Dalle Lune di Giove alle Leggi del Movimento: I Contributi di Galileo Galilei all'Astronomia e alla Scienza
Il 15 febbraio 2024 segna il Giorno di Galileo e il 460° compleanno di Galileo Galilei - uno degli scienziati più influenti della storia. I contributi di Galileo all'astronomia e alla fisica sono stati numerosi e di vasta portata. Ti invitiamo a unirti a noi nel celebrare il Giorno di Galileo e onorare l'uomo che ha cambiato per sempre il corso della scienza.
Contenuti
- Le osservazioni di Galileo che diedero una svolta all’astronomia
- Le scoperte di Galileo al di fuori del campo dell’astronomia
- Che cosa non ha fatto, Galileo Galilei?
- Le teorie galileiane sono tutte giuste?
- Continuare ancora oggi a scrutare il cielo notturno come faceva Galileo
- Le scoperte di Galileo: In sintesi
Le osservazioni di Galileo che diedero una svolta all’astronomia
Galileo Galilei rivoluzionò l’astronomia grazie alle sue osservazioni, condotte usando un canocchiale modificato: la maggior parte di ciò che scoprì fu pubblicato nel suo libro "Sidereus Nuncius", nel marzo del 1610.
I crateri e le montagne lunari
Galileo Galilei fu il primo ad osservare la frastagliata superficie lunare, notandone le montagne: questa fu una scoperta rivoluzionaria per i tempi dato che, sino a quel momento, si credeva che la Luna fosse una sfera completamente liscia e priva di rilievi. Galileo riuscì anche ad osservare i crateri lunari, le valli ed altri elementi della superficie lunare e a farne descrizioni e disegni accurati.
Le fasi di Venere
Galileo Galilei osservò anche le diverse fasi del pianeta più luminoso (falce, piena e gibbosa) e constatò che tutto ciò era in linea con l’idea che Venere ruotasse attorno al Sole e non alla Terra: queste osservazioni fornirono delle prove cruciali a sostegno del sistema copernicano.
Le quattro Lune galileiane
A Galileo Galilei si deve anche il primo avvistamento di quattro delle Lune che orbitano attorno a Giove, sempre nel 1610: egli condusse osservazioni del gigante gassoso per diverse notti e notò che il pianeta era circondato da quattro piccoli corpi celesti, scoperta che fu cruciale per la comprensione del Sistema Solare da parte degli scienziati, dimostrando che anche altri pianeti potevano avere i loro satelliti naturali. Quelle Lune, oggi note come Lune galileiane o medicee, sono tra le più grandi del nostro Sistema Solare.
Le stelle della Via Lattea
Galileo Galilei diede il suo contributo anche nella comprensione della struttura della Via Lattea: prima che lui puntasse il suo canocchiale verso tale oggetto celeste, si pensava che la Via Lattea fosse una striscia di nuvole fisse che avvolgevano il cielo; invece Galileo fu il primo a notare che, in realtà, era un agglomerato di un’infinità di singole stelle.
Macchie solari
Le macchie solari sono aree scure che si trovano sulla superficie della nostra stella, le quali, prima che Galileo le notasse, non erano molto conosciute, né tantomeno studiate. Eppure egli puntò il suo rudimentale telescopio verso il Sole, osservando che esso presentava, sulla sua superficie, delle macchie nere, di cui poi fece una mappatura e dei disegni. Tale scoperta sconvolse l’opinione pubblica, perché a quei tempi il Sole veniva visto come un oggetto immutabile mentre Galileo provava, con il suo studio delle macchie solari, che anche la nostra stella era soggetta a cambiamenti ed imperfezioni.
Le librazioni lunari
Galileo Galilei studiò anche le librazioni lunari, ossia piccole oscillazioni che la Luna compie mentre orbita la Terra, e fu il primo a comprendere la causa di tali movimenti: egli infatti osservò la Luna con il suo telescopio e la riprodusse accuratamente nei suoi disegni, che però molto spesso erano leggermente diversi l’uno dall’altro. Egli capì così che i cambiamenti delle porzioni della Luna visibili dalla Terra erano dovute ad un diverso orientamento della superficie lunare rispetto al pianeta, causate da piccole irregolarità della rotazione e della rivoluzione lunari che battezzò librazioni. La scoperta di Galileo fece avanzare notevolmente la comprensione dei moti lunari, supportando al contempo il modello eliocentrico.
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Le scoperte di Galileo al di fuori del campo dell’astronomia
Galileo Galilei fu un famoso astronomo, nonché un inventore prolifico ed uno scienziato proficuo. Nel corso di tutta la sua vita, egli contribuì grandemente anche in altri campi, quali ad esempio la fisica, la matematica, l’ingegneria e la filosofia, producendo inoltre una gran numero di scritti.
