Mi chiedo, in che modo i nostri antenati hanno scoperto il sistema solare? Non avevano alcun telescopio per vedere oggetti distanti, giusto? Anche un pianeta sembra una stella da lontano.

Hanno scoperto le rotazioni di diversi pianeti senza avere molta tecnologia.

1. Le antiche culture osservavano il cielo

I cieli notturni sono naturalmente scuri e non c'era inquinamento luminoso nei tempi antichi. Quindi, se il tempo lo permette, puoi facilmente vedere molte stelle. Non c'è bisogno di dire del sole e della luna.

Gli antichi avevano buone ragioni per studiare i cieli notturni. In molte culture e civiltà, le stelle (e anche il Sole e la Luna) dove percepivano un significato religioso, leggendario, premonitore o magico (astrologia), quindi molte persone erano interessate a loro. Non ci è voluto molto a qualcuno (in realtà un sacco di persone diverse indipendentemente in molte parti del mondo) per vedere alcuni schemi utili nelle stelle che sarebbero stati utili per la navigazione, la localizzazione, il conteggio delle ore, il conteggio dei giorni e i giorni relativi alle stagioni , ecc. E, naturalmente, quei modelli nelle stelle erano anche correlati al Sole e alla Luna.

Quindi, sicuramente tutte le culture antiche avevano persone che hanno dedicato molte notti della loro vita a studiare le stelle in dettaglio fin dall'età della pietra. Avrebbero anche percepito meteoriti (stelle cadenti) ed eclissi. E a volte una cometa molto rara e spettacolare.

Poi ci sono i pianeti Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno. Sono abbastanza facili da notare per essere distinti dalle stelle perché tutte le stelle sembrano essere fissate nella sfera celeste, ma i pianeti no. Si accorgono molto facilmente di vagare nel cielo con il passare dei giorni, specialmente per Venere, che è la "stella" più luminosa del cielo ed è anche un formidabile vagabondo. Alla luce di tutto ciò, gli antichi sicuramente diventano molto consapevoli di quei cinque pianeti.

A proposito di Mercurio, inizialmente i Greci pensavano che Mercurio fosse due corpi, uno che si presentava solo la mattina poche ore prima dell'alba e un altro solo poche ore dopo il tramonto. Tuttavia, presto hanno capito che in realtà era solo un corpo, perché l'uno o l'altro (o nessuno dei due) poteva essere visto in un dato giorno e la posizione calcolata del corpo invisibile corrispondeva sempre alla posizione del corpo visto.

2. La Terra sembra essere rotonda

Ora, fuori dall'età della pietra, già nei tempi antichi, i navigatori e i mercanti che percorrevano grandi distanze percepivano che il sorgere e il tramonto del Sole potevano variare non solo a causa della variazione stagionale, ma anche in base alla posizione. Inoltre, anche la distanza dalla stella polare alla linea dell'orizzonte varia in base alla posizione. Questo fatto denuncia l'esistenza del concetto oggi noto come latitudine, e questo è stato percepito dagli antichi astronomi in luoghi come la Grecia, l'Egitto, la Mesopotamia e la Cina.

Gli astronomi e le persone che dipendono dall'astronomia (come i navigatori) si domandano perché la distanza dalla stella polare all'orizzonte varia e una possibilità è che la Terra sia rotonda. Inoltre, la registrazione di diversi angoli del sole in diverse posizioni del mondo in un determinato giorno e in una determinata ora, dà anche un indizio che la Terra è rotonda. L'ombra sulla Luna durante un'eclissi lunare suggerisce anche che la Terra è rotonda. Tuttavia, questo di per sé non è una prova che la Terra è rotonda, quindi la maggior parte delle persone scommetterebbe su qualche altra cosa più semplice, o semplicemente non si preoccuperebbe di questo fenomeno.

