Orbitografia

ORBITOGRAFIA

SUPSI Bachelor in Comunicazione visiva Anno accademico 2013/2014 Dossier di tesi Lorenzo Gada Orbitografia Dossier di tesi Relatore: Franco Cavani Studente: Lorenzo Gada Tesi di Bachelor in Comunicazione Visiva SUPSI Anno accademico 2013/2014 Indice

1. Abstrac...... 6 2. Ricerca...... 8 2.1 Tema e motivazioni personali...... 9 2.2 Domanda di ricerca...... 10 2.3 Ipotesi di ricerca...... 10 2.4 Ricerca...... 11 2.5 Volume 1 – Ricerca...... 12 Introduzione...... 12 Riepilogo storico - il modello geocentrico...... 14 Riepilogo storico - il modello eliocentrico...... 15 Moti apparenti...... 17 La forma delle orbite...... 24 Rapporti geometrici tra le orbite...... 28 2.6 Volume 2 – Ricerca...... 32 2.7 Stato dell’arte...... 39 3. Progetto...... 54 3.1 Ipotesi di progetto...... 55 3.2 Design del prodotto...... 56 Formato e griglia...... 56 Tipografia...... 56 Paletta cromatica...... 60 Copertine...... 61 Illustrazioni...... 64 Animazione...... 65 Volume 1 – Timone ...... 67 Volume 2 – Timone...... 67 4. Conclusioni...... 70 5. Fonti...... 72 5.1 Bibliografia...... 73 5.2 Videografia...... 73 5.3 Sitografia...... 74 5.4 Crediti immagini...... 77 6. Ringraziamenti...... 80 01. ABSTRACT

6 Questa tesi esplora la comunicazione scientifica in un ambito di design. Il suo scopo è quello di mettere la comunicazione visiva al servizio della divulgazione, per rafforzare il ponte informativo tra i ricercatori e sfera pubblica. Oltre a questo il prodotto finale può diventare un modello per i ricercatori, che hanno bisogno di esempi pratici quando si trovano a dover progettare artefatti comunicativi senza l’ap- poggio di professionisti del design. Per far questo è stato analizzato il linguaggio scientifico che attualmente rappresenta lo standard, e i bisogni di comunicazione dei ricercatori. Risulta che il bisogno è alto ma i prodotti comunicativi spesso non sono abbastanza funzionali per raggiungere gli scopi prefissati, non sfruttando a pieno il potenziale ritorno d’interesse che la comunicazione può creare. C’è quindi un margine di miglioramento sul quale è possibile lavorare. La ricerca ed il progetto si collocano nell’ambito dell’a- stronomia, più precisamente tratta la visualizzazione delle orbite e l’esplorazione dei pianeti nel sistema solare. Il progetto finale è una collana di libri studiati per la comunicazione dei temi sopra citati, con la distintiva caratteristica di essere distribuiti in ambiti scientifici pubblici come i musei della scienza, gli osservatori, le esposizioni, eccetera. Tra le tipologie di persone che frequentano questi luoghi ci sono coloro che non conoscono la materia, ma che mostra un’interesse potenziale. Pertanto il luogo di distribuzione rappresenta un’occasione di contatto con il target. Il prodotto finale quindi una sorta di catalogo e mono- grafia, che riassume e completa l’evento in atto. Anche se si tratta di un prodotto per neofiti, il linguaggio si pone un gra- dino più in alto, mantenendo però sempre accessibile l’informazione tramite l’uso delle immagini.

7 02. RICERCA

[Fig 2.1] Schema delle orbite di Mercurio e Venere di Giovanni Cassini

8 2.1 Tema e motivazioni personali

Il tema di tesi verte sull’uso della comunicazione visiva nella una necessità, facile nell’accesso e nella comprensione, fino divulgazione di conoscenze scientifiche, nello specifico lo a diventare naturalmente integrata nella cultura generale. spettro della ricerca è ristretto alla parte di cosmologia che A causa di svariate ragioni la comunicazione scientifica è tratta i pianeti e i loro moti, unendo fisica e visualizzazione. spesso prodotta direttamente dai ricercatori e dagli enti di ricerca stessi, soffrendo pertanto di lacune tipiche (compren- Il progresso scientifico e tecnologico è un elemento centrale sibilmente) di chi ha seguito percorsi di studi non inerenti nella vita dell’uomo e nella comprensione di tutto l’ambiente alla comunicazione. circostante, nonché ricerca della verità. Esso è il primo fat- A questo proposito la presente tesi è un aiuto al bisogno di tore responsabile della qualità di vita, nel bene o nel male, e comunicazione del mondo scientifico. Anche se si tratta di modella il mondo in cui viviamo grazie a tutte le porte che ha una goccia nel mare, l’intento è di creare uno strumento utile aperto nei secoli. alla divulgazione, che utilizza anche il fascino delle immagini Molto spesso però i risultati non sono immediati, l’applica- scientifiche per creare potenziale attrattivo. zione pratica e su larga scala dei risultati lo è ancora meno. Il differimento tra ricerca ed applicazione offusca facilmente il Nelle numerose discipline delle scienze naturale, la scelta nesso tra quello che gli scienziati fanno, e come questo risol- di focalizzarsi sull’astronomia, ed in particolare sulle orbite, verà gli attuali problemi sociali, economici, ambientali, etc. deriva dalla secolare relazione tra osservazione, rappresen- L’immediatezza delle soluzioni è ciò che si domanda davanti tazione e grafica. Grazie alle magnifiche opere di divulgazio- a macro-problematiche, ma le soluzioni immediate spesso ne scientifico-astronomica giunte a noi nei secoli, ho sem- servono solo a tappare dei buchi, mentre è la ricerca prolun- pre ammirato la capacità degli scienziati designer, in grado gata ed incerta che eventualmente costruisce le fondamen- di produrre artefatti comunicativi che suscitano un fascino ta per soluzioni efficaci a lungo termine. più profondo della semplice rappresentazione. Credo che Inoltre l’alfabetizzazione scientifica è un vaccino inquisitore l’astronomia abbia un legame speciale con la grafica e più contro le superstizioni e la paura, permette il ragionamento ampiamente con la comunicazione visiva. autonomo e la capacità di porre le domande giuste per cer- Per quanto riguarda la gravità, la sua natura invisibile e ma- care le risposte giuste. nifesta, ed il suo stretto legame con la geometria, è un tema che offre infiniti spunti e risvolti che la comunicazione visiva A fronte di queste considerazioni credo che la comunicazio- può cogliere e sfruttare per un’efficace divulgazione delle ne scientifica debba rimanere costantemente un bene ed informazioni.

9 2.2 Domanda di ricerca 2.3 Ipotesi di ricerca

Com’è possibile aumentare il livello di divulgazione scientifica, La comunicazione scientifica è fatta da scienziati e non da mantenendo la comunicazione comprensibile per i neofiti? designer della comunicazione, questo può causare problemi alla comprensione. L’aspetto estetico è importante per attrarre le persone. L’astronomia è complicata e questo non facilita il suo approfondimento da parte dei non professionisti. C’è una mancanza di unità nelle informazioni.

10 2.4 Ricerca

La presente ricerca è affinata all’esplorazione dei temi che saranno contenuti nel progetto finale. Siccome il prodotto finale è una collana di nove libri e due saranno realizzati, la ricerca è divisa secondo i soggetti trattati nelle due parti. La prima parte è incentrata sulle caratteristiche delle orbite e dell’osservazione del cielo. Le macro tematiche sono divise nel modo seguente: un’introduzione definisce che cos’è la gravità e come modella il cosmo in base alle attuali conoscenze scientifiche in materia. Una parte storica riepiloga i principali modelli del sistema solare utilizzati nel corso dei secoli. Data la vastità dell’argomento, questa parte è limitata all’astronomia occidentale dagli antichi greci fino a noi, marcando solo i principali snodi nella comprensione della gravità e del moto planetario. La terza parte è incentrata sull’osservazione dei fenomeni astronomici dalla Terra, i moti apparenti e relativi ad un sistema dove l’osservatore è fisso al centro della sfera celesta. Questi fenomeni sono poi spiegati descrivendo il moto della Terra e degli altri pianeti in un quadro di riferimento dove il punto fisso è il Sole. Nella quarta parte parte vengono mostrate ed analizzate alcune tipologie particolari di orbite, e come queste sono utilizzate per la manovra di apparecchiature spaziali. Infine nella quinta parte si allarga l’ottica sul sistema solare, osservando aspetti meno scientifici ma altrettanto interessanti, legati alla musicalità e alla geometria dei rapporti spazio-temporali dei nostri pianeti.

Gli altri otto libri saranno delle monografie sui pianeti del sistema solare, verrà realizzata quella riguardante il pianeta Venere. La seconda parte della ricerca contiene quindi le informazioni utilizzate nel prodotto finale, organizzate in questi capitoli: osservazione, orbita, atmosfera, superficie ed esplorazione.

La ricerca finale delinea solo il percorso narrativo e la struttura dei contenuti del progetto, gli approfondimenti degli argomenti saranno presenti solo nel prodotto finale.

11 2.5 Ricerca Volume 1

Introduzione

L’enciclopedia Italiana del Sapere Treccani fornisce un nell’ampiezza del campo d’azione, virtualmente illimitato, e punto di partenza fondamentale e definisce in questo modo nel fatto che è prodotta da qualsiasi corpo dotato di massa o le tre parole chiavi della ricerca: energia. È la legge della natura che agisce a livello macroscopico e tiene unito l’intero cosmo secondo una semplice rego- gravità, dal latino gravitās, peso. la: più un corpo ha massa più attrae con forza gli altri corpi. L’intensità di questa forza è stata calcolata con una gravitazione: proprietà fondamentale e caratteristica (insie- buona approssimazione da Isaac Newton, e definita da lui me con l’inerzia) di tutta la materia consistente nel fatto che costante di gravitazione universale, definita con la lettera G. fra due corpi materiali si esercita sempre una mutua attrazio- Le moderne apparecchiature scientifiche hanno permesso ne, direttamente proporzionale alle loro masse e inversamen- di estendere il numero di decimali conosciuti di G, miglio- te proporzionale al quadrato della loro distanza. La forza di rando l’approssimazione, è stato fatto di recente in un espe- g. tra due masse puntiformi m e M, poste a distanza r l’una rimento condotto con successo all’università di Firenze, il dall’altra, è diretta secondo la loro congiungente e vale F = G collante evolutivo e responsabile di tutti i cambiamenti ma- x (m x M / r2). croscopici è risultato 0,00000000006671911. Questo piccolo numero ha un’impatto enorme su larga scala òrbita s. f. [dal lat. orbĭta, propr. «traccia segnata dalla ruota. e sulle grandi masse. La configurazione attuale dell’universo linea circolare», der. di orbis «cerchio, circonferenza»]. – conosciuto e dovuta a questa forza è la seguente: il nostro Traiettoria descritta da un corpo in movimento intorno a un sistema solare ruota attorno un centro comune insieme ad altro corpo. il termine è usato soprattutto per indicare la tra- altri milioni di stelle che insieme formano una una galassia. iettoria di un corpo sotto l’azione di campi di forze centrali: in Grazie all’astrofisico Edwin Hubble (Stati Uniti, 1889 – 1953), astronomia, con riferimento al moto dei pianeti intorno al Sole sappiamo che molte altre galassie riempiono il cosmo. La e dei satelliti intorno a un pianeta (nonché, nel caso di stelle più vicina a noi è Andromeda e si trova a circa 2,5 milioni di doppie, della stella di massa minore intorno a quella di massa anni luce da noi, è l’oggetto più distante visibile ad occhio maggiore). […] nudo. La nostra Via Lattea e Andromeda insieme a circa al- La trattazione matematica rigorosa del problema dei moti pla- tre 70 galassie compongono un agglomerato lungo circa 10 netarî, che, sulla base della legge di gravitazione universale di milioni di anni luce, chiamato propriamente Gruppo Locale, Newton, deduce le proprietà dei moti celesti in forma di equa- e tenuto insieme dal prodotto della loro stessa gravità. A 54 zioni dinamiche del moto, e da cui possono essere ricavate milioni di anni luce da noi si trova il gruppo più vicino, l’am- come caso particolare e approssimato le leggi di Keplero. masso della Vergine, chiamato così perché si trova nella costellazione della Vergine. Esso si stima contenga dalle 1300 Nella fisica moderna, delle quattro interazioni fonda- alle 2000 galassie. mentali che regolano i comportamenti della materia, l’elet- Gruppi e ammassi vicini vengono raggruppati in oggetti tromagnetismo, la forza nucleare debole, la forza nucleare più grandi e irregolari detti superammassi. Il nostro Gruppo forte e la gravità. Tra queste la gravità è la forza più debole, Locale e il vicino ammasso della Vergine si trovano nel supe- ma non per questo meno importante. La sua importanza sta rammasso della Vergine (o Superammasso Locale), il quale

[1] La Repubblica, 0,0000000000667191: ecco il numero di Newton che tiene insieme il cosmo, 18 giugno 2014. http://www.repubblica.it/scienze/2014/06/18/news/costante_gravi- tazionale_newton_0_0000000000667191-89359866/

12 [Fig 2.2]

oltre a noi contiene almeno altri 100 gruppi e ammassi di ga- secoli scienziati ed astronomi si interrogano sulla vera natu- lassie, coprendo una distanza di circa 110 milioni di anni luce. ra della gravità, ciò che hanno fatto molto bene è osservare e Nell’universo osservabile si contano milioni di altri su- descrivere i suoi effetti sui corpi fisici. perammassi distribuiti non uniformemente che formano le Durante questi processi di visualizzazione concettuale strutture più grandi conosciute. Vengono chiamati filamenti e spesso l’uomo ha dovuto risolvere problemi arbitrari con so- sono linee punteggiate da galassie che separano gli ammassi luzioni di convenienza. Alcuni di questi esempi comprendo- dai grandi vuoti cosmici, dove pochi oggetti sono alla deriva, no la costruzione di calendari adatti all’organizzazione della persi in spazi siderali grandi fino a 500 milioni di anni luce. vita civile, la suddivisione dei fusi orari, l’orientamento nord- Come la gravità agisca fisicamente per creare queste strut- sud dei poli, o la difficile sfida della rappresentazione piana ture è ancora incerto, si crede esista una particella elemen- di una superficie sferica. tare portatrice come è stata trovata per le altre forze fondamentali, ma questa ancora ci è sconosciuta. Nonostante da

[fig 2.2] Mappa dell’universo osservabile, in bianco sono visibili i filamente mentre il nero rappresenta vuoto cosmico.

