Walter Ferreri DALLA TERRA AI CONFINI DEL SISTEMA SOLARE · Il settimo pianeta: Urano pag. 74 21....

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DALLA TERRAAI CONFINI DELSISTEMA SOLARE

Walter Ferreri

Storie e curiositdel cielo vicino

quaderni di astronomia 1

SOMMARIO

INTRODUZIONE pag. 2

TERRA 1. Quando e come si scopr che la Terra rotonda? pag. 6

2. Quali sono le prove della rotazione terrestre? pag. 9

3. Il moto della Terra attorno al Sole

non lha scoperto Copernico! pag. 12

4. La Terra come una trottola:

la precessione degli equinozi pag. 15

5. Tra la Terra e il cielo: ma dov il limite? pag. 19

6. Al di l dellatmosfera:

linquinamento extraterrestre pag. 22

LUNA 7. Scrutando la superficie della Luna pag. 26

8. La Luna allet di 3-4 giorni pag. 30

9. La Luna allet di 5-6 giorni pag. 33

10. Lo spettacolo della Luna al Primo Quarto pag. 36

11. La Luna dopo il Primo Quarto pag. 40

12. La Luna quasi Piena pag. 44

13. Che cosa c da vedere nella Luna Piena? pag. 48

SISTEMA SOLARE 14. Mercurio: chi lha visto? pag. 51

15. Venere, al di l delle fasi pag. 54

16. Marte, tra fantasie e realt pag. 58

17. Il pianeta mancante tra Marte e Giove pag. 62

18. Grande e misterioso Giove pag. 66

19. Stranezze e splendori attorno

al Signore degli Anelli pag. 70

20. Il settimo pianeta: Urano pag. 74

21. Nettuno, il pianeta scoperto a tavolino pag. 78

22. La faticosa scoperta di Plutone pag. 82

23. A caccia del pianeta transplutoniano pag. 86

24. Al di l dei pianeti: le comete! pag. 90

25. Il Sole ha una compagna? pag. 94

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Art.2 comma 26/b - Legge 662/96

Filiale di Milano

ISSN 9771122786004

I diritti di traduzione e riproduzione

sono riservati

INTRODUZIONE

INTRODUZIONE

La maggior parte delle pub-

blicazioni sul Sistema Solare

ha uno svolgimento di tipo

didattico, ovvero tende a

elargire il maggior numero

di informazioni in forma asettica,

presentando i dati puri e semplici,

fornendo indubbiamente molte ca-

ratteristiche a parit di spazio. Cos,

per esempio, trattando un pianeta,

si indicano le caratteristiche dellor-

bita, la sua composizione e altri dati,

per esporre un quadro generale che

possa costituire un riferimento per

confronti o approfondimenti.

Questo sistema scolastico assai

razionale e va diritto allo scopo:

elencare pi dati possibili tra quelli

fondamentali. Tale modo di proce-

dere molto valido; non a caso, il

pi redditizio per fornire informa-

zioni. Purtroppo, per, c il rove-

scio della medaglia; tale procedura

risulta in genere poco scorrevole e

poco appassionante, allopposto di

quanto possa essere un romanzo o

la lettura di un giallo.

Affrontiamo un viaggio nel Sistema Solare (trascurando volutamente il suo costituente principale, il Sole), partendo dalle domande che pongono

spesso i pi giovani o i principianti; cerchiamo di sviluppare gli argomenti in forma intrigante e curiosa, riportando curiosit e aspetti inconsueti

o poco noti.

2 quaderni di astronomia

INTRODUZIONE

Per cercare, almeno in parte, di

ovviare a questo inconveniente,

siamo partiti dalle domande che

pongono spesso i pi giovani o i

principianti, ma di cui talvolta an-

che gli esperti hanno dimenticato

le risposte.

E abbiamo afrontato gli argomenti

in forma intrigante e curiosa, ripor-

tando curiosit e aspetti inconsueti

o poco noti. Cio li abbiamo trattati

in chiave storica e aneddotica, sof-

fermandoci a raccontare episodi

spesso di diicile reperibilit, non

soltanto sui pi comuni testi astro-

nomici, ma anche nella Rete.

Considerando poi che molti dei

potenziali lettori di questo volume

sono anche delle persone che scru-

tano il cielo, abbiamo avuto molto

riguardo verso la parte osservativa

di questi astri, in particolare sofer-

mandoci su osservatori del passato

che sono stati protagonisti di aned-

doti curiosi o davvero insoliti.

Abbiamo voluto iniziare questo

viaggio nel Sistema Solare con i

piedi per terra, cio dando la pre-

cedenza al nostro pianeta Terra.

incredibile quanta gente oggi

pensi che la determinazione delle

sue dimensioni sia un fatto al pi di

qualche secolo fa. Molti sono con-

vinti che allepoca di Cristo vi fosse

la convinzione di una Terra piatta.

Questo probabilmente vero per la

maggior parte degli uomini di allo-

ra, che conduceva una vita di stenti

per sopravvivere e che non poteva

certo permettersi unistruzione o

tempo per ilosofare sul mondo. Ma

una minoranza, una lite di pensa-

tori, di menti illuminate e aggiun-

giamo di fortunati per il tempo

che potevano dedicare a queste ri-

lessioni, aveva capito che la Terra

doveva essere sferica gi parecchi

secoli prima e nel III secolo a.C. si

era gi arrivati a determinare cor-

rettamente le sue dimensioni!

Dopo la Terra, abbiamo rivolto

la nostra attenzione alla Luna, la

lampada delle notti. Anche qui fa

rilettere che di essa si sia misurato

il diametro e la distanza (con ottima

approssimazione) prima dellera

cristiana! Ma, trattando della Luna,

abbiamo riservato molto spazio a

una descrizione di quanto sia vi-

sibile sullemisfero rivolto verso la

Terra, poich le formazioni citate

sono accessibili anche a piccoli te-

lescopi amatoriali.

Naturalmente, per essere coerenti

con lo spirito di questa pubblica-

zione, abbiamo messo in evidenza

le osservazioni curiose che sono

scaturite da grandi osservatori

del passato. Per esempio, quella

di W. Herschel sul cratere Aristar-

co. Questo sommo osservatore

riteneva che tale cratere fosse un

vulcano in piena e intensa attivit!

La maggior parte delle osservazio-

ni insolite sulla Luna riguardano

quei fenomeni poi denominati TLP

(Transient Lunar Phenomenon, Fenomeno Lunare Transiente)

dal celebre astroilo inglese Patrick

Moore. Questa sigla sta a indicare

che si trattato di fenomeni che

non hanno lasciato traccia dopo la

loro apparizione. Si tratta per lo pi

di bagliori, apparizione di nubi o

oscuramenti. Gli osservatori che

ne sono stati testimoni non hanno

potuto notare la bench minima al-

terazione del sito dove si sono veri-

icati dopo il loro avvenimento.

La scienza moderna ha fornito una

spiegazione razionale per diversi

di questi fenomeni, soprattutto con

limpatto di meteoriti (come avvie-

ne per la Terra, di tanto in tanto,

deve esserci un impatto meteori-

tico anche sulla Luna). Altri per,

che non sono classiicabili come

TLP, sfuggono a ogni tentativo di

qualsivoglia spiegazione razionale,

ad esempio quelli secondo i qua-

li vi sarebbe stata una variazione

permanente nellaspetto di qualche

formazione. A questo punto non

rimane che pensare a un errore

dellosservatore. Questa spiegazio-

ne giustiicata anche dalla fantasia

molto fervida di alcuni astronomi

del passato, fantasia sostenuta dal-

la mancanza di conoscenza. Tale

punto di vista corroborato dal

fatto che, paragonando fotograie

fatte a distanza di un secolo (le pri-

me suicientemente dettagliate per

questo tipo di analisi vennero otte-

nute presso lOsservatorio di Parigi

allinizio del XX secolo), non si nota-

no diferenze.

