Le civiltà antiche

Le origini

Sin dagli albori della civiltà l’uomo ha sentito l’esigenza di conoscere il mondo circostante e di capire i processi che lo regolano. La conoscenza dei moti celesti del sole, della luna, e dei pianeti ha subito destato interesse tra gli antichi popoli da cui proviene il primo contributo a questa scienza. Maya e Inca, Assiro-Babilonesi, Egiziani e Cinesi furono i primi grandi conoscitori del cielo; ognuno di questi popoli nell’ambito della loro cultura sviluppò un’astronomia per i tempi assai avanzata, non solo per gli studi, ma anche per la costruzione di monumenti religiosi dedicati all’indagine del cielo.

I Cinesi

L’antica astronomia cinese è famosa in tutto il mondo soprattutto per la grande tradizione documentativa delle osservazioni astronomiche sin dal 2000 a.C, si ha infatti la registrazione di una eclissi di sole risalente al 1217 a.C. Questo popolo osservò anche altri fenomeni come i passaggi di comete o l’esplosione della supernova del Granchio del 1054; crearono anche un calendario lunisolare composto da 360 giorni a cui venivano aggiunti 5 giorni epagomeni, anche se poi non riuscirono mai ad essere precisi come altre civiltà antiche.

Maya, Inca, Aztechi

Anche nel centro america si svilupparono delle civiltà che raggiunsero una cultura e un grado di civiltà assai elevato. La loro astronomia seppur sviluppatissima non poté purtroppo dare dei contributi alle altre civiltà, rimanendo confinata in un lungo isolamento sino ai tempi della scoperta dell’america. Anch’essi sono famosi per la costruzione di diversi templi e piramidi dedicati agli dei del cielo, il loro culto difatti era assai legato a Venere identificato con la divinità nota come “serpente piumato”. Difatti proprio sui moti di questo pianeta si sviluppò un preciso calendario astronomico scoprendo in particolar modo che ogni 8 anni il pianeta compie 5 rivoluzioni sinodiche (di 584 giorni); la scoperta e la precisione con la quale determinarono ogni singola rivoluzione del pianeta è veramente sorprendente per i tempi. Inoltre riesce a sorprendere anche il fatto che avessero creato dei precisissimi almanacchi astronomici sempre sul ciclo di Venere con l’errore di un giorno in 6.000 anni! Si sa inoltre che questi popoli riuscivano a determinare i giorni in cui si poteva avere maggior probabilità di eclissi, assai temuti dagli antichi. Prevedevano anche le stagioni, i solstizi e gli equinozi, e i loro templi erano perfettamente allineati con la levata del sole in determinati giorni dell’anno. Del loro calendario si può dire solo che era formato da 18 mesi di 20 giorni con 5 giorni addizionali, l’anno risulta difatti di 365,242 giorni (il valore reale è di 365,2422 giorni!) quindi molto preciso.

Gli Assiri e i Babilonesi

I primi segnali di una civiltà assiro-babilonese ben sviluppata si hanno sin dal 2500 a.C. questo popolo dimostrò subito di possedere degli eccezionali astronomi dando dei contributi anche agli egizi e agli indiani. 

La necessità di perfezionare le conoscenze in questo campo non proveniva solamente dalla necessità di avere un buon calendario a cui riferirsi, ma soprattutto da motivazioni astrologiche. In tal senso erano gli stessi sovrani che richiedevano agli astronomi di corte delle previsioni astrologiche per qualsiasi evento futuro. Fu quindi la necessità di dover prevedere la posizione di luna e pianeti, di capire le eclissi di sole e luna ritenuti eventi infausti, a far perfezionare le conoscenze e le ricerche anche nell’impossibilità di stabilire veramente ove il cono d’ombra potesse cadere; difatti si poteva prevedere la probabilità delle eclissi ma senza troppa certezza. Essi pur non avendo a disposizione strumenti di precisione, intuirono teoricamente il moto apparente dei pianeti basandosi sulla posizione di alcune stelle di riferimento nel cielo. Gli astronomi quindi scoprirono i periodi sinodici dei pianeti Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno con un semplice errore di alcuni giorni; tuttavia la precisione era sufficiente ad ottenere delle previsioni riportate poi su tavolette effemeridi dalle quali si poteva sapere quando un pianeta era stazionario in cielo o in opposizione. Del moto lunare compresero anche che dopo un certo tempo la luna ed il sole si ritrovano in posizioni identiche rispetto ad un punto (punto gamma o nodo); si accorsero in particolare che le fasi avevano dei tempi ben definiti, intuendo quindi che sia il sole la terra e la luna si ritrovano nella medesima posizione ad ottenere delle eclissi. Questa scoperta si riferisce al ciclo di Saros ossia che dopo 223 lunazioni quindi dopo 18,10 anni, la luna ricomincia il ciclo rispetto i nodi, e le eclissi si ripetono uguali.  

