Luigi Ferioli. Titolo Strumenti astronomici 1. Gli strumenti per osservare il cielo. Dal cannocchiale di Galileo. da Eratostene 276 a,c, 194 a,c

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1 Gli strumenti per osservare il cielo e cenni storici sulle grandi scoperte astronomiche Dal cannocchiale di Galileo da Eratostene 276 a,c, 194 a,c a Tycho Brahe al telescopio spaziale Corso di astronomia GAT Tradate 7 aprile Luigi Ferioli 1 2 Il giorno del solstizio estivo il sole è allo zenith a Siene ( Assuan) mentre ad Alessandria forma un l angolo α di 7 0 con la verticale. La distanza Siene Alessandria è di circa 5000 stadi pari a 787,5 km. Ipparco di Nicea a.c. Eratostene calcola Il valore della ciconferenza terrestre in stadi pari a Km 1 stadio = 157,5 m 3 4 Il cerchio di Ipparco 5 6 Titolo Strumenti astronomici 1

2 Sistema Tolemaico Claudio Tolomeo d.c. La teoria dell universo è sviluppata nella sua opera più importante: L Almagesto 7 8 Nicolò Copernico astronomo polacco Torun 1473 Frombork 1543 Ritratto di Copernico di Jean Matejko Città tedesca di Torun ex Polonia 9 10 Copernico studiò all Università di Cracovia poi a Bologna dove seguì i corsi di astronomia di Domenico Maria Novara. Presto si rese conto che l astronomia tolemaica riguardante il movimento dei pianeti era insoddisfacente e si convinse che al centro del mondo doveva trovarsi il Sole e che la terra doveva orbitare intorno ad esso come gli altri pianeti. Un suo primo manoscritto il De hypothesibus motum caelestum non fu pubblicato ma circolò tra i suoi amici fidati. La sua opera fondamentale De rivolutionibus orbium caelestium fu pubblicata nel marzo del 1543 e Copernico riuscì a vedere una copia del libro il giorno della sua morte, il 24 maggio. Nel 1616 la sua opera venne messa all Indice dei libri proibiti e vi rimase fino al Sistema Copernicano Titolo Strumenti astronomici 2

3 Tavole Alfonsine: Sono tavole astronomiche in grado di fornire la posizione del sole e dei pianeti. La compilazione fu voluta da Alfonso X di Castiglia e Leon e fu effettuata intorno al 1252 da una cinquantina di astronomi arabi. Servirono a Cristoforo Colombo per la navigazione. Copernico le studiò a fondo all Università di Cracovia. Tycho Brahe le utilizzò sistematicamente rilevando molte imprecisioni. 13 Tycho Brahe Ticone Astronomo Danese L uomo da naso d oro Nato in Scania allora Danimarca oggi Svezia. Nel 1560 osserva una eclisse di sole e nel 1563 una congiunzione Giove-Saturno. Trova un errore di un mese nelle tavole alfonsine. Perde il naso in un duello nel tentativo di salvare la sua reputazione di matematico. Osserva la supernova del 1572 e pubblica De nova nullius. che lo rende famoso. Dopo il matrimonio, ritenuto scandaloso, con una contadina, il re di Danimarca Federico II gli concede l isola di Hven. Tycho vi costruisce un grande osservatorio. 14 L isola di Hven, ora in Danimarca, sulla quale Tycho ha costruito l osservatorio Uraniborg Osservatorio astronomico di Tycho Brahe Piccolo quadrante per la misura della posizione di stelle e pianeti. 17 L imponente statua di Tycho il museo a Uraniborg 18 Titolo Strumenti astronomici 3

