Sistema geocentrico e sistema eliocentrico

1 1 PARTE A La Terra nello spazioGli antichi accomunavano sotto lo stessonome di pianetila Luna, Mercurio, Venere,Marte, Giove, Saturno (non conoscevano ipianeti pi distanti, non essendo visibili aocchio nudo) e pure il Sole, perch simuovono sulla Sfera celeste, al contrariodelle stelle che restano fisse . Dal punto di vista dei loro movimenti ap-parenti, un osservatore sulla Terra percepi-sce numerose differenze. Per esempio, il So-le e la Luna si muovono sull Eclittica convelocit non uniforme rispetto alle stelle, e laLuna lo fa pi velocemente e ancor menoregolarmente del Sole. Mercurio, Venere,Marte, Giove e Saturno si spostano tra lestelle e i periodi per compiere un ciclo com-pleto sono diversi per ciascuno di essi.

2 L in-terrogativo che gli astronomi dell antichit siponevano era quindi: qual lo schema chespiega perch un osservatore sulla Terra os-serva i moti dei pianeti nel modo in cui ap-paiono? . Per rispondere a questa domandabisognava formulare delle ipotesi e costruireun modello del mondo che spiegasse, perquanto possibile, tutte le moto di rotazione delle stelle potevaessere spiegato semplicemente dal fatto chetutti i corpi siano trasportati nel moto at-torno alla Terra da una sfera cristallina, do-tata di un moto uniforme e imperniata neipoli celesti. Spiegare il moto dei pianeti erainvece pi II secolo Ipparco di Nicea pro-pose un Sistema del mondo che venne com-pletato ed esposto pi tardi, nel II , dall astronomo alessandrino ClaudioTolomeo.

3 Questo Sistema si fondava sulprincipio della circolarit e dell uniformit dei moti celesti, gi espresso da altre parole bisognava ricondurre le ap-parenze (in questo caso, le irregolarit deimoti planetari) alla perfezione di un mo-to che non poteva che essere circolare euniforme, senza inizio n fine. Nel Sistema tolemaico la Terra si trovaal centro del mondo ( Sistema geocentrico )e attorno ad essa ruota la Sfera celeste conla Luna, il Sole e le stelle fisse . Per spie-gare il moto di Mercurio, Venere, Marte,Giove e Saturno si suppose che essi si muo-vessero di moto uniforme su circonferen-ze, dette epicicli, i cui centri si muovevano,sempre di moto uniforme, su altre circon-ferenze di diametro maggiore, chiamate de-ferenti.

4 La rappresentazione geometrica chene derivava era coerente con il principiopreso a fondamento. Quando come av-veniva di frequente nuove osservazioniintroducevano nuovi fatti da spiegare, lasoluzione era quella di aggiungere nuoviepicicli imperniati sugli epicicli precedenti. Anche per la Luna e il Sole si supponevache si muovessero su circonferenze attor-no alla Terra, ma senza epicicli; l unico datoda spiegare era la non uniformit del motosulla loro traiettoria apparente sulla Sferaceleste. Anche questo fatto veniva spiegatocon un opportuna e complessa rappresen-tazione geometrica. Sistema geocentrico e Sistema eliocentricoSCIENZE DELLA TERRA PER IL CITTADINOIl Sistema degli epicicli e dei (a) vediamo un deferen-te ed un epiciclo tipici.

5 In (b) illustrato il moto intrecciato che es-si generano sul piano dell eclittica. (c) mostra una parte del motodel pianeta P (da 1 a 4), come visto dalla Terra, che si trova alcentro del deferente. Il modello del Sistema solare secondo centro della cir-conferenza su cui ruota Venere sempre sulla congiungente Terra-Sole, per cui il pianeta, visto dalla Terra, non si discosta mai pi ditanto dal Sole. Il centro della circonferenza di Marte pu invece es-sere a qualunque distanza dal est Direzione est Epiciclo Deferente (a)(b)(c)TerraVenereSoleMarteCopyright 2010 Zanichelli editore SpA, Bologna [6239]UNIT 3 Il Sistema solare2Il Sistema geocentrico era una grandiosacostruzione geometrica che rappresentavain modo completo e particolareggiato tuttigli aspetti del cielo e permetteva di preve-dere il corso dei corpi celesti chiamati pia-neti.