La maggior parte delle culture nei tempi antichi presumeva che il mondo fosse piatto. Tuttavia l'idea del mondo intorno esiste dall'antica Grecia. Contrariamente al malinteso popolare moderno, nel Medioevo, quasi nessuna persona istruita nel mondo occidentale pensava che il mondo fosse piatto .

Circa le dimensioni della Terra, osservando le diverse posizioni del Sole e gli angoli delle ombre in diverse parti del mondo, Erasthotenes nell'antica Grecia calcolò correttamente le dimensioni della Terra e la distanza tra la Terra e il Sole per la prima volta nel III secolo a.C. Tuttavia, a causa della confusione su tutte le diverse e incoerenti misure unitarie esistenti all'epoca e la difficoltà di stimare con precisione lunghe distanze terrestri e marine, la confusione e l'imprecisione persistevano fino ai tempi moderni.

Le culture antiche hanno anche capito che la parte lucente della Luna era illuminata dal Sole. Poiché la Luna Piena è facilmente visibile anche a mezzanotte, ciò implica che la Terra non è infinita. Il fatto che la Luna entri in un'ombra arrotondata quando esattamente nella parte opposta del cielo come il Sole implica anche che è l'ombra della Terra sulla Luna. Ciò implica anche che la Terra è significativamente più grande della Luna.

3. Geocentrismo

Quindi, la gente osservava il Sole, la Luna, Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno e la sfera fissa di stelle che ruotavano intorno al cielo. Pensavano naturalmente che la Terra sarebbe stata il centro dell'universo e che tutti quei corpi ruotassero attorno alla Terra. Ciò culminò con il lavoro del filosofo Claudio Tolomeo sul geocentrismo .

Tuttavia ora sappiamo che il modello geocentrico ptoloma è fondamentalmente sbagliato, potrebbe essere usato per calcolare la posizione dei pianeti, il Sole, la Luna e la sfera celeste delle stelle, con una precisione un po 'accettabile al momento. Includeva l'osservazione delle variazioni di velocità dei pianeti, i movimenti retrogradi e anche l'accoppiamento di Mercurio e Venere al Sole, in modo che non si allontanassero mai molto da esso. Inoltre, in base alla velocità del moto di quei corpi nel cielo, l'universo dovrebbe essere qualcosa del tipo:

• Terra al centro.
• Luna in orbita attorno alla Terra.
• Mercurio in orbita attorno alla Terra più lontano della Luna.
• Venere in orbita attorno alla Terra più lontano di Mercurio.
• Sole in orbita attorno alla Terra più lontano di Venere.
• Marte in orbita attorno alla Terra più lontano del Sole.
• Giove in orbita attorno alla Terra più lontano di Marte.
• Saturno in orbita attorno alla Terra più lontano di Giove.
• La sfera celeste di stelle che ruotano attorno alla Terra, essendo la sfera più esterna.

In effetti, il modello ptolomaico è un modello molto complicato, molto più complicato dei modelli copernico, kepleriano e newtoniano. In particolare, questo potrebbe essere paragonato a software che si basano su concetti gravemente imperfetti ma che funzionano ancora a causa di molti hack complessi e complicati e inspiegabili che sono lì solo per il gusto di far funzionare la cosa.

4. La scoperta delle Americhe

Marco Polo , negli ultimi anni del 1200, fu il primo europeo a recarsi in Cina e ritorno e a lasciare una cronaca dettagliata della sua esperienza. Quindi, potrebbe portare agli europei molta conoscenza di ciò che esisteva nell'Asia centrale, nell'Asia orientale, nelle Indie, in Cina, in Mongolia e persino in Giappone. Prima di Marco Polo, pochi erano noti agli europei su ciò che esisteva lì. Ciò ha notevolmente ispirato cartografi, filosofi, politici e navigatori europei negli anni a venire.

