... i tre moti fondamentali della
Terra, descritti qualitativamente da Copernico in I,11, sono la rotazione
attorno all'asse completata in un giorno, la rivoluzione attorno a Sole
completata in un anno, la precessione degli equinozi completata in un lungo
periodo di durata incerta.
Oggi noi descriviamo la precessione come un lento
moto di rotazione dell'asse della Terra - che rimane circa parallelo a
sé stesso nell'arco di una rivoluzione attorno al Sole - attorno
ad una linea parallela all'asse dell'eclittica. Copernico, invece, per
spiegare il parallelismo dell'asse della Terra nel corso del suo moto attorno
al Sole, deve invocare una rotazione annuale opposta dell'asse della Terra
attorno ad una linea parallela all'asse dell'eclittica, che egli chiama
«moto della inclinazione» ("motus
declinationis").
Se questi moti sono uguali, l'asse della Terra
si mantiene costante in direzione, ma assumendo che il moto opposto dell'asse
ecceda il moto annuale della Terra, allora l'asse cambierà lentamente
il suo orientamento, causando il fatto che la intersezione dell'equatore
celeste e della eclittica in un dato punto si muova verso Ovest, cioè
a dire, nella direzione opposta del moto della Terra attorno al Sole.
Ma questi sono solo i moti fondamentale descritti
qualitativamente. Quando entra nel dettaglio della analisi dei periodi
dei moti ... Copernico trova che deve mettere in conto in una qualche forma
un certo numero di moti secondari con periodi piuttosto lunghi e che si
evincono dalle osservazioni di astronomi indietro nel tempo come Timocharis
(3° secolo a.C.) e dalla variazione di costanti determinate andando
indietro fino a Ipparco (2° secolo a.C.). Essi consistono in: |
E' ironico che tutti questi moti
secondari che hanno causato tanti problemi a Copernico siano illusori,
il risultato, cioè, di errori di osservazione e correlate implicanze
nella teoria sua e dei suoi predecessori. Nessuno di questi moti accade
in realtà, essendo essi in verità uniformi su periodi storici,
e comunque molto minori di quanto le osservazioni erronee usate da Copernico
apparissero indicare. Ma Copernico aveva buone ragioni per voler tenere
in conto questi moti di lungo periodo, in quanto la maggioranza di essi
erano già parte consolidata della astronomia medievale.
Tolomeo, avendo a disposizione solo 450 anni di
osservazioni precedenti (al
di fuori delle eclissi lunari),
ed essendo queste di una precisione discutibile, non potè fare altro
che stabilire i parametri attuali del suo tempo, o al massimo nel periodo
di 300 anni da Ipparco a lui ... egli assunse così la costanza dei
parametri solari, precessione, obliquità dell'eclittica ...
... ma quando, nel nono secolo, gli astronomi
Islamici iniziarono le loro proprie analisi di questi parametri fondamentali,
come la lunghezza dell'anno tropico, la precessione e l'obliquità,
trovarono che significativi mutamenti erano avvenuti rispetto all'epoca
di Tolomeo. Avevano ora due possibilità. Essi potevano basare le
loro teorie esclusivamente sulle proprie osservazioni, ignorando o considerando
erronei i parametri dell'Almagesto, o potevano tentare in qualche
forma di sviluppare modelli con variazioni di lungo periodo nei parametri
fondamentali ...
... attraverso "Epitome"
e "Theoricae
novae planetarum"
di Peurbach, Copernico ebbe almeno una infarinatura delle teorie attribuite
a Thabit e az-Zarqal, e attraverso le "Tavole
Alfonsine",
il Theoricae
di Peurbach e il "De
motu octavae sphaerae"
(1522) di Johann Werner, e potè imparare altri metodi per tenere
conto di una precessione, un anno tropico ed una obliquità variabili
[questi autori infatti svilupparono modelli
con variazioni di lungo periodo] ...
... questi sono i principali argomenti del libro
III del "De
revolutionibus",
e poiché essi presentano temi non trattati in Epitome e Almagesto,
la maggior parte della originalità di Copernico nella invenzione
di modelli e nella derivazione dei parametri appare nel libro III, che
è anche quello dove egli trova alcune delle massime difficoltà. |
Il libro IV del "De
Revolutionibus"
riguarda gli argomenti trattati nel libro IV dell'"Almagesto"
ed "Epitome":
la prima e la seconda ineguaglianza della Luna; la parallasse, la distanza
e la dimensione di Sole e Luna; il diametro apparente del Sole, della Luna
e l'ombra della Terra; la teoria delle eclissi. La brevità della
trattazione delle eclissi è correlata con la significativa riduzione
nella esposizione di "Almagesto"
ed "Epitome",
nell'ultimo dei quali è importante specialmente la seconda parte
del libro IV.