Passando quindi ai pianeti, abbia-

mo iniziato da Mercurio, ricor-

dando la lamentela che Copernico

avrebbe espresso nel letto di morte,

ma riportando anche il motivo per

Il piccolo disco grigio uniforme in

questa immagine indicato dalla freccia

un Fenomeno Lunare Transiente (TLP)

osservato sulla Luna il 13/9/1959 poco sopra

il cratere Autolico dallungherese M. Lovas

con un rifrattore da 18 cm a 500x. Di questo

fenomeno si conosce la causa: limpatto

della sonda sovietica Lunik II.

quaderni di astronomia 3

INTRODUZIONE

il quale ci sembra poco credibile. Su

questo piccolo pianeta si accenna

poi alle diicili condizioni di osser-

vazione, che hanno fatto credere

allesistenza di monti altissimi e

hanno fuorviato gli studiosi, arriva-

ti a indicare assurdi periodi di rota-

zione che nel XIX secolo si pens di

poter precisare al secondo!

Parlando di Venere, abbiamo ricor-

dato le osservazioni incredibili che

vennero efettuate allOsservatorio

Lowell, a Flagstaf (USA) e di come

la nostra vista ci pu ingannare.

Per rendercene conto basta anda-

re a vedere alcune illusioni ottiche

davvero invincibili. Venere sicu-

ramente il pianeta dove allaumen-

tare della potenza strumentale, nei

telescopi ottici, non corrisponde un

aumento dei dettagli osservabili.

Se ogni pianeta ha dato luogo a

fatti aneddotici, iguriamoci Mar-

te! Basti dire che allinizio del XX

secolo, una ricca vedova francese

volle istituire un premio (chiamato

Guzman, in ricordo del marito) de-

stinato a colui che avrebbe portato

una prova della vita al di fuori della

Terra, per escluso Marte, obiettivo

considerato troppo facile! Con que-

ste premesse, facile prevedere

comportamenti e credenze curio-

se. Per citarne qualcuna, ricordia-

mo uno scrittore molto letto in Ita-

lia negli Anni 60, secondo il quale

i TLP divenivano frenetici quando

Marte si avvicinava alla Terra.

Oltre a giornalisti e scrittori, anche

astronomi afermati sono stati am-

maliati da Marte. Cos, lo studioso

sovietico I. Shklovsky sugger lidea

che il maggiore satellite di Marte,

Phobos, a causa della sua bassa

densit avrebbe potuto essere cavo

allinterno. Tenendo conto che di-

sta dalla supericie del suo pianeta

meno del diametro di questultimo,

ha supposto che fosse artiiciale,

lanciato forse 2 miliardi di anni fa

da una popolazione marziana or-

mai scomparsa. La nostra Marghe-

rita Hack, nella seconda met degli

Anni 60, scrisse che questa ipotesi

ha delle fondamenta non rigettabi-

li a priori.

Al di l di Marte, troviamo la Fascia

Principale degli asteroidi, oggetti

divenuti popolari grazie a pellicole

dedicate ai devastanti impatti che

questi piccoli corpi possono pro-

vocare sulla Terra. Fortunatamen-

te, questi pianetini non sono cos

pericolosi come vengono dipinti in

alcuni spettacoli cinematograici;

solo con quelli davvero molto pic-

coli (diametro sui 10-20 metri) vi

possono essere degli impatti relati-

vamente frequenti; ma, grazie alle

loro esigue dimensioni, possono

provocare solo danni limitati quan-

do arrivano ino al suolo.

Passati gli asteroidi, troviamo im-

menso - Giove, che a ragion vedu-

ta porta il nome del re dellOlimpo

(ma curiosamente - gli antichi che

gli attribuirono questo nome non

ne conoscevano le reali dimensio-

ni!). Su questo pianeta non manca-

no fatti curiosi, tra i quali alcune

rappresentazioni particolari ese-

guite in passato, che potrebbero es-

sere scaturite dalle tracce lasciate

dallimpatto con asteroidi o comete.

Anche i suoi principali satelliti sono

stati oggetto di aspetti anomali, tra

i quali la supposta forma ellittica.

Ovviamente, qui lunica spiegazio-

ne razionale un errore osservati-

vo, ma interessante chiedersi che

cosa possa averlo provocato, data

lesperienza dellosservatore che

ne fu coinvolto. Come abbiamo gi

accennato, latteggiamento impru-

dente di molti astronomi o osser-

vatori del passato stato quello di

idarsi troppo della propria vista.

Per Saturno, le stranezze maggiori

sono quelle relative al suo meravi-

glioso sistema anulare, che ora sap-

piamo non essere lunico nel Siste-

ma Solare, ma essere quello di gran

lunga pi appariscente e in pratica

lunico visibile guardando diret-

tamente attraverso un telescopio.

Ancora oggi non stata trovata una

spiegazione soddisfacente di come

lanello C possa essere sfuggito nel

passato allindagine compiuta con

grandi strumenti, mentre oggi lo si

vede senza problemi anche con te-

lescopi piuttosto piccoli.

Sui giganti gassosi pi esterni, ovve-

ro Urano e Nettuno, gran parte del-

le notizie curiose che li riguardano,

concernono la scoperta, avvenuta

dopo lintroduzione del telescopio.

Certamente, la pi sensazionale

quella di Nettuno, avvenuta a tavo-

lino. Il principale arteice fu il fran-

cese Urbain Le Verrier, che era pi

un matematico che un astronomo.

Un fatto che stup molti suoi con-

temporanei che dopo la scoperta

del suo pianeta non manifest lin-

teresse di osservarlo al telescopio e

pare che non labbia mai visto: per

lui era suiciente averlo trovato sul-

la punta della sua penna!

In seguito, emerso che entram-

bi i pianeti erano gi stati visti, ma

scambiati per stelle. Il caso pi ecla-

tante quello di Galileo, che vide

Nettuno vicino a Giove. Il grande

studioso lasci scritto nel 1613 che

Ecco che cosa si credeva di vedere nella

testa della cometa del 1528!

4 quaderni di astronomia

INTRODUZIONE

gli sembrava che quella stella

(Nettuno) si fosse mossa. Purtrop-

po, la modestia dello strumento

non gli permise di andare oltre. Tra

le curiosit che riguardano Urano,

invece, risalta unosservazione in

cui, prima della sua scoperta ui-

ciale, si trovava prospetticamente

assai prossimo a Venere e venne

scambiato per un suo satellite!

La scoperta di Plutone stata pi fa-

ticosa, ovviamente per la sua scar-

sa luminosit, che dipende, come

si poi scoperto, dalle sue piccole

dimensioni. Ci si aspettava un astro

sulla undicesima magnitudine: lo

si trovato sulla quattordicesima,

dalle dieci alle venti volte meno lu-

minoso del previsto. Anchesso era

gi stato visto (fotografato) prima

della sua scoperta uiciale, ma non

era stato notato, a causa della sua

estrema debolezza.

Una questione di attualit quella

che riguarda il nono pianeta (pri-

ma della retrocessione di Pluto-

ne si parlava di decimo pianeta o

pianeta X); diverse volte, nel corso

degli anni, i giornali a grande tira-

tura ne hanno annunciato incau-

tamente la scoperta. In realt, non

vi stata alcuna scoperta, ma sol-

tanto la dichiarazione o articolo di

qualche studioso relativo a qualche

corpo ipotizzato. In questo ambito,

lo studio che fece pi scalpore nella

comunit astronomica fu quello di

Brady e Carpenter e per questo ne

parliamo estesamente.

Recentemente (2016), due studiosi

americani, Batygin e Brown, hanno

messo in evidenza che le orbite di

alcuni oggetti remoti nella Fascia di

Kuiper appaiono fortemente corre-

late. Secondo questi astronomi del

California Institute of Technology, questa situazione potrebbe essere

la naturale conseguenza della pre-

senza di un nono pianeta, con una

massa di circa dieci volte maggiore

di quella terrestre e unorbita forte-

mente eccentrica compiuta in circa

20 mila anni. Alcuni grandi telescopi,

tra quelli impiegati per le survey del cielo, sono stati subito impegnati nel-

la ricerca di questo ipotetico pianeta.

