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astrofisica
cenni di storia dell’astronomia
appendice al corso di astrofisica
scienze e fisica
sezione g
Presocratici

Anassimandro, VI. aC
• Colonna tronca

Pitagora, inizio V aC
• Terra sferica

Filolao, pitagorico, fine V aC
• Primo sistema planetario con
Fuoco Centrale e Antiterra per
arrivare a 10. Dal centro:
Antiterra, Terra, Luna, Sole,
Mercurio, Venere, Marte, Giove,
Saturno, Stelle fisse
La scuola di Atene

Eudosso, 360 aC
• allievo di Platone (428-348 aC) e su invito di questi: primo modello
fisico-matematico geocentrico con 26 sfere. Insoddisfacente per
Venere e Marte.

Aristotele (384-322 aC), 330 aC
• modello a 55 sfere e motore immobile. Il modello diventa fisicodinamico, perché le sfere sono studiate non solo per spiegare i moti
indipendenti dei pianeti, ma anche per la trasmissione del
movimento dall’esterno.
Età ellenistica

(morte di Alessandro, 323 aC – conquista romana dell’Egitto, 30 aC)

Eratostene (276-195 aC)
• misura la circonferenza
terrestre (errore di –0.9%)

Aristarco di Samo (310-230 aC)
• primo modello eliocentrico derivante
dalle stime della dimensione della
Luna e del Sole (circa 300 masse
terrestri) e delle distanze del Sole e
della Luna.
Critica del movimento mancante
(effetto di parallasse) delle stelle
fisse. Secondo Aristarco, dipendeva
dalla enorme distanza delle stelle
fisse.

Apollonio di Perga (240-170 aC)
• Modello epiciclo-deferente
Periodo imperiale: decadenza scientifica

Tolomeo, Alessandria, II s. dC
• modello a deferente eccentrico (secondo alcuni da attribuire a Apollonio) e
introduzione dell’equante
Il modello ritorna ad essere matematico, però si salva la circonferenza

Lattanzio, 310
• Si scaglia contro la rotondità della Terra

Cosma, 540
• Contro coloro che, pur volendo essere cristiani, ritengono, come i
pagani, che il cielo sia sferico
• “Delirante attacco contro le basi stesse del pensiero scientifico
condotto da una persona priva delle più elementari cognizioni
astronomiche” [Vanin]
• I cieli avevano la forma di tabernacolo, come nella Bibbia.
Arabi

Grandi osservatori del cielo
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Lettori e traduttori delle opere greche

Iniziano una critica a Tolomeo.
XV secolo

Nicola Cusano, XV secolo
• accenna alla rotazione della Terra, non su base astronomica, ma
per la perfetta equivalenza dei luoghi dell’universo e di centro e
periferia. La Terra ruota in 24 ore, ma dalla parte sbagliata; mentre
le stelle ruotano, per compensare, in 12 ore.
Nicolò Copernico (Polonia 1473-1543)
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
Studia in Italia fino al 1506
Pubblica poco prima di morire il De revolutionibus
orbium caelestium nel 1543, dopo che il discepolo Retico
ha pubblicato, in Narratio Prima, un sunto delle sue idee.
Dichiarerà che l’opera era stata pensata 36 anni prima
(1507, subito dopo il ritorno in Italia, dove aveva
conosciuto le opere tradotte dall’arabo e alcune idee
eliocentriche).
Perché il Sole al centro?
• Influenza di Filolao, Aristarco e Eraclide Pontico
• Neoplatonismo di Copernico, ispirato a quello di Proclo e Ficino che
era permeato da un culto del Sole (nel Medioevo identificazione Dio
– Luce)