4 Gli strumenti di Tycho: armille, quadranti, sestanti. strumenti parallattici, astrolabi e carte celesti di ogni tipo. 19 Gli strumenti installati erano i più imponenti allora esistenti. Tycho studiò le orbite dei pianeti e soprattutto di Marte. Le posizioni registrate erano molto precise ed i suoi strumenti erano enormi; alcuni quadranti avevano dimensioni di oltre 30 braccia. Non riuscì mai a concordare le sue idee con quelle di Copernico e propose un suo sistema che rappresentava un compromesso tra la teoria tolemaica e quella copernicana. Nel 1597 gli fu tolta la prpoprietà dell isola e Tycho si trasferì a Praga dove fu raggiunto nel 1600 dal giovane Keplero Vent anni di rigorose osservazioni hanno posto le basi per le futura e definitiva affermazione della verità sul moto dei pianeti. 20 GiovanniKeplero Weil der Stadt 1571 Ratisbona 1630 Tycho non accettò mai l idea che il sole fosse al centro del sistema solare e, senza molta convinzione, propose questa schema. Colpito dal vaiolo a tre anni, Johannes subì danni permanenti alla vista e all uso delle mani. A sette anni vide la grande cometa del 1577 anno di inizio della sua passione per l astronomia. Studia teologia poi insegna alla Stiftsschule protestante di Graz in Stiria. Si fa conoscere da Tycho Brahe e da Galileo con la sua opera Mysterium cosmographicum. Essendo luterano, dopo il matrimonio con Barbara Muller fu costretto, da un decreto dell autorità cattolica, a lasciare Graz. Durante il soggiorno a Praga incontra Brahe che gli mette a disposizione le sue osservazioni sulle posizioni planetarie. Nel 1604 pubblica una importante opera di ottica Ad Vitellionem paralipomena. Studia l orbita di Marte e scopre le sue prime due leggi Dopo la morte della moglie e del figlio e a causa della guerra civile di Praga, Keplero si trasferisce a Linz. Sua madre viene accusata di stregoneria ( forse ci ricorda il colpo della strega?? ) ma viene prosciolta grazie ai buoni uffici del figlio, matematico imperiale. Nel 1619, pubblica la terza legge negli Harmonices mundi libri V opera per lo più mistica. Conclude in pratica la sua ricerca astronomica con l opera in sette libri Epitome astronomiae copernicanae edita negli anni tra il 1618 e il Ancora un trasferimento a Sagan in Slesia al servizio del duca Albert von Wallestein ed infine, a causa delle continue persecuzioni religiose si sposta a Ratisbona dove, dopo alcuni giorni di malattia, muore. Esce postumo il Somnium, un libricino di fantascienza. L opera di Keplero ebbe grande influenza sulla futura ricerca scientifica. 23 Le tre leggi del movimento dei pianeti sono il principale contributo di Johannes Kepler, all'astronomia e all'astrofisica. Le derivò studiando le osservazioni di Tycho Brahe. Isaac Newton avrebbe più tardi verificato la validità di queste leggi alla luce della teoria della gravitazione universale. 1 Prima legge (1608) 2 Seconda legge (1609) o legge delle aree 3 Terza legge (1619) In seguito alla scoperta dei logaritmi da parte di Napier (Nepero) pubblicata nel 1614, Keplero compila le Tavole Rudolfine in onore all imperatore Rodolfo II. 24 Titolo Strumenti astronomici 4

5 Prima legge di Keplero: le orbite dei pianeti sono ellittiche e il sole occupa uno dei fuochi dell ellisse La differenza tra il tempo medio di un luogo e il tempo solare vero indicato da una meridiana è l equazione del tempo 16 aprile,11 giugno 1 settembre, 23 dicembre correzione = 0 Vicino al perielio: la Terra si muove più velocemente Vicino all'afelio: la Terra si muove più lentamente Questa curva è detta lemniscata Terza legge di Keplero I quadrati dei tempi di rivoluzione sono direttamente proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite T 2 = K. r 3 Esempio: Terra: T =1 anno r = 1 U.A (150 milioni di Km) Giove r = 5,2 T = V _ (140,6) = 11,8 anni Titolo Strumenti astronomici 5

6 Considerazioni di Leonardo da Vinci sugli occhiali Galileo Galilei Titolo Strumenti astronomici 6

7 Cannocchiale galileiano Originale Lunghezza 980 mm Diametro 37 mm diaframmato a 15 mm Obiettivo: lente piano convessa. Oculare? Museo storia della scienza Firenze Giovanni Battista Della Porta Galileo mostra il cannocchiale al Doge di Venezia 39 Vico Equense 1535-Napoli 1615 Alchimista e commediografo conobbe Galileo, Campanella e Sarpi. Fu nominato accademico linceo. Il sant Uffizio lo accusò di magia demoniaca. Viaggiò in Europa ed ebbe fama internazionale. 40 I satelliti di Giove Callisto Io Europa Ganimede Titolo Strumenti astronomici 7

8 Venere in fase La Via Lattea nella costellazione di Cassiopea Microscopio composto Titolo Strumenti astronomici 8

9 Titolo Strumenti astronomici 9

10 Isaac Newton 25 dicembre 1642 ( 4 gennaio 1643 secondo il calendario gregoriano ) 20 marzo 1727 Telescopio di Newton Titolo Strumenti astronomici 10

11 Titolo Strumenti astronomici 11

12 Gli oculari usati in astronomia e microscopia Deviatore a 90 o A inversione Raddrizzatore Squadro Raddrizzatore e deviatore a 90 o Aberrazione sferica Spettro elettromagnetico Titolo Strumenti astronomici 12

13 Strumenti seicenteschi costruiti da Giuseppe Campani in Roma. Sono lunghi e di piccolo diametro per ridurre le aberrazioni cromatica e sferica Titolo Strumenti astronomici 13

14 Il glorioso telescopio rifrattore di un metro di diametro dell osservatorio di Yerkes Grimaldi Francesco Maria Bologna Bologna 1663 Gesuita dal 1632, insegna al Collegio bolognese. Assistente di Giovanni Riccioli osserva le macchie solari e compila una mappa dei crateri e delle formazioni lunari la cui nomenclatura è ancora in uso. L osservazione delle ombre proiettate da corpi opachi illuminati dalla luce solare o da sorgenti luminose puntiformi lo porta alla scoperta del fenomeno della diffrazione. La sua opera è nota col titolo abbreviato di De Lumine schermo 83 Leonardo da Vinci aveva osservato il fenomeno della diffrazione della luce 84 Titolo Strumenti astronomici 14

