Dettaglio di un dipinto di Giuseppe Bertini che mostra Galilei Galileo che spiega il funzionamento del suo telescopio al Doge di Venezia'une peinture de Giuseppe Bertini qui montre Galilei Galileo expliquant le fonctionnement de son télescope au doge de Venise
Dettaglio di un dipinto di Giuseppe Bertini che mostra Galilei Galileo che spiega il funzionamento del suo telescopio presso il Doge Venezia

Il modello geocentrico di Claude Ptolemy è stato accettato per più di mille anni. Non è stato fino all’inizio del Rinascimento per un nuovo modello da presentare. Questo nuovo modello, introdotto dall’astronomo polacco Nicolaus Copernico rivoluzionato l’astronomia e ha fatto grandi progressi nella nostra comprensione dell’universo.

Sistema eliocentrico del Copernico>

Nicolas Copernic (1473-1543) è stato un intellettuale che , come molti dei suoi contemporanei, non era limitato allo studio di una singola disciplina. Ha studiato matematica e astronomia, ma anche l’economia e la medicina. Occupava diverse posizioni amministrative e politiche. Ha reso osservazioni astronomiche dettagliate e accurate, che, tra le altre cose, misurando le posizioni dei pianeti con errori di meno di mezzo grado.

Conversazione con Dio, un dipinto da Jan Matejko guardando Copernico e il suo modello eliocentrico.
Conversazione con Dio, un dipinto da Jan Matejko che mostra il coprnico e il suo modello eliocentrico.

La sua motivazione per concepire un diverso modello da quella di Tolomeo era probabilmente in gran parte legata a un principio di eleganza della matematica e della semplicità. Il modello di Tolemy, con i suoi equini, epiciclette e strani vincoli su un gran numero di parametri sembravano troppo complessi. Il suo disagio con il modello di Ptolemy lo ha portato a progettare un universo completamente diverso. Si mise il sole nel centro dell’universo e dei pianeti, così come la terra, rotante attorno al sole. Si dice che questo sia un modello heniocentrico. Rimuovendo sulla terra la sua particolare posizione e la fece un pianeta come gli altri. La luna rimase in orbita attorno alla terra. Ha determinato l’ordine dei pianeti in base al periodo siderale, di ciascuno, vale a dire il tempo necessario per aggirare il sole. I pianeti che si sono rivolti al sole in meno tempo dovevano essere più vicini come quelli che si sono trasformati in più tempo dovevano essere ulteriormente. Dal Sole, i pianeti sono mercurio, Venere, Terra, marzo, Giove e Saturno. Sempre influenzato dalla tradizione greca, le orbite dei pianeti nei suoi modelli sono circolari. Copernic riconosce che le stelle sono molto più lontane dalla terra che è il sole e li colloca su una sfera immobile. Pertanto, il movimento apparente della sfera celeste non è dovuto a un vero movimento della sfera, ma piuttosto a un movimento della terra stessa. Copernico riconosce anche che la Terra ha due movimenti distinti, la sua rotazione su se stessa e la sua rivoluzione attorno al sole.

Modello di Copernic
Héliocentric Copernic

Il modello Copernico spiega direttamente il movimento retrogrado dei pianeti e la dimensione relativa della demotion. Quando la Terra si accende sulla sua orbita, forse si avvicina a un’orbita più lunga. Pertanto, la linea di vista che va dalla Terra a marzo dà una proiezione di marchi sulla sfera celeste che ha un movimento apparente retrogrado. Questo è mostrato nella figura sulla sinistra di seguito. Nel modello di Copernic, i pianeti svolgono sempre la stessa direzione. Questo è molto più semplice della spiegazione del movimento retrogrado con gli epicicli del modello Ptolemy (illustrato a destra sotto). I pianeti Giove e Saturno fanno un movimento retrogrado relativamente più piccolo di quello di Marte semplicemente perché sono più lontani dalla terra.

