I filosofi greci, attraverso lo studio del moto dei pianeti e delle stelle basato sull'osservazione sistematica del cielo notturno, arrivarono non solo a tentare misurazioni di distanza tra i corpi celesti attraverso ragionamenti trigonometrici, ma anche a formulare teorie che influenzarono fortemente la fisica celeste fino al XVI secolo. I primi tentativi di spiegare la struttura dell'Universo da parte di filosofi prearistotelici, nel IV sec. a.C., si ispirarono a un modello geocentrico, che poneva la Terra al centro dell'Universo, con le stelle, il Sole e i pianeti che le ruotavano attorno .

Il primo che propose un modello eliocentrico dell'Universo (con il Sole al centro e la Terra e gli altri pianeti che gli ruotavano intorno) fu Aristarco di Samo, ma la sua idea non venne accettata per secoli, perché presupponeva distanze fra la Terra e le stelle troppo grandi per apparire, a quel tempo, veritiere.

Un altro grande studioso di problemi astronomici fu Ipparco , che arrivò a determinare alcune caratteristiche del moto della Terra, come la precessione degli equinozi, ma sempre in una visione geocentrica del sistema solare. La sua opera è giunta fino a noi grazie a Claudio Tolomeo , che nel suo lavoro l'Almagesto riassunse gran parte della conoscenza astronomica antica e fornì una descrizione, in termini di modello geocentrico, dell'Universo, secondo la quale la Terra sta al centro dell’Universo circondata dai pianeti. Essa fu riconosciuta dalla Chiesa Cattolica ma in seguito sovrastato da Niccolò Copernico con la teoria copernicana o eliocentrica.

La fisica celeste dagli antichi greci a Copernico

GALILEO GALILEI . Nel 1609, Galileo venne a sapere dell'invenzione del cannocchiale, uno strumento che faceva sembrare vicini gli oggetti distanti. Galileo usò le sue conoscenze matematiche e le sue capacità tecniche per migliorare il cannocchiale e costruire un telescopio. Più tardi nello stesso anno, fu il primo a osservare la Luna attraverso un telescopio, e fece la sua prima scoperta astronomica. Scoprì che la superficie della Luna non è liscia, ma che ha rilievi e crateri, proprio come la Terra! Usò poi il telescopio per scoprire quattro dei satelliti che orbitano attorno a Giove, per studiare Saturno, per osservare le fasi di Venere, e per studiare le macchie solari .

Le osservazioni compiute da Galileo rafforzarono la sua convinzione che la teoria di Copernico fosse esatta. La Chiesa Cattolica, che era molto influente ai tempi di Galileo, supportava fortemente la teoria geocentrica. Dopo che Galileo cominciò a pubblicare i suoi scritti riguardo alle proprie scoperte astronomiche e il suo credo in un Universo eliocentrico, fu chiamato a Roma per rispondere agli interrogatori dell'Inquisizione. All'inizio del 1616, Galileo fu accusato di essere un eretico, una persona che si oppone agli insegnamenti della Chiesa. Galileo fu assolto dall'accusa di eresia, ma gli fu proibito di pubblicare ancora scritti in cui veniva sostenuta la teoria eliocentrica. Galileo continuò i suoi studi di astronomia e si convinse sempre di più della propria teoria. Nel 1632, pubblicò un libro nel quale sosteneva, fra le altre cose, che la teoria eliocentrica di Copernico era corretta. Galileo fu convocato nuovamente dall'Inquisizione e questa volta fu dichiarato colpevole di eresia. Galileo fu condannato al carcere a vita nel 1633. A causa della sua età avanzata e della salute malferma, però, gli fu concesso di trascorrere a casa il periodo di prigionia.

