L'Astronomia è la scienza che si occupa di tutti i corpi celesti dell'universo, tra cui i pianeti, i satelliti, le comete, gli asteroidi, le stelle, la materia interstellare, le galassie e gli ammassi di galassie. La moderna astronomia si divide in branche distinte: l'astrometria, che è lo studio e l'osservazione delle posizioni e dei moti degli astri; la meccanica celeste, cioè lo studio matematico dei moti degli astri sulla base della teoria della gravitazione; l'astrofisica, vale a dire lo studio della composizione chimica e dello stato fisico degli astri, condotto sulla base dell'analisi spettrale e delle leggi della fisica; infine, la cosmologia, che è lo studio dell'universo nel suo insieme.
Già in tempi remoti, l'alternarsi del giorno e della notte e le osservazioni delle posizioni del Sole, della Luna e delle stelle suscitarono l'interesse dell’uomo, che ben presto iniziò a sfruttare il moto regolare degli astri per misurare il tempo e per orientarsi sulla superficie terrestre. L'astronomia si sviluppò a partire dalla necessità di risolvere piccoli problemi quotidiani quali, ad esempio, quello di individuare la propria posizione durante i lunghi viaggi, oppure di stabilire il periodo adatto per la semina e la mietitura delle messi, o per le celebrazioni religiose. Vedi Archeoastronomia.
I popoli antichi notarono che l'aspetto del cielo mutava con regolarità. Il Sole, che divide il giorno dalla notte, sorge ogni mattina in una certa direzione, l'oriente, si muove nel cielo nel corso della giornata e tramonta nella direzione opposta, l'occidente. Di notte sono visibili migliaia di stelle che seguono un percorso simile, spostandosi attorno a un punto fisso, noto come polo celeste.
Anche la diversa durata del dì e della notte venne notata già nell'antichità. Nel corso delle giornate più lunghe il Sole, visto dall'emisfero boreale, sorge spostato verso nord rispetto all'est e raggiunge la sua massima altezza in cielo a mezzogiorno; nel periodo delle giornate corte, invece, sorge spostato verso sud e rimane più basso sull'orizzonte. Inoltre, come compreso per la prima volta dagli egizi, nel corso dell’anno cambia continuamente la sua posizione relativa rispetto alle stelle.
In seguito fu osservato che il Sole, la Luna e cinque pianeti brillanti si muovono all'interno di una stretta fascia di cielo detta zodiaco. La Luna percorre lo zodiaco velocemente, superando il Sole ogni 29,5 giorni circa, intervallo di tempo a cui venne dato il nome di mese sinodico. Osservando le stelle, gli antichi tentarono di organizzare una ripartizione del tempo in giorni, mesi e anni, stabilendo un calendario.
Il Sole e la Luna attraversano lo zodiaco da occidente verso oriente, mentre i cinque pianeti brillanti (Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno) si muovono verso occidente, eccetto in alcuni periodi in cui sono animati da un moto retrogrado. In queste fasi i pianeti sembrano muoversi in modo casuale verso oriente, compiendo dei cammini chiusi nel corso del loro spostamento. Fin dai tempi antichi, la gente ha immaginato che gli eventi del cielo, e in modo particolare il moto dei pianeti, potessero in qualche modo influire sulle vicende terrene e questa credenza, che oggi rappresenta la base dell'astrologia, ha incoraggiato lo studio dei moti planetari; così, si può dire che in passato, l’interesse astrologico abbia in parte contribuito al progresso dell'astronomia.
L'Astronomia e le sue origini
Moderatori: juventina1978, Misscoty
ASTRONOMIA BABILONESE
Interessanti mappe delle costellazioni e utili calendari vennero sviluppati da vari popoli antichi, in particolare dagli egizi, dai maya e dai cinesi; furono però i babilonesi a raggiungere i risultati più interessanti. Per perfezionare il loro calendario, essi studiarono i moti del Sole e della Luna; facevano corrispondere l'inizio di ogni mese con il primo giorno dopo la Luna nuova, quando la prima falce di Luna crescente appariva dopo il tramonto. Intorno al 400 a.C. essi notarono che il moto apparente del Sole e della Luna, da ovest verso est, non avveniva a velocità costante, ma variabile: i due corpi celesti sembravano accelerare nella prima metà del moto apparente di rivoluzione, fino al raggiungimento di un valore massimo, e decelerare nella metà rimanente, fino a riacquistare la velocità iniziale. Per spiegare questa osservazione essi formularono i primi modelli matematici sul moto degli astri, mediante i quali poterono prevedere i tempi della Luna nuova e quindi l'inizio esatto di ogni mese.