Retrogrado Movimento di un pianeta superiore nel modello Copernico'une planète supérieure dans le modèle de CopernicMovimento retrogrado di un pianeta superiore nel modello Copernic (a sinistra) e Ptolemy (a destra) Modello'une planète supérieure dans le modèle de Copernic (à gauche) et de Ptolémée (à droite) Il modello eliocentrico del Copernic Spiega facilmente il movimento retrogrado senza dover utilizzare gli artifici come mostrato nella figura sinistra e nell’animazione centrale. Al contrario, il modello di Ptolemy aveva bisogno di usare epicicli per spiegare lo stesso fenomeno (animazione giusta). (A sinistra: Brian Brondel CC By-SA 3.0, a destra: CLEONIS CC BY-SA 2.5)

Tuttavia, tutto ciò non è andato alla perfezione nel modello di Copernic. Non poteva spiegare la preferenza zodiacale. Per affrontare questo problema, ha introdotto epiciclicazioni che avevano l’effetto di decentrare le orbite dei pianeti relativi al sole. Questa aggiunta ha reso il modello più complesso e riutilizzato il vecchio concetto di epicicli. Era necessario attendere Johannes Kepler, alcuni decenni dopo, per risolvere questo problema.

CopernIC ha pubblicato i suoi risultati e il suo modello l’anno della sua morte, nel 1543. Il suo libro, di Revolutionibus Orbium Coelestium è stato accolto favorevolmente piuttosto. favorevolmente, anche dalle autorità religiose. Diversi hanno visto un nuovo metodo matematico per modellare i movimenti delle stelle, ma non ha ancora concepito che può essere una vera descrizione della realtà.

non si noti, anche se il modello da Copernic era più vicino Alla realtà di quella del Tolomeo, le previsioni che ha permesso di fare non era più preciso. Infatti, come il modello di Tolemy, il modello del copertore ha permesso di prevedere la posizione delle stelle con una precisione dell’ordine di 5 °.

osservazioni di Galileo Galilei

Galilea ( 1564-1642) Era un astronomo e un fisico italiano che ha contribuito all’accettazione del modello Copernico e dello sviluppo della cinematica e della meccanica. È stato inoltre dotato per l’ingegneria e sviluppato diversi dispositivi che hanno avuto un certo successo commerciale (comprese le bussole e i telescopi). Era per una buona parte della sua vita in buoni rapporti con le autorità religiose. Tuttavia, il suo entusiasmo pubblico per il modello eliocentrico della Copernic gli ha fine, gli ha conseguito un processo e una condanna all’improvviso della vita per “sospetto di eresia”. Stava servendo la sua condanna essendo assegnata alla sua residenza per il resto della sua vita. Il suo lavoro Dialogo Sopra I Due Due Massimi Sistemi del Mondo è stato impostato sull’indice. Nel 1992, Papa Giovanni Paolo II ha riconosciuto che la Chiesa cattolica aveva scarsamente trattato la Galilea ed ha espresso rimpianti per il modo in cui il file è stato trattato.

Pittura a Cristiano Banti che mostra Galilea rivolta verso l'inquisizione.'Inquisition.
La pittura di Cristiano Banti che mostra Galilea rivolta verso l’inquisizione.

Grazie al suo I telescopi, la Galilea potrebbe prendere diverse osservazioni che hanno sostenuto il modello di Copernico.

Moons of Jupiter

Prima della Galilea, nessuno ha pensato che ci fossero satelliti naturali attorno ad altri pianeti della Terra. La Luna era l’unico satellite naturale conosciuto e il fatto che la terra avesse un satellite era una garanzia della posizione particolare che il nostro pianeta doveva occuparsi nell’universo. Inoltre, l’ipotesi predominante era che un pianeta in movimento non poteva mantenere le lune in orbita, queste lune alla fine si perdono nello spazio. Mentre la Terra era immobile nel centro, la luna potrebbe girare intorno alla terra senza problemi. Con il suo telescopio, Galilea scoprì che Jupiter aveva anche lune. I quattro facce più grandi di Giove, Io, Europa, Ganimede e Callisto sono ora nominate lune Galilean e l’onore di questa scoperta. Poteva osservare il movimento di queste lune intorno al loro pianeta. L’immagine qui sotto, presa con un telescopio moderno, mostra le quattro lune Galilean.