Molte storie adornano le come-

te, questi astri che erano ritenuti

esalazioni terrestri da Aristotele

e furono elevati al cielo dalla co-

munit astronomica dopo la rifor-

ma dellastronomia e le misure di

Tycho Brahe. Era inevitabile che le

loro apparizioni imprevedibili fos-

sero fonte di credenze fantasiose

e per noi oggi incredibili. Ecco, per

esempio, che cosa ci racconta della

cometa del 1528 il chirurgo Ambro-

gio Par: Questa cometa era tanto

orribile e cos spaventosa da gene-

rare nel pubblico tanto terrore che

alcuni morirono di spavento, altri

caddero ammalati. Essa appariva

di una lunghezza eccessiva e di

color sanguigno; sulla cima si ve-

deva la figura di un braccio curvo

con una lunga spada in atto di voler

colpire. Presso la punta vi erano tre

stelle. Ai due lati dei raggi di queste

si vedevano asce, coltelli, spade e

una gran quantit di facce umane

con barbe e capelli irti e arruffati.

Non c dubbio: quando ci si mette,

limmaginazione ha una vista ec-

cellente!

Per terminare, si considera le-

sistenza di uneventuale stella

compagna del Sole, che alcuni,

sulla base di una presunta periodi-

cit delle grandi estinzioni di mas-

sa, avrebbero individuato in una

debole e distante nana rossa. La

maggior parte delle stelle conosciu-

te sono doppie (le stime variano da

55% al 65%), perch non potrebbe

esserlo anche il Sole?

La tesi afascinante, ma non

avallata dalle osservazioni, le quali,

anzi, mettono in evidenza che un

astro del genere avrebbe dovuto es-

sere gi stato scoperto da parecchio

tempo. Se esiste, potrebbe pi pro-

babilmente essere una nana bruna,

ma anche questa non unipotesi

molto probabile. I nostri strumenti

avrebbero gi dovuto stanarla.

Buona lettura.

Walter Ferreri

Una ripresa ravvicinata del satellite Phobos di Marte effettuata dalla sonda Mars Reconnais-

sance Orbiter della NASA. Lo studioso sovietico I. Shklovsky sugger che Phobos avrebbe potuto

essere cavo allinterno, supponendo addirittura che fosse un oggetto artificiale, lanciato da una

popolazione marziana ormai scomparsa.

quaderni di astronomia 5

Agli albori della civilt, lidea

era che la Terra fosse piat-

ta. Le popolazioni di allora

non erano stupide o inge-

nue: lo pensavano sulla

base di una sana evidenza. Luomo

si basava sui suoi sensi e questi gli

indicavano che la Terra appariva

piatta. In genere, si vedono avalla-

menti e alture, ma vi sono anche

zone pianeggianti molto estese e

una di queste si trova fra i iumi Ti-

gri e Eufrate, dove si svilupp una

delle prime civilt che conosceva

la scrittura: quella dei Sumeri. For-

se fu questo aspetto a convincere i

Sumeri che la Terra doveva essere

piatta. Del resto, i bacini dacqua,

grandi o piccoli, lo erano.

A causa delle dimensioni della Ter-

ra, la deviazione dal piano molto

piccola su dimensioni umane. Per

ogni chilometro, la deviazione me-

dia di soli 8 cm: questo signiica

che sulla supericie di una Terra

idealmente sferica la curvatura

di circa un decimillesimo della lun-

ghezza percorsa. Un valore molto

piccolo e per questo non facilmente

misurabile con le tecniche di allora.

Qualche dubbio poteva farsi strada

con le prime grandi esplorazioni:

lo storico greco Erodoto riferisce di

un lungo viaggio, la cui stranezza

avrebbe portato un pensatore acuto

a ritenere che la Terra fosse sferica.

Gli Antichi ritenevano che il nostro pianeta fosse piatto, ma gi alcuni secoli primadi Cristo si resero conto della sua sfericit

Il re egizio Necao II, che ordin

la prima circumnavigazione dellAfrica,

intorno al 600 a.C.

TERRA 1QUANDO E COME SI SCOPR

CHE LA TERRA ROTONDA?

La pi antica mappa del mondo

riprodotta su una tavoletta babilonese del

500 a.C. La mappa centrata su Babilonia e

il territorio (piatto) circondato da un vasto

oceano, che contiene sette isole, indicate

come le punte di una stella.

6 quaderni di astronomia

1

LA SPEDIZIONE DI NECAOErodoto narra che intorno al 600

a.C. il re egizio Necao II invi una

spedizione fenicia a esplorare le co-

ste dellAfrica. Al comando dellam-

miraglio cartaginese Annone, ses-

santa navi e oltre 10 mila coloni

partirono con lo scopo di fondare

varie citt. Preso il mare dalle coste

orientali dellAfrica, circumnaviga-

rono il continente e ritornarono in

Egitto dopo tre anni, passando dal-

lo Stretto di Gibilterra.

Erodoto dichiarava di non credere

afatto a questa impresa; infatti i Fe-

nici raccontavano delle apparenti

falsit. Per esempio che, quando na-

vigavano al di l dellestremit me-

ridionale del continente africano

da est verso ovest, nelle ore centrali

del giorno il Sole si trovava alla loro

destra, cio a nord.

Poich nella zona temperata setten-

trionale, dove si trovano tutte le ter-

re che erano note a Erodoto, il Sole

nelle ore centrali della giornata

sempre a sud, questa notizia lo ren-

deva oltremodo scettico. Ma dalle-

stremit meridionale dellAfrica,

a sud dellequatore, a causa della

forma della Terra nelle ore centrali

del giorno il Sole si vede efettiva-mente a nord! Avrebbe continuato a vedersi a sud solo con una Terra

piatta. Proprio questo aspetto, che

a Erodoto e ai suoi contemporanei

appariva assurdo, unindicazione

della veridicit della circumnaviga-

zione dellAfrica da parte dei Fenici.

Ancora nel 600 a.C. Anassimandro,

nel suo sistema del mondo rai-

gurava la Terra, a forma cilindrica,

con la supericie abitata piatta. Ma

erano ormai maturi i tempi per la

scoperta della vera forma del no-

stro pianeta.

Questa visione errata di Anassi-

mandro non stupisce; in realt, ne

aveva altre errate anche per il suo

universo. Per esempio, indicava la

posizione della Luna al di l delle

stelle; un errore grave anche per

la sua epoca. Infatti, durante le oc-

cultazioni lunari si vedono sparire

le stelle dietro il bordo della Luna:

evidentemente Anassimandro os-

servava poco il cielo!

LE INTUIZIONI DI PITAGORASembra che Pitagora, matematico

e ilosofo del VI secolo a.C., sia sta-

to se non il primo, uno dei primi a

ritenere la Terra sferica. Allievo di

Anassimandro, Pitagora la pensava

diversamente dal suo maestro.

Che il nostro pianeta fosse sferico

(in realt, sappiamo che lo solo

in modo approssimativo) allepoca

di Pitagora veniva dimostrato con

due osservazioni che non richiede-

vano misure precise: la prima era

che pi ci si innalza e pi lorizzon-

te si allontana. Lorizzonte attorno

allosservatore sempre circolare,

salvo, evidentemente, in caso della

presenza di montagne.

Laltra, pi famosa (anche se non

facile da percepire a occhio nudo),

era che di una nave lontana se ne

vedeva solo la velatura e non tutta

la parte emergente dallacqua. Se

la Terra fosse stata piatta, una nave

in lontananza sarebbe apparsa pi

piccola, ma di essa si sarebbe vista

sempre tutta la parte emersa.

In seguito, altre due prove della ro-

tondit della Terra furono portate

da Aristotele, il famoso ilosofo vis-

suto dal 384 al 322 a.C. che fu anche

scienziato e naturalista. Primo, cer-

te stelle scomparivano al di l delle-

misfero meridionale se si viaggiava

verso nord oppure al di l dellemi-

sfero settentrionale se si viaggiava

verso sud. Secondo, egli osserv

che durante le eclissi di Luna lom-

bra della Terra aveva sempre con-torno circolare. Tutte queste osser-

vazioni non erano spiegabili con la

Terra piatta, mentre lo divenivano

Quando e come si scopr che la Terra rotonda?