In modo simile i babilonesi calcolarono le posizioni e le velocità dei pianeti, sia nel moto generale verso est, sia nelle fasi di moto retrogrado. Gli archeologi hanno ritrovato centinaia di tavolette scritte con caratteri cuneiformi che mostrano tali calcoli.
ASTRONOMIA GRECA
Gli antichi greci portarono importanti contributi teorici all'astronomia. L'Odissea di Omero contiene riferimenti ad alcune costellazioni (come il Grande Carro e Orione) e alle Pleiadi, e descrive come le stelle servissero per la navigazione. Nelle opere di Esiodo si trovano invece informazioni di carattere astronomico, utili per individuare il momento migliore per l'aratura, la semina e la mietitura.
Contributi scientifici significativi sono associati ai nomi dei filosofi Talete di Mileto e Pitagora di Samo, ma di essi non rimangono documenti scritti. La leggenda secondo la quale Talete predisse correttamente l'eclisse totale di Sole del 28 maggio 585 a.C. è probabilmente apocrifa. Intorno al 450 a.C. i greci iniziarono a studiare con successo il moto dei pianeti. Filolao (vissuto nel V secolo a.C.), sostenitore della teoria pitagorica, propose che la Terra, il Sole, la Luna e i pianeti si muovessero attorno a un fuoco centrale nascosto alla vista da una Antiterra interposta. Secondo la sua teoria, la rivoluzione della Terra attorno al fuoco ogni 24 ore spiegava il moto giornaliero del Sole e delle stelle. Intorno al 370 a.C. l'astronomo Eudosso di Cnido spiegò i moti osservati supponendo che le stelle si trovassero sulla superficie interna di un'enorme sfera che ruotava attorno alla Terra in 24 ore. Inoltre, per spiegare il moto del Sole, della Luna e dei pianeti, egli suppose che, all'interno della sfera delle stelle, vi fossero molte altre sfere trasparenti che ruotavano con direzioni e velocità diverse.
Il più acuto osservatore del cielo dell'antichità fu probabilmente l'astronomo greco Aristarco di Samo. Questi era convinto che i moti degli astri nel cielo fossero spiegabili con l'ipotesi che la Terra ruotasse attorno a un proprio asse una volta al giorno, orbitando come gli altri pianeti attorno al Sole. Questa spiegazione venne rifiutata dalla maggior parte dei filosofi greci i quali, sulla base di una teoria geocentrica rimasta praticamente inalterata per circa 2000 anni, ritenevano che la Terra fosse una sfera immobile attorno alla quale orbitavano i corpi celesti, leggeri e incorporei.
I greci avvalorarono le loro teorie con osservazioni dei corpi celesti accurate e organizzate. Tavole celesti in cui era riportata la posizione di oltre 1000 stelle brillanti vennero compilate da Ipparco di Nicea (II secolo a.C.) e da Tolomeo (II secolo d.C.). Abbandonando le sfere di Esiodo per un più pratico sistema di cerchi, i due astronomi rappresentarono il moto generale degli astri sulla fascia dello zodiaco per mezzo di una serie di cerchi con la Terra vicino al centro comune. Le periodiche variazioni di velocità del Sole e della Luna e il moto retrogrado dei pianeti potevano essere spiegati con una scelta appropriata dei diametri e delle velocità dei cerchi ascritti a ciascun corpo. La tradizione dell'astronomia greca fu mantenuta viva anche da Ipazia, una seguace di Platone vissuta ad Alessandria d'Egitto nei primi secoli dell'era cristiana, che scrisse dei commentari su argomenti di matematica e di astronomia e viene oggi considerata la prima importante scienziata e filosofa dell'Occidente.
