Gli strumenti per osservare il cielo · matematico. Osserva la supernova del 1572 e pubblica “De nova nullius….” che lo rende famoso. Dopo il matrimonio, ritenuto scandaloso,

Luigi Ferioli

Titolo Strumenti astronomici 1

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Gli strumenti per osservare il cieloe cenni storici sulle grandi scoperte astronomiche

da Eratostene 276 a,c, – 194 a,c

a Tycho Brahe 1546 -1501

Corso di astronomia GAT Tradate 7 aprile 2008 - Luigi Ferioli 2

Dal cannocchiale di Galileo

al telescopio spaziale

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Il giorno del solstizio estivo il sole è allo zenith a Siene ( Assuan) mentre ad Alessandria forma un l’angolo α di 70 con la verticale. La distanza Siene Alessandria è di circa 5000 stadi pari a 787,5 km.

Eratostene calcola Il valore della ciconferenzaterrestre in 257142 stadi pari a 40500 Km

1 stadio = 157,5 m

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Ipparco di Nicea 190-120 a.c.

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Il cerchio di Ipparco

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Claudio Tolomeo

100-170 d.C.

La teoria dell’universo èsviluppata nella sua opera più importante:

L’ Almagesto

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Sistema Tolemaico

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Nicolò Copernico astronomo polacco

Torun 1473 – Frombork 1543

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Ritratto di Copernicodi Jean Matejko

Città tedesca di Torun

ex Polonia

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Copernico studiò all’Università di Cracovia poi a Bologna dove seguì i corsi di astronomia di Domenico Maria Novara. Presto si rese conto che l’astronomia tolemaica riguardante il movimento dei pianeti era insoddisfacente e si convinse che al centro del mondo doveva trovarsi il Sole e che la terra doveva orbitare intorno ad esso come gli altri pianeti. Un suo primo manoscritto il “De hypothesibus motum caelestum” non fu pubblicato ma circolò tra i suoi amici fidati. La sua opera fondamentale De rivolutionibus orbium caelestiumfu pubblicata nel marzo del 1543 e Copernico riuscì a vedere una copia del libro il giorno della sua morte, il 24 maggio. Nel 1616 la sua opera venne messa all’Indice dei libri proibiti e vi rimase fino al 1835.

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Sistema Copernicano

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Tavole Alfonsine:

Sono tavole astronomiche in grado di fornire la posizione del sole e dei pianeti. La compilazione fu voluta da Alfonso X di Castiglia e Leon e fu effettuata intorno al 1252 da una cinquantina di astronomi arabi. Servirono a Cristoforo Colombo per la navigazione. Copernico le studiò a fondo all’Università di Cracovia.

Tycho Brahe le utilizzò sistematicamente rilevando molte imprecisioni.

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Tycho Brahe 1546 – 1601

Ticone

Astronomo Danese“L’uomo da naso d’oro”Nato in Scania allora Danimarca oggi Svezia. Nel 1560 osserva una eclisse di sole e nel 1563 una congiunzione Giove-Saturno. Trova un’errore di un mese nelle tavole alfonsine. Perde il naso in un duello nel tentativo di salvare la sua reputazione di matematico. Osserva la supernova del 1572 e pubblica “De nova nullius….”che lo rende famoso. Dopo il matrimonio, ritenuto scandaloso, con una contadina, il re di Danimarca Federico II gli concede l’isola di Hven. Tycho vi costruisce un grande osservatorio.

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L’isola di Hven, ora in Danimarca, sulla quale Tycho ha costruito l’osservatorio

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Uraniborg Osservatorio astronomico di Tycho Brahe

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Piccolo quadrante per la misura della posizione di stelle e pianeti.

18L’imponente statua di Tycho il museo a Uraniborg

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Gli strumenti di Tycho:

armille, quadranti, sestanti. strumenti parallattici, astrolabi e carte celesti di ogni tipo.