La geometria del metodo di Eratostene (A = Alessandria, S = Siene): langolo che formano i

raggi solari con la perpendicolare al suolo uguale allangolo che sottende al centro della Terra

la distanza tra le due citt.

quaderni di astronomia 7

1

assumendo una forma sferica.

Per di pi, Aristotele credeva che

tutta la materia solida tendesse a

muoversi verso un centro comune

e per far questo la materia avrebbe

inito per assumere una forma sferi-

ca. In efetti, con la sfera che si ha

la minima distanza da un centro co-

mune, a parit di volume di materia.

probabile che Aristotele abbia gi

avuto dal suo maestro Platone (427-

347 a.C.) qualche suggerimento in

proposito, anche se a noi non per-

venuta una chiara informazione

circa il pensiero platonico sulla co-

stituzione dellUniverso. Nel Timeo

Platone descrive come fu creato il

mondo, ma non come fatto e tanto

meno come funziona.

Pi o meno contemporaneo di Ari-

stotele (ne era pi giovane di soli sei

anni e anchegli allievo di Platone),

Eraclide Pontico stato considera-

to lideatore di un sistema secondo

il quale Sole, Luna e pianeti girereb-

bero attorno alla Terra, eccettuati

Mercurio e Venere, che orbitereb-

bero attorno al Sole.

Questo sistema trova la sua giusti-

ficazione nel fatto che Mercurio

e Venere rimangono sempre nei

pressi del Sole, mentre gli altri e la

Luna possono anche trovarsi in

una posizione diametralmente op-

posta ad esso.

Questo sistema, che sar ripreso

solo diciotto secoli pi tardi da

Tycho Brahe, implica che la Terra

sia rotonda. Pare comunque che gi

nel IV secolo a.C. lidea della sferi-

cit della Terra fosse ben radicata

presso i Greci (e probabilmente an-

che presso gli Egizi).

LA MISURA DI ERATOSTENEIl suggello della forma circolare del-

la Terra trova il suo coronamento

nella misura della sua circonferen-

za, evento che si veriicato circa

due secoli prima di Cristo.

Eratostene, nativo di Cirene e vis-

suto circa dal 275 al 195 a.C., con-

temporaneo di Archimede di cui

fu amico e con il quale ebbe corri-

spondenza, successe ad Apollonio

Rodio come direttore della Bibliote-

ca di Alessandria.

Eratostene non solo era persona di

grande cultura, ma aveva interessi

nei pi svariati campi del sapere:

scienziato, ilosofo e poeta, lasci

opere matematiche, geograiche,

astronomiche, cronologiche, lette-

rarie e poetiche, grammaticali e i-

losoiche. Ma il suo nome passato

alla storia per la prima misurazione

delle dimensioni della Terra.

Ai tempi di Eratostene, lattuale

citt di Assuan si chiamava Siene

ed era collegata con le altre citt

mediante un servizio regolare di

corrieri. Costoro erano impiegati

governativi e le loro prestazioni

erano regolarmente controllate. Il

primo e pi facile dei controlli era

quello della lunghezza dei percorsi,

che era compiuto da agrimensori

specializzati nella misura degli iti-

nerari statali.

Si conoscevano dunque i valori uf-

iciali delle distanze da luogo a luo-

go. Eratostene sapeva dunque che

la distanza fra Alessandria e Siene

era di 5040 stadi (1 stadio = 157-158

m; perci, 5040 stadi = quasi 800

km). In pi, aveva avuto notizia di

un fatto curioso: una volta allanno,

precisamente il giorno del solstizio

destate, a Siene il Sole illuminava

il fondo dei pozzi a mezzogiorno, e

un bastone piantato verticalmente

non faceva ombra. Ci voleva dire

che in quel momento i raggi solari

erano verticali.

Siccome ad Alessandria ci non

avveniva, la causa era la curvatura

terrestre che faceva s che i raggi

solari formassero un angolo con

la verticale del luogo. Eratostene

aspett il solstizio estivo e a mez-

zogiorno misur ad Alessandria

langolo che risult essere di 1/50

di quello giro. Ci signiicava che

lintera circonferenza era 50 volte

maggiore della distanza Alessan-

dria-Siene e cio 50 x 5040 stadi =

252 mila stadi. Questa lunghezza

corrisponde a 39.600 km.

Bisogna riconoscere che, rispetto

al valore vero di circa 40 mila km,

il risultato a cui giunse Eratostene

intorno al 200 a.C. era di una preci-

sione stupefacente!

Eratostene aveva

avuto notizia di un

fatto curioso: una volta

allanno, il giorno

del solstizio destate,

a Siene il Sole

illuminava il fondo dei

pozzi a mezzogiorno,

e un bastone piantato

verticalmente

non faceva ombra

Quando e come si scopr che la Terra rotonda?

Dettaglio dellaffresco vaticano La Scuola

di Atene (1511) di Raffaello, raffigurante il

pensatore greco Pitagora di Samo (570-495 a.C.).

8 quaderni di astronomia

Poich tutti i movimenti della

Terra, compreso quello di ro-

tazione intorno al suo asse,

sono estremamente unifor-

mi, nellantichit si pensava

che la Terra fosse immobile. Tanto

pi che il nostro mondo era colloca-

to al centro dellUniverso. Miti e leg-

gende si sa - sopperiscono sempre

TERRA 2

movimento. Oltre ai pitagorici, di-

verse menti illuminate dellantichi-

t ritenevano pi logico supporre

che fosse la Terra a ruotare intorno

a un suo asse piuttosto che pensare

a un moto sincronizzato di tutti gli

astri intorno ad essa.

Ci nonostante, lautorit di Aristote-

le si impose per molti secoli, al punto

che ancora ai tempi di Keplero vi era

molta resistenza ad accettare lidea

di una Terra in movimento. Allini-

zio del XVII secolo, una delle prin-

cipali obiezioni allidea che la Terra

ruotasse era che i suoi abitanti non

se ne accorgessero. Nella sua opera

Somnium, Keplero tent di rendere

la rotazione della Terra plausibile.

Egli descrisse la Terra che ruota len-

tamente vista dal suolo lunare, con

continenti e oceani del nostro pia-

neta che formano immagini analo-

ghe alla faccia che noi crediamo di

scorgere sulla Luna.

Nonostante i progressi della scien-

za, ancora nel XIX secolo, un certo

Mercier, membro di unistituzione

culturale francese e autore del Qua-dro di Parigi, scriveva: Gli astrono-mi avranno un bel fare e un bel dire,

ma non mi faranno mai credere che

io giri come un pollo allo spiedo!

Ma la sua opinione personale non

impediva alla Terra di girare e, vo-

lente o nolente, girava anche lui!

Oggi la consapevolezza della rotazio-

ne terrestre talmente radicata che la

si assume come scontata. Ma inte-

ressante chiedersi: prima dellera spa-

ziale, cio quando non vi erano osser-

vazioni dirette, quali erano le prove

che la Terra ruotasse su se stessa?

alla mancanza di conoscenze.

Nellantichit, tutti (o quasi) pensa-

vano che il Sole, la Luna e le stelle

girassero realmente intorno alla

Terra, passando sotto al nostro pia-

neta quando scomparivano alloriz-

zonte. Secondo Aristotele, la Terra

era evidentemente ferma, e i Pita-

gorici erano assurdi nel supporla in

Che la Terra ruoti intorno a un suo assenon un fenomeno evidente: per questo motivo, nellantichit il nostro pianetaera ritenuto immobile

Il sistema geocentrico illustrato in una stampa tatta dalla Harmonia Macrocosmica di

Andreas Cellarius.

QUALI SONO LE PROVE DELLA

ROTAZIONE TERRESTRE?

quaderni di astronomia 9

2

LA PROVA DI GALILEOLe prove principali sono tre. La pri-

ma stata ideata da Galileo, ma si

tratta di un efetto cos piccolo che

ai suoi tempi era praticamente im-

possibile metterlo in evidenza.

Consideriamo un corpo che si tro-

vi sulla sommit di un alto ediicio.