L'astronomia greca venne trasmessa in Oriente, ai siriani, agli indiani e agli arabi. Nel IX e nel X secolo gli astronomi arabi compilarono nuovi cataloghi stellari e svilupparono precise tavole dei moti planetari, ma benché fossero eccellenti osservatori, portarono pochi contributi importanti alle teorie astronomiche. Le traduzioni dall'arabo dell'Almagesto di Tolomeo stimolarono l'interesse per l'astronomia anche in Europa, dove vennero compilate tavole del moto dei pianeti e si divulgarono le teorie del sistema tolemaico. Successivamente il filosofo e matematico tedesco Nicola Cusano e Leonardo da Vinci misero in dubbio l'assunzione fondamentale della centralità e immobilità della Terra.
Interessanti mappe delle costellazioni e utili calendari vennero sviluppati da vari popoli antichi, in particolare dagli egizi, dai maya e dai cinesi; furono però i babilonesi a raggiungere i risultati più interessanti. Per perfezionare il loro calendario, essi studiarono i moti del Sole e della Luna; facevano corrispondere l'inizio di ogni mese con il primo giorno dopo la Luna nuova, quando la prima falce di Luna crescente appariva dopo il tramonto. Intorno al 400 a.C. essi notarono che il moto apparente del Sole e della Luna, da ovest verso est, non avveniva a velocità costante, ma variabile: i due corpi celesti sembravano accelerare nella prima metà del moto apparente di rivoluzione, fino al raggiungimento di un valore massimo, e decelerare nella metà rimanente, fino a riacquistare la velocità iniziale. Per spiegare questa osservazione essi formularono i primi modelli matematici sul moto degli astri, mediante i quali poterono prevedere i tempi della Luna nuova e quindi l'inizio esatto di ogni mese.
In modo simile i babilonesi calcolarono le posizioni e le velocità dei pianeti, sia nel moto generale verso est, sia nelle fasi di moto retrogrado. Gli archeologi hanno ritrovato centinaia di tavolette scritte con caratteri cuneiformi che mostrano tali calcoli.
ASTRONOMIA GRECA
Gli antichi greci portarono importanti contributi teorici all'astronomia. L'Odissea di Omero contiene riferimenti ad alcune costellazioni (come il Grande Carro e Orione) e alle Pleiadi, e descrive come le stelle servissero per la navigazione. Nelle opere di Esiodo si trovano invece informazioni di carattere astronomico, utili per individuare il momento migliore per l'aratura, la semina e la mietitura.
Contributi scientifici significativi sono associati ai nomi dei filosofi Talete di Mileto e Pitagora di Samo, ma di essi non rimangono documenti scritti. La leggenda secondo la quale Talete predisse correttamente l'eclisse totale di Sole del 28 maggio 585 a.C. è probabilmente apocrifa. Intorno al 450 a.C. i greci iniziarono a studiare con successo il moto dei pianeti. Filolao (vissuto nel V secolo a.C.), sostenitore della teoria pitagorica, propose che la Terra, il Sole, la Luna e i pianeti si muovessero attorno a un fuoco centrale nascosto alla vista da una Antiterra interposta. Secondo la sua teoria, la rivoluzione della Terra attorno al fuoco ogni 24 ore spiegava il moto giornaliero del Sole e delle stelle. Intorno al 370 a.C. l'astronomo Eudosso di Cnido spiegò i moti osservati supponendo che le stelle si trovassero sulla superficie interna di un'enorme sfera che ruotava attorno alla Terra in 24 ore. Inoltre, per spiegare il moto del Sole, della Luna e dei pianeti, egli suppose che, all'interno della sfera delle stelle, vi fossero molte altre sfere trasparenti che ruotavano con direzioni e velocità diverse.
Il più acuto osservatore del cielo dell'antichità fu probabilmente l'astronomo greco Aristarco di Samo. Questi era convinto che i moti degli astri nel cielo fossero spiegabili con l'ipotesi che la Terra ruotasse attorno a un proprio asse una volta al giorno, orbitando come gli altri pianeti attorno al Sole. Questa spiegazione venne rifiutata dalla maggior parte dei filosofi greci i quali, sulla base di una teoria geocentrica rimasta praticamente inalterata per circa 2000 anni, ritenevano che la Terra fosse una sfera immobile attorno alla quale orbitavano i corpi celesti, leggeri e incorporei.