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Gli strumenti installati erano i piùimponenti allora esistenti. Tychostudiò le orbite dei pianeti e soprattutto di Marte. Le posizioni registrate erano molto precise ed i suoi strumenti erano enormi; alcuni quadranti avevano dimensioni di oltre 30 braccia. Non riuscì mai a concordare le sue idee con quelle di Copernico e propose un suo sistema che rappresentava un compromesso tra la teoria tolemaica e quella copernicana. Nel 1597 gli fu tolta la prpoprietà dell’isola e Tycho si trasferìa Praga dove fu raggiunto nel 1600 dal giovane Keplero

Vent’anni di rigorose osservazioni hanno posto le basi per le futura e definitiva affermazione della verità sul moto dei pianeti.

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Tycho non accettò mai l’idea che il sole fosse al centro del sistema solare e, senza molta convinzione, propose questa schema.

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GiovanniKeplero Weil der Stadt 1571 – Ratisbona 1630Colpito dal vaiolo a tre anni, Johannes subìdanni permanenti alla vista e all’uso delle mani. A sette anni vide la grande cometa del 1577 anno di inizio della sua passione per l’astronomia. Studia teologia poi insegna alla Stiftsschule protestante di Graz in Stiria. Si fa conoscere da Tycho Brahe e da Galileo con la sua opera Mysterium cosmographicum.Essendo luterano, dopo il matrimonio con Barbara Muller fu costretto, da un decreto dell’autorità cattolica, a lasciare Graz. Durante il soggiorno a Praga incontra Brahe che gli mette a disposizione le sue osservazioni sulle posizioni planetarie. Nel 1604 pubblica una importante opera di ottica “Ad Vitellionem paralipomena”.Studia l’orbita di Marte e scopre le sue prime due leggi.

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Dopo la morte della moglie e del figlio e a causa della guerra civile di Praga, Keplero si trasferisce a Linz. Sua madre viene accusata di stregoneria ( forse ci ricorda il colpo della strega ?? ) ma viene prosciolta grazie ai buoni uffici del figlio, matematico imperiale. Nel 1619, pubblica la terza legge negli Harmonices mundi libri V opera per lo più mistica. Conclude in pratica la sua ricerca astronomica con l’opera in sette libri Epitome astronomiae copernicanae edita negli anni tra il 1618 e il 1621. Ancora un trasferimento a Sagan in Slesia al servizio del duca Albert von Wallestein ed infine, a causa delle continue persecuzioni religiose si sposta a Ratisbona dove, dopo alcuni giorni di malattia, muore. Esce postumo il Somnium, un libricino di fantascienza.

L’opera di Keplero ebbe grande influenza sulla futura ricerca scientifica.

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Le tre leggi del movimento dei pianeti sono il principale contributo di Johannes Kepler, all'astronomia e all'astrofisica. Le derivò studiando le osservazioni di Tycho Brahe. Isaac Newton avrebbe più tardi verificato la validità di queste leggi alla luce della teoria della gravitazione universale.

1 Prima legge (1608)

2 Seconda legge (1609)o legge delle aree

3 Terza legge (1619)

In seguito alla scoperta dei logaritmi da parte di Napier(Nepero) pubblicata nel 1614, Keplero compila le Tavole Rudolfine in onore all’imperatore Rodolfo II.

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Prima legge di Keplero:

le orbite dei pianeti sono ellittiche e il sole occupa uno dei fuochi dell’ellisse.

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Vicino al perielio: la Terra simuove più velocemente

Vicino all'afelio: la Terra simuove più lentamente 28

La differenza tra il tempo medio di un luogo e il tempo solare vero indicato da una meridiana èl´equazione del tempo

Questa curva è detta lemniscata

16 aprile,11 giugno

1 settembre, 23 dicembre

correzione = 0

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Terza legge di Keplero

I quadrati dei tempi di rivoluzione sono direttamente proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite

T2 = K . r3

Esempio:

Terra: T =1 anno r = 1 U.A (150 milioni di Km)

Giove r = 5,2 T = V_

(140,6) = 11,8 anni

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Considerazioni di Leonardo da Vinci sugli occhiali32

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Galileo Galilei

1564 - 1642

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Cannocchiale galileiano

Originale

Lunghezza 980 mm

Diametro 37 mm diaframmato a 15 mm

Obiettivo: lente piano convessa.