Se la Terra ruota intorno al proprio

centro, loggetto sar animato da

una velocit lineare maggiore di

quella che avrebbe se si trovasse ai

piedi dellediicio. Se lasciamo cade-

re loggetto, il cosiddetto buon sen-

so ci dice che loggetto deve cadere

secondo la verticale. Ci sarebbe

vero se la Terra fosse ferma, come

volevano Aristotele e Tolomeo. Ma

in realt la Terra gira, trascinando

con s tutto ci che si trova su di

essa e quindi anche loggetto. Alla

base dellediicio la velocit lineare

minore che sulla sommit, perch

minore la distanza dal centro del-

la Terra. Ci per la stessa ragione

per cui la velocit periferica di una

ruota da bicicletta maggiore di

quella delle lange del suo mozzo.

I corpi, in virt della legge dinerzia,

tendono a conservare invariato il

loro stato di quiete o di moto; perci

loggetto conserva la sua velocit

orizzontale mentre cade. Man mano

che scende, la velocit orizzontale

dei singoli mattoni dellediicio va di-

minuendo: lediicio rimane dunque

indietro rispetto alloggetto.

Questultimo, dotato di velocit

orizzontale maggiore, dovr neces-

sariamente andare a cadere pi in

l. Ma quanto pi in l?

Supponiamo di compiere lespe-

rimento dal livello del parapetto

della piattaforma da cui si eleva la

cella campanaria della torre pen-

dente di Pisa. Con unaltezza di ca-

duta delloggetto di 46,5 m, il calco-

lo indica 7,5 mm verso levante. Si

tratta di una deviazione rilevabile,

ma soltanto con accorgimenti com-

plessi, perch le cause di disturbo

dellesperimento condotto allaper-

to sono molte.

IL PENDOLO DI FOUCAULTLa seconda delle prove della rota-

zione terrestre invece di alta spet-

tacolarit: essa si basa sul compor-

tamento del cosiddetto pendolo di

Foucault. Lon Foucault (1819-1868)

fu un genio che nella sua non lunga

vita riusc a compiere delle imprese

memorabili. Fra le osservazioni di

grande importanza di Foucault, c

quella dellinvarianza del piano di

oscillazione di un pendolo.

Si tratta di questo: un pendolo li-

bero di oscillare in un qualunque

piano verticale, una volta che ha

Lapparecchio descritto nel testo per la dimostrazione dellinvarianza del piano di oscillazione del pendolo.

Quali sono le prove della rotazione terrestre?

10 quaderni di astronomia

2

iniziato a oscillare su un certo pia-

no, continua a oscillare sempre su

quel piano. Infatti, loscillazione del

pendolo gestita solo dalla forza di

gravit, che parallela al piano di

oscillazione e non pertanto in gra-

do di modiicarne lorientamento.

Lo prova un esperimento molto

semplice che ora descriviamo. Su

una base B imperniato un piatto

cilindrico C ad asse verticale che

pu essere fatto ruotare mediante

una cinghia di trasmissione T che

si avvolge attorno al cilindro C e alla

puleggia A, comandata mediante

la manovella M. Sul piatto C mon-

tato una specie di portale appeso al

quale, in asse col piatto C, si trova

un pendolo FP, issato nel punto F.

Si fa oscillare il pendolo in un piano

verticale qualunque (per esempio

il piano RUVW); poi, evitando accu-

ratamente ogni scossa, si fa ruotare

lentamente il piatto C: si noter che il

pendolo continua a oscillare nel pia-

no RUVW, e ci inch non avvenga

che linevitabile torsione del ilo in F

non obblighi il pendolo a modiicare

il suo piano di oscillazione.

Se per in F realizzata una sospen-

sione senza attrito e senza torsione,

si vedr che il pendolo conserva il

suo piano doscillazione indipen-

dentemente dalla posizione del

portale cui sospeso.

Analogamente, un pendolo che si

trovi sospeso sopra uno dei due poli

terrestri oscilla mantenendo costan-

te il suo piano doscillazione, mentre

la Terra gli sta girando sotto. In un

giorno siderale (il tempo in cui la

Terra compie un giro completo su se

stessa rispetto alle stelle isse, pari a

23h 56m 04,09s) il pendolo oscillan-

te sul polo compie un giro completo

(360) rispetto al suolo: in realt, la

Terra che gira sotto il pendolo!

La velocit angolare diminuisce al

diminuire della latitudine secon-

do il valore del seno. Cio ai poli

(latitudine di 90) si ha: sen 90 = 1,

mentre allequatore si ha sen 0 = 0.

Alle latitudini italiane (prendiamo

come riferimento Roma) si ha sen

42 = 0,67. Questo vuol dire che alle

nostre latitudini in 24 ore il pendolo

di Foucault compie una rotazione

di 360 x 0,67 = 241.

Foucault nel 1851 fece lesperienza

presso lOsservatorio di Parigi con

un pendolo lungo 11 m e successiva-

mente sotto la cupola del Panthon

di Parigi con un pendolo lungo 68

m. Lesperienza fu replicata in Italia

per la prima volta nel secolo scorso

da Padre Guido Alfani (1876-1940)

in Santa Maria del Fiore a Firenze,

sfruttando laltezza della cupola del

Brunelleschi.

Attualmente si trovano diverse re-

pliche del pendolo di Foucault in

alcuni musei italiani, a disposizio-

ne per dimostrazioni didattiche,

per esempio, al Museo della Scien-

za e della Tecnologia di Milano. Un

video in cui si trova un pendolo

di Foucault allopera, realizzato

dallUnione Astroili Veronesi,

disponibile su YouTube alla pagina https://goo.gl/h37xSA

LA TERZA PROVAE LE ALTREUna terza prova, anchessa come

la prima riservata agli addetti ai

lavori, si basa sul fatto che la Terra

non proprio sferica, come dovreb-

be accadere se essa fosse immobi-

le, ma ha la forma di un ellissoide

di rivoluzione, e ci per efetto della

forza centrifuga che si sviluppa a

causa della sua rotazione.

La forza centrifuga deforma una

sfera che gira attorno a un asse:

lappiattisce ai poli e la gonfia alle-

quatore, a patto che la sfera sia

abbastanza malleabile da risenti-

re delle contrazioni generate dal

moto rotatorio.

I pianeti giganti (Giove, Saturno, Ura-

no e Nettuno), essendo essenzial-

mente luidi e ruotando piuttosto

velocemente, presentano notevoli

schiacciamenti polari, pi evidenti

di quello terrestre, che comporta

un raggio polare pi corto di quello

equatoriale di circa 21 km.

Queste sono le prove principali, ma

la rotazione della Terra indicata

anche da altri fenomeni:

- lo spostamento laterale dei tiri

dartiglieria rispetto al bersaglio,

verso destra nellemisfero nord,

verso sinistra in quello sud (il co-

siddetto efetto Coriolis, che ge-

nera anche la rotazione delle gran-

di perturbazioni atmosferiche)

- lefetto giroscopico, per cui lasse

di rotazione di un giroscopio libe-

ro di orientarsi tende a ruotare in

senso antiorario, in sincronismo

con il moto terrestre.

- i venti costanti (alisei e contro-ali-

sei) che spirano fra il 35 parallelo

nord e sud.

Quali sono le prove della rotazione terrestre?

Lesibizione del pendolo di Foucault nel

Pantheon di Parigi in una stampa dellepoca.

La Terra non proprio

sferica, come dovrebbe

accadere se fosse

immobile, ma ha la

forma di un ellissoide

di rivoluzione

quaderni di astronomia 11

Veniamo ora a parlare di

quel movimento della Ter-

ra per il quale sono stati

versati iumi dinchiostro,

sono state sporte denunce

e sono state perino emesse senten-

ze di condanna da parte di uomini

di cultura, alcuni dei quali paluda-

ti nella toga del giudice.

Basti citare Anassagora di Claz-

mene (V secolo a.C.), accusato di

empiet per aver collocato il Sole

al centro del mondo e per aver fatto

della Luna semplicemente il nostro

satellite, negando ad esso il carat-

tere divino, poi morto in esilio a

Lampsaco; oppure Ipazia (V secolo

d.C.) autrice pagana di un commen-

to dellAlmagesto di Tolomeo, forse arrivata perino a concepire lellitti-

cit delle orbite planetarie, linciata

ad Alessandria dEgitto da una folla

di fanatici, che alcuni vorrebbero

aizzati dal vescovo Cirillo.