Essendo assai pratici anche nei calcoli determinarono la durata del mese sinodico lunare con errori di 30 secondi d’arco in 5000 lunazioni! La loro abilità nello studio del cielo li portò ad identificare la fascia dello zodiaco e l’eclittica da essi chiamata “via del sole” in cui trovare i pianeti. Questa fascia poi venne divisa in 360 parti, una per ogni giorno dell’anno; parte anche da loro l’uso del sistema sessagesimale. Ebbero poi la giusta intuizione nel raggruppare le stelle in costellazioni dando anche dei nomi.  

Furono i primi a dividere il giorno in 24 ore, anche se per loro il giorno cominciava la sera, mentre il mese all’emergere della luna alle luci del tramonto subito dopo il novilunio. Fissarono quindi un calendario di 12 mesi lunari di 29 e 30 giorni alternati in maniera non regolare, ottenendo la corrispondenza con l’anno tropico. Il primo giorno dell’anno invece cominciava con il plenilunio di primavera. Naturalmente anch’essi ebbero bisogno d’intercalare altri mesi aggiuntivi per far tornare i conti.

Gli Egiziani

Le conoscenze astronomiche degli egiziani, a parte la loro fama nella costruzione delle piramidi e di altri monumenti allineati con le stelle, presenta come punto di forza il calendario. La loro vita era fortemente legata a quella del fiume Nilo con le periodiche alluvioni. Questi eventi avvenivano con una certa costanza in genere ogni 11 o 13 lunazioni, ma ci si accorse anche che l’inizio delle inondazioni avveniva quando s’alzava nel cielo la stella Sirio (Sopdet per gli egizi) con un errore di 3-4 giorni al massimo. Con questo riferimento sorsero diversi calendari, il primo era il calendario lunare di 354 giorni con mesi di 29 o 30 giorni. Ma nel tempo si notarono errori di calcolo, così ne fu introdotto un secondo definito calendario civile di 365 giorni con 30 giorni ogni mese e 5 epagomeni ogni anno. Ma anche questo calendario mostrava qualche differenza con la realtà. Così fu introdotto un ultimo calendario ancora più preciso che possedeva un ciclo di 25 anni in cui veniva aggiunto un mese intercalare nel 1°, 3°, 6°, 9°, 12°, 14°, 17°, 20°, e 23° anno di ogni ciclo. Questo calendario così preciso fu anche usato da Tolomeo nel II sec. d.C. e preso di riferimento sino ai tempi di Copernico. Da ricordare che i mesi di 30 giorni erano divisi in settimane da 10 giorni e in 3 stagioni di 4 mesi detti: mesi dell’inondazione, mesi della germinazione, mesi del raccolto.

I primordi dell'astronomia occidentale: greci e romani

I Greci

Il primo uomo a cui si devono le prime indagini conoscitive greche sul mondo e sull’astronomia è Talete di Mileto (624-546 a.C.) in Turchia. Di lui si hanno solo testimonianze indirette, si sa però che fu il fondatore della scuola di Mileto. Individuò per primo la costellazione dell’Orsa Minore e stimò con buona approssimazione che i diametri apparenti del Sole e della Luna sono la 720^a parte del circolo percorso dal sole. Gli è stato attribuito anche la divisione dell’anno in quattro stagioni e 365 giorni; nonché la previsione di solstizi ed equinozi, e infine di un eclisse di Sole.

Anassimandro (610-546 a.C.) discepolo di Talete diede un grande contributo all’astronomia. Fonti indirette dicono che fu l’inventore dello gnomone per rivelare l’altezza del sole e della luna e quindi l’inclinazione dell’eclittica. Egli riteneva il mondo un cilindro posto al centro dell’universo con i corpi celesti che vi ruotano.

Anassimene (ca 566-528 a.C.) discepolo di Anassimandro sosteneva che la terra fosse piatta così come il sole e la luna, sorretti sull’acqua. Sosteneva anche la natura ignea delle stelle e terrosa dei pianeti e che la Luna riceve luce dal Sole, avrebbe inoltre spiegato il fenomeno delle eclissi.