15 Figura di diffrazione da apertura circolare λ senθ = D Prima frangia scura λ 85 senθ = D Una impressionante esperienza su uno dei fenomeni ottici allora incomprensibili come la diffrazione è descritta da Ignazio Danti mentre era in costruzione la meridiana nella chiesa di Santa Maria del Fiore in Firenze Osservatorio del Monte Generoso (CH) Gli strumenti degli astrofili Titolo Strumenti astronomici 15

16 Osservatorio di Lorenzo Comolli a Tradate New Millennium Observatory Mozzate Titolo Strumenti astronomici 16

17 Risultati scientifici ottenuti dal New Millennium Observatory 2002 Attribuzione del codice internazionale di Osservatorio Astronomico A osservatorio al Mondo per numero di osservazioni astrometriche di pianetini osservatorio al Mondo per numero di osservazioni astrometriche di pianetini Astrofili in trasferta: L Appennino ligure, (Capanne di Cosola, Bogli, Pian dell Armà ecc.) il colle dell Agnello, il passo del Nivolè, e le cime delle prealpi bergamasche sono siti molto gettonati dagli astrofili lombardi: nelle notti di luna nuova, brulicano di gasati del cielo profondo. Si portano strumenti e vettovaglie per notti assurde posto al Mondo per numero di osservazioni astrometriche di comete Anno Misure astrometriche La notte è lunga ma non per gli astrofili Colle dell Agnello 2700 m Torre solare di Monte Mario Titolo Strumenti astronomici 17

18 In Australia Serie di antenne della croce del Nord a Medicina (BO) Titolo Strumenti astronomici 18

19 Radio interferometro Very Large Array - New Mexico il braccio è lungo 18 km HUBBLE SPACE TELESCOPE Titolo Strumenti astronomici 19

20 Titolo Strumenti astronomici 20

21 Titolo Strumenti astronomici 21

22 GEMINI Sud (Cerro PACHON) Cerro TOLOLO SMARTS (Small and Moderate Aperture Research Telescope System) Titolo Strumenti astronomici 22

23 m Marly 1,54m Danese 1,52m Spettroscopico 1m Fotometrico 2,2m Schmidt 1m 2,2m NTT Eulero Titolo Strumenti astronomici 23

24 GMT (Giant Magellan Telescope) Ø: 21,4 24,5 m Specchi: 7 da 8,4 m Sito: Cile Si è deciso il sito: Las Campanas (Cile) dove si è cominciato a preparare la piattaforma. Qui vi è già il Magellan Telescope (Ø 6,5 m) della Carnegie Institution Intanto negli USA si stanno fabbricando e provando gli specchi Titolo Strumenti astronomici 24

25 GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) Cosa studierà GLAST? Fenomeni energetici Buchi neri Stelle a neutroni Lampi di raggi gamma Materia oscura imprevisto Nel 1933 Fritz Zwicky ( ) 1974) ha dimostrato che alcuni ammassi dovevano avere una massa molto maggiore di quella deducibile in base alla luce emessa Doveva esserci della MATERIA OSCURA 147 Coma Cluster Virgo Cluster 148 Virgo Cluster Secondo la maggioranza degli astrofisici, l insieme di questi esperimenti fornisce le prove dell esistenza esistenza della materia oscura e della energia oscura 149 Contributo degli studi su CMB (Cosmic Microwave Background) (Radiazione cosmica di fondo) La CMB fu scoperta, nel 1965,da Pentias e Wilson come radiazione emessa da un corpo nero a ~ 3 K , Nasa, WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) 150 Titolo Strumenti astronomici 25

26 Ipotesi MOND (Modified Newtonian Dinamic) Proposta da Mordehai Milgrom nel 1983 Assume che, per una accelerazione molto piccola, non valgano più i principi della meccanica classica (newtoniana( newtoniana) Introduce una accelerazione indicata come a 0 = ~ ms 2 Ha l aspetto l di una ipotesi ad hoc Con i dati attuali 151 attuali? non ci crede nessuno non ci crede nessuno Very Large Telescope Titolo Strumenti astronomici 26

27 Fine e grazie. dell attenzione Scuola Media A. Moro Saronno Bibòioteca Civica Saronno L antica meridiana cinquecentesca del Santuario della Beata Vergine dei Miracoli di Saronno. E stata restaurata negli anni sessanta del secolo scorso e mantiene il suo fascino antico. Segna l ora solare vera del luogo Titolo Strumenti astronomici 27

28 quest l è alt ma quest l è superiur L è su per i ur!! Come volevasi dimostrare 163 Fine 164 Titolo Strumenti astronomici 28