13 Riepilogo storico - Il modello geocentrico

Personaggi chiave: La grossa critica che i coevi di Aristarco mossero alla Aristarkhos di Samus, Grecia, ca. 310 a.C. – ca. 230 a.C. teoria eliocentrica, fu l’incapacità di spiegare perché, posti Hipparcos di Nicea, Grecia, ca. 190 a.C. – ca. 110 a.C. noi osservatori su un pianeta che si muove, le stelle fisse ri- Cláudios Ptolemâios, Grecia, ca. 100 – ca. 175 manessero effettivamente fisse. Grazie alla scuola di Archi- Mikolaj Kopernik, Polonia, 1473 – 1543. mede che abbracciava la teoria eliocentrica, sappiamo che Aristarco oltrepassò l’ostacolo supponendo giustamente che le stelle fisse si trovavano ad una distanza così grande, I pianeti (dal greco planétai: vagabondi) erano nell’antiche la parallasse terrestre non era sufficiente a rivelare alcu- chità gli oggetti celesti con il moto più difficile da descrivere. na differenza di posizione. Calcolare la posizione nel tempo del Sole e della Luna era una faccenda complessa ma in fondo fattibile, tanto che già Attorno alla metà del II secolo emerse una figura molto i babilonesi erano in grado di prevedere eclissi e rotazioni importante che determinò il corso della storia dell’astrono- stagionali. Gli altri Dei vagabondi invece sfidavano ogni cal- mia per molti secoli a venire, si tratta di Claudio Tolomeo. colazione geometrica. Aristarco di Samo fu il primo astrono- Nella sua opera più importante, l’Almagesto, pubblicata in mo greco a postulare ufficialmente un modello del sistema quegli anni, descrive la superiorità del sistema geocentrico solare, ed era eliocentrico con rigorosa matematica e accurate predizione del movi- Solo qualche secolo dopo però, l’astronomo antico mento degli astri. Grazie anche al favore della Chiesa ed a Ipparco di Nicea (Grecia, ca. 190 a.C. – 110 a.C.) riuscì a causa del periodo buio del medioevo, il sistema geocentrico spiegare queste strane acrobazie celesti con un complesso ora conosciuto come tolemaico, rimarrà indiscusso per più sistema di epicicli e deferenti, ovvero movimenti circolari su di un millennio. un’orbita più grande. Egli ordinò gli otto corpi celesti su otto Le cose cambiarono con l’arrivo del Rinascimento in sfere concentriche in base alla loro velocità di movimento Europa, fu Niccolò Copernico, a dare una svolta decisiva alla apparente, per prima la Luna, poi Mercurio, Venere, Sole, questione del moto dei pianeti, proponendo nuovamente l’i- Marte, Giove, Saturno, ed infine la volta delle stelle fisse. Tut- potesi eliocentrica. to quanto in rotazione attorno alla Terra, immobile al centro Nell’anno della sua morte, 1543, venne pubblicata a No- dell’universo. rimberga la sua più grande opera scientifica De revolutioni- La perfezione matematica e l’armonia geometrica del bus orbium coelestium. È considerato uno dei maggiori even- modello di Ipparco, così in simbiosi con gli ideali filosofici ti nell’evoluzione scientifica perché rappresenta un radicale ed estetici degli antichi greci, hanno giocato sicuramente cambio di paradigma nel modo di vedere la Terra e il Cosmo. un ruolo decisivo nell’ascesa all’accettazione del sistema Nella sua ipotesi Copernico semplificò notevolmente il mo- geocentrico. Il cerchio era considerata la forma perfetta, era dello del sistema Solare, ma commise l’errore di assumere quindi congeniale ad ospitare i pianeti nell’iperuranio2. implicitamente che le orbite fossero circolari, in accordo Per questi motivi la teoria di Ipparco, più precisa seb- con la filosofia aristotelica. Tale ipotesi richiese nuovamente bene più complessa, fu più convincente dell’eliocentrismo convolute macchinazioni di epicicli e deferenti per spiegare postulato precedentemente da Aristarco di Samo (Grecia, i moti retrogradi. Ci volle ancora una figura chiave per capire ca. 310 a.C. – 230 a.C. ) nel III secolo a.C. che questi moti erano solo i risultati di orbite “imperfette”.

[2] Iperuranio: termine utilizzato da Platone per descrivere il «luogo sopra [fig 2.3] Andreas Cellarius Harmonia Macrocosmica (1660), dall’alto: il cielo» o «sopra il cosmo» […] (Enciclopedia italiana Treccani online). sistema tolemaico, copernicano, ticonico.

14 [fig 2.3]

15 Riepilogo storico - Il modello eliocentrico

Personaggi chiave: no attorno allo stesso esatto punto. Spiegò così l’avvicinarsi Tycho Brahe, Danimarca, 1546 – 1601 e l’allontanarsi dei pianeti senza ricorrere agli antichi epicicli, Galileo Galilei, Italia, 1564 – 1642 che risultano essere un effetto creato dall’osservazione di Johannes von Kepler, Germania, 1571 – 1630 orbite ellittiche e concentriche da un punto di vista in movi- Isaac Newton, Inghilterra, 1642 – 1727 mento. Albert Einstein, Germania, 1879–1955 L’ironia sta nel fatto che la complessità dei moti di Marte deriva dalla sua orbita estremamente ellittica e decentrata, sulla quale Brahe aveva registrato molti dati, senza mai riuscire a Due anni dopo la morte di Copernico nacque Tycho farla funzionare coerentemente al suo modello.3 Brahe (Danimarca, 1546 – 1601), divenne presto famoso per le sue accurate misurazioni del cielo notturno ad occhio Keplero propose tre leggi che descrivono le orbite e il nudo. Fu uno degli ultimi astronomi che con gran favore moto dei pianeti in modo accurato e chiamate legge dei moti della Chiesa cercò di riportare la Terra al centro del Cosmo. planetari, queste leggi sono in uso ancora oggi. Vale la pena Brahe descrive il Sole e la Luna in orbita attorno alla Terra, riportarle qui per la comprensione del comportamento degli immobile al centro, gli antichi pianeti invece in orbita attorno astri. al Sole. Legge delle orbite ellittiche, 1608, descritta come: tutte Anche Brahe non discusse la perfetta circolarità delle le orbite formano degli ellissi dove il corpo fisso si trova in orbite celesti, ma cercò di creare un sistema ibrido tra i due uno dei due fuochi. modelli più diffusi. Legge delle aree, 1609 descritta come:la linea con- La decisiva svolta alla comprensione dei moti plane- giungente un pianeta col Sole, copre spazi uguali in tempi tari si ebbe quando il giovane Johannes von Kepler, detto uguali. Così un pianeta si muove più in fretta vicino al Sole Keplero (1571 – 1630), nato in Germania, si spostò a Praga e più lentamente lontano da esso. Significa che la velocità per diventare assistente di Brahe. Spaventato dalla bravura areolare3 è sempre costante mentre la velocità orbitale è del giovane e impaurito dalla possibilità di veder la sua fama invece inversamente proporzionale alla distanza dal corpo eclissata, Brahe assegna a Keplero la difficile questione di fisso. L’area dello spazio percorso da un pianeta in un certo descrivere l’orbita di Marte. Compito particolarmente pro- periodo di tempo è però sempre la stessa anche se la velo- blematico che tenne impegnati gli astronomi per lungo tem- cità orbitale cambia. po, servì a Brahe per escludere Keplero dall’accesso a tutti Legge della velocità orbitale, 1619, descritta come: il gli altri dati dei suoi archivi. quadrato del tempo impiegato a completare un’orbita di- Ironia volle che proprio la complessità dell’orbita di pende dal cubo della distanza del pianeta dal Sole. Più un Marte, aiutò Keplero a formulare quelle che diventeranno le corpo si trova vicino al centro del campo gravitazionale, più indispensabili Leggi del moto planetario, assicurandogli un ruoterà in fretta attorno ad esso, secondo una costante che posto nella storia del progresso umano. vale quindi per tutti i pianeti nello stesso sistema. Sforzandosi di evitare le stesse conclusioni di Coperni- Con queste leggi Keplero fu in grado di calcolare la di- co, Keplero giunse alla realizzazione che le orbite planetarie stanza esatta dei pianeti dal Sole, la velocità di rivoluzione e non sono mai dei cerchi, ma bensì delle ellissi che non ruota- l’eccentricità dell’orbita.4

[3] Da area, il termine indica la velocità in cui un raggio vettore che viaggia su una linea curva, spazza una superficie. [4] Giovanni Tondo, Fondamenti di meccanica classica, pp. 311, Maggioli editore, Milano 2011.

16 Sir Isaac Newton (Inghilterra, 1642 – 1727) propose la suo stesso peso. A questo proposito nei primi studi sulla legge di gravitazione universale sulla base di quello che lui Relatività, Einstein predisse la deflezione della luce vicino ed altri come Keplero e Galileo avevano osservato sul siste- a corpi massicci. Anche se il calcolo non fu corretto il feno- ma solare. meno venne confermato durante una eclissi solare totale, gli Calcolò con gli strumenti del suo tempo la costante di astronomi riuscirono a misurare che la corona di luce vista gravitazione universale. Pose le fondamenta del calcolo infi- dalla Terra era composta da raggi solari piegati dalla gravità nitesimale per capire perché le orbite sono a forma di ellisse della Luna7. e non di cerchio (sono infatti tutte sezioni coniche). Riuscì Ogni corpo dotato di massa crea un polo gravitazio- a calcolare quasi tutte le orbite del sistema solare secondo nale piegando lo spazio e con esso il tempo, questo spiega l’attrazione del Sole. perché se si misura il tempo nelle vicinanze di oggetti molto Il contributo di Newton in vari campi scientifici, tra cui grandi o molto densi il tempo risulta scorrere più lentamente. l’astronomia e la fisica, è inestimabile. Fu in grado di sistema- La Relatività generale sembra aver trovato i suoi limiti nel tizzare le leggi di Keplero in termini di equazioni, definendo i predire i comportamenti della materia in particolari posti problemi della dinamica (o principi di Newton) che descris- dell’universo dove la gravità è così forte da rompere tutte le se in una delle opere scientifiche più importanti mai scritte, il normali leggi fisiche. Queste singolarità si possono trovare Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Il testo venne nei buchi neri o al principio del Big bang. pubblicato nel 1687, e contiene l’enunciazione dei principi di dinamica e la legge di gravità, e ancora oggi è alla base della Attualmente sappiamo ancora poco sulla forza di gra- meccanica classica. vità, il progresso tecnologico ha spostato i ricercatori dagli Con le leggi del moto di Newton si pensò di essere ora osservatori ai laboratori computerizzati, è cambiato l’ap- in grado di predire i futuri comportamenti dell’universo. A te- proccio e l’oggetto della ricerca. Di conseguenza, come stimoniare la grande fiducia nella scienza, nel 1894 il grande vedremo nel capitolo sullo stato dell’arte, anche la comuni- fisico Albert Abraham Michelson5 (1852-1931) tenne un di- cazione scientifica è radicalmente cambiata. Le magnifiche scorso all’Università di Chicago, pronunciandosi così: opere d’arte visive prodotte dagli astronomi per spiegare i loro modelli diventano schemi complessi e riservati agli ad- «Le più importanti e fondamentali leggi e fatti delle scienze detti ai lavori. Inoltre concetti “astratti” come quelli contenuti fisiche sono stati tutti scoperti, ed essi sono ormai così ferma- nella Relatività Generale, chiamano per nuovi modelli di rap- mente stabiliti che la probabilità di sostituirli, in conseguenza presentazioni, ad oggi non ancora standardizzati e unificati. di nuove scoperte, è estremamente remota. […]» 6.

Solo quale anno dopo comincia ad ottenere notorietà un certo Albert Einstein (Germania, 1879–1955). Egli introducendo la Teoria generale della relatività, aggiunse al lavoro di Newton sulla gravitazione il concetto fondamentale di spazio-tempo, l’immagine ora, molto semplicisticamente, è quella di un’universo piatto che viene distorto e curvato dal

[5] Primo americano a vincere il premio Nobel per la fisica nel 1907. [6] Antonio Mingote, José Manuel Sanchez Ron, Viva la scienza, pp. [7]Jeffrey Crelinsten, Einstein’s Jury :The Race to Test Relativity, pp. 191, Edizioni Dedalo, Bari 2012, traduzione di Luigi Romano. 47-50, Princeton University Press, New Jersey 2006.