Pitagora (ca 570-496 a.C., Samo - Metaponto). Fu il fondatore di una celebre scuola a Crotone, una scuola che divenne ben presto a carattere settario con idee e dottrine assai particolari. Ciò che sorprende però di queste idee è la loro modernità: a parte i grandi contributi alla matematica e alla geometria come il famoso teorema, vi sono anche dei contributi all’astronomia. Intuì che Vespero e Lucifero fossero lo stesso corpo, ossia il pianeta Venere. Ma un contributo maggiore lo diede Filolao della stessa scuola, il quale sosteneva un modello di sistema solare non geocentrico. Al centro dell’universo vi era un grande fuoco ove vi ruotano la Terra, l’Antiterra, la Luna, il Sole, Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno. L’esistenza dell’antiterra fu introdotta probabilmente per giustificare l’invisibilità del fuoco centrale che veniva occultato da quest’ultima, nonché dalla necessità di arrivare ad un numero totale di dieci corpi.

Platone (Atene 427-347 a.C.) il grande filosofo, divenne ben presto allievo di Socrate e lo seguì sino alla morte. Compì anche diversi viaggi in Egitto, poi a Taranto ove entrò in contatto con i pitagorici, a Siracusa e infine tornò ad Atene ove fondò una scuola nota come Accademia che rimase fiorente per millenni. Di lui si sa che la sua visione dell’universo era inizialmente eliocentrica poi ritrattata in tarda età per il geocentrismo. Tuttavia intuì la sfericità della terra e il fatto che la luna ricevesse luce dal sole.

Un’importante passo in avanti per l’astronomia avvenne con Eudosso di Cnido (ca 406-355 a.C.) di origini umili, poté studiare ad Atene grazie all’aiuto finanziario dei suoi concittadini. Seguì l’insegnamento di Platone e dei sofisti, poi fece un viaggio in Egitto ove studiò astronomia portando poi in Grecia una più esatta conoscenza dell’anno Tropico di 365 giorni e ¼. Ma la sua fama è legata alle sfere omocentriche, in cui partendo dall’idea che i moti dei corpi celesti siano circolari uniformi, volle dare una spiegazione reale ai movimenti retrogradi e agli stazionamenti dei pianeti. Per le stelle fisse fu facile attribuire una sfera immobile, mentre per i pianeti e per la luna il moto complicato venne spiegato con una prima sfera che induceva un moto diurno, un’altra omocentrica per il moto mensile ed infine una terza ed una quarta ma con diverso asse per il moto retrogrado. Tenendo conto che anche il Sole ne possedeva tre, si giunge ad un sistema di ben 27 sfere. In tal modo seppur ignorando le variazioni di luminosità dei pianeti si provava a dare una prima spiegazione ai moti planetari.

Aristotele (384-323 a.C.) è da considerare il più grande studioso dell’antichità. Nacque a Stagira nella Macedonia, a 17 anni si recò ad Atene per studiare nell’accademia di Platone restandoci sino alla morte dello stesso. Poi si recò alla corte di Filippo II di Macedonia come precettore del figlio Alessandro che sarebbe divenuto il famoso Alessandro Magno. Alla morte del re e salito al trono il figlio, Aristotele tornò ad Atene per fondare la scuola Peripatetica. Qui vi organizzò uno zoo e una biblioteca che fu anche il primo nucleo di quella più famosa di Alessandria. Il campo delle sue conoscenze e degli studi fu vasto ed abbracciando molti aspetti del sapere: astronomia, fisica, meteorologia, psicologia e biologia. Ma il campo che a noi interessa è appunto il primo. Il suo fu un contributo alla scienza che indirettamente bloccò per 2000 anni l’evoluzione del pensiero essendo le sue idee acquisite acriticamente dalla chiesa che ne fece un dogma assoluto e difficile da scardinare. Egli attribuì una realtà fisica alle sfere di Eudosso delle quali avendo anche molti elementi che dimostravano l’insufficienza delle 27 sfere, ne aggiunse altre per sopperire alle evidenze osservative. Egli arrivò quindi a immaginare un complicato sistema di 55 sfere animate da un motore immobile il quale dava moto a tutte le sfere, in cui l’effetto d’attrito contribuiva a creare un moto differente per ogni sfera. Ovviamente il suo era un sistema geocentrico in cui le distanze tra  corpi celesti erano più fittizie che reali. Tuttavia Aristotele diede anche un contributo positivo quale quello della sfericità dei corpi suggerita da deduzioni corrette. Le fasi della luna infatti venivano spiegate con l’esistenza di un corpo sferico. Ma anche la terra doveva essere sferica poiché proiettava ombre circolari nelle eclissi di luna, ed inoltre al variare della latitudine si notava una differente altezza delle stelle.  