I greci avvalorarono le loro teorie con osservazioni dei corpi celesti accurate e organizzate. Tavole celesti in cui era riportata la posizione di oltre 1000 stelle brillanti vennero compilate da Ipparco di Nicea (II secolo a.C.) e da Tolomeo (II secolo d.C.). Abbandonando le sfere di Esiodo per un più pratico sistema di cerchi, i due astronomi rappresentarono il moto generale degli astri sulla fascia dello zodiaco per mezzo di una serie di cerchi con la Terra vicino al centro comune. Le periodiche variazioni di velocità del Sole e della Luna e il moto retrogrado dei pianeti potevano essere spiegati con una scelta appropriata dei diametri e delle velocità dei cerchi ascritti a ciascun corpo. La tradizione dell'astronomia greca fu mantenuta viva anche da Ipazia, una seguace di Platone vissuta ad Alessandria d'Egitto nei primi secoli dell'era cristiana, che scrisse dei commentari su argomenti di matematica e di astronomia e viene oggi considerata la prima importante scienziata e filosofa dell'Occidente.
L'astronomia greca venne trasmessa in Oriente, ai siriani, agli indiani e agli arabi. Nel IX e nel X secolo gli astronomi arabi compilarono nuovi cataloghi stellari e svilupparono precise tavole dei moti planetari, ma benché fossero eccellenti osservatori, portarono pochi contributi importanti alle teorie astronomiche. Le traduzioni dall'arabo dell'Almagesto di Tolomeo stimolarono l'interesse per l'astronomia anche in Europa, dove vennero compilate tavole del moto dei pianeti e si divulgarono le teorie del sistema tolemaico. Successivamente il filosofo e matematico tedesco Nicola Cusano e Leonardo da Vinci misero in dubbio l'assunzione fondamentale della centralità e immobilità della Terra.
LA TEORIA COPERNICANA
La storia dell'astronomia ebbe una svolta decisiva nel XVI secolo, con il lavoro dell'astronomo polacco Niccolò Copernico. Nella sua grande opera Sulla rivoluzione dei corpi celesti (1543) egli analizzò criticamente la teoria tolemaica, mostrando che i moti planetari potevano essere spiegati assumendo che il Sole, anziché la Terra, occupasse una posizione centrale.
Il sistema copernicano, o eliocentrico, ricevette scarsa attenzione nell'ambiente scientifico e filosofico del tempo fino a quando non venne confermato dalle osservazioni compiute dall'astronomo italiano Galileo Galilei. Audace sostenitore della teoria copernicana, Galileo costruì un piccolo telescopio rifrattore per mezzo del quale scoprì quattro lune di Giove e osservò le fasi di Venere, mostrando che quest'ultimo pianeta orbita attorno al Sole. Convinto che almeno alcuni corpi celesti non orbitassero attorno alla Terra, egli iniziò una lunga opera di diffusione della teoria copernicana, entrando in acceso contrasto con le autorità ecclesiastiche e con l'ambiente filosofico.
LA TEORIA DI NEWTON
Dal punto di vista scientifico, il sistema copernicano era perlopiù una rielaborazione del sistema di orbite planetarie concepite da Tolomeo. Un passo decisivo fu compiuto intorno al 1610, quando l'astronomo Giovanni Keplero, rielaborando i dati raccolti dall'astronomo danese Tycho Brahe, pubblicò le tre leggi sperimentali sul moto dei pianeti, stabilendo che questi si muovono attorno al Sole percorrendo orbite ellittiche a velocità variabile.
L'interpretazione fisica delle leggi di Keplero venne fornita solo in un secondo tempo con la legge di gravitazione universale elaborata dal fisico britannico Isaac Newton.
ASTRONOMIA MODERNA
Dopo l'epoca di Newton, l'astronomia si ramificò in varie discipline. Con la legge di gravitazione, il vecchio problema dei moti planetari venne studiato alla luce della recente meccanica celeste; il miglioramento dei telescopi permise l'osservazione dettagliata delle superfici dei pianeti, la scoperta di molte stelle deboli e la misura delle distanze stellari. Nel XIX secolo un nuovo strumento, lo spettroscopio, fornì informazioni circa la composizione chimica dei corpi celesti e permise di ottenere nuovi dettagli sui loro moti.