17 Moti apparenti

Un discorso sui moti apparenti degli astri visti dalla Ter- (vedi il capitolo seguente: Il grande anno). ra necessita di due spiegazioni principali. La prima riguarda Oggi lo Zodiaco astronomico comprende ufficialmen- un sistema di riferimento con coordinate che serve a marca- te 88 costellazioni, che non sono più semplicemente stelle re i movimenti dei pianeti su una griglia costante e misura- collegate da linee per formare figure riconoscibili, ma bensì bile, la seconda invece riguarda il relativo movimento della un reticolo di coordinate che definiscono sezioni della volta Terra che da origine ai movimenti, appunto, apparenti. celeste a tutto campo, zone usate per indicare la posizione di stelle e pianeti in modo facile e veloce. Lo zodiaco Questo sistema fa uso del concetto astratto della sfe- Il sistema di coordinate per eccellenza, evoluto dall’an- ra celeste, questa sfera è una proiezione dei meridiani e dei tichità fino ad oggi, è lo zodiaco. Lo zodiaco è un riferimento paralleli terrestri sullo sfondo del cielo, è quindi un’oggetto celeste che divideva l’eclittica del Sole in 12 parti da 30° lon- virtuale di raggio infinito che racchiude tutto il visibile, dotata gitudinali ciascuna, ogni quadrante contiene all’incirca una di due poli celesti di un equatore celeste. I gradi longitudine delle 12 antiche costellazioni. sulla sfera celeste sono misurati in declinazione e sono mi- Le costellazioni dello zodiaco si trovano su una fascia surati in minuti, equivalenti alla posizione del Sole nel cielo longitudinale ampia +8° e -8° rispetto all’eclittica del Sole, in a quell’ora. La latitudine invece è misurata in gradi di ascen- questo spazio si muovono i pianeti e la Luna, perché coinci- sione retta e corrisponde all’ampiezza dell’angolo formato de con il piano di rotazione solare. All’intersezione del piano dall’equatore celeste e la posizione dell’oggetto osservato. terrestre (inclinato di 23.4°) e il piano zodiacale si trovano gli Il sistema della sfera celeste però si basa su un’origine equinozi, tali punti vengono chiamati anche punti vernali, o in movimento nello spazio (la Terra), le coordinate dunque punto gamma e punto omega. Il punto gamma era in anti- sono relative ad un solo istante nel tempo, dopo il quale chità (ca. 2’000 a.C.) chiamato anche primo punto d’Ariete e cambieranno, per oggetti molto lontani il cambiamento dimi- considerato l’inizio dello zodiaco. nuisce progressivamente. Il sistema di coordinate zodiacali Il nome deriva dal fatto che durante l’equinozio di 4’000 anni è stato introdotto nel 1930 dall’International Astronomical fa, il Sole si trovava davanti alla costellazione dell’Ariete. Union8. A causa della precessione degli equinozi oggi non è più così

[8] International Astronomical Union, The constellations, 13 agosto. [fig 2.4] Rappresentazione tridimensionale del sistema di coordinate 2013 basato sulla sfera celeste.

18 [fig 2.4]

Spiegazione dei moti retrogradi inferiore. Al momento del superamento con l’avanzare della Ora che un sistema di coordinate è stato stabilito, in re- posizione terrestre, il pianeta esterno sembrerà prima fer- lazione ad esso si possono misurare i moti relativi dei corpi marsi, poi invertire rotta e muoversi all’indietro rispetto alle in orbita. stelle fisse. Con l’aumento dell’elongazione il pianeta ripren- Nel sistema solare i pianeti appaiono muoversi con due tipi derà il movimento verso ovest. È possibile fare un analogia di moto, viaggiano da una parte all’altra del cielo salendo e con due macchine che si sorpassano, se la macchina in scendendo come su una curva sinoidale, in più ogni tanto in- sorpasso è considerata il centro immutabile dell’osservazio- vertono rotta, disegnando dei cerchi schiacciati o delle cur- ne, durante il sorpasso l’altra macchina sembrerà muoversi ve ad esse. Tutto questo è dovuto al variare dell’inclinazione all’indietro. dell’asse terrestre e della differenza di velocità orbitale. I pianeti superiori9 hanno un periodo orbitale così alto che i moti retrogradi durano di più e sono più frequenti, il moto si Dato il movimento progrado della Terra, astri si sposta- riduce fino a far apparire i pianeti quasi fermi. Il tempo tra il no di conseguenza da est a ovest. I pianeti superiori, i quali centro di due moti retrogradi costituisce il periodo sinodico si muovono più lentamente su orbite più ampie, verrano su- di due pianeti (due congiunzioni). perati dalla Terra nell’esatto momento di una congiunzione I pianeti inferiori10 invece che si muovono più velocemente

[9] Pianeti all’esterno dell’orbita terrestre [10] Pianeti all’interno dell’orbita terrestre

19 della Terra appaiono retrogradi in opposizione al Sole e quindi la stessa geometria dell’inizio del ciclo. Poiché il periodo di non sono osservabili a causa luminosità di quest’ultimo. tempo finisce con 8 ore, l’eclisse non sarà visibile dallo stes- Marte è un buon esempio visivo perché si trova vicino a noi so punto sulla Terra, ma si troverà spostata un terzo a ovest, e quindi il suo moto retrogrado è netto e ampio, infatti lo spo- o di 120° longitudinali. Al termine di tre cicli di saros, 54 anni stamento da notte a notte è chiaramente visibile. Il rapporto e un mese, l’eclissi tornerà visibile dallo stesso punto11. del periodo orbitale della Terra e Marte è 1:1,88, dunque all’incirca ogni 26 mesi terresti un moto retrogrado è osservabile. Il popolo caldeo fece un’altra osservazione interessante, no- A dare forma al moto apparente sono due fattori legati tarono che i sette astri antichi si muovevano tutti a velocità all’inclinazione dei piano orbitale del pianeta rosso rispetto apparenti diverse rispetto alle stelle fisse. Ordinarono così a quello terrestre. La differenza varia da 0° ai nodi fino a +/- questi sette corpi su di un ettagono in ordine di velocità. 1,850°. A dipendenza di dove si trova la congiunzione rispet- Dall’ettagramma della figura è possibile ricostruire l’ordine to ai piani la forma apparente del modo sarà un anello più o dei giorni della settimana, in quanto ogni giorno era dedica- meno ampio o una curva ad “s”. L’inclinazione dell’asse ter- to alla preghiera di uno specifico dio legato al suo pianeta. restre determina l’angolazione della retta sulla quale avviene Secondo un ordine cromatico i sette pianeti vennero il moto retrogrado. associati ai sette metalli antichi conosciuti dall’uomo, oggi ne contiamo all’incirca 91 ma fino al XIII secolo erano solo sette. L’ordine è il seguente: Moti planetari e misurazione del tempo oro (Sole), ferro (Marte), stagno (Giove), piombo (Saturno), Le suddivisioni del tempo, quali calendari ed orologi, si argento (Luna), mercurio (Mercurio), rame (Venere). basano su cicli continui di moti planetari. Tra tutti i metodi L’antico ordine caldeo collega tra loro i metalli antichi di suddivisione del tempo costruiti dall’uomo, due risultano con un più ampio ettagramma, si scoprii che seguendo que- particolarmente interessanti per diversi motivi. sto ordine i metalli erano ordinati secondo il rispettivo nume- Il primo è meritevole per la sua antichità, si tratta di un ro atomico: ferro 26, rame 29, argento 49, stagno 50, oro 79, metodo usato dall’antico popolo semita dei caldei che dal mercurio 80, piombo 82. XXI secolo a.C. abitarono una regione delle Mesopotamia L’astronomia moderna ha eclissato molto di quello che e perfezionato sulla base delle misurazioni degli astronomi consideriamo oggi il ricordo di una cosmologia alchemica babilonesi. Questo sistema usa il calcolo delle eclissi lunari antica legata a dei e credenze, ma che presenta notevoli e solari per prevedere l’arrivo delle stagioni. Col migliora- coincidenze spesso ancora inspiegate. mento delle tecniche di misurazione si accorsero che eclissi dello stesso tipo si riproponevano all’incirca ogni 18 anni. Il secondo ciclo temporale legato alle orbite è il Grande Questo sistema venne ripreso dagli antichi greci che lo chia- anno. È importante perché non convenzionale, è basato in- marono Saros (dal greco ripetizione), definito come un pe- fatti sull’oscillazione dell’asse terrestre e non sulla rotazione riodo di tempo di 18 anni, 11 giorni e 8 ore. fissa, come fan uso i calendari moderni. Un ciclo lunare tra due nuove lune (o mese sinodico), è Ipparco fu tra i primi a calcolare questo spostamento all’incirca 29.53 giorni, per cui in un saros si ci sono 223 cicli infinitesimale delle stelle fisse confrontando le sue osser- lunari, che coincidono a 6585,321 giorni o 19 eclissi differen- vazioni con i precedenti scritti degli astronomi egizi. Risul- ti. Occorre al passaggio della Luna sull’incrocio con il piano tato delle computazioni fu che le stelle compivano un ciclo solare (nodo ascendente, nodo discendente). Alla fine di un di precessione che impiegava circa 26’000 anni a tornare al saros, Sole, Luna e Terra si trovano quasi precisamente nel- punto di partenza.

[12] Michael A. Seeds, Dana Backman, The Solar System, pp. 46-48, Cengage Learning, Boston 2012.

20 [fig 2.5]

Tale ciclo è detto Grande anno o Anno platonico poiché circa due secoli prima di Ipparco, nel dialogo Timeo (ca. 360 a.C.), Platone parla di questo lungo ciclo al termine del quale le stelle tornano alla posizione di partenza12. Questo complesso movimento a trottola è causato dall’attrazione dei campi gravitazionali dei corpi celesti agenti sull’e- quatore terrestre che, essendo la Terra oblata e schiacciata, sporge verso l’esterno. Il risultato è un lento spostamento degli equinozi e della posizione stella polare. Luna e Sole producono uno spostamento a ovest contro una minor forza verso est prodotta dagli altri pianeti, la precessione generale risultante è di 50,3 secondi d’arco all’anno, (1 grado / 60 = 1 minuto d’arco, 1 minuto d’arco / 60 = 1 secondo d’arco) all’incirca un grado ogni 70 anni. Dato che questi due corpi si muovono su piani di rotazione diversi, variano l’intensità delle forze di marea agenti sulla Terra, provocando un’oscillazione continua nella precessione dell’asse e cambiando l’angolo d’inclinazione della Terra. Questo effetto chiamato nutazione venne scoperto nel 1728, si calcola che un ciclo di nutazione ha un periodo pari al tempo impiegato dalla Luna ad incrociare il piano eclittico del Sole, vale dire 18,6 anni13.

[12] Konrad Gaiser, La metafisica della storia di Platone, pp. 149-150, Vita e Pensiero, Milano 1988. [13] Peter O. Taylor, Observing the Sun, Practical astronomy handbo- ok 3, pp. 145-146, Cambridge University Press, Cambridge 1991. [fig 2.5] La precessione degli equinozi.

21 La grafia del movimento Esiste un modo per raffigurare tutti i movimenti della Terra rispetto al sole, vale a dire inclinazione dell’asse, rotazione, rivoluzione e pure velocità orbitale. Il metodo richiede un certo gradi d’astrazione ma è completamente naturale ed accurato. Si tratta di marcare la posizione del Sole tutti i giorni alla stessa ora e dalla stessa angolazione, per un anno consecutivo. Sovrapponendo le registrazioni (di solito fotografie) si ottiene una bizzarra figura a forma di “8” chiamata analemma. Data l’inclinazione terrestre di 23.4° rispetto al piano orbitale, tra un equinozio e l’altro il Sole sembra salire e scendere longitudinalmente. Dobbiamo però tenere conto che l’orbita ellittica avvicina e allontana la Terra al Sole muovendosi a velocità diverse sull’eclittica. Quando a gennaio siamo più vicini al Sole ci muoviamo a 30.29 km/s, mentre a luglio quando ci troviamo all’afelio la velocità orbitale è di 29.29 km/s. In gennaio la differenza di velocità su un’orbita ellittica fa si che dopo 24 ore la Terra non avrà ruotato abbastanza per trovarsi nella stessa posizione relativa al Sole del giorno prima. In luglio invece accade il contrario, muovendosi lentamente sull’orbita la posizione finale della Terra dopo un giorno sarà leggermente maggiore di 360°. Gli analemmi di conseguenza sono anche tracciati dalle meridiane segnando la posizione dell’ombre alla stessa ora per tutto l’anno. La differenza tra i dati letti sull’orologio e il momento in cui la posizione del vero Sole è più alta in cielo viene detta Equazione del tempo. Tutti i pianeti possiedono un’equazione del tempo, le loro interessanti forme sono in diretto rapporto con i parametri orbitali di ciascuno. Non è possibile tracciare un analemma per alcuni casi estremi come Ve- nere e Mercurio, perché la durata del giorno supera quella dell’anno.

[fig 2.6] Analemma delle 12.30 UT+2, sopra il Partenone ad Atene. [fig 2.7] Alcuni mappamondi riportano l’analemma con le misure di declinazine e dell’equazione del tempo.

22 [fig 2.6] [fig 2.7]

23 La forma delle orbite

La precedente descrizione dell’analemma come grafia na- Alcuni di questi risultati particolari sono i seguenti: turale delle orbite, introduce sottilmente il un quesito fondamentale per la loro rappresentazione, qual’è la forma delle orbite? Orbita a ferro di cavallo Il giovane Newton all’età di soli 26 anni si fece questa È visivamente difficile da immaginare perché implica la so- domanda, ne capì che in un sistema semplificato tutte le -or stituzione del sistema inerziale con un quadro in movimento bite sono in realtà sezioni coniche, forme che si ottengono per due corpi co-orbitali. Se due oggetti notevolmente dif- tagliando un cono con un piano secondo varie angolazioni. ferenti in dimensioni, ruotano attorno allo stesso punto con In questo procedimento si possono creare quattro tipi di poca differenza nel raggio dell’orbita, durante una congiun- curve, cerchi, ellissi, iperboli e parabole, ognuna delle quali zione l’oggetto più piccolo subirà l’attrazione gravitazionale è definita da un valore di eccentricità minore o maggiore di 1. di quello più grande. Al primo passaggio il corpo minore Mai pero le orbite assumono una forma perfettamente circo- verrà rallentato, con una velocità orbitale ora minore del cor- lare, semplicemente perché l’intensità gravitazionale non è po maggiore, alla prossima congiunzione verrà invece ac- mai costante ma bensì influenzata dal campo gravitazionale celerato. Se adesso osserviamo lo schema tenendo il corpo di tutti i corpi circostanti. maggiore fermo e facendo muovere il piano spaziale attorno Questa regolarità geometrica (cerchio a parte) facilita al sistema, il corpo minore disegnerà un moto retrogrado ap- notevolmente il lavoro del comunicatore visivo, perché con parente a forma di ferro di cavallo arrotondato. un minimo di conoscenze matematiche e di geometria euclidea è possibili rappresentare tutte le orbite. Ciò che bisogna Orbita stazionaria fare è costruire un reticolo di coordinate tracciare tutte le po- Si dice per un corpo che orbita attorno ad un altro e avente sizione di un punto che si muove nel tempo, tutto il processo un’orbita complanare all’equatore, prograda e con lo stesso viene poi sovrapposto in una sola immagine eliminando la periodo siderale. Tale oggetto si troverà sempre sopra lo dimensione temporale. Anche nel caso del video è neces- stesso punto dell’equatore del corpo più grande. sario ricostruire le condizioni matematiche che generano interazione e la simulazione è subito veritiera. Orbita sincrona La precisione matematica del comportamento della A differenza dell’orbita stazionaria, l’oggetto orbitante condi- gravità è un notevole vantaggio sia per le previsioni che per vide solo il periodo siderale, non è quindi fisso sempre sullo le visualizzazioni. Anche nella combinazioni di varie forze in stesso punto ma varia latitudine. sistemi più complessi e popolati, se il sistema raggiunge un equilibrio e diventa ciclico, è possibile costruire visualizza- Orbita binaria zioni semplici. È creata da due o più stelle (in quest’ultimo caso si defini-

24 sce sistema stellare) che ruotano attorno un centro comune, il punto inerziale del sistema non coincide con il centro di nessun corpo. Se le due stelle sono di dimensioni diverse vengono classificate come primaria e secondaria a seconda della luminosità. Vengono chiamate stelle binarie a eclisse quelle stelle binarie il cui piano di rotazione è allineato con il punto d’osservazione (la Terra), eclissandosi vicendevolmente ad ogni rivoluzione.