Nell’uniformità di vedute che si avrà con le teorie aristoteliche vi fu uno scienziato definito il “Copernico dell’antichità” in controtendenza, Aristarco di Samo (310-230 a.C.) egli portò avanti la concezione dell’universo di Eraclide Pontico che ammetteva la rotazione di Mercurio, Venere e Marte attorno al sole, anche se poi la terra era sempre al centro dell’universo e il sole e gli altri pianeti vi ruotassero attorno. Aristarco perfezionò ancor più la teoria spostando il sole al centro dell’universo; il moto dei corpi quindi diveniva più semplice da spiegare anche se non ancora perfetto data la mancata applicazione delle orbite ellittiche. Inoltre considerò il moto rotatorio della terra su di un asse inclinato che spiegava le stagioni. Ma i dissensi erano enormi soprattutto nel non notare la variazione di parallasse delle stelle che Aristarco considerava irrilevabile data la loro distanza. Ed inoltre la rotazione della terra sarebbe dovuta essere assai rapida tanto da riscontrarsi lanciando semplicemente un sasso e facendolo ricadere. Egli inoltre applicò un sistema per misurare la distanza terra-sole. In un giorno in cui si ebbe nel cielo la luna al primo quarto assieme al Sole e considerando l’angolo S-L-T di 90° misurò quello della terra con la luna ed il sole, trovando un valore di 87°. Con gli angoli ottenuti ottenne che la distanza Terra-Sole era 19 volte maggiore di quella tra la Terra e la Luna; il valore reale è di 400 volte, ma l’importanza di tale misura non consiste nella precisione riscontrata, quanto nell’intuizione del metodo usato.  

L’antichità ricorda anche lo scienziato che per primo misurò la lunghezza del meridiano terrestre, Eratostene da Cirene, Egitto (ca 276-195 a.C.). Fu un matematico e un geografo stimato da Archimede col quale ebbe corrispondenza e amicizia. Divenne capo delle istituzioni alessandrine per ben 35 anni, nel periodo di massimo splendore della scuola di Alessandria. Migliorò notevolmente le carte geografiche che risalivano ad Anassimandro e fu il primo a dividere la terra in meridiani e paralleli, dando anche al globo le 5 zone climatiche che oggi conosciamo: 2 polari, 2 temperate e una equatoriale. Ebbe un’educazione cosiddetta “internazionale” perché studiò dapprima a Cirene poi ad Alessandria e infine ad Atene. Per misurare quindi la lunghezza del meridiano terrestre ebbe come riferimento 2 città, Alessandria e Siene, l’odierna Assuan. Partendo dall’ipotesi che esse si trovassero sullo stesso meridiano (seppur nella realtà sono separate da 3° di longitudine, ma la distanza rende irrilevante gli errori), misurò la distanza tra le città e pose i raggi solari concettualmente paralleli tra loro. Il giorno del solstizio d’estate a Siene il sole è allo zenit, quindi ponendo 2 gnomoni con uno scafo che determina l’angolo dell’ombra, riscontrò ad Alessandria un angolo a. Questo angolo corrispondeva all’angolo posto ipoteticamente al centro della terra tra le rette che congiungono le due città. Il suo valore era di 1/50 di giro (ancora i gradi sessagesimali non erano stati ufficialmente introdotti) che equivaleva a 250.000 stadi, quindi 39.400 Km contro i 40.000 reali. Ma egli non contento volle fare altre misure. Attese il solstizio d’inverno e misurò con gli gnomoni l’angolo dell’ombra fra le due città, la misura fu assai simile. Le fonti poi parlano di una terza misura tra Siene e Meroe a N-E di Khartoum all’equinozio, ottenendo un’altra misurazione. Il risultato fu veramente eccezionale vista la precisione della misura. Si dice anche che egli abbia riportato la misura della distanza terra-sole e terra-luna, forse utilizzando il metodo di Aristarco.

Nel cercare di migliorare ulteriormente il modello di universo di Aristotele, che ormai presentava delle evidenti lacune, ci fu un grande matematico greco Apollonio di Perge in Turchia (ca 260-200 a.C.) che introdusse per primo gli epicicli e i deferenti. Egli studiò ad Alessandria ove scrisse dei libri di matematica e geometria con dei trattati sulle curve (ellisse, parabola, iperbole) che avrebbero costituito un riferimento per molti matematici sino al 1800. Apollonio in astronomia disse che i pianeti ruotano sì attorno alla terra su di un cerchio e ad una velocità costante chiamata deferente, ma gli stessi ruotano attorno ad un cerchio immateriale detto epiciclo. Inoltre per spiegare le differenze osservative introdusse il modello eccentrico, ossia con la terra non perfettamente al centro del deferente. In tal modo la rotazione dei pianeti avveniva secondo un modello matematico molto vicino alla realtà con moti retrogradi e persino variazioni di luminosità del pianeta. Per spiegare poi le elongazioni di Venere e Mercurio Apollonio pose il centro dell’epiciclo sempre allineato col Sole e la Terra con un giro di un anno e quindi con oscillazioni massime e minime. Per i pianeti esterni invece il moto è uguale alla loro rivoluzione siderale.  