Il Portogallo e la Spagna combattono una guerra secolare contro i Mori invasori nella penisola iberica . Alla fine i Mori furono espulsi nel 1492. I due stati stavano cercando qualcosa di redditizio dopo tanti anni di guerra. Da quando il Portogallo finì per la prima volta la sua parte della guerra, ebbe un vantaggio e andò prima ad esplorare i mari. Sia il Portogallo che la Spagna stavano cercando di trovare una rotta di navigazione per raggiungere le Indie e la Cina al fine di commerciare spezie e seta altamente redditizie. Quelli non potevano più essere scambiati per terra in modo efficiente a causa del fatto che le terre dell'Asia occidentale e del Nord Africa erano dominate da culture musulmane ostili agli europei cristiani, una situazione che è stata solo peggiorata dopo la caduta di Costantinopoli nel 1453.

Il Portogallo stava colonizzando i confini dell'Atlantico in Africa e alla fine riuscirono a raggiungere il Capo di Buona Speranza nel 1488 (con Bartolomeu Dias ).

Un navigatore genovese di nome Cristoforo Colombo credeva che se avesse navigato a ovest dall'Europa, alla fine avrebbe potuto raggiungere le Indie dal lato est. Ispirato da Marco Polo e sottostimando le dimensioni della Terra, stima che la distanza tra le Isole Canarie e il Giappone sia di 3700 km (in realtà è 12500 km). La maggior parte dei navigatori non si avventurava in un simile viaggio perché (giustamente) pensavano che la Terra fosse più grande di così.

Colombo cercò di convincere il re del Portogallo a finanziare il suo viaggio nel 1485, ma dopo aver presentato la proposta agli esperti, il re la respinse perché la distanza stimata per il viaggio era troppo bassa. La Spagna, tuttavia, dopo aver finalmente espulso i Mori nel 1492, ne fu convinto. L'idea di Colombo era inverosimile, ma, dopo secoli di guerre con i musulmani, se avesse funzionato, la Spagna avrebbe potuto guadagnare rapidamente. Quindi, il re spagnolo ha approvato l'idea. E pochi mesi dopo aver espulso i Mori, la Spagna mandò Colombo a navigare verso ovest verso l'Atlantico e poi raggiunse l'isola Hispaniola in America Centrale. Dopo il ritorno, le notizie sulla scoperta di terre nell'altra sponda dell'Atlantico si diffusero rapidamente.

Il Portogallo e la Spagna hanno poi diviso il mondo con il Trattato di Tordesillas nel 1494. Nel 1497, Amerigo Vespucci raggiunse l'America continentale.

Il Portogallo non rimase indietro, riuscirono a navigare in Africa per raggiungere le Indie nel 1498 (con Vasco da Gama ). E mandarono Pedro Álvares Cabral , che raggiunse il Brasile nel 1500 prima di attraversare l'Atlantico per raggiungere le Indie.

Successivamente, il Portogallo e la Spagna hanno rapidamente iniziato a esplorare le Americhe e alla fine le hanno colonizzate. Francia, Inghilterra e Paesi Bassi arrivarono anche nelle Americhe qualche tempo dopo.

5. La Terra È rotonda

Dopo, gli spagnoli scoprirono e si stabilirono nelle Americhe (e il piano di Colombo in effetti non funzionò). La domanda se fosse possibile navigare intorno al globo per raggiungere le Indie dal lato est rimase aperta e gli spagnoli erano ancora interessati a questo. Alla fine scoprirono l'Oceano Pacifico dopo aver attraversato gli Ishtum di Panama via terra nel 1513.

Ansiosa di trovare una rotta marittima in tutto il mondo, la corona spagnola ha finanziato una spedizione guidata dal portoghese Fernão de Magalhães (o Magellan come il suo nome è stato tradotto in inglese) per cercare di girare il globo. Magellano era un navigatore esperto e aveva già raggiunto l'attuale Malesia viaggiando attraverso l'Oceano Indiano. Partirono dalla Spagna il 20 settembre 1519. Fu un lungo e sebbene viaggio che costò la vita della maggior parte dell'equipaggio. Lo stesso Magellano non sopravvisse, essendo morto in una battaglia nelle Filippine nel 1521. Almeno, visse abbastanza per essere consapevole che in realtà raggiunsero l'Asia orientale viaggiando intorno al globo a ovest, il che prova anche che la Terra è rotonda .