Orbita di Lissajous Nel problema a tre corpi è una possibile traiettoria naturale quasi periodica, del corpo più piccolo attorno ad un punto di Lagrange L1, L2, o L3 (vedi pagina seguente) che non necessita di propulsione propria. Le orbite di Lissajous sono il risultato complesso delle fluttuazioni nel campo gravitazione dei due corpi, hanno la particolarità di muoversi nelle tre dimensioni, e non semplicemente su un piano, come le orbite classiche. Il nome proviene da Jules Antoine Lissajous, inventore dell’omonimo sistema di grafici per le equazioni parametriche, e data la somiglianza tra le curve di Lissajous e la forma [fig 2.8] di queste orbite, è stato usato lo stesso nome14.

Orbita osculatrice L’orbita osculatrice è la regolare orbita di Keplero che un oggetto in orbita avrebbe se non esistessero altre perturbazioni, viene calcolata per ogni dato momento, e per ognuno di essi ne esiste soltanto una. Si tratta quindi di un’orbita teorica utilizzata nelle simulazioni .

[14] http://sci.esa.int/herschel/34699-orbit-navigation/ [fig 2.8] Funzioni algebriche che producono alcune curve di Lissajous

25 Punti di Lagrange A concludere il sopraluogo sulla tipologie delle orbite è un caso particolare dove l’orbita è determinata da un bilanciamento perfetto, o quasi, di due campi gravitazionali nettamente più massicci. Il caso tipi è un satellite che subisce l’attrazione del Terra e della Luna. Come calcolò Keplero la velocità orbitale è relativa alla vicinanza dal polo gravitazionale. Se però un oggetto è attratto da due campi gravitazionali, uno fisso ed uno mobile, questo può venire bloccato in alcuni punti particolari dove le forze degli altri due si bilanciano e creando un sistema di equilibrio. I punti sono influenzati dalla posizione del baricentro dei due corpi più grandi che ruotano tra di loro, ma altrettanto dalla forza centrifuga che al contempo spinge verso l’esterno del sistema. I primi tre punti vennero calcolati dal matematico e fisico Eulero pochi anni prima che Joseph Louise Lagrange calcolasse i rimanenti due, descritti nel 1772 nella sua questione sul problema a tre corpi.

I punti di Lagrange sono particolarmente utili per mantenere in orbita telescopi orbitali. Siccome i moderni radiotelescopi osservano le radiazioni infrarosse provenienti dal cosmo, è necessario tenerli ad una buona distanza per evitare l’enorme emissione di radiazioni prodotte dalla Terra. Mandare e mantenere un satellite su una sua orbita indipendente sarebbe una soluzione, ma data la differenza di periodo orbitale, il Sole interferirebbe con le comunicazioni. I calcoli mostrano che solo i punti L4 e L5 sono stabili a tal punto che gli oggetti in queste posizione non necessitano di nessun aggiustamento manuale dell’orbita. Come delle biglie in una ciotola, muovendo la ciotola e interferendo con il sistema le biglie torneranno sempre sul fondo15. Nei punti L4 ed L5 dell’orbita di Giove navigano compatti un gran numero di asteroidi e alcune lune. In consuetudine con la nomenclatura greco-latina dei corpi celesti, questi gruppi di asteroidi sono detti “troiani” in riferimento alla grande guerra di Troia, in particolare il gruppo di asteroidi che inseguono Giove viene chiamato “ campo troiano”, mentre il gruppo avanti, che sfugge dai troiani è detto “campo greco”.

[15] Stabilità dei punti lagrangiani [fig 2.9] Asteroidi troiani nei punti L4 e L5 dell’orbita di Giove.

26 [fig 2.9]

27 Rapporti geometrici tra le orbite

Questa parte di ricerca è quella che più si distacca dalle della fascia principale. È stata nominata fascia di Kuiper in nozioni scientifiche classiche per inseguire alcune interes- onore di Gerald Kuiper, uno dei primi astronomi a postularne santi osservazioni sulle casuali coincidenze geometriche ed l’esistenza nel 1951. Tuttavia egli fu erroneamente convinto armoniche che ci presenta il nostro sistema solare. L’aspetto che la fascia doveva essere presente soltanto nei primi stadi del fascino attrattivo dell’immagine e dell’immaginario che le di formazione del sistema solare, andando poi a disperdersi osservazioni propongono, diventa un mezzo per attrarre le nello spazio esterno. persone all’interno della materia. Si suppone che data la sua posizione di estrema lonta- Tutte le osservazioni qui proposte sono, almeno per nanza dal Sole, deve trattarsi del materiale che è stato espul- quel che ne sappiamo ora, pura casuale coincidenza, che so per primo dalla precedente stella. In questa regione della pero fanno pensare se ancora non ci sia uno schema o un nebulosa stellare primordiale i residui erano troppo distan- pattern più ampio che ancora ci sfugge. ziati per attrarsi e formare oggetti massicci17.

Per affrontare questo capitolo è necessario prima avere Con una vista più chiara sulla struttura del sistema so- un’idea della composizione del sistema Solare. Tutto ha ini- lare, cominciano ad apparire rapporti di distanze planetarie zio all’incirca 4,6 miliardi di anni, questo è il tempo stimato che mostrano sorprendenti coincidenze geometriche. dell’età del Sole, formatosi dal collasso di una grande nuvola Sono stati fatti diversi tentativi per trovare una relazione molecolare. Il vento solare emesso dal giovane Sole ha spin- matematica tra le distanze planetarie, fino senza successo to i gas più leggeri verso l’esterno del sistema, formando i scientifico. Uno di questi pero è interessante perché è stato giganti gassosi Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Nella parte ritrovato in altri sistemi solari osservati nel cosmo, e si appli- interna del sistema solare, i piccoli pianeti rocciosi Mercurio, ca con una discreta approssimazione. Si tratta della legge di Venere, Terra e Marte sono cresciuti nel tempo da continue Titius-Bode. collisioni di polvere stellare in collasso gravitazionale16. Chiamata così dagli astronomi Johann Daniel Titius (Germania, 1729–1796) che nel 1766 per primo la ipotizzò, e Nell’arco di milioni di anni i processi di formazioni si Johann Elert Bode (Germania, 1747–1829) che in seguitò ri- sono arrestati arrangiando il materiale in un disco stabile di formulò e la rese popolare. La legge stabilisce una progres- oggetti rotanti. sione aritmetica crescente dove ogni n elemento rappresen- Tra Marte e Giove si colloca una fascia d’asteroidi detta ta il semiasse maggiore di un corpo in un qualsiasi sistema fascia principale, il più grande dei quali, Cerere, ha un diame- orbitale, incluso il Sole. tro di quasi 1’000 chilometri, è considerato un pianeta nano, L’ipotesi di Titius e Bode ha predetto correttamente la posi- come Plutone. La teoria moderna osserva che questa fascia zione di Cerere e di Urano prima della loro scoperta. La re- di asteroidi non ha mai potuto intraprendere una sequenza gola funziona per tutti i corpi nel sistema solare con un errore d’accrescimento verso la formazione planetaria a causa del- del 1%, tranne che per Nettuno, dove la differenza di posizio- la forte perturbazione gravitazione di Giove. ne tra predetta e reale è del 30%. In modo analogo esiste un’altra fascia di asteroidi e pic- La formula è corretta se all’ottava posizione viene posto Plu- coli corpi ghiacciati che si trova oltre l’orbita di Nettuno, a cir- tone anziché Nettuno, mentre la nona posizione è soddisfat- ca 50 AU dal Sole, è notevolmente più massiccia e popolata ta dal pianeta nano Eris che si trova nella fascia di Kuiper.

[16] Sviluppo del sistema solare 2010, pp, 220-221.

28 80 POSIZIONE SECONDO TB 70 POSIZIONE REALE 60

La formula si presenta nel modo seguente: a = (0,4 + 0,3 x k) AU

Il fatto che si cerchi una formula per determinare la posizione dei pianeti significa che si è alla ricerca di una regola, e quindi di un modello riconducibile. Una possibile spiegazione è che la risonanza orbitale di ogni sistema planetario stabile crei delle zone interplanetarie che non permettano la formazione di nuovi corpi in orbita stabile. Anche se si chiama legge di Titius-Bode è considerata piuttosto una regola, perché manca di fondamenti scientifici. In studi del 2013 è stata applicata la legge di Titius-Bo- de a 38 sistemi contenenti esopianeti con almeno quattro corpi attorno ad una stella, scoprendo che ben il 96% soddisfa i parametri previsti da Bode18.

[18] Predizione di esoplaneti basata sulla relazione di Titius-Bode Sopra, il grafico mostra le distanze predette dalla relazione di Ti- tius-Bode e le distanze reali nel sistema solare.

29 Risonanza orbitale

Non solo lo spazio tra i pianeti si può comparare, ma an- Altri esempi notevoli sono Giove e Saturno con un rap- che la velocità. In astronomia viene indicato con risonanza porto di 2:5, Giove spende 11.86 anni terresti per completare orbitale il rapporto, esprimibile con una frazione intera, tra una rivoluzione, mentre Saturno ne impiega 29.5, ottenendo il periodo orbitale di due o più corpi che ruotano attorno ad il rapporto 2:5 con una precisione del 99.3%. un centro di massa comune. Per esempio Urano, Nettuno e I nostri vicini Venere e Marte risuonano con la Terra Plutone hanno una speciale risonanza armonica di 1:2:3, si- ad una sorprendente ritmicità di 3:4, formando una perfetta gnifica che nel tempo impiegato da Urano a compiere tre giri quarta musicale. Marte ci sfiora tre volte ogni 780 giorni, in attorno al Sole, Nettuno ne compie due e Plutone uno, con questo tempo (2’340 giorni) Venere ci sfiora 4 volte ogni 584 una precisione del 99.8% giorni (2’336 giorni)19. Esistono dei buchi nella fascia principale di asteroidi Il rapporto 1:1 tra corpi con semiasse simile, è partico- che separa Marte dal grande Giove, esattamente come ne- lare perché necessario al processo di dominanza orbitale. gli anelli di Saturno. Tenendo conto che le zone nella fascia Secondo la terza legge di Keplero, tale rapporto è obbligato hanno periodi orbitali diversi dovuti all’aumento della distan- per corpi con distanza simile dalla stella, in quanto devono za dal Sole, i buchi si trovano esattamente in concomitanza avere la stessa velocità orbitale. con risonanze orbitali di Giove. Nella fase finale di formazione un pianeta deve aver Lo spazio più grande nella Fascia principale ad esem- raggiunto una tale dominanza gravitazionale che tutti gli og- pio, si trova alla distanza orbitale che coincide con una riso- getti nella sua zona orbitale devono essere divenuti sue lune nanza di 1:3 con Giove, gli altri spazi sono formati dalle riso- o espulsi dalla fascia. Questa caratteristica fa ora parte dei nanze 5:2, 7:3, 2:1. requisiti necessari per differenziare i pianeti dai pianeti nani, Questi spazi sono chiamati Lacune di Kirkwood, dall’a- che come Eris, Plutone e Cerere orbitano in zone popolate stronomo Daniel Kirkwood che le scoprì nel 1857, ipotizzan- da asteroidi. Si tratta quindi della legge del più forte, o perlo- do correttamente il motivo della loro esistenza. meno del più massiccio.

[19] C. D. Murray, S. F. Dermott,Solar System Dynamics, cp. 1.6 Resonance in the solas system, Cambridge University Press, New York 1999.