L'ultimo grande astronomo osservativo d'età ellenistica fu Ipparco di Nicea (ca 190-125 a.C.) in Turchia. Visse ad Alessandria per poi spostarsi a Rodi ove aprì un osservatorio. Utilizzando vecchie osservazioni e cataloghi stellari primordiali, Ipparco ne creò uno nuovo con 850 stelle assegnandovi anche le coordinate ellittiche. Nel compilare il catalogo osservò nel 134 a.C. una stella nova nello scorpione che contraddiceva l'immutabilità del cielo. Classificò le stelle in una scala di sei grandezze che oggi conosciamo come magnitudini stellari. Tramite questi elementi Ipparco poté notare che tra le sue osservazioni e quelle del passato v'era una certa differenza. Questo fenomeno implicava lo spostamento del centro di rotazione del cielo che costituisce la precessione degli equinozi. Il suo studio fu così accurato che poté calcolare i valori di spostamento supposti in 45” d’arco all’anno (oggi accettato di 50”). Il periodo totale di rotazione era di 26.000 anni. Furono sempre i suoi studi a introdurre grandi contributi alla matematica con le corde, gli archi e le funzioni di seno e coseno trigonometriche, infine divise il cerchio in 360° usando definitivamente il sistema sessagesimale. Stabilì con buona precisione la differenza tra anno tropico e sidereo calcolandone anche i tempi. Misurò anch'egli con il metodo di Aristarco ed Eratostene la distanza terra-luna e terra-sole. Introdusse poi degli strumenti utilissimi quali l'astrolabio e la diottra con la quale misurò le variazioni apportate dal disco solare e lunare. Fu infine un valente cartografo.

I Romani

In mezzo a tanta cultura ellenistica, i Romani non ebbero molto spazio nel portare avanti le scienze astronomiche. Si può però ricordare il contributo alla creazione del moderno calendario da parte di Giulio Cesare (ca 100-44 a.C.) che su suggerimento di Sosigene riformò il calendario inserendo gli anni bisestili che vennero applicati in tutto l'impero. Si ricorda anche Plutarco (ca 46-127 d.C.) valente biografo e filosofo latino, il quale oltre a descrivere le vicende del suo tempo intuì che la rotazione lunare impedisce la caduta sulla terra e che quindi anche gli astri sono corpi in reciproca attrazione. Inoltre disse già da allora che la superficie lunare é di natura uguale a quella terrestre nonché composta di monti e valli luminose per effetto della riflessione della luce solare.

Tolomeo e i precopernicani

L’ultimo grande astronomo dell’antichità

Claudio Tolomeo (ca 100-168 d.C.) fu l’astronomo che per primo dette un summa completo all’astronomia dell’epoca. Visse per tutta la vita ad Alessandria e fu spesso confuso con i re della dinastia dei Tolomei. La sua enorme fama proviene dal libro Almagesto che deriva il suo nome dalla parola “la grandissima” in greco “meghiste” e in arabo “al maghiste”. I libri dell’Almagesto contengono la somma di tutto il sapere del passato, ed essi sono talmente completi da divenire in breve tempo un riferimento per i secoli futuri. In esso Tolomeo riprese e riadattò le vecchie teorie astronomiche alle nuove scoperte; stabilì il sistema geostazionario come punto irremovibile delle sue idee dal quale giustificò il moto dei pianeti con le teorie di Apollonio ed Ipparco, usando epicicli e deferenti. E nel cercare di creare un modello quanto più preciso possibile, che soprattutto non differisse dalle osservazioni, introdusse il concetto di equante: ossia che la terra si trovi leggermente discostata dal centro del cerchio deferente e che il deferente stesso sia a sua volta leggermente eccentrico ma con un moto costante. Con questo “stratagemma” Tolomeo riuscì a non discostarsi troppo dai principi aristotelici di circolarità delle orbite e di costanza del moto. Difatti l’eccentricità produce un moto che dalla terra appare non costante ma che poi in effetti é continuo. Fu con questo sistema che si riuscì a giustificare tutti i moti dei pianeti, anche quelli retrogradi.