LE INTUIZIONIDEGLI ANTICHIIn efetti, il moto della Terra attorno

al Sole era gi stato intuito nellanti-

chit. Mentre la cosmologia di Ari-

stotele si evolveva e si perfezionava

ino a esprimersi completamente

nelle teorie della scuola di Alessan-

dria, un grandissimo astronomo,

Eraclide Pontico (Eraclea Pontica,

385 a.C. Atene, 322 a.C. o 310 a.C.),

uno degli ultimi pitagorici, sostene-

va la rotazione terrestre, anticipan-

do Copernico.

Gi nel lontano passato alcune mentiilluminate erano giunte alla conclusioneche fosse la Terra a girare intorno al Solee non viceversa

TERRA 3

Secondo Eraclide Pontico, il Sole (S) gira intorno alla Terra (T) al pari della Luna (L),

mentre Mercurio (M) e Venere (V) girano intorno al Sole, come forse anche gli altri pianeti

(www.astronomia.com).

IL MOTO DELLA TERRA

ATTORNO AL SOLE

NON LHA SCOPERTO COPERNICO!

12 quaderni di astronomia

Intorno al 350 a.C., con grande scan-

dalo dei contemporanei, Eraclide

mosse la Terra come una trottola

da ovest a est, intorno al proprio

centro (Aetius).

Sembra che Eraclide abbia anche

fatto ruotare Mercurio e Venere in-

torno al Sole, spiegando in tal modo

per quale motivo si vedano oscilla-

re a destra e a sinistra del Sole senza

mai allontanarsene molto, ma non

si spinse ino ad afermare anche il

moto di rivoluzione della Terra.

Lopera di Eraclide venne continua-

ta da Aristarco di Samo, che nel 290

a.C. comp il passo decisivo, anti-

cipando Copernico di 1800 anni.

Ad Alessandria dEgitto, Aristarco

insegnava che lorbita della Terra

intorno al Sole potrebbe essere in-

initesima rispetto alla sfera delle

stelle isse e che la Terra compie un

doppio movimento: di rotazione su

se stessa e di traslazione insieme

con la Luna intorno al Sole.

Tutti gli studiosi dei testi antichi

sono daccordo nellafermare che

Aristarco faceva descrivere leclit-

tica dalla Terra, mentre il Sole assu-

meva il ruolo di stella issa al centro

del moto.

Daltra parte, senza nulla togliere

alla genialit di Aristarco, le prece-

denti afermazioni di Eraclide do-

vevano necessariamente portare

a questa conclusione: se uno o pi

pianeti ruotano intorno al Sole, per-

ch non potrebbe comportarsi allo

stesso modo anche la Terra?

Purtroppo, la lungimiranza di Ari-

starco non imped alla tesi aristoteli-

ca della Terra immobile di prospera-

re ino allepoca di Keplero e Galileo,

quando era ancora considerato un

peccato grave sostenere il moto di

rivoluzione del nostro pianeta!

Eppure, abbiamo diversi tipi di pro-

ve del movimento di rivoluzione

che porta la Terra a compiere un

giro attorno al Sole nel volgere di

un anno: ve ne sono di dirette e di

indirette.

LE PROVE DELMOTO TERRESTREUna prova indiretta sta nel fatto che

alcuni pianeti (Mercurio, Venere

e, parzialmente, anche Marte) pre-

sentino delle fasi, nettissime i primi

due e appena accennate il terzo,

che dimostra che essi ruotano at-

torno al Sole. E sarebbe strano che

gli altri pianeti ruotino attorno al

Sole e la Terra no.

Unaltra prova indiretta della rota-

zione della Terra attorno al Sole sta

nel fatto che, mentre in un anno noi

vediamo il Sole sorgere e tramon-

tare 365 volte e un quarto, nello

stesso tempo le stelle sorgono e

tramontano 366 volte e un quarto,

esattamente una volta in pi.

Comunque, le prove che abbiamo

citato sono soltanto quelle che un

magistrato chiamerebbe indizia-

rie, ma eccone ora due incontro-

vertibili, come sono per la rotazio-

ne della Terra intorno al suo asse la

deviazione dei gravi verso oriente e

lapparente rotazione del piano do-

scillazione del pendolo (ne abbia-

mo parlato alcune pagine prima).

Una il fenomeno della parallasse,

ovvero quello per il quale un ogget-

to visto da due punti di vista dife-

renti appare proiettato su uno sfon-

do diferente. Possiamo rendercene

facilmente conto tenendo una mati-

ta alla distanza del braccio. Vista con

un occhio, appare in un punto dello

sfondo che diverso da quello che

appare se vista con laltro occhio.

Se la Terra non orbitasse attorno al

Sole, le stelle trascurando i loro

moti propri - ci apparirebbero sem-

pre nella stessa posizione. In caso

contrario dovremmo vedere, so-

prattutto a sei mesi di distanza, la

stella in una posizione diversa, per

efetto della parallasse. Questo

stato veriicato a iniziare dal 1838,

grazie al matematico tedesco Frie-

drich Wilhelm Bessel, con losser-

vazione della stella 61 Cygni.

Un ritratto dellastronomo inglese James

Bradley (1693-1762).

Una pagina dell'opera Sulle dimensioni e distanze del Sole e della Luna di Aristarco di Samo

(310-230 a.C.), tratta da una copia del X secolo.

3Il moto della Terra attorno al Sole non lha scoperto Copernico!

quaderni di astronomia 13

3

A causa delle enormi distanze stel-

lari, questo efetto molto picco-

lo e sempre inferiore al secondo

darco, se come base della triango-

lazione consideriamo la distanza

Terra-Sole. Per questo motivo, tutti

i tentativi efettuati in precedenza

erano sempre stati un insuccesso.

Ma, cercando (invano) la parallas-

se stellare, un astronomo inglese

trov unaltra dimostrazione incon-

trovertibile del moto di rivoluzione

della Terra.

LA SCOPERTA DI BRADLEYLastronomo inglese James Bradley

(1693-1762) fu il primo successore di

Edmond Halley nellallora laborio-

so compito di calcolare lorbita delle

comete.

Il 26 novembre 1725, un telescopio da

7,3 m di focale di Graham fu issato in

direzione dello zenit nella casa di Sa-

muel Molyneux a Kew Green, presso

Londra. Era stato deciso da questi e

da Bradley di sottoporre a controllo

la supposta rivelazione di una gran-

de parallasse per la stella Gamma Draconis fatta da Robert Hooke.La prima osservazione in proposi-

to fu fatta da Molyneux il succes-

sivo 3 dicembre. La misura venne

ripetuta da Bradley due settimane

dopo, quando, con sorpresa, questi

trov che la stella passava un poco

pi a sud. Questo cambiamento

inaspettato, che era in direzione

opposta a quella che avrebbe pro-

dotto la parallasse, continu, no-

nostante ogni precauzione contro

gli errori, in ragione di circa 1 ogni

tre giorni. Alla fine delle osserva-

zioni di un anno, la stella aveva

compiuto una oscillazione di 39.

Mentre si cercava invano una spiega-

zione di questo moto enigmatico, fu

riscontrato che esso era ripartito, in

proporzioni variabili con la loro lati-

tudine, fra altre stelle. Si fecero varie

ipotesi, che lo stesso Bradley scart.

Prendendo parte a una gita di piace-

re in barca a vela sul Tamigi, un gior-

no di settembre del 1728, Bradley

not che il vento sembrava cambia-

re di direzione ogni volta che il bat-

tello virava di bordo. Ne chiese spie-

gazione al battelliere che gli diede

la risposta, per lui molto esauriente,

che i cambiamenti di direzione della

banderuola in cima allalbero erano

dovuti soltanto al cambiamento di

direzione del battello, mentre il ven-

to rimaneva del tutto costante. Que-

sto fu lo spunto che gli occorreva per

mettersi sulla giusta strada.

