore di fuoco che arrivava
fino al confine del concavo
lunare; per questo il fuoco era
attratto al cielo.
3
Il regno celeste
I pianeti conosciuti
erano 5: Mercurio,
Venere, Marte, Giove e
Saturno.
Ognuno si muoveva
su orbite circolari,
concentriche alla Terra,
che era sospesa al
centro dell’universo.
Tutto l’universo era
racchiuso da un’ultima
sfera, maggiore: quella
delle stelle fisse,
che a sua volta riceveva il moto dal PRIMO MOBILE 4
Le stelle “fisse” ruotavano intorno alla Terra, centrale, con
perfetta regolarità matematica, una notte dopo l’altra, un
anno dopo l’altro, conservando le loro posizioni relative.
SIMULAZIONE
5
Claudio Tolomeo (150 a.C.)
Tutte le concezioni greche
sull’universo furono raccolte da
Tolomeo in una grande opera,
l’Almagesto.
In essa erano presenti anche
alcune tavole correlate che
permettevano di calcolare le
posizioni del Sole, della Luna e
dei 5 pianeti attorno alla terra
per un futuro indefinito, un
catalogo con più di un migliaio di
stelle, le loro posizioni e la loro
luminosità.
6
2 - Medioevo
Alle 9 sfere celesti dei
Greci nel Medioevo fu
aggiunta una decima
sfera, l’Empireo:
regno immateriale e
immobile, dimora di
Dio, degli angeli e dei
beati.
7
L’universo
nel Medioevo
Hartman Schiedel, Nuremberg Chronicle, 1493.
Incisione su carta. Padova, Biblioteca Universitaria. 8
Le comete
Fra i tanti problemi insoluti
dell’astronomia greca, raccolta
nell’Almagesto di Tolomeo,
c’era quello delle comete:
-dovevano far parte della
meteorologia, in quanto
mutavano,
-ma una forte perplessità era dovuta
alle osservazioni sulla loro altezza nel cielo:
sembravano nettamente fuori dal concavo lunare…
9
Un modello dell’Universo
Nonostante le perplessità e le
inesattezze contenute
nell’Almagesto, non si riuscì
a trovare un modello migliore
dell’universo per i 16 secoli
successivi .
10Gli strumenti per osservare i cieli
Nel mondo antico e
medioevale, gli strumenti per
le osservazioni del cielo erano
piccoli e portatili.
Non c’erano osservatòri fissi.
Il più comune era
la ballestriglia
113 - Tycho Brahe
Nacque nel dicembre del 1546 in un
paesino della Danimarca.
Fin da giovane si sentì attratto
dallo studio e dall’osservazione del
cielo.
Nel 1563 osservò la congiunzione di
Giove con Saturno e notò che la
predizione di questo evento sulle
Tavole Tolemaiche era sbagliata di
1 mese.
12Tycho Brahe
Nel 1572 comparve in cielo una nuova stella.
Per le concezioni astronomiche del tempo ciò
doveva essere impossibile.
Tycho, allora ventiseienne, con i modesti strumenti a sua disposizione,
fu certo che la stella “Nova” appartenesse ai cieli “immutabili”.
Nel 1577, solo 5 anni dopo,
comparve nel cielo una
cometa luminosissima.
Tycho la osservò, ne
misurò l’altezza e fu certo
che doveva appartenere al
Regno Celeste…
13Tycho Brahe
Non sono tipo da sedermi
comodamente accanto al fuoco
e imparare l’astronomia dai
libri e dalle carte !
Pubblicò 200 pagine di osservazioni
e misurazioni sulla cometa, ma
soprattutto capì che ormai era
tempo di riformare sia la
strumentazione, sia le tecniche di
osservazione del cielo.
14Tycho Brahe
Uraniborg
(castello celeste)
Sorprendentemente, solo un anno dopo, Tycho ottenne dal
re di Danimarca Federico II la signoria dell’isola di Hven.
15Tycho Brahe
Uraniborg
Qui Tycho costruì
il primo osservatorio
astronomico fisso
della storia.
16Tycho Brahe
“..era dotato di tutto ciò che un
astronomo poteva desiderare. Al
piano più alto c’erano 8 camere Uraniborg
da letto per i suoi assistenti. Al
piano superiore principale
c’erano 4 stanze d’osservazione,
una sala da pranzo estiva con
vista sul mare. Al pianterreno
c’erano la biblioteca, la cucina e
la sala da pranzo invernale,
mentre il seminterrato
conteneva il laboratorio di
chimica.
Altrove, sull’isola c’era una
cartiera e una piccola
tipografia, così che Tycho
poteva pubblicare da sé i suoi
risultati.
In seguito egli attrezzò officine
dove abili artigiani erano in
grado di costruire strumenti
sotto la sua diretta
supervisione…
17Tycho Brahe
Stjerneborg
(castello delle stelle)
Nel 1584 Tycho costruì
nelle vicinanze di Uraniborg
un secondo osservatorio,
Stjerneborg,
costruito in muratura
sotto il livello del suolo,
protetto dal vento e
dagli sbalzi di temperatura,
con finestre girevoli
a livello del suolo
per le osservazioni.
18NOTA
Nel 1576 la Terra è sempre
al centro dell’universo,
ma le stelle non sono più
appese ad una sfera celeste:
riempiono l’universo
all’infinito
Thomas Digges, 1576,
New York, The Granger Collection
194 - Friedrich Johannes Kepler
Esito delle sue osservazioni,
che durarono fino al 1597 (quasi 20
anni) furono decine e decine di volumi
contenenti rilevazioni accuratissime
(con l’approssimazione di 2’) sulle
posizioni di pianeti e stelle.
Fu l’eredità che lasciò alla storia
E che raccolse un suo giovane
(28 anni) assistente tedesco:
Giovanni Keplero
20Friedrich Johannes Kepler
Figlio di un padre attaccabrighe e di una
madre anche accusata di stregoneria, nacque
nel 1571 vicino a Stoccarda, in Germania e
studiò all’università di Tubinga (Germania),
teologia per 3 anni.
Poi morì il docente di matematica
dell’università e gli chiesero di occuparsi di
quell’insegnamento.
Accettò, malvolentieri.
Keplero fu uno dei pochi studiosi disposto a
parlare con franchezza dei propri errori.
21Friedrich Johannes Kepler
Nonostante i secoli di osservazioni e
studi, nessuno si accorse che l’orbita di
Marte non è circolare.
Tale svista è da attribuire soprattutto
all’alto margine di errore nelle
osservazioni prima di Tycho (ben 10’).
Ora Keplero disponeva di dati con
precisione di 2’.
Dopo aver vagliato numerose ipotesi,
Keplero ebbe l’intuizione risolutiva.
Marte si muove lungo un’orbita ellittica
e il Sole occupa uno dei due fuochi dell’ellisse.
Così avviene anche per gli altri pianeti.
Video
22.. e fu così che
l’ellisse acquistò
un’importanza …
universale.
Andreas Cellarius, Atlas coelestis seu Harmonia Macrocosmica, 1661
Incisione su carta dipinta a mano. Vicenza, Biblioteca di Babele.
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