Anch’egli accettò la precessione degli equinozi dando però un valore stranamente peggiorato nella stima data la possibilità di effettuare misure ancor più precise del passato. Scoprì poi l’evezione lunare e determinò la distanza della luna col metodo della parallasse diurna. Creò un catalogo stellare con 1028 stelle usando le carte di Ipparco ove divise anche il cielo in costellazioni, tra le quali le 12 dello zodiaco, nonché usò il metodo delle magnitudini stellari. Fu poi un evoluto cartografo rinomato per tutto il medioevo. Alcune delle sue mappe le usò persino Colombo nel suo viaggio verso le americhe. Tuttavia pur dividendo giustamente il mondo in meridiani e paralleli fece degli errori nell’adottare la misura del meridiano di Posidonio e non quella di Eratostene ben più precisa; da ciò le sue mappe risultano falsamente allungate. Affrontò infine i problemi della rifrazione e dell'ottica. Nel Tetrabiblos, un libro assai famoso perché considerato la “bibbia” dell'astrologia, innalza la stessa come scienza esatta.

Gli ultimi contributi prima di Copernico

Subito dopo i grandi apporti di Tolomeo la scienza rimase pressoché ferma per poi esplodere successivamente con Copernico. Si riscontrano solo piccole figure che contribuirono all’astronomia con osservazioni e deduzioni utili a scardinare ulteriormente il comune pensiero sul geocentrismo. Inoltre non bisogna dimenticare il contributo della cultura araba dalla quale derivano molti termini noti: zenit, nadir, almanacco e i nomi di stelle come: Aldebaran, Altair, Vega, Rigel ecc. Tra gli arabi si ricorda Al Battani noto come Albategnus (858-929) il più grande astronomo arabo il quale rese ancor più precise le misure dell’obliquità dell’eclittica e della precessione degli equinozi. Arzachel (ca 1029-1087) ideò e costruì diversi strumenti. L’inglese Bacone (1214-1292) invece si accorse per primo degli errori del calendario giuliano e segnalò i punti di vulnerabilità del sistema Tolemaico; diede anche un grande apporto all’ottica comprendendo i fenomeni di riflessione e rifrazione. Mentre l’italiano Toscanelli (1397-1482) fu un osservatore di comete, osservò cinque comete importanti tra cui quella che sarebbe divenuta la cometa di Halley. Infine anche Leonardo da Vinci (1452-1519) tra le tante attività di cui si interessò guardò con interesse verso l’astronomia e constatò che in uno specchio sferico era possibile osservare la luna ingrandita. Disegnò le “macchie lunari” definendole mari e interpretò correttamente il fenomeno della luce cinerea.  

Il copernicanesimo

Il tramonto del geocentrismo

Si può ben affermare che la storia dell’astronomia moderna comincia con la nascita di Nicolò Copernico (1473-1543) a Thorn in Polonia. La sua figura fece fare alla scienza il primo passo verso la modernizzazione del pensiero, il quale a poco a poco come vedremo, si libererà delle credenze medioevali per assumere la moderna visione dell’universo. Copernico compì studi classici, di matematica ed astronomia all’Università di Cracovia, mentre dal 1496 al 1500 frequentò l’Università di Bologna, nel 1501 seguì i corsi di medicina a Padova e nel 1503 conseguì la laurea in diritto canonico a Ferrara. Malgrado le sue molteplici attività, Copernico trovò sempre il tempo per coltivare gli studi astronomici. Sin dal 1497 si era dedicato a misure di parallasse lunare. Mentre dal 1505-6 aveva iniziato a concepire nelle linee essenziali il suo sistema eliocentrico. Nella nuova idea copernicana la Terra orbitava intorno al sole come gli altri pianeti, con orbite circolari. L’idea rendeva il sistema semplice e di facile applicazione, soprattutto per spiegare il moto dei pianeti e le elongazioni massime di Mercurio e Venere. Questa idea di per sé ripresa da Aristarco poneva in quel secolo non pochi stravolgimenti filosofici all’uomo del tempo; infatti la Terra sarebbe risultata decentrata rispetto al centro dell’universo, ed era questo il principale ostacolo all’introduzione del suo modello, porre l’uomo in una posizione secondaria rispetto gli intenti del Creatore. Il problema principale sarebbe venuto dall’accettazione della Chiesa di tali teorie. Ma Copernico aveva buoni rapporti persino col Papa e il giorno della sua morte riuscì a vedere stampato il famoso libro De revolutionibus orbitum coelestum che descriveva tutti i vantaggi e le semplificazioni del modello eliocentrico. L’uscita del libro però non fece troppo scandalo come avverrà per le pubblicazioni di Galileo, sia perché l’opera aveva un carattere matematico e quindi di difficile comprensione e sia per la gradita dedica dell’autore a Papa Paolo III. La chiesa accettò il contenuto del libro solamente come una delle tante ipotesi del tempo.