Il viaggio è stato infine completato dalla guida di Juan Sebatián Elcano , uno dei membri dell'equipaggio di Magellano. Raggiunsero la Spagna attraverso l'Oceano Indiano e Atlantico il 6 settembre 1522 dopo aver viaggiato per quasi tre anni a una distanza di 81449 km.

6. Eliocentrismo

C'erano alcune teorie geo-eliocentriche eliocentriche o ibride nei tempi antichi. In particolare dal filosofo greco Philolaus nel V secolo a.C. Di Martiano Capella tra il 410 e il 420. E di Aristarco di Samo intorno al 370 a.C. Quei modelli hanno cercato di spiegare il moto delle stelle come rotazione della Terra e la posizione dei pianeti, specialmente Mercurio e Venere come traduzione attorno al Sole. Tuttavia, quei primi modelli erano troppo imprecisi e imperfetti per funzionare in modo appropriato, e il modello ptolomaico era ancora il modello con la migliore previsione delle posizioni dei corpi celesti.

L'idea che la Terra ruoti era molto meno rivoluzionaria dell'eliocentrismo, ma era già più o meno accettata con riluttanza nel Medioevo . Ciò accade perché se le stelle ruotassero attorno alla Terra, avrebbero bisogno di farlo a una velocità sorprendente, trascinando con sé il Sole, la Luna e i pianeti, quindi sarebbe più facile se la Terra stessa ruotasse. Le persone erano a disagio con questa idea, ma l'hanno ancora accettata, e questo è diventato più facile da accettare dopo che la sfericità della Terra era un concetto consolidato.

Nei primi anni del 1500, mentre i portoghesi e gli spagnoli navigavano in tutto il mondo, un matematico e astronomo polacco e molto abile chiamato Nikolaus Kopernikusci vollero alcuni anni a pensare alla meccanica dei corpi celesti. Dopo alcuni anni che ha fatto calcoli e osservazioni, ha creato un modello di orbite circolari dei pianeti intorno al Sole e ha percepito che il suo modello era molto più semplice del modello geocentrico ptolomaico ed era almeno altrettanto preciso. Il suo modello presenta anche una Terra rotante e stelle fisse. Inoltre, il suo modello implicava che il Sole fosse molto più grande della Terra, qualcosa che all'epoca era già fortemente sospettato a causa di calcoli e misurazioni e implicava anche che Giove e Saturno fossero più volte più grandi della Terra, quindi la Terra sarebbe definitivamente un pianeta proprio come erano gli altri cinque pianeti allora noti. Questo potrebbe essere visto come la nascita del modello oggi noto come Sistema Solare.

Temendo la persecuzione e le aspre critiche, evitò di pubblicare molte delle sue opere, inviando manoscritti solo ai suoi conoscenti più stretti, tuttavia alla fine le sue opere trapelarono ed era convinto di consentirne comunque la pubblicazione completa. La leggenda dice che gli fu presentato il suo lavoro finalmente pubblicato nel giorno stesso della sua morte nel 1543, in modo da poter morire in pace.

Ci fu un acceso dibattito tra sostenitori e oppositori della teoria eliocentrica di Copernic verso la metà del 1500. Un argomento per l'opposizione era che non si potevano osservare parallasse stellari, il che implicava che il modello eliocentrico era sbagliato o che le stelle erano molto molto lontane e molte di esse sarebbero state persino più grandi del Sole, che sembrava essere un'idea folle al tempo.