La legge di caduta dei gravi
La legge di caduta dei gravi, nota anche come legge di caduta libera, sancisce che ogni oggetto cade con la stessa accelerazione, la quale è indipendente dalla massa del grave a patto che l’attrito con l’aria sia trascurabile. Per provare la sua teoria, Galileo fece cadere degli oggetti di massa differente dalla Torre di Pisa, dimostrando che essi toccavano terra nello stesso momento, al contrario di quanto affermato dalle teorie aristoteliche che vigevano all’epoca, secondo cui gli oggetti più pesanti cadevano più in fretta di quelli più leggeri. La legge di caduta dei gravi fu un passo importante nell’avanzamento della comprensione scientifica del movimento dei corpi ed aprì la via alle leggi del moto che sarebbero state in seguito sviluppate da Sir Isaac Newton.
Il pendolo ed il moto armonico
I principi base del moto del pendolo, noti anche come legge dell'isocronismo del pendolo, sanciscono che un pendolo oscilla avanti e indietro in un tempo costante, chiamato periodo, che è regolare e ripetuto e che dipende solo dalla lunghezza del pendolo e dall’accelerazione gravitazionale: questo tipo di movimento è chiamato moto armonico. Tale scoperta gettò le basi per lo sviluppo di strumenti accurati per il conteggio e la misura del tempo, come ad esempio gli orologi, oltre che comportare una maggiore comprensione delle leggi del moto ed il comportamento dei sistemi oscillatori.
Le traiettorie paraboliche
La teoria di Galileo Galilei sulle traiettorie paraboliche, nota anche come il suo studio del moto dei proiettili, sancisce che il percorso di un proiettile soggetto alla forza di gravità è una curva parabolica: egli dimostrò che i moti orizzontale e verticale di un proiettile potevano essere descritti separatamente e che la loro combinazione descriveva la traiettoria del corpo come una curva parabolica. Questa fu una scoperta cruciale per la comprensione del moto ed aprì la strada alle leggi del moto di Sir Isaac Newton. La teoria di Galileo, inoltre, resta tutt’ora essenziale per spiegare il moto dei proiettili, come ad esempio i satelliti e le loro orbite, i proiettili nello sport ed i missili.
Che cosa non ha fatto, Galileo Galilei?
Galileo Galilei era un uomo dai molti talenti che portò molte innovazioni, ma in realtà, alcune scoperte a lui attribuite, non sono state compiute da lui.
Galileo non inventò il telescopio
Galileo fece le sue scoperte astronomiche grazie all’aiuto di un telescopio di sua creazione: egli utilizzò come base per il suo prototipo un particolare tipo di canocchiale inventato nel 1608, equivalente ad un telescopio molto debole che riusciva ad ingrandire gli oggetti fino a tre volte per poi, nel 1609, una volta studiato e capito il funzionamento del canocchiale, crearne una sua versione migliorata che era in grado di ingrandire gli oggetti inquadrati di 8 volte; continuò quindi a perfezionare la sua creazione fino a che, qualche anno dopo, egli costruì un telescopio capace di ingrandire fino a 20 volte gli oggetti. Ancora oggi, gli astronomi amatoriali utilizzano telescopi con capacità d’ingrandimento fino a 20 o 30 volte per l’osservazione dei pianeti. Il telescopio creato da Galileo non era privo di difetti, in quanto aveva un campo visivo molto ristretto che rendeva la ricerca degli oggetti piuttosto complicata, eppure ciò non gli impedì di condurre le sue osservazioni.
Galileo non scoprì la legge di gravità
Si attribuisce spesso a Galileo Galilei la scoperta della legge di gravità ma ciò è solo parzialmente accurato: seppur il contributo dello scienziato pisano sia stato cruciale per la comprensione della gravità e dei suoi effetti, egli non capì mai le leggi che seguiva tale forza. Il concetto di gravità risale al filosofo dell’antica Grecia Aristotele, che credeva che gli oggetti cadessero verso la Terra perché ne erano naturalmente attratti, ma fu Sir Isaac Newton il primo a formulare la legge di gravità, nel XVII secolo, descrivendo la forza di attrazione universale tra tutti i corpi dotati di massa.
Galileo non provò mai che la terra ruotasse
È spesso associata a Galileo Galilei la prova inconfutabile della rotazione terrestre ma anche questa idea è priva di fondamento: il primo a teorizzare che la Terra girasse sul proprio asse fu il filosofo greco Pitagora e tale ipotesi fu poi sviluppata da Aristarco nel III secolo a.C., per poi essere rifiutata dalla maggior parte degli eruditi medioevali e non accettata fino al lavoro di Galileo e di altri scienziati durante la Rivoluzione Scientifica. L’apporto di Galileo fu di supportare l’idea della rotazione terrestre con le sue osservazioni ed i suoi esperimenti, ma in fin dei conti non fu lui a provarla definitivamente, bensì Giovanni Keplero e Isaac Newton, che attraverso il loro lavoro raccolsero prove e dimostrarono il moto di rotazione terrestre, per poi diffondere la loro scoperta al pubblico.