Tre anni dopo la morte di Copernico nacque da una nobile famiglia danese Tycho Brahe (1546-1601). Dopo essere stato educato privatamente, aver frequentato l’università e alcuni centri culturali, ottenne all’età di 30 anni dal re di Danimarca la concessione dell’isolotto di Hveen, ove avrebbe costruito un osservatorio. Esso era dotato di strumenti astronomici, biblioteca, sala riunioni e molta attrezzatura. Ma alla morte del re il figlio non assicurò più le sovvenzioni iniziali, così Tycho si trasferì a Praga. Egli è considerato tra i più grandi osservatori del passato, nel 1572 infatti osservò una stella luminosa quanto Venere nella costellazione di Cassiopea; era una nova (termine coniato da Tycho Brahe e poi ufficialmente introdotto). A seguito di questo fenomeno che seguì con molta costanza per 18 mesi sino a che la stella non scomparve del tutto, il cielo che era detto delle “stelle fisse” perché considerato immutabile, aveva subito uno strano fenomeno. Che cosa aveva osservato allora Brahe? Egli cercò di spiegare il fenomeno pensando ad un’origine sublunare e quindi molto vicino alla terra, ma in questo caso avrebbe dovuto notare uno spostamento di parallasse, cosa che non riscontrò; quindi pensò ad un corpo oltre la “sfera” della luna. Inoltre a seguito del passaggio di due comete nel 1577 e nel 1583 dedusse che questi corpi tanto variabili si dovessero trovare oltre l’orbita lunare. Cominciava quindi a cadere l’idea delle sfere associate al sole, alla luna e ai pianeti, come pensava Copernico. Brahe tra l’altro non credeva totalmente al copernicanesimo, infatti era convinto che i pianeti ruotassero attorno al sole e che a sua volta tutti orbitassero attorno alla Terra immobile.

Ma la fama di Brahe non è legata solo a queste considerazioni, ma soprattutto alle sue osservazioni con strumenti da lui stesso realizzati per l’osservazione e la stima di posizione degli astri. Con la sua costanza produsse una notevole quantità di osservazioni e misure utili successivamente al suo allievo Keplero per la scoperta delle leggi sul moto dei pianeti. Inoltre Brahe determinò con molta precisione la lunghezza dell’anno terrestre, notando gli errori del passato, tanto che da quel momento si rese inevitabile la riforma del calendario. Riuscì a stabilire con una precisione mai raggiunta in passato: l’obliquità dell’eclittica e l’eccentricità dell’orbita terrestre, l’inclinazione del piano dell’orbita lunare, l’esatta misura della sua retrogradazione dei nodi, mostrando anche la non costanza del moto. Infine compilò il primo catalogo moderno di posizioni stellari con oltre 1000 stelle.

Joannes Kepler (1571-1630) era nato a Weil der Stadt in Germania. Studiò filosofia matematica e astronomia all’Università di Tubinga. Nel 1596 a 25 anni pubblica il Mysterium cosmographicum, in cui dà per scontato il sistema copernicano, ed inoltre inserisce alcune spiegazioni non sempre frutto del rigore scientifico; egli infatti sosteneva che tra i diametri delle orbite dei pianeti vi fossero iscritti dei poligoni regolari. In molti dei suoi contenuti si notano idee pitagoriche e fantasiose. Ciò che invece stupisce è l’intuizione della gravità dei corpi, egli infatti molto prima di Newton sosteneva che esiste una forza emanata dal sole, la quale è inversamente proporzionale alla distanza. Nel 1597, dopo il matrimonio, si rifugia in Ungheria per persecuzioni contro i protestanti, e nel 1600 va a Praga a lavorare come assistente di Brahe, due anni dopo viene nominato suo successore. Anch’egli osservò come Galileo la supernova in Ofiuco nel 1604, ed essendovi in contatto epistolare commentò anche le sue impressioni sino alla scomparsa. Keplero non fu un grande osservatore, sia per la sua vista difettosa che per la salute non sempre buona. Tuttavia al posto delle osservazioni dirette poté servirsi dei dati di Brahe, trasferiti a lui dopo la morte del grande astronomo, dei quali come sappiamo erano tra le osservazioni più precise dell’epoca. Nel 1609 pubblicò l’opera principale Astronomia Nova in cui pubblicherà le prime due famose leggi.

