Se guardi il cielo e dimentichi tutto ciò che hai imparato, passivamente e attivamente, sull'universo al di là del nostro pianeta, sarebbe facile fare una serie di ipotesi selvaggiamente errate. Immagina ciò che un bambino, ingenuo per l'astronomia, vede all'alba: il sole appare su un orizzonte, sale su una vetta mentre attraversa il cielo e se ne va quando incontra l'altro orizzonte. Nel cielo notturno, la luna e le stelle fanno la stessa cosa essenziale. A quanto pare, il mondo intorno a noi è fermo e tutto nel cielo ruota intorno ad esso.
Questo, infatti, è ciò che credeva la maggior parte dei pensatori seri dei millenni passati. Il consenso era che una Terra possibilmente piatta fosse al centro dell'intero universo e che tutto il resto nel cielo, dal sole e dalla luna alle stelle e ai pianeti, ruotasse attorno alla Terra. Quella che oggi sembra una nozione bizzarra e ridicola non era solo popolare nei tempi antichi, ma anche difendibile.
Quali sono i quattro tipi di corpi nel sistema solare?
Nell'esplorare il modello eliocentrico del sistema solare, una panoramica dei contenuti di base del sistema solare è un buon punto di partenza. La parola "solare" significa "pertinente al sole" (la parola latina per cui è "sol"), e il sole, che è semplicemente una stella che sembra essere relativamente vicina alla Terra, è di gran lunga l'oggetto più massiccio del sistema e l'unico corpo del suo tipo. A causa della forza gravitazionale esercitata dall'enorme massa del sole, tutto il resto del sistema solare ruota intorno ad esso, direttamente o come parte di un altro sistema.
Il pianeta è il secondo tipo di corpo del sistema solare. Ce ne sono otto, di dimensioni variabili da Mercurio, il più piccolo, a Giove, il più grande. Plutone era precedentemente considerato un pianeta ed era il pianeta più distante dal sole, ma è stato "retrocesso" presto nel 21° secolo a un pianeta nano, e come tale ora è un piccolo oggetto del sistema solare (ne parleremo presto).
lune, o satelliti naturali, sono il terzo tipo di corpo del sistema solare. Questi corpi orbitano attorno ai pianeti, ma poiché i pianeti orbitano attorno al sole, il sole rimane al vero centro del percorso di ogni luna. La Terra ha un tale satellite naturale, che è circa un quarto del diametro della Terra; la maggior parte dei pianeti più grandi e "gassosi" ha dozzine di lune.
Il quarto tipo di corpo del sistema solare è piccoli oggetti (o piccoli corpi). Questi includono comete, asteroidi, regioni ghiacciate chiamate Oort Cloud e Kuiper Belt e il mini-sistema di Plutone e i suoi due satelliti (o lune, se preferisci, anche se questo è complicato poiché Plutone non è più considerato un pianeta; il suo status rimane controverso con alcune organizzazioni che chiedono il suo ripristino come pianeta completo).
Che cos'è il geocentrismo e l'eliocentrismo?
Puramente parlando, geocentrismo è l'idea che la Terra sia il centro di un sistema di riferimento (di solito "tutto"), mentre eliocentrismo è la convinzione che il sole sia il centro di un sistema di riferimento (nell'uso moderno, il sistema solare).
Come suggerito in precedenza, il geocentrismo è l'idea obsoleta e chiaramente smentita che la Terra si trovi al stesso centro della creazione stessa, con gli altri oggetti osservati nel cielo in orbita attorno alla Terra a vari distanze. Questa nozione ha avuto origine con gli scienziati greci Aristotele e Tolomeo ben oltre 2000 anni fa, è stata abbracciata dai primi cristiani e dai cattolici Chiesa, e solo nel XVI secolo cominciò a essere messa in seria questione, a partire dall'opera dell'astronomo polacco Niccolò Copernico (1473-1543). Copernico non fu il primo a notare che i pianeti visibili ad occhio nudo – Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno – variavano di luminosità nel corso degli anni. Inoltre non fu il primo ad osservare che esibivano moto retrogrado, in relazione alle stelle di fondo. Questo termine descrive il modo in cui i pianeti a volte invertono brevemente la direzione del loro lento viaggio contro le stelle sullo sfondo prima di riprendere il movimento nella direzione abituale. I sostenitori del geocentrismo avevano spiegazioni ben congegnate per questi fenomeni, ma Copernico capì che un modello eliocentrico li spiegava meglio. Sfortunatamente, non si sentiva a suo agio nel pubblicare le sue idee fino a quando non era sul letto di morte, temendo rappresaglie da parte della Chiesa che all'epoca aveva un'influenza a volte violenta su gran parte dell'Europa.