30 Geometrie

Durante la ricorca sono emersi dei libri molto interes- Dalla Terra, afelio e perielio di Venere possono essere de- santi che trattano dei rapporti matematici incrociati tra geo- scritti con due stelle a cinque punte. metria, musica e cosmologia. Il libro si intitola Quadrivium ed è edito da Wooden book (John Martineau, New York 2010), La Luna appare nel cielo della stessa grandezza del Sole, i suoi contenuti sono fondamentali alla costruzione di que- tanto da coprirlo completamente durante un’eclissi solare. sto capitolo. Quello che vedremo qui è proprio il rapporto Questa strana coincidenza deriva dal fatto che la Luna è 400 tra spazio e geometria, come si possono costruire le orbite volte più piccola del Sole (696342km/1738km = 400.657) e planetarie quasi perfettamente, usando solo figure geome- tuttavia 1/400 più vicina a noi del Sole triche regolari. I rapporti sono qui riportati brevemente e verranno appro- Semplicemente distanziando le orbite della Terra e di Mar- fonditi nel progetto. te con quattro cerchi opposti, altri quattro cerchi più grandi possono essere costruiti negli spazi ad angolo, le distanze Le orbite medie di Mercurio e Venere possono essere co- sono ideali perché i quattro ultimi cerchi tocchino tangen- struite geometricamente usando un cerchio ed un triangolo zialmente tutte le altre figure in un incastro perfetto. (99.9%). equilatero. Giove ci presenta qualche ultima relazione geometrica con l’esagramma. Re degli dei e dio del cielo, si trovava per gli Le orbite medie della Terra e di Mercurio sono definite da antichi sulla sesta sfera celeste perché sesto nella velocità un pentagramma, sono quindi in relazione aurea tra loro al di spostamento apparente, seguito solo dal padre Saturno. 99%. Sorprendentemente il rapporto delle orbite medie dei A +/- 60° gradi sulla sua orbita si trovano i gruppi di asteroi- due pianeti è lo stesso rapporto del loro diametro planetario di troiani, orbitanti in sincrono nei punti lagrangiani L4 e L5. medio. Esiste un caso analogo nel sistema solare che coin- Questi punti collegati con Giove ed il Sole formano due per- volge ancora la Terra, ma questa volta con Saturno. I due fetti triangoli equilateri opposti. corpi sono spaziati da una stella a 15 punte (tre pentagoni), Costruendo tre esagrammi annidati uno dentro l’altro par- misteriosamente il rapporto tra i diametri delle due orbite tendo dall’orbita media di Giove, potremmo produrre l’orbita medie corrisponde anche in questo caso al rapporto dei due media della Terra sui vertici interni della stella più piccola. diametri planetari.

Sopra, esempio di diagramma illustrato per le geometrie cosmiche.

31 2.6 Ricerca Volume 2

Le monografie della collana si strutturano tutte allo animali. L’ipotesi più accreditata è che il simbolo rappresenti stesso modo, sono un viaggio virtuale e sequenziale nell’e- uno specchio a mano, dove la parte alta è la cornice con lo splorazine di un pianeta del sistema solare. L’ordine dei ca- specchio, mentre la parte inferiore raffigura l’impugnatura. In pitoli segue una fase di avvicinamento che parte dall’osser- alchimia questo stesso glifo simboleggiava il rame, perché vazione lontana, per arrivare fino l’uomo si è avvicinato di molto spesso gli specchi erano costruiti con rame lucido.3 più. In alcuni casi questo comprende l’esplorazione diretta al suolo, in altri lo studio dall’orbita. Orbita I paragrafi di testo nel libro sono molto brevi perché Venere è spesso considerato il gemello della Terra per si da ampio spazio alla fotografia, che imparte sostiene un via alcune caratteristiche molto simili, le orbite di entrambi discorso autonomo, ma è anche aiutata dalle corpose dida- sono con Nettuno le più vicine al cerchio dell’intero sistema. scalie che la accompagnano. Le didascalie delle immagini L’orbita di Venere è la meno eccentrica di tutte, con un valore sono quelle suggerite dalle agenzie che le hanno prodotte. del 0.007. Il diametro di Terra e Venere è inoltre pressoché Nasa ed Esa principalmente. simile con un ratio di 1:0.949. Data l’orbita quasi circolare la velocità di rivoluzione non varia molto, da 35,784 km/s all’a- Osservazione felio, a 36,259 km/s al perielio, su un piano inclinato di soli 3,9 Le osservazioni significative di Venere incominciano gradi rispetto all’equatore solare. con Galileo Galileo ed il suo telescopio nel 1610,t capì che Durante le congiunzioni i due pianeti sono separati da soli il pianeta non produce luce propria perché attraversa delle 40 milioni di chilometri circa, o 2.1 minuti luce. Venere è quin- fasi, come la Luna, e quindi mostra parti in ombra. Fu una di il corpo su un’altra orbita che più si avvicina a noi, più vici- nuova prova della centralità del Sole nel sistema solare, mono di Marte di 16.4 milioni di chilometri. dello non ancora comunemente accettato. Nel 1611 Galileo Le congiunzioni inferiori tra Venere e la Terra occorrono ogni scrive così in una lettera a Keplero«Cynthiae figuras aemu- 583.92 giorni, ad ognuna di esse quasi esattamente 5 giorni latur mater amorum»1, La madre dell’amore imita la forma di venusiani sono passati, Venere quindi ci mostra sempre la Cinzia2. stessa faccia ad ogni incontro. Dopo questo anno sinodico, che dura 8 anni terrestri o 13 anni venusiani, i pianeti si alline- Venere è la dea romana dell’amore e della bellezza, fer- ano nella stessa posizione rispetto al Sole 2/5 di circonferen- tilità e prosperità. Nella mitologia romana era la madre del za più avanti rispetto alla congiunzione precedente. popolo di Roma ed una delle figure centrali più venerate. Dato che la risonanza 8:13 non è perfetta Venere si sposta Deriva dalla controparte greca Aphrodite, deal dell’amore e in avanti di 1,5° ogni volta, l’errore col tempo si accumula e della sessualità. I connotati di bellezza vennero attribuiti così si azzera solo dopo 960 giri, quando i pianeti tornano nelle al pianeta più brillante dalla quale prese quindi il nome. stesse posizioni relative. Il simbolo del pianeta classico è di conseguenza as- Siccome i piani di rivoluzione di Terra e Venere formano un sociato alla femminilità e al genere femminile di piante ed angolo di 3,4 gradi, Venere generalmente non transita sul disco solare per un osservatore sulla Terra, questo avviene solo all’incrocio con l’equatore celeste durante una congiunzione in un ciclo di 243 anni. [1] Garrett P. Serviss,Astronomy with the naked eye, Harper & Venere ha un’altra risonanza con il suo pianeta inferiore Mer- brothers Publisher, New York 1908. [2] Cynthus era un epiteto della dea greca Selene (o Artemis), personificazione della Luna e controparte greca della romana Diana. Secondo la leggenda la dea nacque sul monte Cinto nelle Cicladi, [fig 2.10] Le fasi di venere disegnate da Galileo per questo a volte ci si riferisce alla Luna con il nome Selene o Cinzia. [3] William T. Stearn, The origin of the male and female symbol of (Inke Pannen, When the bad bleeds, Bonne University Press) biology, Taxon, Vol. XI no.4, Londra 1962.

32 [fig 2.10]

curio. In questo caso il rapporto è di 9:23, una frazione trop- L’ipotesi corretta che Venere possedesse un’atmosfera po alta per essere considerata un’influenza gravitazionale, venne formulata nel 1761 dallo scienziato russo Mikhail Lo- inoltre lo scarto ad ogni congiunzione è di 4 gradi, costituen- monosov. Il 6 giugno durante il transito di Venere davanti al do un ciclo di 200 anni tra due orientamenti relativi. Sole, Lomonosov notò un alone grigiastro attorno al disco planetario che parzialmente filtrava i raggi solari. Atmosfera Durante quella decade concluse e pubblicò la sua ipo- Per almeno un secolo dalle osservazioni di Galileo, la super- tesi che Venere possiede effettivamente un’atmosfera simile ficie visibile di Venere appariva senza caratteristiche al tele- a quella terrestre. scopio. L’immagine liscia e senza fattezze rese difficili e fuo- La scoperta di Lomonosov accostata alla superficie rvianti le stime sul periodo di rotazione e sul carattere della senza caratteristiche di Venere, fece giungere alla naturale superficie. Queste informazioni emersero solo all’inizio del conclusione che che l’atmosfera doveva essere fitta di nu- ‘900 con la fotografia ultravioletta che permette di penetrare vole, ma la loro composizione fu un enigma dibattuto fino le dense nubi di Venere rivelando formidabili dettagli geo- ai giorni nostri. Anche durante gli anni ’60 del ‘900 le prime grafici e topologici. spettrografie dal suolo delle sonde russe, palloni atmosferici

33 e satelliti riportarono dati conflittuali sulla composizione chi- babilmente le eruzioni vulcaniche sono i responsabili della mica dei vari strati atmosferici. Nel 1974 Hansen e Hovenier presenza di questa sostanza. La temperatura sulla superfi- usarono la polarizzazione delle onde solari riflesse da Vene- cie supera di grand lunga il punto di ebollizione del diossido re su lunghezze d’onda multiple, per determinare finalmente di zolfo, facendo in modo che questo si volatilizzi e rimanga la presenza di acido solforico (SO2) nelle nuvole di Venere.4 in circolo nell’atmosfera. Attualmente la composizione chimica dell’atmosfera è del Dalle numerose sonde regolarmente lanciate verso Venere 95% diossido di carbonio, il rimanente è principalmente ni- e grazie al progresso tecnologico, ora conosciamo molti trogeno, anidride solforica e tracce di vapori acquei. A causa dettagli, non solo riguardo al clima e all’atmosfera, ma anche dell’effetto serra la temperatura al suolo si aggira attorno ai alla geografia, alla geologia e alla struttura interna dei manti. 470° C, abbastanza calda da sciogliere il piombo. In nessun Soprattutto grazie alla moderna spettroscopia e alle imma- altro luogo nel sistema solare, Sole a parte, si raggiunge gini radar, le barriere ottiche delle nubi sulfuree sono state questa temperatura, nemmeno su Mercurio che si trova più oltrepassate. Ora possediamo mappe topografiche in grado vicino al Sole. di spiegare parzialmente le attuali condizione estremamente Studi con infrarosso e ultravioletto combinati ad osserva- aspre del pianeta. zioni radar hanno permesso analizzare la parte notturna del piane, concludendo che sebbene non assorba la luce diretta Nubi del Sole, la parte in ombra ha la stessa temperatura e radia la Si suppone in modo piuttosto convinto che all’incirca 4 mi- stessa quantità di calore e microonde della parte illuminata. liardi di anni fa Venere avesse un’atmosfera simile a quella terrestre con presenza di acqua allo stato liquido in super- Rotazione ficie, in grado quindi di sostenere la vita. Per cause ancora Questa estrema pressione prodotta dalla densità della bas- sconosciute però ha poi intrapreso una fase di effetto serra sa atmosfera rallenta i venti che soffiano in superficie a soli che non si è più arrestata. I livelli di gas serra, principalmente 0,3-1 m/s. Il pianeta stesso impiega 243 giorni terrestri per diossido di carbonio (CO2) han continuato ad incrementare, compiere una rotazione sul suo asse, le bande atmosferiche aumentando la temperatura dell’atmosfera e surriscaldando più esterne invece si muovono molto velocemente nella di- il pianeta. rezione opposta, ed impiegano solo 4-6 giorni a compiere La pressione atmosferica al suolo è di 92 bar, 92 volte il valo- una rivoluzione attorno al pianeta. Rimane ancora incerto re terrestre, con una densità superficiale di circa 65 kg/m3, come la lenta rotazione contraria di Venere trasferisca mo- rispetto al 1.2 kg/m3 sulla Terra. mento angolare agli strati atmosferici. Il 90% dell’atmosfera terrestre si posiziona circa in una deci- Sopra le nuvole le correnti a getto soffiano a 300-400 km/h, na di chilometri dalla superficie, mentre su Venere bisogno la velocità raggiunge il massimo all’equatore e decresce ra- salire fino a 50 km per catturarne il 90%. Le nubi tossiche si pidamente aumentando longitudine, fermandosi ai poli dove trovano tra i 50 e i 70 km dal suolo e son divise in 3 fasce, per crea enormi vortici. 20 km sotto le nuvole si trova un livello di foschia, da quel Venere non possiede una propria magnetosfera, ma trae un punto fino alla superficie l’atmosfera è limpida. parziale campo magnetico dall’interazione con il vento sola- La tinta giallastra del pianeta visibile esternamente è dovuta re, il quale dipende dalle fluttuazioni delle emissioni del Sole. a particelle sospese di acido solforico nell’atmosfera. Pro- Grazie alla sonda Esa Venus Express che dal 2006 orbita

[4] James E. Hansen, J.W. Hovenier, Interpretation of the Polarization of Venus, New York 1974

34 Venere, è stato osservato che durante un periodo di bassa pressione nel vento solare, parte della ionosfera venusiana veniva rilasciata nello spazio. La Terra possiede un proprio campo magnetico che tiene stabile la ionosfera, nel caso di Venere, che invece dipende dal vento solare, sotto bassa in- tensità il pianeta poco magnetico lascia una scia di ioni dalla parte notturna, molto simile alla coda di una cometa. Un simile effetto si crede debba essere osservabile anche su Marte perché si tratta dell’unico altro pianeta interno che non possiede un proprio campo magnetico. Gli scienziati dell’istituto Max Planck in Germania, hanno osservato che la scia di ionosfera persa si estende per oltre 12’000 km fuori dall’atmosfera.5

[fig 2.11]

[fig 2.11] Emisfero sud di Venere visto all’ultravioletto alla sonda Venus Expressé [5] ESA, When a planet behave like a comet,

35 SUPERFICIE Canyon L’atmosfera acida e tossica, e la pressione schiacciante in- Tra le caratteristiche più spettacolari su Venere, oltre alle troducono una superficie non meno aspra e inospitale, Ve- pianure lisce ed ai fiumi di lava, si trovano delle enormi spac- nere infatti presenta vulcanismo esteso in superficie, vaste cature a raggiera, dove grosse aree sono state spinte in alto pianure liscie di lava solidificata e massicci montuosi che spaccando la superficie. La profondità di queste spaccature si innalzano per chilometri, il più alto, il monte Maxwell rag- misura da 1 a 2 km. giunge gli 11 chilometri sopra l’altitudine media del pianeta. Le variazioni di acido solforico nell’atmosfera ha suggerito Coronae che l’attività vulcanica è ancora attiva. Si tratta di strutture ovali con un diametro di diversi chilome- Le sonde russe Venera e i multibus della missione americana tri, formate da bolle di materiale incandescente che emerge Magellano sono state distrutte dal calore e dalla pressione dall’interno del pianeta. Raggiungendo la superficie alzano di Venere dopo una sola ora dall’atterraggio. Gli strumenti di il terreno creando pendii e fratture. In stadi più avanzati la bordo ci hanno fornito gli unici dati diretti che abbiamo del superficie si rammollisce e sgonfia, cadendo sotto il proprio pianeta. peso. Questi elementi geologici sono presenti su tutto il pia- A differenza della Terra non sono stati riscontrati movimenti neta. orizzontali di placche su larga scala. La spiegazione più logica è che Venere si trova più indietro sulla scala dell’evolu- Tesserae zione geologica. La datazione globale media dei crateri sulla Queste zone rialzate presentano tagli superficiale che si in- superficie ha un periodo di 300-500 milioni di anni, questo crociano a molte angolazione, quindi producendo un terre- suggerisce che la superficie è di Venere è piuttosto giovane. no che sembra composto da tessere. Il suolo di queste re- Il pianeta possiede due zone interpretate come continenti gioni è così deformato e complesso che è difficile dire quali e perché si trovano molto più in alto rispetto all’elevazione me- quanti fenomeni hanno prodotto questa conformazione dia. Se Venere davvero aveva acqua in superficie in passa- to, queste zone sarebbero le aree più vaste di terra emersa. I loro nomi sono Ishtar Terra e Aphrodite Terra e si trovano rispettivamente vicino al polo nord e vicino all’equatore