La scoperta delle leggi avvenne tramite lo studio dell’orbita di Marte che dalle osservazioni presentava delle incongruenze. Provando e riprovando Keplero si accorse che per limitare gli errori di calcolo, l’unico modello che potesse spiegare il moto fosse quello ellittico con il sole in uno dei fuochi. Con tale deduzione aveva introdotto non solo le basi alla meccanica celeste, ma anche la constatazione che il moto dei pianeti durante l’orbita varia di velocità. Nel 1619 pubblicherà la 3^a legge nel libro Harmonices mundi. Le tre leggi furono una vera e propria rivoluzione, con esse infatti si tendeva ad abbattere l’ultima barriera ideologica che permaneva come idea medioevale: il fatto che le orbite dei pianeti fossero circolari. Keplero ci dà anche un resoconto delle osservazioni relative alla cometa apparsa nel 1607 che diverrà la cometa di Halley, e di altre tre comete apparse nel 1618. Egli condivideva con Brahe la convinzione che le comete fossero di origine celeste e che si muovessero in orbite rettilinee e che quindi una volta passate vicino alla terra non ricomparissero più; inoltre confermò le idee di Fracastoro e Apianus che le code delle comete si dispongono sempre in direzione opposta al sole, e che pertanto esse nascessero dalla penetrazione dei raggi solari. Purtroppo in mezzo a tante concezioni corrette vi era ancora la propensione a pensare che le comete potessero influenzare il destino degli uomini.

Nelle altre trattazioni scritte, commentò le scoperte di Galileo; descrisse alcune eclissi di luna e sole, con i calcoli per poterli prevedere. L’ultimo suo lavoro furono le Tabulae rudolphinae in onore del suo mecenate; esse erano uno strumento indispensabile per il calcolo preciso delle posizioni dei pianeti. Morì nel 1630. Quattro anni dopo il figlio pubblicò postumo il Somniorun, definito come il primo esempio di romanzo di fantascienza. Il libro contiene una descrizione fantastica dei fenomeni celesti, l’alternarsi del dì e della notte, le stagioni, il moto degli astri. Nella trattazione immaginò di fare un viaggio verso la luna notando le differenze esistenti nel moto dei pianeti, visti da un altro punto di vista. L’opera è un efficace strumento di divulgazione delle teorie copernicane.

Nel 1564 nacque a Pisa Galileo Galilei (1564-1642), il famoso astronomo e fisico italiano, cominciò gli studi con corsi di medicina e più avanti di matematica. Molto presto a 25 anni cominciò a insegnare nella sua città, cominciando tra l’altro i primi lavori sulla caduta dei gravi. Tale legge era soggetta alle teorie aristoteliche secondo la quale la caduta dei corpi era proporzionale alle sue dimensioni. Galileo a tal proposito fece alcuni esperimenti gettando dei corpi dalla torre di Pisa e utilizzando i piani inclinati nel suo laboratorio; usando tra l’altro un orologio ad acqua di sua invenzione, comprese che tutti i corpi sono soggetti alla medesima forza di gravità indipendentemente dalla dimensione o dal peso e che quindi la differente caduta dipende solo dall’attrito dell’aria. Provò inoltre che nella caduta degli oggetti gli spazi percorsi dai corpi sono proporzionali ai quadrati dei tempi. Nel 1592 cambiò città andando a insegnare matematica all’università di Padova. Nel 1604 apparve una nova in Ofiuco, il fenomeno, nuovo di per sé era stato osservato anche da Brahe in Cassiopea qualche anno addietro e lo stesso Galileo che aveva già osservato il precedente fenomeno da piccolo, fu molto incuriosito dall’evento, così si mise ad osservare contemporaneamente a Keplero. Nel 1609 mentre si trovava a Venezia seppe dell’invenzione del telescopio. Dopo essersi documentato se ne costruì uno tutto suo e lo puntò in cielo. Già dalle prime notti, le sue osservazioni rivelarono un universo mai visto prima, la luna aveva una superficie scabrosa, Giove era circondato da quattro satelliti che gli ruotavano intorno, inoltre la Via Lattea era risolta in milioni di stelle. Le sue osservazioni furono annotate giornalmente nel Sidereus Nuncius. Continuando successivamente, vide un aspetto strano di Saturno e le fasi di Venere. Queste scoperte eclatanti cambiarono molte cose, difatti egli fu accolto alla corte di Cosimo II a Firenze come matematico di corte, inoltre la pubblicazione del Sidereus Nuncius fece molto successo vendendo subito molte copie. Ciò che stupì i dotti di tutta Europa furono appunto le scoperte dell’italiano, scoperte che cercavano di avvalorare le idee copernicane mettendosi nel contempo in contrasto con le convinzioni aristoteliche del tempo. Questa serie di innovazioni e la rapidità con la quale si cercava un cambiamento delle coscienze, allertò i dirigenti della Sacra Inquisizione che cominciò investigazioni sulle idee dello scienziato pisano. Nel 1632 dopo aver pubblicato il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, le idee di Galileo furono considerate eretiche, quindi fu chiamato ad abiurare. La commissione che giudicò Galileo era tra l’altro la stessa che mandò al rogo Giordano Bruno nel 1600, il quale asseriva che l’universo è infinito.