È forse facile ora guardare un diagramma del sistema solare così com'è fermamente compreso e vedere dove Copernico – che riuscì persino a collocare tutti i sei pianeti conosciuti nel suo tempo pre-telescopio nel loro giusto ordine dal più vicino al sole al più lontano, inclusa la Terra - ha ottenuto il suo idee. Più difficile da apprezzare è la brillantezza che ha ispirato queste idee, soprattutto considerando che stava sfidando un'idea di vecchia data con enormi ramificazioni, sia scientifiche che politico.
Cos'è la teoria eliocentrica?
Copernico è ampiamente considerato la figura principale nella teoria eliocentrica, con Galileo Galilei, normalmente indicato semplicemente come Galileo, che spesso ha avuto un ruolo simile. Ma anche prima di Copernico, un certo numero di personaggi storici aveva iniziato a gettare le basi per spostare la Terra dal suo punto centrale filosofico nell'universo.
Risalenti ai tempi precristiani, i matematici greci avevano elaborato molte delle equazioni della geometria che governano il moto planetario e i corpi orbitanti in generale. All'epoca questo significava poco in termini di astronomia, ma Copernico attinse molto da questo nel formulare una solida teoria eliocentrica. E nel 200 a.C., un greco di nome Aristarco postulò una Terra rotante, ma la sua idea fu respinta perché altri hanno affermato che se questo fosse vero, persone e oggetti semplicemente volererebbero dalla superficie in spazio. (Il concetto di gravità era molto, molto lontano dall'essere "una cosa" a quei tempi.)
Nel X e XI secolo, Al-Haitham (spesso scritto anche come Al-Haytham), da quello che oggi è l'Iraq, produsse un paio di idee degne di nota. Uno di questi era che il "braccio" della Via Lattea visibile nel cielo notturno, la mega-collezione a forma di spirale di stelle in cui ora si sa che risiede il sistema solare, era in realtà molto più lontano dalla Terra di quanto si sospettasse all'epoca tempo. L'altro era che la profondità dell'atmosfera terrestre dalla superficie al confine non ufficiale dello "spazio esterno" era di 32 miglia, che si è rivelata precisa entro un sorprendente 5%. Al-Haitham più in generale è stato uno dei primi sostenitori dei metodi scientifici e quasi ha sviluppato da solo il campo dell'ottica, ma è in gran parte dimenticato nei libri di testo e nella scienza moderni discussioni.
Oltre a contraddire la posizione relativa degli oggetti nel sistema solare e oltre, la teoria eliocentrica si basava sulla sfida ad altre ipotesi di vecchia data in astronomia. Uno di questi era che i corpi celesti viaggiano in orbite circolari. In realtà viaggiano in orbite ellittiche o ovali; sebbene alcuni di questi siano molto vicini alla circolare a prima vista, la differenza introdotta nei calcoli riguardanti la gravità e altre variabili è profonda. Inoltre, gli antichi scienziati presumevano che ogni cosa nel cosmo, qualunque fosse la sua estensione fisica, fosse fatta della stessa "materia" di base. Mentre è vero che tutto nel in l'universo è composto da elementi chimici noti della tavola periodica odierna, chiunque affermasse oggi che stelle e pianeti hanno una composizione simile ne solleverebbe più di qualche sopracciglia.
Potrebbe non esistere una definizione di teoria eliocentrica, ma pensala come un corpo di conoscenze che si è sviluppato nel corso di molti secoli e ha portato solo frutto scientifico quando il peso dell'evidenza a favore di essa era troppo grande perché anche i più accaniti oppositori del mondo religioso potessero confutare. Come vedrai, questo conflitto è stato davvero molto drammatico e pericoloso per numerosi sostenitori dei fatti eliocentrici.