Moonsis di Visualizzazioni di Giove in un telescopio moderno
Moons of Jupiter Views in un telescopio moderno (Jan Sandberg)

Nel modello di Copernic, le lune sono semplicemente su orbite intorno al loro Pianeti che sono stessi in orbita attorno al sole. L’idea che un pianeta potesse mantenere le sue lune se fosse in orbita è stata contraddetta dall’esistenza delle lune di Giove. Anche il posto speciale della Terra è stato scosso: altri pianeti potrebbero anche avere lune.

Phases Venere

Venere è un pianeta inferiore. Nel modello di Tolomeo, per spiegare il fatto che non è mai lontano dal sole, il centro del suo epicicloe deve sempre essere sull’asse di Terre-Soleil. Ma se fosse il caso, non vediamo mai completamente il volto illuminato di Venere perché sarebbe sempre tra la terra e il sole. Galilea osservava le fasi di Venere con il suo telescopio e si rese conto che potremmo vedere tutte le fasi di Venere, incluso un Venere completamente illuminato. Queste osservazioni concordano molto bene con il modello Copernican, ma non affatto con il modello di Ptolemy.

Phases of Venere nel modello Copernico
Fasi di Venere nel modello del Copernico (Rachel Knott CC By-SA 3.0)

montagne sulla luna

Galilea ha anche osservato le montagne sulla luna. Queste montagne, chiaramente visibili grazie alle ombre che pianificano, sono strutture simili a quelle trovate sulla Terra. La luna è quindi un oggetto simile alla terra e continua a muoversi. Questo supporta l’idea che la Terra si muova, anche se sembra molto grande e difficile da spostare.

Immagine della luna presa con un telescopio moderno e una macchina fotografica del telefono. Vediamo ombre realizzate dalle montagne.'un téléphone. On voit des ombres faites par les montagnes.
Immagine della luna presa con un telescopio moderno e la fotocamera di un telefono. Vediamo ombre realizzate in montagna.

punti solari

macchie scure appaiono e scompaiono dalla superficie del sole. Questi punti si muovono sulla superficie. L’osservazione di questi punti di Galilea ha mostrato che il sole non era un oggetto eterno e immutabile: è cambiato, proprio come le cose sulla terra. Questo ha interrogato l’ipotesi che tutto ciò che era nei cieli era congelato per sempre. L’universo sembrava molto più dinamico di quello che è stato accettato prima di Galileo.

Immagine dei punti solari presi dall'osservatorio dinamico solare Immagine di punti solari presi dall’osservatorio dinamico solare (NASA / SDO)

Tycho Brahe e Johannes Kepler

Tycho Brahe (1546-1601) era una Galilea contemporanea. È stato un danese molto abile prendere misure astronomiche accurate. Il re danese Frédérick II ha dato a Tycho Brahe un osservatorio astronomico sull’isola di Hven: Uraniburgo. Usare gli strumenti Somma tutti i rudimentali (non aveva un telescopio a differenza della Galilea) ha misurato la posizione delle stelle con precisione esemplare (dell’ordine del sessantesimo grado). Usando la tecnica di parallasse, di cui parleremo in un capitolo successivo, è stato in grado di determinare quali oggetti celesti erano i più lontani. Ha osservato che non è stato in grado di misurare la parallasse delle stelle che poteva significare due cose: o le stelle erano molto oltre il popolo del tempo immaginato, la terra era immobile. Tycho Brahe Otata per la seconda ipotesi e ha sviluppato un modello del sistema solare in cui la Terra era al centro, ma in cui alcuni pianeti hanno rivolto il sole piuttosto che intorno alla terra.

Tycho BraheScuola di supernova sn1572
Tycho Brahe (a sinistra) e lo schema della supernova sn1572 che lui Osservato nella costellazione di Cassiopea (a destra).