Tycho Brache , che non accettò l'eliocentrismo, negli ultimi anni del 1500 cercò di salvare il geocentrismo con un modello geo-eliocentrico ibrido che presentava i cinque pianeti celesti in orbita attorno al Sole mentre il Sole e la Luna orbitavano attorno alla Terra. Tuttavia, ha anche pubblicato una teoria che predisse meglio la posizione della Luna. Inoltre, a questo punto, l'osservazione di alcune supernova ha mostrato che la sfera celeste delle stelle non era esattamente immutabile.

Nel 1600, l'astronomo William Gilbert fornì forti argomentazioni per la rotazione della Terra, studiando magneti e bussole, poteva dimostrare che la Terra era magnetica, il che poteva essere spiegato dalla presenza di enormi quantità di ferro nel suo nucleo.

7. Con i telescopi

Tutto ciò che ho scritto sopra è accaduto senza telescopi, solo usando osservazioni ad occhio nudo e misurazioni in tutto il mondo. Ora aggiungi anche alcuni piccoli telescopi e le cose cambiano rapidamente.

I primi telescopi furono inventati nel 1608 . Nel 1609 l'astronomo Galieu Galilei ne venne a conoscenza e costruì il suo telescopio. Nel gennaio del 1610, Galieu Galilei , usando un piccolo telescopio, osservò quattro piccoli corpi in orbita attorno a Giove a diverse distanze, scoprendo che erano le "lune" di Giove, e poteva anche prevedere e calcolare le sue posizioni lungo le loro orbite. Alcuni mesi dopo, ha anche osservato che Venere aveva fasi viste dalla Terra. Osservò anche gli anelli di Saturno, ma il suo telescopio non era abbastanza potente da risolverli come anelli e pensò che fossero due lune. Queste osservazioni erano incompatibili con il modello geocentrico.

Un contemporaneo di Galilei, Johannes Kepler , lavorando sul modello eliocentrico di Copernico e facendo molti calcoli, al fine di spiegare le diverse velocità orbitali, creò un modello eliocentrico in cui i pianeti orbitano attorno al Sole in orbite ellittiche con uno dei punti focali dell'ellisse in il Sole. Le sue opere furono pubblicate nel 1609 e nel 1619. Suggerì anche che le maree fossero state causate dal movimento della Luna, sebbene Galilei fosse scettico. Le sue leggi prevedevano un transito di Mercurio nel 1631 e di Venere nel 1639, e infatti tale transito fu effettivamente osservato. Tuttavia, un transito previsto di Venere nel 1631 non poteva essere visto a causa dell'imprecisione nei calcoli e del fatto che non era visibile in gran parte dell'Europa.

Nel 1650 fu osservata la prima stella doppia . Più avanti nel 1600, gli anelli di Saturno furono risolti dall'uso di migliori telescopi da parte di Robert Hooke , che nel 1664 osservò anche una doppia stella e sviluppò microscopi per osservare le strutture cellulari. Da lì in poi, molte stelle sono state scoperte per essere doppie. Nel 1655, Titano fu scoperto in orbita attorno a Saturno, dando più fiducia al modello eliocentrico. Altre quattro lune di Saturno furono scoperte tra il 1671 e il 1684.

8. Gravitazione

L'eliocentrismo fu ragionevolmente accettato nella metà del 1600, ma la gente non era a suo agio. Perché i pianeti orbitano attorno al Sole? Perché la Luna orbita attorno alla Terra? Perché Giove e Saturno avevano le lune? Sebbene i meccanici kepleriani potessero prevedere il loro movimento, non era ancora chiaro quale fosse la ragione che li fece muovere in quel modo.

Nel 1687, Isaac Newton, che fu uno dei più brillanti fisici e matematici che siano mai vissuti (sebbene fosse anche un implacabile persecutore dei suoi avversari), fornì la teoria gravitazionale (basata sul lavoro precedente di Robert Hooke). Le idee per la teoria della gravitazione e la legge del quadrato inverso erano già state sviluppate nel 1670, ma poteva pubblicare una teoria molto semplice e chiara per la gravitazione, molto ben fondata in fisica e matematica e spiegava i moti dei corpi celesti con un grande precisione, comprese le comete. Spiegava anche perché i pianeti, la Luna e il Sole sono sferici, spiegava le maree e serviva anche a spiegare perché le cose cadono a terra. Questo ha reso l'eliocentrismo decisamente accettato.

