Il seicento

Nascita del sistema solare: la teoria dei vortici

Mentre il sistema copernicano diveniva sempre più convincente, grazie anche alle numerose scoperte che ne davano consistenza, René du Perron Descartes detto Cartesio (1596-1650) noto come filosofo e matematico, supponeva una prima teoria che spiegherebbe l’origine del sistema solare. Egli sosteneva che lo spazio era pieno di sostanze rarefatte messe in moto da Dio le quali si muovano in innumerevoli vortici; in ogni vortice vi sarebbero due tipi di agglomerati: un tipo che si concentrerebbe per formare una stella centrale e altri vortici che creerebbero i pianeti. Uno dei tanti vortici dovrebbe aver formato il sistema dei satelliti gioviani. Il filosofo del Cogito ergo sum propose anche le leggi del moto, un’introduzione alle vere leggi che saranno supportate dalla matematica di Newton. In quello stesso periodo Pierre Gassendi (1592-1655) filosofo, astronomo, matematico e fisico francese, criticò Cartesio soprattutto per il carattere soggettivo delle sue tesi. Nel campo degli studi fece numerose osservazioni sui satelliti di Giove, approfondì lo studio di Mercurio e si occupò come Galileo delle leggi dell’urto e della caduta dei gravi.

Un altro astronomo dell’epoca da citare è Giovanni Battista Riccioli (1598-1671), il quale pubblicò una mappa lunare contenente i nomi dei crateri e delle conformazioni lunari tuttora valide. Il suo lavoro fu in realtà una continuazione e un perfezionamento di quello iniziato da Hevelius.

L’astronomia diventa matematica: Newton

Nel 1642 nacque a Wollsthorpe in Inghilterra Isaac Newton (1642-1727) con alcuni problemi di salute, i quali non gli impedirono però di studiare al Trinity College di Cambridge. Già da quegli anni si occupò di studi matematici, di osservazioni astronomiche, fisiche e chimiche. Nel biennio 1667-68 con altri tre accademici presentò le sue ricerche di matematica al maestro Isaac Barrow, il quale nel 1669 impressionato dall’abilità del giovane discepolo rinunciò alla cattedra in suo favore, e Newton mantenne la cattedra per ben trent’anni. Nel 1672 venne eletto membro della Royal Society di Londra (quando il presidente era Halley) dove presentò la sua teoria sulla luce e i colori, in cui ne affermava la natura corpuscolare. Nel 1686 pubblica la sua famosa opera Phylosophiae naturalis principia mathematica, che contiene anche le tre leggi fondamentali della meccanica: il principio di azione e reazione, la persistenza di quiete o di moto di un corpo ed infine la proporzionalità della forza impressa ad un corpo la quale determina anche il moto. I Principia di Newton furono una pubblicazione d’importanza epocale, per la quale Newton afferma la legge di gravitazione universale. A lui si deve il calcolo infinitesimale, le funzioni di una variabile, la costruzione di tangenti su curve piane. Studiò anche la forma della terra, l’effetto delle perturbazioni dovute all’azione gravitazionale del sole e quindi il fenomeno delle maree dalla quale risalì anche alla valutazione della massa della Luna, interpretò la precessione degli equinozi partendo dalla forma irregolare della terra. Valutò lo schiacciamento polare conoscendo la velocità di rotazione e le dimensioni del pianeta. Condusse diversi studi di ottica che lo portarono a costruire il primo telescopio riflettore, detto appunto newtoniano. Nel corso della sua vita divenne anche ispettore della Zecca dello Stato, presidente della Royal Society e baronetto della regina.

