Testi: Veronica Nicosia
Illustrazioni: Cristiano Lissoni a mezzo The Children’s Book Factory
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Prima edizione: settembre 2022
Stampato in Polonia
Un disco piatto che galleggia sull’acqua: così gli antichi Greci della scuola astronomica di Mileto immaginavano il nostro pianeta nel VI secolo a.C. Oggi sappiamo che la Terra non è affatto piatta, ma ha una forma sferica che ricorda quella di un pallone. Perché nell’antichità si credeva che la Terra fosse piatta?
Come hanno fatto gli scienziati di quel tempo a dimostrare che è sferica?
Da sempre il cielo e i puntini luminosi che lo riempiono di notte attirano la curiosità degli esseri umani. La storia dell’astronomia, la scienza che studia il cielo e i corpi celesti, inizia secoli fa. Già i Sumeri, infatti, annotano su tavolette di argilla i movimenti di quei puntini luminosi, le stelle. Notte dopo notte, i primi astronomi osservano le stelle, distinguendo quelle che rimangono nella stessa posizione da quelle che si
spostano nella volta celeste, misurano il moto dei pianeti ed elaborano teorie sulla forma della Terra.
Anche gli astronomi greci della scuola di Mileto nel VI secolo a.C. si interrogano sulla forma della Terra, che ritengono piatta come già gli Egizi e i Babilonesi prima di loro. Ma su che cosa poggia un mondo piatto? Secondo Talete, la Terra galleggia sull’acqua, come un pezzo di legno su un lago. Per
Gli antichi Greci immaginavano la Terra come una sfera, ma in realtà anche loro sbagliavano! Grazie a tantissimi nuovi dati, ottenuti dalle immagini satellitari, la forma del pianeta è ora più chiara. La Terra è un geoide, cioè una sfera leggermente schiacciata ai poli e dalla superficie irregolare, che alterna alle profondità degli oceani altissime montagne, con un profilo frastagliato come le montagne russe.
Anassimene, invece, la Terra è appoggiata sull’aria, circondata da una cupola celeste di cristallo, in cui sono incastonate le stelle. Ma allora su che cosa si reggono a loro volta l’aria e l’acqua?
A risolvere il dilemma è Anassimandro: ritiene che la Terra abbia la forma di un cilindro, una sorta di colonna sospesa al centro dell’universo, sulla cui cima poggiano le terre emerse.
Non tutti gli astronomi però, sono convinti che la Terra sia piatta. Tra questi c’è Pitagora che, intorno al 500 a.C., osservando la Luna, il satellite che gira intorno alla Terra, ha un’intuizione. Si accorge che il terminatore lunare, cioè la linea che separa
luce e ombra visibile sul disco lunare, è curvo e quindi capisce che il satellite deve essere una sfera. E se la Luna è una sfera, anche la Terra deve esserlo. Sempre guardando la Luna, Anassagora tra il 500 e il 430 a.C. arriva alla stessa conclusione. Osservando le eclissi lunari si accorge che è l’ombra della Terra a oscurare la Luna. Posizionandosi tra la Luna e il Sole, infatti, la Terra proietta la sua ombra rotonda sul satellite. Gli astronomi greci hanno a disposizione un’altra prova per dimostrare che la Terra è tonda. Infatti, quando si osserva una nave comparire all’orizzonte (la linea immaginaria che divide acqua e cielo), si vedono dapprima gli alberi e le vele della nave, e solo in seguito diventa visibile anche lo scafo. Esattamente quello che succede quando si risale lungo una superficie curva.
Adesso lo so!
Come accade sempre per la scienza, e anche per l’astronomia, prova dopo prova si trova la giusta teoria che descrive il mondo e i suoi fenomeni. Da Pitagora in poi sappiamo che la Terra è tonda, come anche le stelle, i pianeti e i loro satelliti. Nei secoli gli astronomi hanno collezionato tantissime prove della forma della Terra, grazie anche ai viaggi nello spazio e alle immagini scattate dai satelliti.
Per secoli gli astronomi hanno osservato il cielo per comprendere i moti dei corpi celesti. Una delle domande più importanti a cui cercano risposta è che cosa ci sia al centro. Sono il Sole, le altre stelle e i pianeti a girare intorno alla Terra? Oppure è la Terra a girare intorno al Sole?