Oculare ?

Museo storia della scienza

Firenze

39Galileo mostra il cannocchiale al Doge di Venezia

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Giovanni Battista Della Porta

Vico Equense 1535-Napoli 1615 Alchimista e commediografo conobbe Galileo, Campanella e Sarpi. Fu nominato accademico linceo. Il sant’Uffizio lo accusò di magia demoniaca. Viaggiò in Europa ed ebbe fama internazionale.

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Europa

Io

Ganimede

Callisto

I satelliti di Giove

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Venere in fase

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La Via Lattea nella costellazione di Cassiopea

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Microscopio composto

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Telescopio di Newton

Isaac Newton25 dicembre 1642 ( 4 gennaio 1643

secondo il calendario

gregoriano )20 marzo 1727

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Gli oculari usati in astronomia e microscopia

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Deviatore a 90o

Raddrizzatore

A inversione

Squadro

Raddrizzatore e deviatore a 90o

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Aberrazione sferica

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Spettro elettromagnetico

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Strumenti seicenteschi costruiti da Giuseppe Campani in Roma.

Sono lunghi e di piccolo diametro per ridurre le aberrazioni cromatica e sferica.

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Il “glorioso” telescopio rifrattore di un metro di diametro dell’osservatorio di Yerkes

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Grimaldi Francesco MariaBologna 1618 - Bologna 1663

Gesuita dal 1632, insegna al Collegio bolognese.

Assistente di Giovanni Riccioli osserva le macchie solari e compila una mappa dei crateri e delle formazioni lunari la cui nomenclatura è ancora in uso.

L’osservazione delle ombre proiettate da corpi opachi illuminati dalla luce solare o da sorgenti luminose puntiformi lo porta alla scoperta del fenomeno della diffrazione.

La sua opera è nota col titolo abbreviato di

De Lumine

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schermo

Leonardo da Vinci aveva osservato il fenomeno della diffrazione della luce

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Figura di diffrazione da apertura circolare

Dsen λθ 22.1=

Prima frangia scura

Dsen λθ 22.1=

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Una impressionanteesperienza su uno dei fenomeni ottici allora incomprensibili come la diffrazione èdescritta da Ignazio Danti mentre era in costruzione la meridiana nella chiesa di Santa Maria del Fiore in Firenze

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Gli strumenti degli astrofili

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Osservatorio del Monte Generoso (CH)

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Osservatorio di Lorenzo Comolli a Tradate

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New Millennium Observatory – Mozzate

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Risultati scientifici ottenuti dal New Millennium Observatory

2002 – Attribuzione del codice internazionale di Osservatorio Astronomico – A24

2006 – 43° osservatorio al Mondo per numero di osservazioni astrometriche di pianetini

2007 – 13° osservatorio al Mondo per numero di osservazioni astrometriche di pianetini

2007 – 2° posto al Mondo per numero di osservazioni astrometriche di comete

2600421911369122612Misure astrometriche

20072006200520042002Anno

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Astrofili in trasferta:

L’Appennino ligure, (Capanne di Cosola, Bogli, Pian dell’Armà ecc.) il colle dell’Agnello, il passo del Nivolè, e le cime delle prealpi bergamaschesono siti molto gettonati dagli astrofili lombardi: nelle notti di luna nuova, brulicano di “gasati” del cielo profondo. Si portano strumenti e vettovaglie per notti assurde….