Galileo non disse mai: “Eppur si muove”
la frase “Eppur si muove” viene spesso attribuita a Galileo come segno della sua ribellione alla visione che la Chiesa Cattolica aveva della posizione della Terra nell’universo. Eppure, l’origine esatta di quella frase è poco chiara, e non v’è nessuna prova che Galileo Galilei abbia mai detto una cosa simile: è invece possibile che la frase gli sia stata attribuita in seguito da scrittori venuti dopo di lui, per dimostrare il suo coraggio nello sfidare la Chiesa Cattolica ed altre autorità che gli muovevano contro. Nonostante le sue origini, comunque, tale citazione è diventata il simbolo delle idee rivoluzionarie dello scienziato pisano e delle sue scoperte ed ogni volta ci ricorda il suo impatto sulla storia della scienza.
Le teorie galileiane sono tutte giuste?
Le idee di Galileo erano sì rivoluzionarie per quel tempo ma erano anche limitate dalla conoscenza scientifica e dall’attrezzatura disponibile all’epoca; quindi molte delle sue teorie si sono dimostrate corrette nel tempo, ma alcune, al contrario, si sono successivamente rivelate errate.
La teoria delle maree
Galileo credeva che le maree fossero causate dal movimento avanti e indietro dell’acqua degli oceani causato dalla rotazione terrestre ma è stato dimostrato in seguito che esse sono dovute dall’attrazione gravitazionale del Sole e della Luna.
La natura delle comete
Galileo credeva che le comete fossero fenomeni atmosferici, più che veri e propri oggetti celesti; eppure, oggi sappiamo che le comete sono, di fatto, piccoli corpi celesti ghiacciati che hanno origine nelle aree più remote del Sistema Solare.
L’idea del vuoto perfetto
Galileo credeva che un vuoto perfetto, ossia uno spazio privo di ogni traccia di materia, potesse esistere; invece è stato dimostrato in seguito che non è possibile a causa delle particelle, come ad esempio elettroni e fotoni, che si trovano anche nello spazio aperto.
Continuare ancora oggi a scrutare il cielo notturno come faceva Galileo
Galileo era appassionato di osservazioni, ed incoraggiava gli altri a scrutare con attenzione il cielo notturno, tanto che parlò approfonditamente del suo studio dei corpi celesti e delle sue scoperte su di essi, condividendo la sua conoscenza ed il suo entusiasmo per l’astronomia con i suoi corrispondenti.
Tutt’oggi, è ancora possibile per gli osservatori amatoriali compiere qualche scoperta astronomica, grazie all’avanzamento tecnologico ed all’accesso ad equipaggiamento comunque buono, che fa sì che costoro possano contribuire in modo significativo all'ambito astronomico.
Un esempio rimarchevole è quello dell’appassionato di astronomia Terry Lovejoy, che ha scoperto diverse comete con gli strumenti per l'osservazione amatoriale che ha trovato in commercio.
Un esempio ancora più appropriato è il contemporaneo Gennadiy Borisov, che ha compiuto scoperte significative nel campo astronomico: egli infatti nel 2019 individuò per la prima volta una cometa interstellare, C/2019 Q4 (Borisov), dimostrando che le comete provenienti da altri sistemi solari possono arrivare fino al nostro. La sua scoperta ha inoltre dimostrato quanto gli osservatori amatoriali siano importanti per l’avanzamento delle scienze astronomiche, nonostante abbiano risorse limitate.
Questi esempi servono a sottolineare quanto gli astro-osservatori possano contribuire significativamente all’astronomia e che la passione per le osservazioni può portare a delle scoperte sensazionali.
Sky Tonight porta avanti la tradizione iniziata da Galileo, fornendo agli appassionati uno strumento per orientarsi nel cielo notturno e per informarsi su di esso, incoraggiando le persone con la scienza e la tecnologia in nuovi, emozionanti modi. Quindi, se anche voi volete scoprire l’universo, iniziate con lo scaricare l’app per astro-osservazioni Sky Tonight e cominciate il vostro viaggio!
Le scoperte di Galileo: In sintesi
Galileo Galilei (1564-1642) fu il primo a osservare le montagne e i crateri sulla Luna, le fasi di Venere e le quattro maggiori lune di Giove. Studiò anche le macchie solari e dimostrò che la Via Lattea era una collezione di stelle piuttosto che un'enorme nuvola cosmica. Per questi e molti altri successi, è spesso chiamato il “padre dell'astronomia osservazionale”. Fece molte scoperte scientifiche anche al di fuori del campo dell'astronomia.