Gli antichi Greci hanno studiato e osservato a fondo il cielo per comprenderne i movimenti. Nel IV secolo a.C. il filosofo Aristotele propone un suo sistema per spiegare i moti di stelle e pianeti, definito sistema geocentrico. Secondo questa teoria, la Terra è al centro dell’universo e tutti gli altri corpi celesti le ruotano attorno seguendo un percorso, chiamato orbita, dalla forma di un cerchio perfetto. Per Aristotele l’universo è quindi un sistema di sfere concentriche, cioè contenute una nell’altra, in cui il Sole e i pianeti ruotano percorrendo orbite circolari regolari.
Per molti secoli la teoria geocentrica di Aristotele è ritenuta corretta, ma non sempre riesce a spiegare i bizzarri movimenti dei corpi celesti. I pianeti, in particolare, avevano un moto anomalo; a volte sembravano rallentare fino a fermarsi per poi tornare indietro e infine ricominciare a muoversi seguendo la loro orbita consueta. Una spiegazione di questi strani moti viene proposta nel II secolo d.C., quando Claudio Tolomeo, astronomo nato ad Alessandria d’Egitto, elabora il suo modello, detto modello tolemaico. Si tratta di un sistema geocentrico più complesso di quello di Aristotele, a cui
Tolomeo aggiunge altre sfere concentriche. Nel modello tolemaico, la Terra è una sfera immobile al centro dell’universo. Intorno alla Terra, la Luna, il Sole e gli altri pianeti si muovono ognuno in una sfera su piccole orbite circolari. La sfera più esterna è quella delle stelle fisse ed è il confine dell’universo. Possiamo immaginare il modello di Tolomeo come il complesso ingranaggio di un orologio, fatto di sfere e cerchi contenuti gli uni negli altri.
Non tutti gli astronomi dell’antichità sono d’accordo con la teoria di Aristotele. Nel III secolo a.C., per esempio, Aristarco di Samo è convinto che la Terra e tutti gli altri corpi celesti girino intorno al Sole, e ipotizza un sistema eliocentrico
Per molti secoli tuttavia il modello aristotelico prima e quello tolemaico poi continuano a essere ritenuti corretti. Per vedere accettato il modello eliocentrico bisognerà attendere il XV secolo d.C., quando viene pubblicato il lavoro dell’astronomo polacco Niccolò Copernico, che darà il via
a una vera e propria rivoluzione nel campo dell’astronomia. Come per il modello tolemaico, anche secondo Copernico l’universo è un sistema di sfere concentriche in cui tutti i corpi celesti si muovono seguendo orbite circolari regolari. A differenza dei suoi predecessori, però, Copernico ritiene che al centro del sistema solare vi sia il Sole e che la Terra giri intorno al Sole insieme alla Luna e agli altri pianeti. Inoltre nel modello copernicano la Terra gira anche su sé stessa da ovest verso est: questo movimento è detto moto di rotazione e spiega perché giorno e notte si alternano.
La teoria copernicana che vede tutti i corpi celesti ruotare intorno al Sole non è ancora perfetta, ma Aristarco e Copernico sono sulla giusta via per comprendere i movimenti dei corpi celesti nell’universo. Oggi infatti sappiamo che pianeti, satelliti e altri corpi celesti nel sistema solare ruotano intorno al Sole, ciascuno sulla propria orbita.
L’esplosione del Big Bang dà origine a tutto l’universo.
Il Sole inizia a formarsi. Intorno a lui si formeranno i pianeti del sistema solare e anche la nostra Terra, che ha circa 4 miliardi e mezzo di anni.
Gli astronomi osservano il Sole muoversi in cielo e immaginano che ruoti intorno alla Terra insieme agli altri pianeti (sistema geocentrico). Poi capiranno che è la Terra a girare intorno alla nostra stella: arriva il modello eliocentrico.
Dalle polveri del Big Bang nasce la galassia in cui viviamo: la Via Lattea.
Gli antichi astronomi greci ipotizzano che la Terra sia piatta, per poi capire finalmente la sua forma. Oggi sappiamo che il nostro pianeta è una sfera di roccia percorsa da alte montagne e profondi abissi.
Gli astronomi Tycho Brahe e Giovanni Keplero descrivono i percorsi dei pianeti intorno al Sole: non si muovono seguendo dei cerchi, ma lungo delle orbite ellittiche che seguono le tre leggi di Keplero.
1609
Galileo Galilei usa il telescopio per osservare il cielo, cambiando per sempre il modo in cui si studia l’astronomia.