Johannes Kepler (1571-1630) è stato il Tycho Brahe Assistant. Alla morte di Brahe, ha ereditato la sua posizione imperiale matematica e ha iniziato ad analizzare in dettaglio i dati che aveva cresciuto con Brahe. A differenza del suo capo, Keplero era convinto della validità del modello coperto. Ferru de Matematica, ha scoperto nei dati tre leggi che governano il movimento delle stelle. Queste leggi hanno corretto leggermente il modello di Copernico e ha permesso di spiegare molto più elegantemente la preferenza zodiacale e fornire previsioni molto più precise dalla posizione delle stelle.

Johannes Kepler
johannes kepler

prima legge di keplero

I pianeti ruotano attorno al sole lungo orbite sotto forma di ellipse e il sole è in una delle case di queste ellissi.

Questa scoperta è maggiore. Per la prima volta dai vecchi greci, un modello del sistema solare scende la figura del cerchio per le orbite dei pianeti.

Un ellisse sembra un cerchio appiattito. Il diametro più grande è chiamato il grande asse, o asse principale, e il più piccolo asse piccolo o asse minore. Un’ellisse ha due case che possono essere confuse (nel caso di un cerchio) o molto distante nel caso di un’ellisse molto appiattita. L’eccentricità di un’ellisse misura il suo appiattimento. Un’ellisse con un’eccentricità di zero è un cerchio, un’ellisse con un’eccentricità vicino a 1 è molto piatto.

ELLYSES
Tre ellissi con aumentando le eccentricità (AG2Gaeh CC BY-SA 4.0)

Grazie a Brahe Data, Keplero è stato in grado di determinare l’eccentricità delle orbite dei pianeti noti.Si scopre che alcuni pianeti, come Venere, hanno quasi zero eccentricità e sono quindi su orbite circolari. D’altra parte, altri pianeti hanno eccentricità molto più grandi. Mercurio, ad esempio, ha un’eccentricità di 0,206.

Secondo la legge Keplero

Il segmento giusto che collega un pianeta a Sun Sweep Aree uguali in momenti uguali.

Questa legge significa che i pianeti si spostano più rapidamente quando sono più vicini al sole. Kepler non fornisce una spiegazione valida per questo fenomeno, era necessario attendere che Newton ottenga una spiegazione fisica valida.

Illustrazione delle tre leggi di Keplero
illustrazione delle tre leggi di Keplero (Hankwang CC BY-SA 3.0)

Questa legge lo rende possibile spiegare la preferenza zodiacale. Quando il pianeta è più lontano dal sole (nella sua posizione chiamata Aphelia) va più lentamente in modo che rimanga più a lungo contro le costellazioni corrispondenti. Nella sua posizione più vicina al sole, il Perihelia, il pianeta diventa più veloce e rimane meno molto tempo nei confronti delle costellazioni di questa regione del cielo.

Terza legge di Keplero

Il quadrato del periodo siderale di un pianeta è proporzionale al cubo dell’asse mezzo grande della sua orbita.

Questa legge, più matematica, dice fondamentalmente che più un pianeta è lontano dal sole, più tempo necessario per andare in giro per il sole è lungo. Questo concorde perfettamente con il fatto che i pianeti vicini al sole come Venere e Mercurio hanno periodi di meno di un anno mentre i pianeti più lontano dal sole come Saturno e Giove hanno periodi di alcuni decenni.

Esercizi

  1. In che modo il modello copernico spiega il movimento retrogrado dei pianeti?

  2. Spiega tre differenze tra il modello Ptolemy e il Modello Copernico.

  3. Quale idea cara ai vecchi greci copertori conservati nel suo modello?

  4. Disegna le linee di attrazioni che Vai dalla terra a un pianeta superiore in momenti diversi per illustrarsi come il movimento retrogrado è spiegato nel modello di copernico.

  5. true o false? Il modello di Copernic ha permesso di effettuare previsioni della posizione dei pianeti molto più precisi del modello di Tolemy.

  6. Nome quattro osservazioni della Galilea e spiega come hanno supportato il modello. De Copernic.

  7. Imposta l’eccentricità di un’ellisse.

  8. Indica le tre leggi di Keplero.

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