A causa della recente scoperta che il modello
lunare di Copernico era stato anticipato un paio di centinaia di anni prima
da Ibn ash-Shatir di Damasco (1306-1375), nulla di particolarmente originale
si trova nel modello lunare copernicano. Ancora dal punto di vista dello
storico che si interessa delle fonti e delle procedure di Copernico, il
libro IV è molto interessante come una altamente sintetica, altamente
medievale, esposizione di metodi e persino di parametri numerici di origine
Greca, Indiana, Araba e Latina, che fondano il loro valore sulle "Tavole
Alfonsine"
e sull'"Epitome",
e che nel libro affermano di segnare una rivoluzione in astronomia ...
... ironicamente, l'unico ed unico ambito in cui
Copernico è capace di correggere errori essenziali nelle teorie
cinematiche degli «antichi» non ha nulla a che vedere con l'eliocentrismo
e il moto della Terra, ma riguarda specificatamente il moto geocentrico
della Luna. Il modello di Tolomeo della seconda ineguaglianza aveva il
serio problema che alle quadrature la Luna si muoveva ad una distanza metà
di quella alle congiunzioni e opposizioni, cosa assolutamente non compatibile
con l'assenza di una apprezzabile variazione nelle dimensioni apparenti.
Il modello usato da Ibn ash-Shatir e Copernico evita questa difficoltà,
mantenendo la Luna a distanze ragionevoli dalla Terra attraverso tutta
la sua orbita ....
... nel libro IV dell'"Almagesto"
Tolomeo spiega i vari moti periodici della Luna tenuti in conto nella teoria
lunare - i mesi sinodici, tropici, anomalistici e draconitici - e ricava
i parametri per la prima ineguaglianza, che dipende dalla distanza della
Luna dell'apogeo del suo eccentrico ... egli aveva scoperto, inoltre, che
la Luna era soggetta ad una seconda ineguaglianza, correlata con la distanza
angolare dal Sole medio.
L'effetto di questa ineguaglianza, come trattata
in Tolomeo nel libro V, è duplice. In primis, l'equazione della
prima ineguaglianza è variata in modo tale che, per qualunque valore,
essa sempre aumenta quando la Luna si muove dalla congiunzione o dalla
opposizione verso la quadratura, una correzione che corrisponde bene alla
«evezione» delle moderne teorie lunari. In secundis, la "proneusis"
o inclinazione dell'apogeo medio dell'epiciclo lunare è equivalente
ad una variazione bimestrale nella direzione della linea degli apsidi dell'orbita
lunare e tale che, partendo dalla congiunzione, essa diminuisce nel primo
e nel terzo quadrante, e avanza nel secondo e nel quarto. Ciò è
più remotamente correlato alla moderna descrizione degli effetti
dell'evezione della linea apsidale, e parimenti alla eccentricità,
che dipende da due volte la elongazione del Sole dal perigeo lunare, essendo
pertanto il periodo di circa 206 giorni ...
... il modello di Tolomeo si basava sul principio
di aumentare otticamente l'effetto dell'epiciclo lunare facendolo muovere
più vicino all'osservatore alle quadrature. Il modello di Ibn ash-Shatir
e di Copernico lavora sul principio alternativo di ampliare effettivamente
l'epiciclo alla quadrature [mediante
un ulteriore epiciclo]
... |
... la teoria planetaria è
qualcosa di diverso [rispetto
ad esempio al modello lunare].
L'unica comune utilità della teoria dei pianeti era quella di trarre
oroscopi, e gli astrologi, sia nel secondo secolo che nel ventesimo, per
la maggior parte, sono lieti di usare qualunque metodo di calcolo delle
posizioni disponibile - più semplice è e meglio è
- senza troppi pensieri per la precisione.
Al contrario delle eclissi o della prima visibilità
della Luna, non è per niente semplice ricavare parametri, e ciò
è difficoltoso persino per gli astronomi esperti, che potrebbero
avere un serio interesse nel compito di evidenziare i problemi per le teorie
nascenti o apportare perfezionamenti.
All'epoca di Copernico, la teoria planetaria era
sostanzialmente la stessa di quella che Tolomeo ha lasciato nello "Almagesto",
e persino i valori erano per la maggior parte invariati, eccettuati i necessari
aggiustamenti dei moti medi richiesti dalle alterazioni di moto medio del
Sole ...