Cos'è il modello eliocentrico?
Il modello eliocentrico differisce dalla teoria eliocentrica in quanto consente agli scienziati di creare una struttura organizzativa formale che incorpora il sole, i pianeti e altri attori minori nel sistema solare e li colloca fisicamente in condizioni prevedibili posizioni. In altre parole, piuttosto che limitarsi a postulare che il sole sia al centro del sistema solare, implica la creazione di ipotesi verificabili attorno a questa idea centrale.
Dopo la scomparsa di Copernico, altri scienziati hanno assunto il mantello dell'eliocentrismo, o almeno delle modifiche del geocentrismo. L'astronomo olandese Tycho Brahe (1546-1601), nato tre anni dopo la morte di Copernico, osservò la cieli che erano tanto meticolosi e precisi quanto si poteva dare che i telescopi non erano ancora nella scienza dell'umanità arsenale. Brahe non ammetteva che la Terra fosse al centro dell'universo, ma postulava che gli altri pianeti ruotassero attorno al sole mentre il sole stesso ruotava attorno alla Terra. (Nota a margine della terminologia: "Rivoluzione" di solito significa "orbita a distanza", mentre "ruota" significa "rotazione su un asse", come una cima. La maggior parte degli oggetti astronomici fa una combinazione di entrambi.) Questo è stato un passo nella giusta direzione, che utilmente non ha messo Brahe nel mirino dei leader della chiesa.
Il contemporaneo di Brahe, Galileo (1564-1642), fu l'uomo il cui lavoro alla fine segnò la fine del geocentrismo scientifico. Nel 1610, dopo aver inventato un rozzo ma utile telescopio, scoprì le lune in orbita attorno a Giove. Se Aristotele avesse avuto ragione su tutte le cose che orbitano attorno alla Terra, questa situazione sarebbe impossibile. Galileo ha anche usato il suo telescopio per osservare montagne e vulcani sulla Luna, macchie solari, singole stelle all'interno del braccio della Via Lattea e fasi lunari per Venere. Quest'ultimo è stato particolarmente sorprendente. Se si immagina un universo in cui Venere è sempre tra il sole e la Terra, non potrebbe mai apparire completamente illuminato grazie alla geometria di base. Apparirebbe sempre come una sorta di falce di luna; il suo lato completamente illuminato sarebbe sempre rivolto lontano dalla Terra e verso il sole più distante. Galileo ha dimostrato chiaramente che non era così.
Per il suo disturbo, Galileo fu posto agli arresti domiciliari dai funzionari della chiesa per gli ultimi anni della sua vita. Anche se questa sembra una punizione piuttosto sbagliata per qualcuno il cui "crimine" stava facendo avanzare notevolmente lo stato dell'indagine e della conoscenza scientifica umana, almeno è sfuggito alla morte punizione per eresia che era stata inflitta ad altri oppositori del geocentrismo, in particolare lo scienziato italiano Giordano Bruno, che fu bruciato sul rogo per aver difeso Copernico idee.
Qual è l'importanza dell'eliocentrico?
Chiaramente, se l'umanità continuasse a operare come se la Terra fosse al centro dell'universo, non avrebbe alcun significato si sarebbero potuti fare progressi praticamente in qualsiasi campo che dipendesse dalla conoscenza dei dettagli grossolani della modernità astronomia. L'invio di veicoli spaziali verso pianeti come Marte (sulla cui superficie gli umani hanno fatto atterrare sonde) così come Giove, Saturno, Nettuno e Plutone (che hanno ospitato tutti sorvoli di veicoli spaziali) utilizzando un modello geocentrico è un esercizio di pensiero al limite dell'assurdo, simile a immaginare qualcuno che naviga da Los Angeles a Sydney usando una mappa scarabocchiata frettolosamente California.
Sapere che i sistemi obbediscono alle leggi gravitazionali chiave ha permesso agli astronomi di studiare oggetti molto distanti, come galassie e supernove, per concentrare meglio i propri sforzi e fare previsioni più accurate sul moto del celeste corpi.