La Fisica Quotidiana: Galilei e le Montagne della Luna*

La Luna è sempre stata fonte di curiosità e ispirazione poetica per l’uomo. Solo con Galileo si comincia a capire la natura della tormentata morfologia della sua superficie. Descriviamo le scoperte che il grande scienziato fece con il cannocchiale, come arrivò a calcolare l’altezza dei monti lunari e le considerazioni di ottica elementare a supporto delle sue conclusioni, contro le sciocche convinzioni dei suoi oppositori aristotelici.

La Luna è stata oggetto di osservazione e studio per millenni ma in realtà, fino a Galileo, di essa si è capito ben poco o si è voluto capire poco nel fideistico rispetto della visione aristotelica per cui i corpi celesti erano perfettamente sferici, fatti di luminoso cristallo incorruttibile, emblema di divina virtù, in opposizione alla Terra, imperfetta, piena di scabrosità montuose, e perciò luogo di abominio e peccato!

Finché Galileo puntò il cannocchiale, da lui stesso costruito, verso il cielo e ”…vide cose che gli umani non avevano mai visto”. Galileo si rese conto che la superficie lunare era simile a quella terrestre, con valli e montagne le cui vette si illuminavano progressivamente man mano che la Luna cambiava il suo orientamento verso il Sole, come sulla Terra all’alba noi vediamo accendersi una dopo l’altra le vette rosate delle dolomiti (Fig. 1).

Riportiamo la descrizione che Galileo fa delle sue osservazioni nel Nuncius Sidereus:

“… da osservazioni più volte ripetute, siamo giunti alla convinzione che la superficie della Luna non è affatto liscia, uniforme e esattamente sferica….ma al contrario diseguale, scabra, ricca di cavità e sporgenze…
E le osservazioni da cui è stato possibile giungere a tali conclusioni mostrano che non solo i confini tra tenebra e luce si mostrano nella Luna ineguali e sinuosi, ma, ciò che desta maggior stupore, nella parte oscura della Luna appaiono moltissime cuspidi lucenti, totalmente divise e staccate dalla regione illuminata e da essa non di breve tratto distanti; le quali poco a poco, dopo un certo tempo, aumentano di grandezza e luminosità, poi, dopo due o tre ore, si congiungono con la restante parte lucente, fattasi ormai più ampia; ma intanto nella parte tenebrosa se ne accendono altre di qua e di là, si ingrandiscono e infine si fondono con la medesima superficie luminosa che si è andata sempre più estendendo”.

Questa mirabile descrizione è ciò che noi vedremmo guardando la Fig. 1 dall’alto man mano che il Sole dell’alba si alza dall’orizzonte!

Galileo ci ha lasciato accurati disegni delle sue osservazioni della Luna in tutte le sue Fasi. Due di queste sono riportate nelle Fig. 2 e 3.

Si vedono chiaramente le “cuspidi lucenti” nel quarto di Luna che verranno inglobati nella parte luminosa della mezza Luna dove, nel frattempo, saranno comparse altre cuspidi nella parte oscura (puntini bianchi).

Galileo cercò subito di calcolare l’altezza delle montagne osservate. Il calcolo si poteva fare considerando il momento in cui una cuspide cominciava ad illuminarsi sotto i raggi solari dell’alba lunare. La situazione è schematizzata in Fig. 4.

Con un po’ di immaginazione ruotiamo la Luna fino a portare la cuspide nel punto C dove si vede illuminata dal raggio solare mentre il resto della montagna è ancora al buio. Ai tempi di Galileo si conosceva con buona approssimazione il raggio lunare AB, quindi dopo aver misurato la distanza AC si può applicare il teorema di Pitagora al triangolo ABC e trovare la distanza CB, sottraendo a questa il raggio lunare AB si ottiene il tratto CD, cioè l’altezza della montagna.

Galileo arrivò a misurare monti alti oltre 9000 m., ben più alti dell’Everest (8849 m.), con grande suo stupore giacché egli era convinto che i monti della Terra non fossero mai più alti di un miglio (1609 m.)!

La disputa sulla sfera di cristallo

La disputa tra Galileo e gli aristotelici circa la natura e le caratteristiche della superficie lunare (come pure degli altri pianeti del sistema solare) fu alquanto feroce. Le prove fornite dal cannocchiale erano inoppugnabili, e tuttavia ci furono resistenze fortissime. Il Collegio Romano dei Gesuiti, per bocca del suo massimo astronomo Padre Clavio, sosteneva che le macchie scure fossero variazioni di densità interna del corpo lunare, più che irregolarità della superficie. Da qui partiva Ludovico delle Colombe, scienziato in erba grande detrattore di Galileo, per sostenere che

“…la Luna è fatta siccome una gran palla di cristallo, dentro la quale fossero molte varietà di figure fatte di smalto bianco…” !!

Al che Galileo replicava:

“ veramente l’immaginazione è bella; solo gli manca il non essere dimostrata né dimostrabile”.

Eppure quasi quattro secoli dopo, maghi, astrologi, esorcisti, cultori del paranormale e perfino alcune autorità ecclesiastiche, tengono viva la tradizione di ottuso rifiuto dell’evidenza della sperimentazione e del ragionamento con i quali la scienza, giorno dopo giorno, con fatica e umiltà, cerca di abbattere le barriere dell’ignoto.

(*) Argomento e testo tratto dal libro La Fisica sotto il naso di A. Prova (Best BUR, edizione 2013)

Luigi Catalani nasce a Norma (LT) nel 1946. Si laurea in Ingegneria Elettronica con indirizzo Calcolatori e Controlli Automatici nel 1975. E’ assunto da una società romana leader nel settore della Meccanottica di precisione occupandosi di progettazione elettronica e software di sistemi di Aereofotogrammetria per applicazioni cartografiche civili e militari. Nel 1980 è assunto da una primaria azienda Aerospaziale italiana come dirigente del reparto progettazione e sviluppo di apparati avionici di bordo per aerei ed elicotteri militari e civili. Nel 1988 passa alle dipendenze di una società romana leader nel settore dei sistemi di difesa avionica con l’incarico di Project Manager per diversi contratti internazionali per lo sviluppo e produzione di apparati destinati alle aeronautiche di Italia, Germania, UK e Spagna. Nel 2007,nella stessa società, conclude la sua carriera in qualità di Responsabile Commerciale degli stessi contratti.

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