Nel corso del XX secolo sono stati costruiti telescopi riflettori sempre più potenti, che hanno permesso di osservare la struttura degli enormi e distanti agglomerati di stelle, chiamati galassie, e degli ammassi di galassie. Nella seconda metà del secolo gli sviluppi della fisica hanno condotto alla realizzazione di nuove classi di strumenti astronomici adatti per misure di tipo spettroscopico, alcuni dei quali sono stati installati a bordo di satelliti orbitanti. Oggi gli astronomi non studiano solo i pianeti, le stelle e le galassie, ma anche il plasma (gas caldo ionizzato) che circonda le stelle doppie, le regioni interstellari dove si formano nuove stelle e la polvere fredda invisibile nei telescopi ottici. Argomenti di ricerca sono pure i nuclei energetici delle galassie che possono contenere buchi neri e la radiazione cosmica di fondo originatasi dal Big Bang.
La storia dell'astronomia ebbe una svolta decisiva nel XVI secolo, con il lavoro dell'astronomo polacco Niccolò Copernico. Nella sua grande opera Sulla rivoluzione dei corpi celesti (1543) egli analizzò criticamente la teoria tolemaica, mostrando che i moti planetari potevano essere spiegati assumendo che il Sole, anziché la Terra, occupasse una posizione centrale.
Il sistema copernicano, o eliocentrico, ricevette scarsa attenzione nell'ambiente scientifico e filosofico del tempo fino a quando non venne confermato dalle osservazioni compiute dall'astronomo italiano Galileo Galilei. Audace sostenitore della teoria copernicana, Galileo costruì un piccolo telescopio rifrattore per mezzo del quale scoprì quattro lune di Giove e osservò le fasi di Venere, mostrando che quest'ultimo pianeta orbita attorno al Sole. Convinto che almeno alcuni corpi celesti non orbitassero attorno alla Terra, egli iniziò una lunga opera di diffusione della teoria copernicana, entrando in acceso contrasto con le autorità ecclesiastiche e con l'ambiente filosofico.
LA TEORIA DI NEWTON
Dal punto di vista scientifico, il sistema copernicano era perlopiù una rielaborazione del sistema di orbite planetarie concepite da Tolomeo. Un passo decisivo fu compiuto intorno al 1610, quando l'astronomo Giovanni Keplero, rielaborando i dati raccolti dall'astronomo danese Tycho Brahe, pubblicò le tre leggi sperimentali sul moto dei pianeti, stabilendo che questi si muovono attorno al Sole percorrendo orbite ellittiche a velocità variabile.
L'interpretazione fisica delle leggi di Keplero venne fornita solo in un secondo tempo con la legge di gravitazione universale elaborata dal fisico britannico Isaac Newton.
ASTRONOMIA MODERNA
Dopo l'epoca di Newton, l'astronomia si ramificò in varie discipline. Con la legge di gravitazione, il vecchio problema dei moti planetari venne studiato alla luce della recente meccanica celeste; il miglioramento dei telescopi permise l'osservazione dettagliata delle superfici dei pianeti, la scoperta di molte stelle deboli e la misura delle distanze stellari. Nel XIX secolo un nuovo strumento, lo spettroscopio, fornì informazioni circa la composizione chimica dei corpi celesti e permise di ottenere nuovi dettagli sui loro moti.
Nel corso del XX secolo sono stati costruiti telescopi riflettori sempre più potenti, che hanno permesso di osservare la struttura degli enormi e distanti agglomerati di stelle, chiamati galassie, e degli ammassi di galassie. Nella seconda metà del secolo gli sviluppi della fisica hanno condotto alla realizzazione di nuove classi di strumenti astronomici adatti per misure di tipo spettroscopico, alcuni dei quali sono stati installati a bordo di satelliti orbitanti. Oggi gli astronomi non studiano solo i pianeti, le stelle e le galassie, ma anche il plasma (gas caldo ionizzato) che circonda le stelle doppie, le regioni interstellari dove si formano nuove stelle e la polvere fredda invisibile nei telescopi ottici. Argomenti di ricerca sono pure i nuclei energetici delle galassie che possono contenere buchi neri e la radiazione cosmica di fondo originatasi dal Big Bang.