Geocentrismo, eliocentrismo ed altro

Questo articolo è stato scritto in un giorno di pioggia, quindi non stupitevi di niente.

In passato ho già scritto sull’argomento “terra piatta e terra sferica”, in quell’occasione avevo anche promesso di occuparmi del sistema geocentrico e di quello eliocentrico, tra l’altro non sono i soli due modelli proposti per spiegare il funzionamento del sistema solare. Preciso subito che, contrariamente a quanto sostengono diversi terrapiattisti non c’è alcun rapporto tra la forma della Terra e il sistema eliocentrico, gli astronomi, sin dall’antichità, sapevano che la Terra è sferica.

Cominciamo parlando di un sistema che non è né geocentrico né eliocentrico, proposto dal pitagorico Filolao. Secondo questo sistema al centro dell’universo ci sarebbe un fuoco centrale attorno a cui ruotano i 5 pianeti allora noti, la luna, la Terra, il sole e la sfera delle stelle fisse, in aggiunta c’è l’antiterra. Il fuoco centrale non è visibile dalla Terra perché, secondo la concezione di Filolao, solo l’emisfero boreale sarebbe abitato e la Terra rivolgerebbe verso il fuoco centrale l’emisfero australe (notare che Terra e pianeti sono sferici), il sole illuminerebbe la Terra riflettendo la luce del fuoco centrale. L’antiterra sarebbe sempre opposta alla Terra e quindi invisibile, in realtà sarebbe stata aggiunta per portare il numero dei corpi orbitanti attorno al fuoco centrale a 10, numero perfetto secondo la dottrina pitagorica.

L’immobilità della Terra ed il sistema geocentrico sono una cosa che sembra certa in base all’esperienza superficiale. Per alcuni poi il famoso “fermati sole” di Giosuè è una prova certa del fatto che il sole gira attorno alla Terra (tralasciamo le fantasiose spiegazioni dei terrapiattisti).

Il sistema geocentrico fu adottato da Aristotele, secondo lui la terra era al centro dell’universo, il sole, la luna, i pianeti e le stelle fisse giravano attorno alla terra, incastonati in delle sfere concentriche di cristallo, da cui la famosa espressione “armonia delle sfere”.

Anche nell’antichità però non mancò chi propose un sistema eliocentrico, in particolare Aristarco di Samo che non solo parlava di un sistema al cui centro si trova il sole, ma individuò nell’inclinazione dell’asse terrestre la causa delle stagioni. La teoria di Aristarco ebbe alcuni seguaci nell’antichità, tra cui sembra ci fossero Plinio il Vecchio e Seneca.

Il sistema tolemaico

Il prevalere del sistema geocentrico è dovuto in gran parte all’opera di Claudio Tolomeo, la sua principale opera: l’Almagesto (nome derivato dall’arabo visto che il libro giunse in occidente tramite la Spagna araba) sviluppava un sistema geocentrico basato sulle osservazioni di Ipparco di Nicea. Di per se si tratta di una straordinaria opera basata sulla geometria euclidea. La terra è al centro ed attorno a lei ruotano il sole e la luna (considerati pianeti), per quanto riguarda il moto degli altri pianeti le cose si fanno un po’ complicate, per spiegare l’apparente moto retrogrado Tolomeo immaginò che  i pianeti girassero in circonferenze, epicicli, che avevano il loro centro in un punto che seguiva un’orbita attorno alla terra. Il sistema permetteva di ottenere una discreta approssimazione nel prevedere i movimenti dei corpi celesti, ma, al progredire delle osservazioni la precisione diminuiva, fu necessario complicare le cose aggiungendo altri epicicli. Qualcuno ha osservato che se si introduce un numero sufficiente di epicicli si possono descrivere i moti planetari prendendo come centro un qualsiasi punto a scelta.

Tolomeo, per la gioia dei terrapiattisti, introdusse anche il sistema delle coordinate geografiche sulla terra sferica, latitudine e longitudine, come vengono usate ancora oggi.

Un personaggio che diede un colpo alla teoria geocentrica e alla terra come centro dell’universo fu Nicola Cusano (cardinale, teologo, filosofo, umanista, matematico ed astronomo), sembra che sia piuttosto dimenticato nelle discussioni sul tema, eppure la sua visione dell’universo è estremamente moderna. Nella sua opera principale “De Docta Ignorantia” espone l’idea di un universo che non ha un centro, è popolato di stelle ciascuna delle quali è il centro di un sistema planetario, con tanti saluti alla terra centro dell’universo a al sistema geocentrico.

Una piccola nota su Leonardo da Vinci, secondo alcuni fu anche lui un sostenitore del sistema eliocentrico, questa conclusione si basa sulla frase "El sol non si move", ma, esaminando il resto dell’opera leonardesca si può concludere che si riferisse non tanto al sistema eliocentrico quanto alla rotazione della terra sul suo asse per spiegare l’alternarsi del giorno e della notte.