... pertanto, il libro V del "De
revolutionibus"
è tecnicamente quello più tolemaico, ed ha influenzato meno
i successivi astronomi sia come metodi che come valori dei parametri, rispetto
ai due libri precedenti del moto della Terra e della Luna. In ogni caso,
come del resto anche prima di allora, Copernico potè solo seguire
le procedure di Tolomeo per confermare o solo lievemente modificare i suoi
risultati, ed è solo nel moto siderale della linea degli apsidi
dei pianeti che, attraverso una combinazione di errori suoi e delle misure
di Tolomeo appare considerevolmente maggiore di quello che è il
suo corretto valore, che egli aggiunge propri elementi a quelli specificati
da Tolomeo.
Nonostante che Copernico non aggiunga nulla ai
metodi tolemaici ed apporti solo piccole modificazioni ai suoi parametri,
ci sono due fatti importanti di scostamento dalla teoria di Tolomeo nel
libro V. Il primo, ed è quello più noto, è la rappresentazione
della seconda anomalia dei pianeti superiori per mezzo del moto della Terra
attorno al Sole medio, e la anomalia dei pianeti inferiori per mezzo del
moto del pianeta attorno al Sole medio, al posto dell'epiciclo usato nel
modello geocentrico di Tolomeo.
Al tempo di Copernico e per Copernico stesso,
l'importanza della innovazione era che permetteva una univoca determinazione
dell'ordine di grandezza della distanza dei pianeti dal Sole medio, che
è il principale vantaggio della teoria eliocentrica, sia nella forma
ticonica che in quella copernicana, sulla teoria geocentrica.
L'altro scostamento dalla teoria tolemaica è
l'uso di modelli per i pianeti nei quali i singoli moti componenti sono
circolari uniformi, o parlando più fisicamente, ciascuna sfera componente
ruota su un asse che passa attraverso il suo centro, un principio violato
dai modelli tolomaici considerati sia geometricamente che fisicamente.
Il principio fisico del moto nello spazio era
della massima importanza per Copernico, e la sua violazione da parte di
Tolomeo era per lui fonte di grande disagio ...
... i modelli copernicani nel libro V preservano
il moto circolare uniforme, come desiderato, ma è estremamente improbabile
che siano pensiero originale di Copernico ...
... la scoperta della teoria planetaria di astronomi
della scuola di Maragha, come essi l'avevano denominata per la relazione
di alcuni di essi con l'osservatorio di Maragha nel Nord-Est dell'Iran,
non solo è di grande importanza in sé, ma è anche
dimostrato che molto di quanto è stato preso nella teoria planetaria
di Copernico è in realtà di origine Araba, ed è stato
trasmesso in Europa in modo non conosciuto, forse tramite sorgenti Bizantine,
ed è pervenuto in Italia nel 15° secolo ...
... per i pianeti superiori egli deriva i suoi
elementi usando i metodi di Tolomeo, nella maggior parte dei casi in modo
corretto, e così trova che le eccentricità di Saturno e Giove
sono rimaste costanti dai tempi di Tolomeo, la eccentricità di Marte
è leggermente diminuita, e le linee degli apsidi mostrano un ovvio
spostamento nell'arco di 1400 anni.
Per i pianeti inferiori, invece, egli non avrebbe
potuto aggiornare costanti in modo autonomo, non fosse altro perché
non avrebbe potuto fare le osservazioni necessarie da applicare secondo
il metodo di Tolomeo [a
causa della elevata latitudine cui viveva].
Pertanto il meglio che avrebbe potuto fare era quello di usare direttamente
le osservazioni tolemaiche allo scopo di adattare gli elementi di Tolomeo
ai propri modelli, e fare aggiustamenti di origine men che chiara, nella
eccentricità di Venere e nella direzione della linea degli apsidi
di Mercurio.
La difficoltà e la noia, anche semplicemente
nei calcoli, di queste derivazioni, e della preparazione del testo e delle
tavole del libro V, sono state enormi, e finché non sono stati accumulati
dati negli anni successivi non si sarebbe potuto dimostrare se gli elementi
di Copernico erano accurati, un giudizio che persino ora, e dopo un dettagliato
studio del libro V, è difficile dare ...
informazioni tratte da: N.M.
Swerdlow & O. Neugebauer - "Mathematical
Astronomy in Copernicus's De Revolutionibus"
- Springer-Verlag editore |