I telescopi migliorano: le nuove scoperte

Christian Huygens (1629-1695) fu un altro dei grandi astronomi del ‘600. Fisico, matematico, ottico e astronomo olandese. Si dedicò a molti studi di fisica e meccanica, fu il primo a notare la variazione di forza centrifuga tra poli ed equatore, e il primo ad ipotizzare una teoria ondulatoria della luce secondo piccole esperienze, entrando così in polemica con Newton il quale sosteneva la teoria corpuscolare. Si interessò alla teoria dei vortici di Cartesio, cercando di perfezionarla. Huygens si occupò anche di ottica, migliorando notevolmente gli strumenti astronomici e proprio per queste migliorie fu il primo a scoprire gli anelli di Saturno e la sua luna più grande Titano (1665). Inoltre osservò le zone chiare e scure di Marte, ne determinò anch’egli il periodo di rotazione, osservò macchie chiare su Giove.

Giovanni Domenico Cassini (1625-1712) fu un grande astronomo italiano poi naturalizzato francese. A soli 19 anni venne chiamato come assistente presso un osservatorio privato vicino Bologna e a 25 anni divenne professore all’università. Nel 1669 venne chiamato a Parigi da Luigi XIV per divenire direttore dell’Osservatorio di Parigi e membro dell’accademia delle scienze. La presenza di nuove tecniche di costruzione dei telescopi gli avrebbe permesso di usare strumenti molto più precisi rispetto al passato, difatti nel 1665 sul disco di Saturno scoprì la divisione di Cassini e poi alcuni satelliti: Giapeto (1671), Rea (1672), Dione e Teti (1684). Osservò al telescopio Marte e Giove (il primo disegno di Marte che si conosca risale al 1636 ad opera di Francesco Fontana a Napoli), determinandone il periodo di rotazione con dei tempi molto precisi. Sulla superficie marziana poi osservò il ciclo stagionale delle calotte polari. Su Giove creò degli effemeridi per prevedere il moto dei satelliti Medicei. Determinò l’unità astronomica con un errore del 10% e osservò anche la luce zodiacale. Tuttavia teoricamente Cassini non fu mai aperto alle nuove idee; non accettò il modello copernicano, non ammise che la luce ha una velocità finita come dimostrò Römer, e non accettò tra l’altro la teoria sulla gravitazione universale.

Ole Christensen Römer (1644-1710) astronomo danese, collaborò con Cassini all’introduzione del micrometro filare, nonché ebbe la prima idea di montatura equatoriale. Ma il suo nome è indubbiamente legato alla prima vera misurazione della velocità della luce; utilizzando degli effemeridi di Giove notò come persistesse nel calcolo teorico un certo tempo tra il fenomeno calcolato (eclissi o transito del satellite) e la realtà. Da ciò dedusse che data la notevole distanza tra la Terra e Giove, la luce impieghi un determinato tempo per arrivare sino alla terra, contraddicendo le convinzioni dell’epoca sull’istantaneità dei fenomeni luminosi. Determinò quindi una velocità di 225 mila Km/s contro i 300 mila reali. Era un errore grossolano di misura, ma fu un decisivo passo in avanti nella conoscenza dell’universo.

Edmund Halley (1656-1742) astronomo e geofisico inglese. Il suo nome è indubbiamente legato alla celebre cometa che porta il suo nome. Nacque a Haggeston vicino Londra e studiò a Oxford senza tuttavia prendere la laurea. Dopo alcuni rapporti con l’astronomo reale Flamsteed nel 1678 Halley fu nominato membro della Royal Society. Viaggiò in Europa incontrando scienziati e astronomi come Hevelius e Cassini, poi tornò in Inghilterra dove collaborò con Newton; fu proprio Halley ad incoraggiare Newton alla pubblicazione dei Principia. Fece molti studi di astronomia come ad esempio quello per misurare la distanza del Sole sfruttando i transiti di Venere e misurando i tempi di contatto tra bordo esterno e bordo interno del disco planetario sul Sole. Dopo tre tentativi riuscì a determinarla con un errore in eccesso dello 0,7%. Nel 1682 osservò la sua cometa e notando che già in passato in maniera ciclica era avvenuto il passaggio, ne suppose la ciclicità con un’orbita di 76 anni. Tramite i calcoli predisse il successivo passaggio, che avvenne puntuale ma che egli purtroppo non vide a causa della sua morte. Questo fu un grande successo per le nuove teorie della meccanica celeste.

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