Teoria geocentrica e teoria eliocentrica a confronto
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Da Galileo Galilei alle teorie moderne
LE LEGGI DI KEPLERO
SECONDA LEGGE
Il sistema copernicano...
I pianeti descrivono orbite ellittiche, quasi complanari, aventi tutte un fuoco comune in cui si trova il Sole.
Il senso della rivoluzione intorno al Sole è in genere antiorario.Il punto dell’orbita più vicino al Sole è chiamato perielio e corrisponde al punto A. Viceversa il punto più lontano è chiamato afelio e corrisponde al punto B.
La distanza tra il punto A e il centro dell’ellisse (punto C) viene chiamata semiasse maggiore dell’orbita. Ovviamente la distanza tra il punto B e il punto C è la stessa.
La distanza tra il punto D e il centro dell’ellisse viene chiamata semiasse minore dell’orbita.
La distanza fra il Sole e il centro dell’ellisse viene chiamata semi-distanza focale. Viene indicata con la formula:
L’eccentricità dell’orbita è la differenza tra la distanza Sole-afelio e la distanza Sole-perielio.
Keplero propose la seguente regola per prevedere l’aumento o la diminuzione della velocità. Tracciamo una linea (“raggio vettore”) dal centro del Sole al pianeta. La legge di Keplero afferma:
Il raggio vettore descrive superfici con aree uguali in intervalli di tempo uguali.
Se l’orbita è allungata, cioè l’eccentricità è grande, il pianeta, allontanandosi dal corpo intorno a cui ruota, rallenta, mentre , riavvicinandosi ad esso, riprende di nuovo
velocità. Il pianeta si muove quindi più rapidamente quando si trova nel punto più vicino, perielio, mentre si muove più lentamente quando si trova nel punto più lontano, afelio. A spiegare il perché la velocità dei pianeti vari a secondo della vicinanza o lontananza dal Sole sarà Newton, il quale affermerà che il Sole,avendo una massa maggiore rispetto agli altri pianeti, esercita un forza gravitazionale molto grande, tale che i pianeti, per non essere risucchiati da questa, cominciano a girare più velocemente.
Supponiamo che il disegno sopra rappresenti l’orbita di un pianeta che ruota intorno al Sole, e siano AB e CD due tratti di orbita percorsi in 3 ore vicino all’afelio e vicino al perielio,rispettivamente. Se indichiamo con O il centro del Sole, le aree tratteggiate OAB e OCD sono uguali. Questo significa ovviamente che CD è molto più lungo di AB, poiché vicino al perielio il pianeta si muove molto più rapidamente e percorre una distanza molto maggiore nelle stesse 3 ore.
Galileo Galilei (eliocentrica)
La teoria copernicana fu poi rivisitata da Galileo Galilei, considerato il padre della scienza moderna e del metodo scientifico. Il Santo Uffizio inquisì Galileo perché egli aveva esposto quelle che fino ad allora erano solo ipotesi come tesi scientifiche e per questo fu condannato al carcere a vita (che dovette scontare nella propria villa di Arcetri), a recitare preghiere quotidiane e a pronunciare un atto di abiura (cioè dovette sconfessare il proprio operato).
Versione moderna
Dopo le correzioni di Keplero, Isaac Newton e la moderna astronomia, ora sappiamo che in realtà nemmeno il sole, il sistema solare e la Via Lattea sono immobili, ma che l'intero Universo si sta espandendo e sembra in accelerazione. Per cui anche la teoria eliocentrica si dimostrò, in qualche modo, inesatta.
LA TERZA LEGGE:
I quadrati dei periodi di rivoluzione (tempi che i pianeti impiegano a percorrere le loro orbite) sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie dal Sole.
In altre parole, la velocità media di un pianeta è tanto minore quanto più esso è lontano dal Sole. Questa legge è valida anche per i satelliti che orbitano intorno ai pianeti e può essere espressa in forma matematica nel modo seguente:
K = T2 / d3
Dove K è una costante ( qualche volta detta di Keplero) , che dipende dal corpo celeste preso in considerazione.
LIMITI DELLA VALIDITA’ DELLE LEGGI DI KEPLERO
Va specificato che le leggi di Keplero sono precise nella misura in cui sono soddisfatte le seguenti ipotesi:
La massa del pianeta è trascurabile rispetto a quella del Sole;
Si possono trascurare le intersezioni tra i diversi pianeti ( tali intersezioni portano a leggere perturbazioni sulla forma delle orbite).
Il sistema copernicano
questa nuova ipotesi scientifica metteva la Chiesa difficoltà, in quanto sarebbe stato dimostrato un errore biblico e i fedeli avrebbero potuto dubitare della veridicità della Bibbia. In un passo dell'Antico Testamento, infatti, è possibile leggere queste parole pronunciate da Giosuè "Fermati, o Sole...", parole che, nella tradizione religiosa, sono sempre state interpretate come dimostrazione del geocentrismo.
Copernico non venne mai accusato di eresia in quanto la versione a stampa del suo trattato conteneva una prefazione del teologo Andrea Hosemann, detto Osiander, in cui si sosteneva che il sistema descritto da Copernico era semplicemente uno strumento matematico e che non voleva rappresentare la realtà--->cioè Osiander sosteneva che l'intento di Copernico era stato quello di dimostrare che un’ipotesi d’inversione planetaria (cioè quella che poneva il sole al centro dell’universo e la terra in orbita intorno ad esso) poteva egualmente essere provata dal punto di vista matematico. Proprio grazie a tale prefazione, il lavoro dello scienziato non diede adito a grandi discussioni circa la sua possibile eresia (almeno per il momento la Chiesa non ravvisò problemi nei suoi studi... nel 1616, però, la sua opera venne messa all'Indice!)
Con Copernico si parla di nuovo di eliocentrismo...
Niccolò Copernico (eliocentrica)
Nel 1500 lo scienziato polacco Niccolò Copernico riprese la teoria eliocentrica (anche chiamata copernicana) di cui trattò nel trattato intitolato "De Revolutionibus orbium coelestium" e da lui dedicato al papa dell'epoca, Paolo III.
Il problema della sua teoria era che si poneva in aperto contrasto con le Sacre Scritture .
Il modello Copernicano ,chiamato eliocentrico,venne confermato negli anni successivi grazie alle osservazioni ed agli studi di noti astronomi e verso la fine del sedicesimo secolo Tycho Brache effettuò osservazioni abbastanza precise sul moto dei pianeti.
Basandosi sui dati di Brache , Johannes Kepler( italianizzato in Keplero) scoprì che le traiettorie dei pianeti sono in realtà ellissi.
Egli enunciò i risultati dei suoi studi in tre leggi epiriche sul moto dei pianeti.
La teoria geocentrica
Tolomeo (geocentrica)
Tolomeo, invece, scienziato vissuto nel II secolo d.C. affermò che la terra era al centro dell'universo e che tutti i pianeti le giravano attorno. La sua è teoria è chiamata tolemaica o geocentrica (cioè la terra è al centro del sistema solare).
La teoria eliocentrica
Aristarco di Samo (eliocentrica)
Nel III secolo a.C. il filosofo greco Aristarco di Samo formulò la prima teoria eliocentrica (cioè il sole era al centro del sistema solare).