Bradley intu che il moto della Terra

intorno al Sole, combinato con quel-

lo della luce, deve produrre un cam-

biamento annuale nella direzione

in cui sono visti i corpi celesti e che

lentit di questa variazione dipende

dal rapporto fra le due velocit. Que-

ste misure dimostravano quindi in

modo incontrovertibile il moto del

nostro pianeta intorno al Sole.

Approfondendo il problema nei

suoi particolari, Bradley trov che

i risultati si accordavano perfetta-

mente con quanto aveva osservato

e annunci la memorabile scoperta

della aberrazione della luce nella

forma di una lettera indirizzata ad

Halley, che fu letta alla Royal So-ciety il 9 gennaio 1729. Raramente fu data una spiegazio-

ne pi soddisfacente in tutti i par-

ticolari. Questa spiegazione non fu

mai discussa, e le successive osser-

vazioni lhanno corretta in misura

modesta, segno della bont delle

misure di Bradley. In base alle quali

lo stesso Bradley pot determina-

re la distanza Terra-Sole (lUnit

Astronomica), pari a 8 minuti e 13

s di tempo-luce; un valore pratica-

mente identico a quello che cono-

sciamo oggi e molto pi preciso di

quello determinato precedente-

mente da Ole Roemer (le cui misu-

re davano un tempo di 11 minuti).

In base al giudizio di Newton, che

lo defin il miglior astronomo

dEuropa, il 3 febbraio 1742 James

Bradley venne nominato Astrono-

mo Reale.

Laberrazione della luce stellare (qui molto esagerata). A causa della combinazione del moto

terrestre con quello della luce, la direzione apparente della luce proveniente da una stella si

modifica durante lanno.

Il moto della Terra attorno al Sole non lha scoperto Copernico!

Bradley intu che il

moto della Terra intorno

al Sole, combinato

con quello della luce,

deve produrre un

cambiamento annuale

nella direzione in cui

sono visti i corpi celesti

14 quaderni di astronomia

L'astronomo greco Ipparco,

nato a Nicea, in Bitinia,

nella prima met del II se-

colo a.C. e attivo nellisola

di Rodi dal 161 al 126 a.C.,

ebbe il grande merito di basare tut-

to il suo lavoro sullosservazione,

beninteso con la modesta strumen-

tazione che poteva costruirsi uno

scienziato di quellepoca.

Ipparco, per, aveva delle capacit

straordinarie. Tra le altre cose, inven-

t la diottra, uno strumento utilizzato

per misurare piccole distanze ango-

lari. Ipparco invent anche la sfera

armillare e lastrolabio; ma veniamo

allargomento speciico di questo

tema delle Curiosit astronomiche.

UNIMPRESA ARDUAANCHE PER UN DIOTra la ine del IV secolo e linizio del

III a.C., gli astronomi alessandrini

Aristillo e Timocharis avevano re-

datto un catalogo stellare di alcu-

ne centinaia di stelle, fornendo di

ciascuna delle quali le coordinate

eclittiche. Per quanto ne sappiamo,

TERRA

Per quanto possa sembrare strano, questo complesso movimento dellasse di rotazione terrestre fu scoperto pi di 2000 anni fa

4

Un Cerchio di Ipparco al Piazzale dellAstronomia dellIsola dElba. Poich lequinozio il momento in cui il Sole, passando dallemisfero nord

a quello sud (o viceversa), giace esattamente sulla verticale dellequatore terrestre, se disponiamo un cerchio perfettamente parallelo allequatore,

in tale occasione lombra proiettata dal cerchio su una superficie piana assume la forma di una linea; in tutti gli altri giorni dellanno, il cerchio proietta

unombra a forma di ellisse pi o meno schiacciata (www.iltelescopio.com).

LA TERRA COME UNA TROTTOLA:

LA PRECESSIONE DEGLI EQUINOZI

quaderni di astronomia 15

4

questo potrebbe essere il primo

catalogo stellare della storia. Il loro

fu un lavoro di rilevazione molto

paziente e coscienzioso, compiuto

con strumenti piuttosto primitivi.

Un secolo e mezzo pi tardi, Ippar-

co insegn e condusse osservazio-

ni astronomiche ad Alessandria

dEgitto, un centro divenuto di

grande richiamo allepoca, grazie ai

dotti che vi operavano.

In quel periodo, con ogni probabi-

lit nel 134 a.C., Ipparco assistette a

un avvenimento che lo colp molto:

lapparizione di una stella nova.

Plinio il Vecchio (23-79 d.C.), nella

sua poderosa Naturalis Historia, oggi considerata come la pi vasta

enciclopedia scientiica dellantichi-

t, racconta che Ipparco, di fronte a

questa nuova stella apparsa in cielo,

si chiese se le stelle fossero veramen-

te eterne e immutabili come aveva

insegnato Aristotele. Decise quindi

di dedicarsi a unimpresa ardua an-

che per un Dio dice Plinio cio

contare le stelle e catalogarle, per

consentire ai posteri di veriicare se

avvengono cambiamenti nel cielo.

Purtroppo, il catalogo di Ipparco

non ci pervenuto (vedi per il box

LAtlante Farnese); sappiamo co-

munque che questo catalogo elen-

cava circa un migliaio di stelle e che

Tolomeo nel II secolo d.C. lo ripro-

dusse nel suo Almagesto.Ipparco, per localizzare le stelle,

aveva usato le coordinate eclitti-

che, come 160 anni prima avevano

fatto Aristillo e Timocharis.

LA SCOPERTADELLA PRECESSIONETerminato il lavoro, Ipparco con-

front i suoi dati con quelli del cata-

logo redatto dai due astronomi pre-

cedenti. Constat con stupore che,

mentre le latitudini stellari da lui

misurate erano praticamente iden-

tiche a quelle di Aristillo e Timocha-

ris, tutte le longitudini risultavano

modiicate di una stessa quantit.

Ipparco ne dedusse correttamente

che ci si era veriicato perch nel

tempo intercorso tra le prime misu-

re e quelle seguenti, lorigine delle

longitudini (cio il punto gamma,

) doveva essersi spostata. E si trat-tava di uno spostamento non tra-

scurabile, perch equivaleva a 2.

Ipparco ne dedusse che il punto , essendo indietreggiato sulleclitti-

ca di circa 2 in 160 anni, si doveva

spostare ogni anno di 1/80 di grado,

cio 45. Dunque avrebbe impiega-

to 29 mila anni per percorrere linte-

ro giro delleclittica.

In breve, Ipparco scopr il fenome-

no della precessione degli equino-

zi e seppe dare di esso linterpre-

tazione geometrica corretta. Oggi

sappiamo che questo fenomeno

dovuto al moto conico dellasse

polare; come conseguenza il polo

nord celeste compie un giro tra le

costellazioni boreali.

Attualmente, lasse polare punta

verso la stella Alfa Ursae Minoris (la Polare) e pian piano si sposta lungo

LATLANTE FARNESELAtlante Farnese una scultura ellenistica in marmo

alta 185 cm, databile al II secolo d.C. e custodita nel

Museo Archeologico Nazionale di Napoli.

Si tratta quasi sicuramente di una copia di un origina-

le, dal quale sono state poi ottenute diverse rappre-

sentazioni.

La statua appartiene al gruppo di sculture della col-

lezione Farnese, rinvenute nelle terme di Caracalla a

Roma intorno al 1546 e poi trasferite a Napoli da Car-

lo III di Borbone, figlio di Elisabetta Farnese, ultima

discendente della famiglia.

La scultura raffigura Atlante affaticato nel reggere

sulle spalle il globo, sul quale riportata una delle

pi antiche raffigurazioni delle costellazioni (Figura).

Nel 2005, Bradley E. Schaefer, astrofisico della Loui-

siana State University di Baton Rouge, ha ricostruito

la posizione occupata dalle costellazioni nel cielo os-

servate da Ipparco, nel 129 a.C. circa.

Il risultato ha evidenziato unottima coincidenza tra le

previsioni astronomiche moderne e le posizioni rilevate

dallAtlante Farnese: questo ha indotto lo studioso a

individuare nel famoso e perduto catalogo di Ipparco

la fonte a cui aveva attinto lo scultore dellepoca.