36 Esplorazione Diversi aspetti tengono alto l’interesse scientifico ed eco- nera 13 resistette 127 minuti duranti i quali continuo a inviare nomico verso Venere, così la corsa alla al pianeta gemello dati tramite il bus orbitante che si era staccato dalla sonda cominciata nel 1961 con la sonda russa Venera 1, continua prima che questa si immergesse nelle nuvole del pianeta. a 50 anni di distanza con con missioni europee (Esa, Venus Le sonde americane Mariner 5, 7 e 10, lanciate tra il 1962 e Express, 2005) e del giapponesi (Jaxa, Akatsuki, 2010). il 1974, sorvolarono il pianeta una volta ciascuna per racco- Tra gli intenti principali oggi c’è lo studio delle dinamiche gliere dati sull’atmosfera. Nel 1978 venne lanciata sonda Pio- atmosferiche e geologiche. Conoscere i motivi che hanno neer che comprendeva due veicoli spaziali, un satellite orbi- trasformato il pianeta nell’attuale inferno tossico, potrebbe tale e quattro sonde che scesero verso il pianeta per studiare aiutare la Terra a non intraprendere lo stesso irreversibile più accuratamente la composizione chimica delle nuvole. percorso. Date le attuali preoccupazioni sull’effetto serra e I più importanti progressi nella scoperta del pianeta arriva- sui cambiamenti climatici, avere a disposizione un caso stu- no con le sonde Venera 15 e 16, lanciate insieme nel 1983, le dio che proietta un simile scenario è un’opportunità che non quali trasportavano il primo sistema radar in grado di map- si può ignorare. pare la superficie. I dati forniti copro con grande dettaglio aspetti geologi alla risoluzione di 1-2 km per un quarto dell’e- Per quanto riguarda l’esplorazione del suolo, solo i program- misfero nord. mi russi Venera e Vega sono atterrate sul pianeta tra il 1960 e Nel 1989 la Nasa lancia un’ambiziosa missione che durerà il 1984. Dopo quell’anno nessun altra sonda è più stata invia- per 5 anni. La sonda Magellano tra i vari strumenti di bordo ta con l’intento di esplorare la superficie. I suddetti program- portava un altimetro radar con il quale fu in grado di mappare mi spaziali russi sono stati eseguiti ancora sotto l’Unione il 98% della superficie di Venere con rilievi topografici. L’or- Sovietica, la documentazione pubblica è pertanto limitata. I bita di Magellano era quasi polare ed a ogni passaggio pro- dati raccolti e le foto prese al suolo che sono circolate sono duceva un’immagine larga 20 km che si estendeva da polo a pochi, eppure le sonde hanno trasmetto rilevamenti ed im- polo, con una risoluzione di ben 100 metri. magini per una o due ore ciascuna. Anche l’Agenzia Spaziale Europea contribuì all’esplorazione Lo stesso modo di operare privatamente fu applicato a tut- del pianeta con Venus Express, lanciata nel 2005. La prin- te le missioni russe, le informazioni venivano rilasciate una cipale fonte di dati veniva da una fotocamera per lo spettro volta raggiunto il traguardo, questo vale per esempio al pri- visibile e uno spettrometro infrarosso, in grado di analizzare mo uomo nello spazio, Yuri Gagarin, missione compiuta il 12 la struttura delle nuvole, il campo magnetico, l’atmosfera e la aprile 1961. superficie. La missione durò per due anni venusiani. La prima sonda a mandare con successo un’immagine dal L’ultimo tentativo di conoscere Venere arriva dal Giappone suolo di Venere fu Venera 9 nel 1970, distrutta dopo 23 minuti con la sonda Akatsuki, lanciata nel 2010 dall’Agenzia Giap- dal calore e dalla pressione. Non sola questa fu il prima og- ponese per l’Esplorazione Aereospaziale. Lo scopo era di getto costruito dall’uomo a portare a termine con successo investigare la metereologia, il vulcanismo e di catturare fe- un atterraggio su Venere, ma fu anche il primo atterraggio su nomeni atmosferici come i fulmini. Purtroppo non riuscì ad un altro pianeta in assoluto. agganciarsi all’orbita del pianeta e finì in orbita eliocentrica. Nel 1981 Venera 13 con a bordo diversa strumentazione, tra Al momento conduce osservazioni a grande distanza, ma cui una trivella, fu la prima a restituire ben 14 fotografie a co- si sta programmando un secondo tentativo di inserimento lori e 8 in bianco a nero da due fotocamere panoramiche. Ve- nell’orbita per il 2015.

37 38 2.7 Stato dell’arte

Modelli di divulgazione scientifica

Grazie all’invenzione della spettroscopia, ed in seguito Il perché di questo bisogno potrebbe costituire materiale a dei radiotelescopi e dei computer, i modelli rappresentativi sufficienza per una tesi a sé, ma si può congetturare sul alcu- astronomici sono diventati così complessi e specifici che ni aspetti. Nel caso delle quattro più importanti agenzie spa- non possono più venir presentati direttamente al pubblico ziali governative (Nasa, Roscosmos, Esa e Isro) gli obbiettivi come mezzo divulgativo. Le stesse teorie scientifiche trat- possono variare dall’ottenere finanziamenti, giustificare il tano aspetti della materia così approfonditi che la loro com- budget, spingere giovani menti ad intraprendere la carriera prensione richiede una piramide di pre-conoscenze sempre scientifica, o anche semplicemente ricordarci quale possibi- più importante. le futuro la scienza e la tecnologia possono offrire all’uomo. Emergono quindi per la prima volta nel campo dell’a- Attualmente i mezzi per la comunicazione scientifica e astro- strofisica e della ricerca sperimentale, personaggi che si nomica sono: dedicano assiduamente alla divulgazione scientifica in lin- Letture e simposi: offrono la possibilità di interagire con i guaggi accessibili al grande pubico (tra i primi il noto Carl ricercatori. Sagan, USA 1934-19961). Esempi di scienziati divulgatori sono e sono stati i dotto- Questo fatto è indice di due bisogni importanti, il primo ri Michio Kaku, Neil deGrasse Tyson, Carl Sagan, Stephen come accennato poc’anzi, è la necessità di avere un livello Hawking, Bill Nye, Margherita Hack, etc. intermedio di traduzione delle informazioni per instaurare un Documentari audiovisivi: spesso in chiave narrativa, co- dialogo più stretto tra ricercatori e pubblico profano. prono più argomenti con uno spessore variabile. Offrono In questo livello si situano gli scienziati-divulgatori, i interviste e voci narranti accostati a ricostruzioni figurative giornalisti che lavorano a contatto con la sorgente d’infor- molto realistiche dell’universo. Esempi sono le produzioni di mazione per poi comunicare i dati al pubblico, ed infine i me- BBC, National Geographic, Cosmos Studios etc. dia center dei più importanti istituti ed agenzie, che produ- Ad assecondare il genere di fruizione rapida diffusa nel web, cono costanti aggiornamenti specificatamente costruiti per alcuni istituti ed università producono serie di brevi episodi le persone esterne al mondo scientifico. tematici con animazioni e/o interviste. Esempi notevoli com- La presenza di questo apparato informativo, spesso prendono il Royal Observatory Greenwich, The Open Uni- autofinanziato, rivela un secondo bisogno. È necessario au- versity, Big Think knowledge economy, etc. mentare il livello di cultura generale in materia scientifica, e Riviste specializzate: offrono ampio spettro di tematiche mantenere l’attenzione pubblica sulle attività svolte nei labo- ed essendo periodiche hanno il vantaggio di un aggiorna- ratori e nelle agenzie spaziali. mento costante.

[1] In suono onore è stato chiamato il Premio Carl Sagan per la comprensione pubblica della scienza, istituito dal Council of Scientific Society Presidents per onorare ricercatore ed educatori che contri- buiscono all’apprezzamento pubblico della scienza. Fu dato per la prima volta a Carl Sagan nel 1993.

39 Esempi sono Astronomy and Astrophysics, Astrophysical Fiere della scienza, questi eventi hanno il vantaggio di por- Journal Letters, etc. tare in vetrina un gran numero di informazioni ed esporle ad Prodotti editoriali: si tratta in maggioranza di libri testua- un elevato numero di persone, inoltre c’è un rapporto privile- li scritti da fisici ed astronomi di natura divulgativa ma che giato direttamente tra ricercatore e pubblico. offrono largo approfondimento delle tematiche. A questi si accostano prodotti editoriali più illustrati come atlanti, enci- clopedie e libri per bambini. La letteratura in questo campo Le immagini nella comunicazione scientifica è piuttosto vasta. Infografica: questa particolare rappresentazione grafica L’astronomia è una scienza naturale che per diverse ragioni dei dati è spesso usata nei casi sopra citati, è molto presente ha un intrinseco potere attrattivo nell’uomo. Parte di questo sul web dove è usata singolarmente o accostata ad articoli. potere deriva dal suo carattere fortemente visivo e dal fasci- In passato la comunicazione scientifica interna (tra ricerca- no suggestivo generato dalle immagini, sempre più detta- tori, ambiente scientifico, commissioni etc,) utilizzava i grafi- gliate, che i ricercatori producono durante gli esperimenti e ci e l’infografica per validare, ed in qualche modo convincere le osservazioni. del rigore e della correttezza della ricerca presentata. Oggi Le tecnologie della rivoluzione digitale hanno dotato gli lo scopo dell’infografica è piuttosto quello di raccontare il scienziati di strumenti qualitativi per la creazione di impor- concetto e i risultati in maniera rapida e concisa, il fruitore è tanti rappresentazioni visive di strutture di dati complessi. Le quindi in grado a colpo d’occhio di capire il tema e le conclu- moderne apparecchiature permettono l’immediata trasfigu- sioni ancor prima di leggere l’articolo. razione di informazioni sorgente in forme e strutture in veste Difficilmente si trovano raccolte, o lavori estesi d’infografica grafica, facilitando la chiarezza e l’immediatezza della lettura riguardanti temi specifici dell’astronomia o della gravità. La e della comprensione. Nasa ha una sezione sul proprio sito dedicata alle infografi- I processori (CPU) e le unità di elaborazione grafica (GPU) che internamente prodotte a scopo divulgativo, ma queste degli attuali computer hanno dato accesso agli astronomi spesso non raggiungono livelli qualitativi adeguati. all’esplorazione di ambienti tridimensionali per le simula- Fotografia e radiografia, grazie a satelliti, sonde e radiote- zioni, ispezionando aspetti dello spazio meno adatti ad altri lescopi orbitali, abbiamo a disposizione un numero sempre metodi, come le rappresentazioni bidimensionali o la tra- crescente di fotografie, non ricostruzioni digitali, ma vere dizionale statistica. Il web ha dato estrema accessibilità a immagini del sistema solare e della galassia disponibili per software per le visualizzazioni scientifiche, spesso si tratta chiunque da vedere. anche di strumenti professionali gratuiti sotto licenze crea- Esse costituiscono grande fonte d’informazione per gli tive commons, che possono essere manipolati e adattati ai astrofisici, per il pubblico invece non sono più un mezzo per singoli bisogni.2 ricavare informazioni ma diventano il simbolo dei traguardi La scienza computazionale in astronomia sta dando rispo- dell’esplorazione spaziale e della coscienza umana. Questo ste ai problemi di visualizzazioni di grosse quantità di dati comunque contribuisce lateralmente all’insieme della divul- provenienti in varie forme, i risultati grafici non aiutano solo gazione scientifica. l’analisi scientifica e la comunicazione esodisciplinare, ma tornano utili all’educazione e alla divulgazione pubblica.

[1] Un esempio rappresentativo dell’accessibilità ai mezzi tecnologici lazione 3D open source. Lo scopo è istruire all’uso professionale della per la ricerca proviene dall’astronomo del National Radio Astronomy grafica 3D in astronomia. Observatory (Virginia, USA) Brian R. Kent, il quale ha pubblicato nel Visualizing Astronomical Data with Blender, http://www.jstor.org/ 2013 un pacchetto con guida costruito per Blender, software di model- stable/10.1086/671412.