La scoperta della radioattività e di nuovi fenomeni fisici permette di trovare nuovi modi di guardare al cielo: nascono l’astrofisica e la cosmologia.
1801
Viene osservato il primo asteroide.
1933
L’astronomo Fritz Zwicky ipotizza l’esistenza della materia oscura.
1975-1976
Viking 1 e Viking 2 sono i primi lander che toccano il suolo di Marte.
1957
Sir Isaac Newton enuncia la legge di gravitazione universale.
Albert Einstein enuncia la teoria della relatività e si fa strada un nuovo concetto: il tessuto dello spazio-tempo.
Viene lanciato il primo satellite intorno alla Terra dalla Russia: lo Sputnik 1.
1969
Gli astronauti della missione Apollo 11 sono i primi esseri umani a camminare su un altro corpo celeste: l’umanità è arrivata a mettere piede sulla Luna.
Gli astronomi avevano capito che la Terra e i pianeti girano intorno al Sole percorrendo orbite ellittiche, ma non riuscivano a spiegare quale fosse il loro “motore”. Dietro alle tre leggi di Keplero doveva quindi esserci una forza fondamentale della natura che non era ancora stata scoperta. Di quale forza si tratta? Perché i pianeti seguono delle orbite e non vagano nello spazio?
Sia Keplero sia Galileo intuiscono l’esistenza di una forza che attrae i corpi al suolo. Per questo Galileo inizia a studiare la caduta dei corpi. Scopre così che lasciando cadere nel vuoto, cioè in assenza di aria, una piuma e un martello dalla stessa altezza, questi si muovono verso terra alla stessa velocità. Per capire perché, però, bisognerà attendere il secolo successivo.
Massa o peso?
Massa e peso non sono la stessa cosa! La massa è una proprietà fissa di un corpo, mentre il peso è la forza gravitazionale che agisce su di esso. La forza di gravità sulla Terra ha un valore costante, chiamato accelerazione di gravità (g). Questo valore diminuisce allontanandosi dalla Terra. Per gli astronauti però la forza di gravità della Terra è ancora abbastanza forte. Sembrano senza peso perché orbitano rapidamente attorno al pianeta.
Si racconta che nel XVII secolo il fisico e matematico inglese Isaac Newton si trovi seduto sotto un albero quando una mela cade e gli sfiora la testa. Newton inizia a chiedersi perché una mela che si stacca da un albero va verso il basso, invece di salire in alto. Newton capisce che questo accade perché la Terra si comporta come una enorme calamita che attira il frutto verso la sua superficie. Lo scienziato chiama questo fenomeno forza di gravità, parola che deriva dal latino e significa “peso”. Newton comprende ben presto che l’attrazione gravitazionale non riguarda solo le mele o gli oggetti sulla Terra, ma è la forza che governa
anche tutti i corpi celesti nell’universo. Non solo: lo scienziato scopre anche che l’attrazione gravitazionale è responsabile di moltissimi altri fenomeni che accadono sul nostro pianeta, come le maree.
Newton formula così la sua legge di gravitazione universale, secondo cui ogni corpo esercita una forza di gravità che è proporzionale alla sua massa. Ciò significa che più grande è la massa di un corpo, maggiore è la forza con cui attira a sé i corpi più piccoli e vicini. Un pianeta ha una massa molto maggiore di una mela, per questo
la attira verso il suolo. La mela è “intrappolata” dall’attrazione dell’enorme massa sotto di lei.
La forza di gravità della Terra non attira solo mele o persone: è abbastanza forte da attirare anche un oggetto grande come la Luna, che quindi gira intorno al nostro pianeta.
L’attrazione gravitazionale cambia anche con la distanza tra i corpi. Se due corpi sono molto vicini, la forza di gravità sarà più forte. Quando due corpi sono lontani, la forza di gravità diventa sempre più debole, fino a sparire. Se portassimo la mela molto lontano dalla Terra, l’attrazione gravitazionale sarebbe nulla e il frutto non cadrebbe al suolo, ma vagherebbe nello spazio.
La legge di gravitazione universale di Newton ha rivoluzionato il mondo della fisica: con la sua teoria Newton, oltre a spiegare la caduta dei corpi verso terra, dimostra anche le tre leggi di Keplero. Per la prima volta nella storia della fisica, una sola teoria riesce a spiegare ciò che accade sia nel cielo sia sul nostro pianeta.