Un francobollo dedicato dalla Grecia nel

1965 al grande astronomo Ipparco e a una

delle sue invenzioni, la sfera armillare.

La Terra come una trottola: la precessione degli equinozi

16 quaderni di astronomia

4

il 66 parallelo delleclittica in senso

antiorario, cio diminuendo la sua

longitudine celeste, che attualmente

si trova sul 90 meridiano eclittico.

Quando la sua longitudine si sar

ridotta a zero, il nostro asse polare

star passando dalla costellazione

di Cefeo a quella del Cigno (e sar

lanno 8400). In quel momento, la

longitudine comincer un nuovo

giro, saltando a 360. Quando sar

ridotta a circa 295 sar allincirca

lanno 13.000, e il polo nord celeste

passer vicino alla stella R della

Lira, anche se in alcuni testi divul-

gativi si trova che allora sar Vega

ad assumere il ruolo di stella polare

dellemisfero nord.

Se lasse polare descrive un cono,

si muove di conseguenza anche

il piano dellequatore, che per-

pendicolare allasse polare. Perci,

lintersezione di un tale piano con

leclittica (nel punto oltre che nel suo opposto) si dovr spostare

nel cielo. Il suo moto avverr nel

senso di andare incontro al Sole.

Ecco spiegato perch il punto , per

quanto si chiami per antica tradi-

zione Punto dAriete, non si trova

pi in quella costellazione, ma sia

ormai migrato in quella dei Pesci

(aspetto trascurato dagli astrologi,

che sostengono di considerare i se-gni, non le costellazioni).Ipparco non disponeva di mezzi

molto precisi per la rilevazione

della posizione delle stelle; perci, i

suoi calcoli erano solo approssima-

ti. Oggi sappiamo che il moto di pre-

cessione non di 45 allanno, ma

di 50,3 e pertanto il ciclo del moto

conico dellasse terrestre si svolge

in un tempo pari a:

360x60x60: 50,3 = 25.714 (anni)

Volendo essere pi precisi, non si

pu prendere per buono il valore

appena calcolato, in quanto tale va-

riazione non del tutto costante, ma

cresce ogni millennio di una quantit

che aumenta col tempo e che adesso

di circa 0,22. Calcoli pi accurati

indicano che la durata variabile da

oltre 27 mila a circa 24 mila anni.

Questo lungo periodo detto anche

anno platonico, non perch sia

stato Platone a scoprirlo (anteriore

a Ipparco di due secoli), ma perch

pare si possa attribuire a questo i-

losofo lopinione che esistesse un

grande anno, che racchiudeva in

s il principio di ogni cosa.

LE CAUSE DELLAPRECESSIONEIl fenomeno della precessione im-

putabile al fatto che la Terra non

perfettamente sferica; le attrazioni

della Luna e del Sole (e, in misura

molto minore, dei pianeti) sul rigon-

iamento equatoriale producono

lefetto di esercitare un momento

di forze su questo rigoniamento.

Poich la Terra ruota su se stessa,

questo momento provoca il moto di

precessione con cono di semiaper-

tura di 2327.

Il moto di precessione dellasse di rotazione terrestre (www.astronomia.com).

La diottra di Ipparco era costituita da una struttura simile a questa. Si accostava locchio al

forellino C e si puntava la finestrella AB verso il cielo. Si modificava quindi la distanza tra forellino

e finestrella, finch questultima copriva esattamente la distanza da misurare. Il rapporto fra il

segmento AB e la sua distanza da C permetteva di calcolare langolo desiderato.

La Terra come una trottola: la precessione degli equinozi

quaderni di astronomia 17

4

Questo angolo misura lo scosta-

mento del polo celeste dal polo

delleclittica o, il che lo stesso,

linclinazione delleclittica sulle-

quatore celeste. Lo spostamento

annuo del punto o punto verna-le (da ver, primavera) provocato dalla precessione lunisolare e da

quella operata dai pianeti, indica-

to complessivamente come pre-

cessione generale.

Se, invece, la Terra fosse rigoro-

samente sferica e omogenea, le

attrazioni di questi astri si com-

porrebbero in una forza unica, che

passerebbe per il centro di gravit

terrestre e non indurrebbe alcuna

azione perturbatrice sulla direzio-

ne dellasse di rotazione della Ter-

ra, come si ha nel caso di una trot-

tola, quando la direzione della forza

peso passa per il punto dappoggio,

cio quando lasse di rotazione

verticale.

Dalla precessione degli equinozi

deriva che il cosiddetto anno tro-

pico (lintervallo di tempo fra due

equinozi di primavera consecuti-

vi) pi breve dellanno siderale

(lintervallo di tempo intercorren-

te fra due passaggi consecutivi del

Sole in uno stesso punto della sua

orbita apparente rispetto alle stel-

le fisse).

La precessione degli equinozi in-

luisce anche sulla durata dellan-

no solare, che Ipparco iss in 365

giorni, 5 ore, 55 minuti, mentre oggi

il valore accettato di 365 giorni, 5

ore, 48 minuti e 45,2 secondi.

Ipparco aveva dunque fatto un er-

rore di 6 minuti e una manciata di

secondi che, riferiti ai secondi che

ci sono in un anno, rappresenta un

errore inferiore allo 0,0012%.

La precisione con cui ha operato

lastronomo greco ha del meravi-

glioso, dati i mezzi di cui disponeva:

un risultato pi accurato di quello

ottenuto da Eratostene nella deter-

minazione delle dimensioni della

Terra.

La peregrinazione del polo nord celeste durante un anno platonico. Le date riportate in

negativo sono gli anni avanti Cristo.

La Terra come una trottola: la precessione degli equinozi

Schema dell'orbita terrestre. Sono indicati i punti salienti degli equinozi e dei solstizi.

18 quaderni di astronomia

Il nostro pianeta circondato da

uno strato gassoso, latmosfera

terrestre, la cui massa, anche

se molto rispettabile, meno

di un milionesimo di quella di

tutta la Terra.

A mano a mano che ci allontania-

mo dal livello del mare, la pressione

atmosferica diminuisce e quindi la-

ria si va via via rarefacendo, come

sanno gli alpinisti che, alle quote

pi alte, possono accusare diicolt

di respirazione. A circa 5500 m di

altezza sul livello del mare, la pres-

sione si dimezza: ci signiica che

met di tutta latmosfera compres-

sa al di sotto di quella quota e laltra

met si trova al di sopra. Ma, al di

sopra ino a che limite?

Si pu afermare che il limite de-

terminato dalla distanza entro la

quale le molecole di gas atmosferi-

co non possono sfuggire allattra-

zione gravitazionale del pianeta.

Laria composta da un miscuglio

di ossigeno (O2, gas biatomico) e

di azoto (N2, anchesso biatomico);

questi due elementi, da soli, costi-

tuiscono tipicamente il 99% dellat-

mosfera. In linea di massima, il

rimanente 1%, in proporzioni varia-

bili, costituito da vapore acqueo,

anidride carbonica, argon, neon,

kripton, elio, xenon. Vi sono inine

tracce di altre sostanze, da conside-

rare come impurit, e il pulviscolo.

Lacqua presente in atmosfera in

forma di vapore acqueo o conden-

sata (nebbia, nuvole, pioggia, neve,

grandine); le sue proporzioni sono

molto variabili, ma non superano

mai il 2% in volume. Grande impor-

tanza ha il pulviscolo, le cui parti-

celle funzionano da nuclei di con-

densazione per la formazione delle

precipitazioni: nebbie e piogge non

potrebbero veriicarsi in assenza

del pulviscolo.

TERRA

Per dirigerci verso lo spazio, dobbiamo attraversare il mare dariache circonda il nostro pianeta e nel fondo del quale si svolgela nostra vita

5

La sottile linea dellatmosfera terrestre ripresa dalla Stazione Spaziale Internazionale poco prima dellalba, quando gi illuminata dal Sole,

mentre la superficie del pianeta ancora buia.

TRA LA TERRA E IL CIELO,

MA DOV IL LIMITE?

quaderni di astronomia 19