40 Il significante delle immagini semiotica e all’uso consapevole di simboli, icone e indici.

Data l’enorme rilevanza delle immagini nella comunicazione scientifica e nella mediazione della conoscenza, Lo scienziato designer sorgono inequivocabilmente i problemi peculiari delle immagini stesse. La costruzione di un’immagine comporta Come detto precedentemente, nel mondo scientifico c’è un delle scelte di significato, livelli gerarchici di informazione bisogno incessante di comunicazione e di ricerca dei mezzi che privilegiano dati a scapito di altri, inoltre durante questo di comunicazione. I grossi istituti e le grosse agenzie posso- processo è facile che involontariamente o meno la veridici- no avvalersi di designer della comunicazione per soddisfare tà dei dati venga intaccata. A questo proposito gli enti che questo bisogno, ma scendendo la scala verso i piccoli team si occupano della pubblicazione di paper scientifici, hanno e i giovani studenti dottorandi, tali figure vengono a man- stabilito delle regole che definiscono alcuni criteri per il trat- care. In assenza di professionisti della comunicazione e di tamento dei dati scientifici, in modo da garantire la genuinità competenze proprie dovute al percorso scolastico, il ricer- del processo di ricerca e dell’esposizione dei risultati.2 catore costruirà modelli di comunicazione visiva basati sui Si insiste sul fatto che i dati nelle immagini devono poter suoi criteri e gusti personali. essere riletti, convertiti in forma originaria e arrangiati in una All’interno di un gruppo di lavoro non esiste il bisogno di nuova struttura grafica. Questo presuppone un’intervento tradurre i dati numeri in forme visive, perché i collaboratori minimo o nullo nell’elaborazione dei dati grezzi e trasparen- sono al corrente dei soggetti di ricerca e delle tecnologie za nel metodo di acquisizione. impiegate, essi sono in gradi comprendere i dati senza ricor- A questo proposito è necessaria una citazione di Giu- rere a semplificazioni o forme grafiche. seppe Liberti, fisico, e Luciano Perondi, designer, in un ar- Consuelo Anzilotti e Giorgio Napolitani individuano tre prin- ticolo di Progetto Grafico, «L’aspetto visivo della comunica- cipali ambiti esterni al laboratorio dove i risultati di una ri- zione scientifica è qualcosa che, nel bene o nel male, ha oggi cerca necessitano della comunicazione visiva per ottenere sempre maggiore rilevanza e il rischio è di perderne il control- visibilità scientifica, emergere nella sfera pubblica, ottenere lo, ossia che le scelte relative alla forma grafica di un artefatto aiuti e finanziamenti, fare la differenza4. siano slegate dal contenuto informativo, accattivanti ma in Di seguito verrà brevemente riassunto il discorso di Anzilotti fondo inutili […] perché tutti gli artefatti grafici generati da dati e Napolitani sulla necessità della veste grafica sulla comuni- numerici appaiono più “oggettivi” di un discorso verbale, pur cazione scientifica in questi tre ambiti chiave. essendo paradossalmente altrettanto facilmente manipolabi- li, e devono garantire la veridicità di quel risultato»3 Poster viewing Come soluzione al problema viene proposta l’analisi di Nei congressi scientifici le comunicazioni che non entrano come le pratiche tipiche di una disciplina scientifica influen- nelle sessioni orali afferiscono alla sessione «poster». Il tem- zino la rappresentazione dei dati in essa, è necessario inoltre po dedicato al poster viewing è breve, per cui l’artefatto deve l’uso di una grammatica rigorosa accostata a conoscenze di comunicare le informazioni più importante in modo rapido oltre che autoesplicativo, siccome non è presente l’autore a spiegarne i contenuti ed aiutare la lettura. I contenuti essenziali devono essere il background, gli esperimenti ed i [2] Le Pagine bianche sull’etica nella pubblicazione del Council of risultati. Science Editors (Colorado, USA) descrive delle linee guida sulla gestione dei dati-immagine e sulla gestione delle violazioni (http:// www.councilscienceeditors.org/resource-library/editorial-policies/ white-paper-on-publication-ethics/3-4-digital-images-and-miscon- duct/#343ref). [3] Giuseppe Liberti, Luciano Perondi, Le immagini nella scienza e la [4] Consuelo Anzilotti, Giorgio Napolitani,Quando gli scienziati cer- «verità sui dati», progetto grafico n. 25, pp 14, Edizioni AIAP, Milano cano di essere grafici, progetto grafico n. 25, pp 43, Edizioni AIAP, primavera 2014. Milano primavera 2014.

41 La grafica deve rendere lineare e chiara l’esposizione dei contenuti, deve inoltre rendere immediatamente attrattivo il poster, dichiarare serietà scientifica e trasmettere il giusto appeal visivo che farà la differenza tra i poster che verrano considerati e quelli che non verranno neanche letti.

Presentazione alla commissione di un concorso La comunicazione visiva qui si accosta alle doti oratorie e organizzative del ricercatore. La commissione è composta da esperti ma anche da persone relativamente esterne al soggetto trattato, la comunicazione deve essere quindi in grado di soddisfare entrambi gli appetiti, dare la giusta quantità [fig 2.12] di dettagli tecnici pur essendo comprensibile a tutto il pubblico. La grafica non è solo semplice sostegno al discorso ma costituisce lo scheletro della presentazione, la rappresentazione dei risultati e il collegamento tra le varie parti. La comunicazione visiva serve a dichiarare i livelli gerarchici d’informazione e deve facilitarne l’impressione sul pubblico, per Data l’importanza della comunicazione visiva e delle imma- questo è necessaria una rigorosa coerenza semiotica. gini nel linguaggio scientifico, si auspica ad un futuro ideale dove questa disciplina venga almeno in parte accostata alla Presentazione per non addetti ai lavori formazione di fisici, biologi, chimici, matematici, eccetera. Si tratta di comunicazione durante eventi di beneficen- Attualmente esistono articoli e risorse (specialmente sul za, fiere della scienza, open-day, opportunità di scambio web) specifici alla progettazione di poster e presentazioni con persone esterne al campo, ma utili per spiegare all’o- scientifiche, che intendono guidare il ricercatore attraverso pinione pubblica la necessità della ricerca scientifica e dei alcuni concetti grafici essenziali ad una migliore comunica- fondi governativi attribuiti. Questi eventi hanno un secondo zione visiva5. scopo altrettanto importante, ovvero l’acquisizione diretta di Purtroppo tra queste risorse si infilano anche false pro- finanziatori e investitori o la vendita dei diritti sulla ricerca a messe, come software che offrono strumenti automatici per fini commerciali. la creazione di materiale visivo6. Si tratta chiaramente di so- Il tipo comunicazione qui ammette ampie semplificazione luzioni ingannevoli che cercano di supplire la mancanza di per assicurare la comprensione del messaggio, i dati devo- nozioni grafiche, e che qualsiasi professionista della comu- no essere presentati in modo convincente e interessante, nicazione di supporto sconsiglierebbe. con attenzione al potenziale sviluppo di applicativi concreti. A rinforzare il connubio tra scienza e design della co- La struttura grafica deve essere costruita con questi scopi e municazione, vale la pena ricordare che la grafica appartie- deve essere in grado garantire una buona attrattiva ed una ne al mondo scientifico ancor prima che prendesse coscien- buona comunicazione. za di sé

[5] Edyta Zielinska, Poster perfect, http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/31071/title/Poster-Perfect/ [6] Un esempio è PosterGenius©, http://www.postergenius.com/cms/ [fig 2.12] Dall’atlante stellare di Johann Bayer, Uranometria, pubblicato nel 1603 ad Augusta, Germania.

42 «La grafica, comunque e a dispetto del paradigma alfabeti- co quando esso era presente, si è sempre fatta. Innumere- voli generazioni di artigiani, intagliatori del legno, della pie- tra, fonditori di metalli, scribi, tessitori, mercanti, contabili, stampatori, naviganti hanno dato il loro apporto a questa grande storia della conoscenza per mezzo delle sue rappresentazioni. Ci si può invece irrispettosamente chiedere quale sia stato, o se ci sia stato il contributo a questa grande storia da parte della grafica del novecento, del cosiddetto design della comunicazione nella moderna accezione dello specialista del dare forma grafica»7.

Comunicazione visiva in astronomia

Vedremo ora alcuni esempi pre e post avvento dei [fig 2.13] computer, per capire l’evoluzione e lo stato dell’arte nell’u- so della comunicazione visiva in materia d’astronomia. Ciò che verrà descritto non è una storia della cartografia celeste, ma l’analisi di alcune immagini che hanno avuto una valenza particolare nell’evoluzione della comunicazione scientifica.

XVI secolo Una buona parte delle stampe e delle illustrazioni scientifiche fino a poco meno di 500 anni fa, era composta da mappe del cielo notturno, atlanti delle costellazioni e lavori generali sul movimento delle sfere. Le rappresentazioni delle costellazioni soprattutto, sono state per secoli impo- nenti lavori artistici e di fantasia, strumenti di memorizzazio- ne basati sulla somiglianza delle forme [fig. 2.7]. [fig 2.14] Il primo atlante a descrivere accuratamente le costellazioni all’interno di un sistema di coordinate su di un globo arrivò solo nel 1588, quando Giovanni Gallucci pubblicò a Venezia il Theatrum mundi, un atlante celeste con 48 xilografie di costellazioni e regioni del cielo [fig. 2.8]. Il lavoro di Gallucci si basava largamente sull’Almagest di Claudio Tolomeo, fino ad allora il più importante testo matematico-astrnomico, Gallucci però con il sistema di coordinate fu in grado di ordinare le costellazioni, non per magnitudine9, ma per posizione apparente.

[7] Giovanni Lussu, Altri fiumi, altri laghi, altre campagne, Stampa Alter- nativa & Graffiti, Roma 2014. [9] In astronomia, scala di grandezza per misurare la luminosità delle [fig 2.13] Giovanni Gallucci,Theatrum Mundi et Temporis, Italia 1588 stelle. [fig 2.15] Alessandro Piccolomini,De le Stelle Fisse, Italia 1540.

43 Posizionando ordinatamente le antiche costellazioni pate si accosta la grande invenzione del telescopio all’inizio sulla mappa, fu evidente che esse coprivano l’eclittica del del XVII. Non solo questo strumento permette nuove e mi- Sole e tutto il resto dello spazio era vacante. Da allora astro- gliori osservazioni e dunque rappresentazioni delle stelle, nomi e cartografi cominciarono ad inventare nuove costella- ma apre le porte alla cartografia della Luna. Un primo e fon- zioni, che oggi compongono la moderna mappa della volta damentale esempio è la resa a puntasecca della Luna pro- celeste. dotta da Galileo Galilei nel 1610, e pubblicata nel suoSideri - Sempre a Venezia nel 1540, quarant’anni prima del The- us Nuncius [fig 2.15]. Le straordinarie illustrazioni di Galileo, atrum mundi, lo scrittore Alessandro Piccolomini pubblica un ottenute grazie al telescopio, mostrano mari lunari e perfino singolare atlante dal titolo De le stelle fisse, considerato forse un’approssimata profondità dei crateri data dal chiaro scuro, il primo atlante moderno di carattere scientifico. La particolare dettagli inimmaginabili fino a quell’epoca. di quest’opera è che le 48 costellazioni Tolemaiche sono illu- strate senza tratti di congiunzione e senza le classiche figure Pochi anni dopo, il prolifico scienziato e inventore olandese sovraimpresse. Viene mostrato dunque per la prima volta il Christiaan Huygens si interessò all’incomprensibile forma pattern stellare con vista geocentrica [fig 2.14]. di Saturno. Con il suo telescopio appariva con delle protu- Sebbene l’opera divenne molto popolare e fu ristampata beranze equatoriali che si modificavano nel tempo, queste fino alla fine del secolo, mancava ancora di un sistema di co- sporgenze erano già state osservate da Galileo ed erano ordinate, rendendo impossibile la localizzazione delle stelle nel comunemente riferite come “maniglie”. Huygens capì che cielo e l’orientamento delle costellazioni in rapporto tra loro. per scoprire di più sulla morfologia variabile delle maniglie di Saturno doveva costruire un telescopio più potente. Final- XVII secolo mente nel del 1656 riuscì a risolvere il mistero della strana Verso la fine del XVI secolo la cartografia conobbe un forma del pianeta che descrisse come «Annulo cingitur, te- forte sviluppo grazie all’introduzione della stampa su lastre nui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato», (È di rame. È un metallo morbido pertanto l’incisione è più fa- circondato da un anello sottile e piatto, che non tocca il piane- cile e permette più precisione, infine le lastre di rame hanno ta, e inclinato sull’eclittica)10. una durabilità maggiore rispetto a quelle di legno. Data l’importanza scientifica della scoperta, pubblicò Al miglioramento della qualità delle illustrazione stam- in quell’anno un testo minore, De Saturni luna observatio

[fig 2.15] [fig 2.16]

44 [fig 2.17]

[fig 2.16] Christiaan Huygens,De Saturni luna observatio nova, Paesi [10] Ronald Brashear, Christiaan Huygens and his Systema Saturnium, Bassi 1656. Illustrazione di Huygens sulle varie interpretazioni della Smithsonian Institution Libraries, 1999, http://www.sil.si.edu/DigitalCol- forma di Saturno da parte di Galileo, Scheiner, Hevelius ed altri. lections/HST/Huygens/huygens-introduction.htm [fig 2.17] Christiaan Huygens,Systema Saturnium, Paesi Bassi 1659. [fig 2.15] Raffigurazione di Galileo della superficie lunare a confronto Illustrazione di Huygens che spiega la natura di Saturno e perché ango- con una fotografia dalla stessa angolazione. lazioni diverse producono effetti visivi diversi,

45 nova, nel quale descrive la scoperta della più grande luna di sempre diverso. Quando il disco è angolato verso la terra Saturno, Titano. Nelle stesse pagine annuncia di aver trovato sembra sparire, mentre quando l’angolazione è grande l’om- la soluzione alle maniglie di Saturno, limitandosi ad illustrare bra dell’anello cancella parte del pianeta. le ipotesi fino ad allora più accreditate. La ricezione della scoperta fu piuttosto negativa, ma nel Nei seguenti tre anni Huygens si preparò al rilascio pubblico 1670 l’idea dell’anello di Saturno fu generalmente accettata, della sua scoperta in un importante volume dal titolo Syste- sebbene ancora ne era sconosciuta la composizione. ma Saturnium, nel quale offre la sua teoria di un solito anello tenuto stabile in orbita equatoriale sotto la forza gravitazio- XVIII secolo nale di Saturno. Spiega poi che il piano è inclinato di 20° e La fine del ‘600 e il ‘700 segnano l’epoca d’oro delle carto- mantiene questa angolazione durante la rivoluzione attorno grafie celestini che proliferano in gran quantità, tra di questi al Sole, per noi questo risulta in un costante cambiamento si distingue l’Atlas Coelestis di John Flamsteed (1646-1719), d’inclinazione e questo spiega perché Saturno sembrava pubblicato a Londra nel 1729. Flamsteed fu il primo astro-

[fig 2.18]

[fig 2.18] Scansioni dell’Atlas Coelestis alla National Library of Australia,

46 nomo reale e il suo lavoro consisteva nel catalogare gli astri visibili da Greenwitch. Il suo monumentale lavoro venne pubblicato 10 anni dopo la sua morte, l’atlante conteneva 25 doppie pagine che mappavano l’intera volta celeste da un punto di vista geocentrico, grazie al suo avanzato telescopio ogni quadrante conteneva circa tre volte la quantità di stelle rispetto ai precedenti atlanti. Punto a favore dell’opera di Flamsteed fu l’uso dell’ineguagliabile sistema di coordinate equatoriali che lo rese estremamente utile e comprensibile, soprattutto per orientarsi durante la navigazione. Con oltre 4’000 stelle catalogate l’Atlas Coelestis divenne il libro di riferimento per gli astronomi del ‘700, venne ristampato diverse volte fino all’inizio dell’800, e in almeno cinque formati diversi. Probabilmente per riconoscibilità o per estetismi, l’atlante di Flamsteed riportava ancora le figure mitologiche delle costellazioni, ma senza che esse modi- ficassero la scale delle mappe.