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La notte è lunga… ma non per gli astrofili…

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Colle dell’Agnello 2700 m

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Torre solare di

Monte Mario

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105In Australia 106

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Serie di antenne della “croce del Nord” a Medicina (BO)

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Radio interferometro Very Large Array - New Mexico il braccio è lungo 18 km

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HUBBLE SPACE TELESCOPE

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GEMINI Sud (Cerro PACHON)

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Cerro TOLOLO

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SMARTS (Small and Moderate Aperture Research Telescope System)

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1,52m Spettroscopico

1m Fotometrico1m Marly

1,54m Danese

2,2m

Schmidt 1m

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NTT

Eulero

2,2m

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GMTGMT(Giant Magellan Telescope)(Giant Magellan Telescope)

ØØ:: 21,4 21,4 –– 24,5 m24,5 mSpecchi:Specchi: 7 da 8,4 m7 da 8,4 mSito:Sito: CileCile

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Si Si èè deciso il sito: deciso il sito: Las Las CampanasCampanas (Cile) dove (Cile) dove si si èè cominciato a preparare la piattaforma.cominciato a preparare la piattaforma.Qui vi Qui vi èè gigiàà il il MagellanMagellan TelescopeTelescope ((ØØ 6,5 m) 6,5 m) della della CarnegieCarnegie InstitutionInstitution

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Intanto negli USA si stanno fabbricando e Intanto negli USA si stanno fabbricando e provando gli specchiprovando gli specchi

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GLASTGLAST((GammaGamma--rayray LargeLarge Area Space TelescopeArea Space Telescope))

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Cosa studierCosa studieràà GLAST ?GLAST ?

Fenomeni energeticiFenomeni energetici

Buchi neriBuchi neri

Stelle a neutroniStelle a neutroni

Lampi di raggi gammaLampi di raggi gamma

Materia oscuraMateria oscura

…… imprevisto imprevisto

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Nel 1933 Fritz Zwicky (1898Nel 1933 Fritz Zwicky (1898--1974) ha 1974) ha dimostrato che alcuni ammassi dovevano dimostrato che alcuni ammassi dovevano avere una massa molto maggiore di quella avere una massa molto maggiore di quella deducibile in base alla luce emessa deducibile in base alla luce emessa ……Doveva esserci della Doveva esserci della MATERIA OSCURAMATERIA OSCURA

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149

Secondo la maggioranza degli Secondo la maggioranza degli astrofisiciastrofisici, , ll’’insieme di questi esperimenti fornisce le insieme di questi esperimenti fornisce le prove dellprove dell’’esistenza dellaesistenza della materia oscura materia oscura e e delladella energia oscuraenergia oscura

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Contributo degli studi su CMBContributo degli studi su CMB(Cosmic Microwave Background)(Cosmic Microwave Background)((Radiazione cosmica di fondoRadiazione cosmica di fondo))

La CMB fu scoperta, nel 1965,da Pentias La CMB fu scoperta, nel 1965,da Pentias e Wilson come radiazione emessa da un e Wilson come radiazione emessa da un ““corpo nerocorpo nero”” a ~ 3a ~ 3°°K K

2001, Nasa, 2001, Nasa, WMAP WMAP ((WWilkinson ilkinson MMicrowave icrowave AAnisotropy nisotropy PProbe)robe)

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Ipotesi Ipotesi MONDMOND((MoModifieddified NNewtonianewtonian DDinamicinamic))

Proposta da Proposta da MordehaiMordehai MilgromMilgrom nel 1983nel 1983

Assume che, per una accelerazione molto Assume che, per una accelerazione molto piccola, non valgano pipiccola, non valgano piùù i principi della i principi della meccanica classica (meccanica classica (newtoniananewtoniana))

Introduce una accelerazione indicata Introduce una accelerazione indicata come come aa00 = ~ 10= ~ 10--1010 msms22

Ha lHa l’’aspetto di una aspetto di una ipotesi ad hocipotesi ad hoc

Con i dati Con i dati attualiattuali……? ? non ci crede nessunonon ci crede nessuno 152

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Very Large Telescope

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Fine e grazie….

dell’attenzione

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Scuola Media “A. Moro”

Saronno

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Bibòioteca Civica

Saronno

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L’antica meridiana cinquecentesca del Santuario della Beata Vergine dei Miracoli di Saronno.

E’ stata restaurata negli anni sessanta del secolo scorso e mantiene il suo fascino antico.

Segna l’ora solare veradel luogo.

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quest l’è alt

ma quest l’è superiur

L’è su per i ur !! Come volevasi dimostrare164

Fine

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