KEPLERO

Con Keplero la connessione tra matematica e astronomia diventa molto più stretta di quanto non lo fosse negli astronomi che lo avevano preceduto. Con lui, infatti, la matematica non fornisce più soltanto uno schema geometrico per la costruzione del sistema astronomico, ma gli strumenti necessari per definire con precisione le leggi che regolano i moti celesti. Keplero, aumentando la connessione fra matematica e astronomia, cerca di spiegare in modo più scientifico e meno filosofico, rispetto ai suoi predecessori, le leggi che regolano i moti celesti. Nonostante si basi principalmente su calcoli matematici, come il suo collega Copernico, sconfina nel terreno del pensiero filosofico e della metafisica, per spiegare un buon numero di fenomeni ai quali non riesce ad arrivare con il calcolo. Keplero forse utilizza troppa filosofia nelle sue dimostrazioni ma è famoso per le sue tre leggi, ancora oggi considerate sostanzialmente vere. 1. La prima legge di Keplero afferma che i pianeti ruotano attorno al Sole seguendo orbite

ellittiche, di cui il Sole occupa uno dei fuochi. 2. La seconda legge di Keplero afferma che il raggio vettore che congiunge un pianeta al

Sole spazza aree uguali in tempi uguali. 3. La terza legge di Keplero afferma che il quadrato del periodo di rivoluzione di un pianeta

attorno al Sole è proporzionale al cubo della sua distanza media dal Sole.

NICCOLO’ COPERNICO

Nel sistema copernicano il Sole è immobile al centro del mondo e attorno ad esso ruotano i pianeti, compresa la Terra. Quest'ultima non è più dunque immobile al centro dell'universo, ma compie una rivoluzione attorno al Sole in un anno e una rotazione sul proprio asse in 24 ore.

Per Copernico, il moto diurno degli astri da est ad ovest è dunque apparente, essendo generato dal moto di rotazione terrestre in senso contrario; anche il moto annuo del Sole lungo l'eclittica è apparente, dato che è in realtà prodotto dal moto di rivoluzione terrestre. Infine, anche il moto retrogrado dei pianeti è apparente.

Nel sistema copernicano, invece, entrambi i moti si sviluppano attorno al Sole, ma uno solo di essi appartiene al pianeta, mentre l'altro è costituito dal moto terrestre di rivoluzione. La composizione dei due moti genera l'apparente retrocessione dell'astro.

Tolomeo

Il sistema tolemaico fu ritenuto valido per più di un millennio, fino a quando Niccolò Copernico avanzò la sua teoria eliocentrica

Il sistema tolemaico, proposto dall'astronomo Claudio Tolomeo nel II secolo d.C., prevedeva che la Terra fosse immobile al centro dell'universo e che intorno a essa le stelle e i pianeti compissero un complicato moto di rivoluzione: mentre ruotavano su piccole orbite circolari dette epicicli, descrivevano intorno alla Terra un'orbita più ampia, detta deferente

Da questa sua teoria poi è nato il suo trattato: L’ ALMAGESTO In questa sua opera, muovendo dai risultati di Ipparco di Nicea ampiamente descritti ed elogiati, Tolomeo costruisce, elaborandola anche nei minuti dettagli, la grande macchina dell'universo geocentrico. Dei tredici libri di cui si compone l'Almagesto, i primi otto specialmente, sono basati sui risultati di Ipparco, mentre gli altri cinque sono dedicati alla teoria dei pianeti

Newton

L'inglese Isaac Newton è astronomo, matematico e fisico e la sua influenza sul corso del pensiero filosofico-scientifico è stata molto vasta e articolata. Newton diviene famoso per i suoi studi sperimentali, in particolare di ottica, con cui dimostra che la luce solare non è bianca, ma è una mescolanza di raggi colorati. In questo modo diventa possibile trattare in forma quantitativa i colori, sino ad allora pensati esclusivamente con concetti qualitativi. Newton si convince che gli esperimenti forniscono conoscenze evidenti, oggettive, del tutto svincolate da qualsiasi ipotesi teorica.

Egli dimostra che molti fenomeni terrestri e, soprattutto, astronomici sono spiegabili supponendo validi universalmente i principi della meccanica e ammettendo l'ipotesi che tra due corpi qualsiasi dell'universo agisca una forza attrattiva, detta forza gravitazionale, responsabile tanto dei grandiosi movimenti dei pianeti, quanto dei più umili eventi terrestri. Grazie a questa teoria il mondo appare una macchina il cui comportamento è comprensibile unitariamente in base ai pochi, semplici principi della meccanica uniti alla legge di gravitazione universale

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