Limiti
• Rimane assolutamente medievale per il mantenimento delle orbite
circolari, degli epicicli (ne usa 48 mentre a Tolomeo ne bastavano 40) e
degli eccentrici.
• Dal punto di vista geometrico i due sistemi erano perfettamente
equivalenti e il sistema copernicano non permetteva descrizioni più
precise.
• Inoltre l’assenza di parallasse richiedeva ancora di accettare dimensioni
dell’universo troppo grandi.
• Il modello copernicano non aveva giustificazioni sperimentali (cioè
osservazioni previste dal modello diversamente da quello tolemaico.
• Mancava infine una fisica in cui inserirlo e comprenderlo, la fisica
dell’inerzia
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Rimase sostanzialmente a cavallo tra il cosmo antico e
l’universo moderno e fu un innovatore suo malgrado.
Tycho Brahe, (Danimarca 1546-1601)
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Osservazione del cielo dall’osservatorio
di Uraniborg
Osserva una nova (il cielo non è
immutabile come voleva Aristotele)
Osserva una cometa che interseca le
orbite dei pianeti (e quindi le loro sfere)
Non riuscì a misurare parallassi stellari
e quindi non accettò neppure il sistema
copernicano.
Propone un modello misto: pianeti
attorno al Sole, ma Sole attorno alla Terra
Negli ultimi anni si trasferisce a Praga
(corte di Rodolfo II) dove ha come
collaboratore Keplero.
Johannes Kepler
(Germania 1571-1630)
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Nel 1600 lascia Gratz perché protestante e
giunge a Praga da Tycho. Questi gli assegna il
compito di studiare l’orbita di Marte. Tycho
muore e Keplero conclude il lavoro, dopo anni
di fatiche, scartando l’astronomia tolemaica,
ticonica e rinnovando quella copernicana con
le orbite ellittiche.
L’opera che riforma l’astronomia,
facendola partire solo da osservazioni
sperimentali e senza pregiudizi, è
Astronomia nova, del 1609
(con le prime due leggi).
Le orbite ellittiche non furono accettate
facilmente nemmeno dai copernicani
convinti, come Galileo.
Nel 1619, in Harmonices mundi,
introduce la III legge.
Galileo Galilei (1564-1642)
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Nel 1609, anno della pubblicazione di Keplero, Galileo punta il
cannocchiale contro il cielo (Sidereus nuncius, Venezia 1610)
Osservazioni:
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Montagne e valli lunari
Macchie solari e rotazione del Sole su se stesso
4 satelliti di Giove
Satelliti di Saturno (in realtà gli anelli)
Molte nuove stelle che indicavano la “profondità” dell’universo,
aprendo la strada alla spiegazione della mancanza di parallasse
delle stelle.
• Fasi di Venere
• Opposizione dei Gesuiti, rogo di Giordano Bruno (1600)
• Condanna nel 1616 e abiura nel 1633
• Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, compendio di
astronomia copernicana, 1632
• Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze,
1638, fonda la nuova dinamica che supporta il sistema copernicano
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Non comprese il nesso tra la gravità terrestre e i moti
dei pianeti.
Rimase legato alle orbite circolari
Rifiutò la forza gravitazionale solare, per evitare
interpretazioni misticistiche, come l’anima motrix solare
di Keplero
Verso Newton
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Giovanni Alfonso Borelli (1608-1679)
• Teoria copernicana kepleriana con l’inclusione della doppia
tendenza dei pianeti ad avvicinarsi al Sole e a fuggire lungo la
tangente
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Robert Hooke (1635-1703)
• Forza che emanava dal Sole e che deviava continuamente i pianeti
dal moto rettilineo uniforme senza giungere matematicamente
all’ellisse.
• Nel 1674, sfruttando la legge della forza centrifuga di Huygens,
identificò la gravità con la forza centripeta
• Nel 1680 giunse alla dipendenza dall’inverso del quadrato della
distanza, senza ancora giungere alle ellissi.
Isaac Newton (1642-1727)
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Applica alla Luna, di cui conosce
distanza e periodo. Parte da g=9.8
m/s2 e lo rapporta alla distanza lunare
secondo 1/r2, trovando un discreto
accordo con l’accelerazione centripeta
attesa
Così aveva unificato leggi terrestri e
leggi celesti passando dalla “mela”
alla Luna.

v 2 ( 2πr/T) 2 4π 2 r
 Huygens acp 

 2

r
r
T
2
3
 Kepler T  kr
4 2
1
Newton F  macp  m 2  K 2
kr
r
Philosophiae naturalis principia mathematica, pubblicato nel 1687 su
pressioni di Halley.
La prima verifica della Legge fu la previsione di Edmond Halley del ritorno,
nel 1759, della cometa che porterà il suo nome.
Bibliografia
Testi e figure tratti da:

Vanin, Astronomia viva, Ed. Unione Astrofili Italiani