6 Ci gli permise di rimanere come spie-gazione pi accreditata per molti per estremamente complicato: inqualche caso ci volevano fino a 33 epiciclisu epicicli per descrivere le pi piccole ir-regolarit osservate nel moto dei pianeti .Inoltre era totalmente privo di senso fisico,cio non spiegava in alcun modo quali for-ze naturali muovessero la complessa co-struzione dei deferenti e degli questo contesto apparve nel 1543 ilDe Revolutionibus Orbium CoelestiumdiNicol Copernico (1473-1543), nel quale siavanzava l ipotesi di un Sistema con il Solein posizione centrale ( Sistema eliocentrico ).Per la verit questa ipotesi era stata gi for-mulata in passato da Aristarco di Samo, mai tempi non erano ancora maturi per pose, dunque, il Sole al cen-tro dell Universo, con Mercurio, Venere,Terra, Marte, Giove e Saturno in ordinedi distanza crescente posti su orbite cir-colari attorno ad esso.

7 Inoltre, la Terra eradotata di un movimento di rotazione su sestessa in senso antiorario, in modo da spie-gare l apparente rotazione della Sfera cele-ste nel verso orario (per un osservatore po-sto nell emisfero settentrionale del piane-ta). La Luna, infine, era dotata di un motodi rivoluzione attorno alla Terra, che per-metteva di spiegare le fasi lunari. Anche se distinguere tra i due sistemi,quello geocentrico e quello eliocentrico ,poteva essere fatto soltano compiendo ac-curate osservazioni delle posizioni dei pia-neti, del Sole e della Luna, la concezionecopernicana mostr subito il grande van-taggio di una maggiore semplicit rispetto aquella tolemaica.

8 E anche da un punto divista quantitativo la nuova ipotesi permet-teva di rendere conto di tutte le apparenzeancora meglio del Sistema tolemaico. Copernico fu il precursore di questeidee, anche se non fu l artefice della loroaffermazione. La prima e importante veri-fica della validit dell ipotesi copernicanavenne da Keplero (1571-1630) che pot uti-lizzare osservazioni di Marte molto precisefatte dal suo maestro Ticho Brahe (1546-1601). Dopo vari tentativi, fatti nel corsodi dieci anni di lavoro, Keplero pervenne inmodo empirico alla formulazione delle treleggi che portano il suo la prima legge cade il principio dellacircolarit dei moti planetari e le orbite de-scritte dai pianeti acquistano identit fisicarispetto alle circonferenze tolemaiche, entipuramente geometrici.

9 La seconda legge se-gna la caduta del principio della uniformit dei moti planetari. Dalla terza legge di Ke-plero diventa possibile calcolare la distanzadi un pianeta dal Sole, sconosciuta nell a-stronomia tolemaica, prendendo come unit di misura l Unit astronomica, determinatoche sia il periodo di rivoluzione in anni. Laterza legge di Keplero disegna, per cos dire,la mappa del Sistema risultati ampliano enormementei confini dell Universo ipotizzati nell anti-chit . Inoltre, le leggi di Keplero non tro-vano collocazione nelle idee correnti perl epoca sulla fisica. Per spiegarle occorre reinventare una fisica, modificare radi-calmente le idee correnti.

10 Galileo Galilei (1564-1642), coperni-cano convinto, stabil i principi di duenuove scienze, la cinematica e la dinamica;enunciando tra l altro il principio di iner-zia e la relativit del moto e preparando ilterreno su cui si sarebbe poi mosso il suogrande successore, Isaac Newton. Conl uso del cannocchiale da poco inventato,il 7 gennaio 1610 Galileo pot constatarecon i suoi occhi che Giove era accompa-gnato da quattro satelliti che gli giravanointorno come la Luna alla Terra e i piane-ti al Sole. Osserv inoltre per la prima vol-ta che Venere, come la Luna, mostra le fa-si, dimostrando inequivocabilmente cheVenere si trova tra la Terra e il Sole.