Inoltre, la legge gravitazionale di Newton prevedeva che la rotazione terrestre non l'avrebbe resa esattamente sferica, ma un po 'ellissoidale di un fattore di 1: 230. Qualcosa che era d'accordo con le misure fatte usando pendoli nel 1673.

9. Quali sono le stelle e il sistema solare dopotutto?

All'inizio del 1700, Edmund Halley , già a conoscenza delle leggi newtoniane (era un contemporaneo di Newton), percepì che alla fine le comete che passavano vicino alla Terra sarebbero tornate, e scoprì che ogni 76 anni vi era un particolare caso di avvistamenti, quindi poteva nota che quelle comete in realtà erano tutte la stessa cometa, che viene chiamata dopo di lui.

L'unico problema rimasto con il modello eliocentrico era la mancanza di osservazione della parallasse verso le stelle. E nessuno sapeva con certezza quali fossero le stelle. Tuttavia, se in realtà fossero corpi molto distanti, la maggior parte di essi sarebbe molto più grande del Sole. Nella prima metà del 1700, nel tentativo di osservare la parallasse, James Bradley percepì fenomeni come l'aberrazione della luce e il dado terrestre, e questi fenomeni forniscono anche un modo per calcolare la velocità della luce. Ma l'osservazione della parallasse rimase una sfida durante il 1700.

Nel 1781, Urano fu scoperto in orbita attorno al Sole oltre Saturno. Sebbene a malapena visibile ad occhio nudo nei cieli più bui, era così oscuro da sfuggire all'osservazione degli astronomi fino ad allora, e così furono scoperti con un telescopio. I primi asteroidi furono scoperti anche all'inizio del 1800. Le indagini sulle pertubazioni sull'orbita di Urano dovute al previsto movimento newtoniano e kepleriano alla fine portarono alla scoperta di Nettuno nel 1846.

Nel 1838, l'astronomo Friedrich Wilhelm Bessel che misurò la posizione di oltre 50000 stelle con la massima precisione possibile, riuscì finalmente a misurare con successo la parallasse della stella 61 Cygni, dimostrando che le stelle erano in realtà corpi molto distanti e che molti di erano infatti più grandi del Sole. Ciò dimostra anche che il Sole è una stella. Anche Vega e Alpha Centauri hanno misurato con successo la parallasse nel 1838. Inoltre, tali misurazioni hanno permesso di stimare la distanza tra quelle stelle e il Sistema solare nell'ordine di molti trilioni di chilometri o diversi anni luce.

In assenza dei livelli di illuminazione nelle città, ci sono numerosi oggetti nel cielo notturno che si vedono facilmente muoversi sullo sfondo delle stelle: il Sole, la Luna, Venere, Giove, Saturno, Marte e Mercurio. Questi sono ovvi per chiunque guardi il cielo regolarmente da qualsiasi sito di cielo scuro nelle notti serene, come la maggior parte dei luoghi nel mondo preindustriale. Questi oggetti sono i pianeti o i vagabondi.

Il termine Sistema solare è anacronistico quando usato nell'astronomia antica. Hai le stelle fisse che mantengono le loro posizioni relative ma sembrano ruotare come se fossero fisse su una sfera centrata sull'osservatore attorno ad un asse celeste circa una volta al giorno. allora hai i pianeti che si muovono rispetto alle stelle fisse. Insieme alla Terra stessa, questi costituiscono il Mondo, l'Universo o ciò che hai.

Seguendo attentamente i movimenti dei pianeti attraverso il cielo. E poi viene l'idea controintuitiva che si muovano proprio come le mele si muovono mentre cadono dagli alberi.