Veniamo a Nicolò Copernico, in base alle sue osservazioni giunse alla dimostrazione matematica del sistema eliocentrico. Nel 1514 distribuì alcune copie della sua opera “Commentariolus” in cui esponeva le sue conclusioni sul movimento della terra. L’opera fu accolta favorevolmente dagli studiosi che ebbero la possibilità di leggerla. Lo studio fu poi ampliato nella famosa opera “De revolutionibus orbium coelestium”, pubblicata dopo la morte dell’autore. Da notare che Andreas Osiander, il curatore della pubblicazione, vi aggiunse una prefazione in cui sosteneva che quella esposta nell’opera era un’ipotesi matematica e non corrispondeva alla realtà fisica, andando contro quello che era il pensiero copernicano. Per spiegare alcune discrepanze tra la sua teoria e le osservazioni anche Copernico fu costretto ad introdurre gli epicicli, solo due però, rendendo il suo sistema molto più semplice di quello tolemaico.

Poco dopo la morte di Copernico Tycho Brahe espose un sistema alternativo, che può essere definito un sistema misto. Tycho fu, probabilmente, il miglior osservatore dell’astronomia pre telescopio. Nel suo sistema il sole  e la luna ruotano attorno alla terra mentre gli altri pianeti ruotano attorno al sole.

Vediamo cosa diceva Galileo, l’uso del telescopio (che non fu inventato da lui) gli permise di osservare diversi dettagli ignoti agli astronomi precedenti, in particolare scoprì i 4 principali satelliti di Giove, Il fatto che vi fosse un corpo diverso dalla terra che costituiva il centro attorno a cui ruotavano altri corpi convinse Galileo della validità del sistema eliocentrico, confermato anche da altre sue osservazioni.

La vicenda di Galileo e del suo contrasto con il Santo Uffizio è ben nota. Si può osservare che la chiesa non aveva condannato l’opera di Nicola Cusano che era sicuramente più radicale di quella del Galilei. La storia è molto più complessa di come viene normalmente raccontata. Alla base del processo a Galileo c’era l’invidia di un gruppo di professori dell’università di Pisa, riuniti nella cosiddetta “accademia del pipitone”, i quali presentarono il “Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo” come una presa in giro del papa che sarebbe identificato col personaggio di Simplicio. Si potrebbe far notare che se Galileo invece di trasferirsi all’università di Pisa fosse rimasto a Padova, sotto la protezione della Serenissima, probabilmente non avrebbe avuto nessun problema (Venezia era molto tollerante con eretici e dissidenti quando potevano tornarle utili, vedere Paolo Sarpi).

Il sistema eliocentrico aveva dei difetti nel prevedere il moto dei pianeti, la questione fu risolta da un allievo di Tycho: Johannes Kepler, ovvero Keplero. Astronomo, astrologo, matematico, cosmologo, teorico musicale, filosofo della natura e teologo luterano, diciamo subito che Keplero non era molto stimato da Galileo, il suo pensiero non era rigoroso, andava molto a tentativi e sbagliava spesso… Come allievo di Tycho aveva a disposizione le accurate osservazioni del danese e fu proprio in base a queste che giunse empiricamente alle sue tre leggi:

1.       L'orbita descritta da ogni pianeta nel proprio moto di rivoluzione è un'ellisse di cui il Sole occupa uno dei due fuochi.
2.       Durante il movimento del pianeta, il raggio che unisce il centro del Pianeta al centro del Sole (raggio vettore) descrive aree uguali in tempi uguali.
3.       Il quadrato del periodo di rivoluzione di un pianeta è proporzionale al cubo della sua distanza media dal Sole

La prima legge poneva fine ad una delle basi dell’astronomia antica: che le orbite, attorno al sole o attorno alla terra, fossero delle circonferenze, le altre spiegano le differenti velocità nel movimento dei pianeti, la loro applicazione permette di prevedere, con buona precisione, il movimento dei pianeti senza far ricorso agli epicicli.

Tra parentesi un’altra obiezione al sistema eliocentrico era l’impossibilità di osservare la parallasse delle stelle, cioè la variazione dell’angolo secondo cui si osservano le stelle dalle diverse posizioni della terra. Questo problema fu risolto nel XIX secolo quando, con la realizzazione di strumenti di osservazione più precisi, fu possibile misurare la parallasse delle stelle più vicine (la parallasse della stella più vicina è di meno di un secondo, impossibile da misurare se non si hanno strumenti accurati).

Come detto sopra Keplero aveva dedotto empiricamente le sue leggi, una trattazione matematica accurata fu fatta da Newton basandosi sulle leggi della gravitazione, l’orbita ellittica dei pianeti e la velocità dei loro moti erano conseguenza dell’effetto delle forze gravitazionali. Dato che i terrapiattisti negano l’esistenza della forza di gravità ricordo che, proprio basandosi sulle leggi di Newton l’astronomo Edmond Halley determinò la periodicità della cometa che prese il suo nome. Un secolo dopo Urbain Le Verrier, basandosi sulle irregolarità del moto di Urano, determinò l’esistenza e la posizione di Nettuno (per tutti coloro che non sono capaci di fare un’addizione senza calcolatrice: Halley e Le Verrier fecero i loro calcoli, per niente semplici, con carta e penna).

Penso di avervi annoiato abbastanza, ci sarebbero altre cose da dire ma, almeno per oggi, mi fermo qui. Magari la prossima volta vi parlerò della gravità.

Madsceintist