XIX secolo Il continuo avanzamento scientifico e tecnologico ha permesso agli astronomi di comprendere a fondo i meccanismi celesti, i moti apparenti e le posizioni relative nel moto dei pianeti e delle stelle. I testi di astronomia diventano conseguentemente più articolati e dettagliati. Il drammatico abbassamento dei costi di stampa però fa strada all’editoria per il personale non scientifico, astrofili, amatori e osservatori del cielo. Le nuove possibilità di divulgazione aiuta, soprattutto nell’800, a portare l’astronomia nelle aule degli istituti sco- lastici. Nei libri di studio e di divulgazione le immagini riman- [fig 2.19] gono un supporto al testo, ma lo stile illustrativo delle lito- grafie ha ormai definito un linguaggio scientifico popolare di alta qualità. Non da meno per la prima volta viene usato il colore direttamente nella stampa, al contrario di quanto fatto fino ad allora quando la colorazione avveniva a posteriori ed a carico del compratore.

[fig 2.19] E. Otis Kendall, Uranography, or a description of the Heavens, H. Butler & Co., Philadephia 1845.

47 [fig 2.20]

[fig 2.20] Nichols & Hall, Smith’s Illustrated Astronomy, Asa Smith, Boston 1868.

48 È evidente che il nuovo mercato di amatori e di studenti ri- stelle che per la loro bassa magnitudine erano impossibili da chiese un diverso approccio alla comunicazione scientifica, osservare per l’occhio umano11. Ci si rese conto del valore d’altro canto però le informazioni più complesse e riserva- della fotografia come strumento scientifico, i usi principali te ai professionisti seguivano una forma di comunicazione furono la conduzione di indagini e catalogazioni delle stel- testuale. Le rappresentazioni involvevano concetti piuttosto le, lo studio della morfologia delle galassie e dei processi concreti che potevano venir compresi dal pubblico medio di stella-formazione. La prima indagine stellare fotografica senza grosse semplificazioni. cominciò nel 1887 e si preoccupò di astrometria, lo studio accurato della posizione delle stelle12. Attorno alla metà dell’800 venne implementato l’uso della fo- La fotografia divenne sempre più indispensabile per il lavoro tografia nell’osservazione del cielo, fu una pratica sperimen- degli astronomi professionisti, tant’è che si divise in campi tale utilizzata per lo più astrofili entusiasti perché poneva se- d’applicazioni specifici e apposite strumentazioni vennero rie difficoltà meccaniche, e i risultati non costituivano ancora costruite per le crescenti necessità che la ricerca poneva. un metodo d’analisi scientifica. Non solo l’astrofotografia forniva dati altrimenti non misu- Ci fu una svolta importante nel 1883 quanto l’astronomo rabili, ma produceva media già pronti per la comunicazione amatore Andrew Ainslie Common a Londra, con il suo tele- scientifica a tutti i livelli, per i più e i meno esperti. La sco- scopio espose una lastra fotografica per un’ora sulla stes- perta della spettrometria nel XX secolo eleverà la fotografia sa porzione di cielo [figura 2.16]. Nella fotografia emersero scientifica tra i mezzi imprescindibili del ricercatore.

[fig 2.21] [fig 2.22]

[11] Wolfgang Steinicke, Observing and Cataloguing Nebulae and Star Clusters: From Herschel to Dreyer, pp. 386-387, Cambridge University [fig 2.21] Andrew Ainslie Common, fotografia della nebulosa di Orione Press, New York 2010 del 1883. [12] Michael R. Peres, The Focal Encyclopedia of Photography, 4th [fig 2.22] Warren De La Rue, fotografia di una eclisse solare totale del edition, pp. 508-513, Focal Press, Massachusetts 2007. 1860, la fotografia mostra la corona solare altrimenti non osservabile.

49 XX secolo Senza grande sorpresa, il progresso tecnologico del Gran parte delle immagini e dei video prodotti da Hubble ventesimo secolo, soprattutto post era digitale, stravolgo- sono disponibili in alta risoluzione online, comodamente ri- no il modo di fare ricerca. Già all’inizio del secolo la teoria unite in un unico dominio accessibili e utilizzabili per chiun- della Relatività formulata da Einstein la meccanica dei quanti que sotto la licenza creative commons14. introdotta da Planck, pongono nuove sfide alla rappresen- In modo analogo tutte le immagini provenienti da sonde spa- tazione visiva dei modelli fisici. Oltre alla complessità degli ziali che hanno, o che stanno, esplorando il sistema solare, argomenti, l’aumento esponenziale dei dati di ricerca per- sono di pubblico dominio e costantemente reperibili. messo dai calcolatori elettronici, rende estremamente labo- È evidente che l’uso libero delle immagini prodotte da enti riosa la progettazione artefatti comunicativi. Allo stesso tem- spaziali come Esa e Nasa deriva dal volere che queste circo- po aumenta la necessità di far circolare le idee ed i risultati lino e vengano viste il più possibile, per aumentare il livello di all’interno della comunità e specialmente tra il pubblico. attenzione nella sfera pubblica. A bilanciare la difficoltà di comunicare teorie difficili, sono le immagini astrografiche prodotte da telescopi e son- L’astronomia moderna però non deve comunicare solo de spaziali. Proprio il telescopio, con le mani e l’occhio di Ga- strabilianti immagini che provocano soggezione, ma anche lileo, diede una profonda e nuova visione del cosmo all’inizio concetti astratti, tabelle di dati, grafici, diagrammi, tutti og- del ‘600, rivelando le montagne e i crateri sulla Luna, i satel- getti che necessitano di una costruzione visiva e di un con- liti naturali di Giove e la composizione delle nebulose. Quasi testo descrittivo più ampio. Questo bisogno si sottolinea se quattro secoli da allora, il telescopio ritorna per la seconda i destinatari delle immagini sono persone non addette ai la- più importante rivoluzione nel nostro modo di intendere lo vori, ma che in qualche modo hanno dei legami o possono spazio. Più precisamente ora si tratta del Telescopio Spa- influenzare la ricerca. ziale Hubble, frutto di sforzi internazionali e messo in orbita Dato che all’inizio del capito è già stata descritta la si- terrestre nel 1990. tuazione attuale sulla comunicazione scientifica, conclu- Data la sua posizione nello spazio, Hubble è il primo e deremo con la visione di alcune immagini rappresentative unico telescopio ottico a non soffrire della distorsione dell’at- prodotto dagli istituti di ricerca. Va sottointeso che l’aspetto mosfera e dell’inquinamento luminoso, in grado dunque di grafico delle immagini proposte cerca di essere una media prendere immagini del cosmo a risoluzioni mai viste prima. qualitativa, esistono chiaramente anche casi più fortunati o La sensibilità dello spettro di Hubble si estende dall’infraros- purtroppo più sfortunati. so all’ultravioletto, è quindi in grado di vedere il nostro invisibile, osservare fenomeni nel profondo dello spazio e indietro nel tempo. In 14 anni di attività ha effettuato più di un milione di osservazioni, producendo una media di 844 gigabytes al mese, diventando lo strumento di ricerca più produttivo mai costruito13.

[13] http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/story/#.U_xZkkvXEmY [14] http://www.spacetelescope.org, http://hubblesite.org

50 [fig 2.23]

[fig 2.23] Da Satellite Orbits – Models, Methods, Applications, Sprin- ger-Verlag, Berlin 2000.

51 [fig 2.24]

[fig 2.25]

52 [fig 2.26]

[fig 2.24] Diagramma che mostra la magnitudine delle tipologie di stelle, Ohio State University – Departement of Astronomy. [fig 2.25] Diagramma che spiega il moto retrogrado dei pianeti superiori, University of Michigan – Astronomy Departement [fig 2.26] Diagramma del sistema eliocentrico, University of Oregon

53 03. PROGETTO

54 3.1 Ipotesi di progetto

Cosa Il progetto di design è una collana editoriale che tratta i con- delle informazioni è più efficace. Non da meno costituisce cetti fondamentali delle orbite planetarie e dei pianeti stessi. un legame tangibile con ciò che è stato visto ed appreso nei La collana contiene nove volumi dei quali il primo è un’intro- contesti sopra citati. duzione ai concetti fondamentali dei moti planetari e dei rap- Siccome il tema dei libri è legato al movimento degli ogget- porti che si instaurano tra i pianeti del sistema solare, gli altri ti, il libro cartaceo presenta dei limiti di staticità. Per questa otto sono invece delle monografie per ogni singolo astro. ragione sono state accostate delle animazioni computeriz- zate, dove necessario, per complementare l’informazione. Dove La comprensione dei contenuti del libro è comunque au- I libri sono studiati per un target ed una collocazione precisa, tonoma, la controparte digitale è un supporto che facilita diventano infatti uno strumento d’uso nelle fiere e nei musei la visualizzazione e aumenta la velocità di assimilazione del della scienza, negli osservatori e nei planetari, in contesti concetto, rendendo il tutto più facile da ricordare. idonei quindi dove è già in atto un discorso scientifico. Di- Le animazioni possono essere visualizzate semplicemente ventano quindi paragonabili ai cataloghi o alle monografie su supporti digitali tramite dei link nella pagina. dei musei e delle mostre d’arte, fungendo da riepilogo e da A dipendenza delle scelte di marketing è possibile prevede- strumento didattico. re una versione totalmente digitale del prodotto, distribuito sotto forma di eBook o PDF interattivo, questa opzione offre Come la possibilità di integrare gli artefatti interattivi direttamente Data la natura del contesto il prodotto non è un classico libro nel prodotto. Si tratta di una possibili ipotesi per estendere il di testo divulgativo, ma si basa fortemente sulla dimensione bacino d’utenza che non è però stata sviluppata nel contesto visiva, le immagini quindi devono essere il soggetto, e que- della tesi. sto avviene tramite la qualità del design. A questo proposito il primo libro si spiegherà tramite un bi- Per chi lanciamento di testi e infogragiche, diagrammi, schemi, e Il prodotto si rivolge principalmente agli estrai dell’astrono- altri strumenti scientifici di visualizzazione curati nella forma mia che vogliono avvicinarsi alla materia con strumenti com- grafica. pleti e di qualità. Le monografie planetarie invece diventano libri fotografici di diventa stimolante perché mantiene un livello più alto rispet- documenti scientifici, dei quali viene esaltata l’estetica per to ai libri per iniziati, ma da comunque la pollisibilità di essere avvicinare il lettore al discorso sull’astronomia. compreso da tutti con un minimo sforzo. La scelta del prodotto editoriale deriva dal bisogno di fisici- Il target di riferimento è potenzialmente ogni visitatore di tà nel contesto di una materia così poco tangibile come l’a- luoghi o eventi dedicati alla divulgazione scientifica verso il stronomia, dove vige la regola della vetrina, del vedere e del pubblico. Il linguaggio è studiato per chi già possiede nozio- non poter toccare. Inoltre il valore qualitativo dell’oggetto ni base d’astronomia, ma la forte componente visiva è stata stampato e la sua durabilità, lo rendono in grado di attivare anche pensata per affascinare, ed eventualmente invogliare un adeguato sforzo cognitivo e un’attenzione prolungata, le i non addetti ai lavori verso l’apprendimento dell’astronomia. immagini stampate sono più gradevoli e la fruizione globale

55 3.1 Design del prodotto

Formato e griglia Durante la fase di ricerca sono emersi elementi matematici, rapporti ricorrenti, numeri importanti nel contesto, e geometrie regolari. Tra questi ho individuato l’ettagono e il numero 7 come funzionali alla progettazione dell’artefatto. Il numero 7 deriva dai sette corpi celesti antichi e dai sette metalli antichi a loro associati, e ordinati sui vertici di un ettagono (vedi ricerca, Ordine caldeo). 35.7/100 L’ettagono è una forma particolare perché sebbene sia un 19.8/100 44.5/100 poligono regolare e simmetrico, appare all’occhio molto 19.8/100 dinamico, così come i due ettagrammi interni sembrano in continuo movimento e di conseguenza mai a riposo. La base 44.5/100 dell’ettagono appare molto più ampia rispetto alla cima, dando uno slancio verso l’alto a tutta la figura. Suddividendo orizzontalmente l’ettagono sui vertici i creano tre rapporti scalari adatti alla costruzione della griglia tipografica. 35.7/100 Il formato del libro è basato quindi sull’ettagono e misura 240 x 291,7 mm, il formato leggermente panoramico è adatto a contenere immagini, infografiche e, data anche la grandezza del formato, impone che il libro sia appoggiato su un tavolo per una visualizzazione più attenta.

La gabbia tipografica è suddivisa in 7 colonne distanzia- te 7 millimetri, in grado di accomodare testo e note su due interlinee diverse. Le colonne di testo hanno una giustezza di 65-72 battute per una lettura ottimale, e possono essere distribuite in modo diverso sull’orizzontale a dipendenza del bisogno. La griglia non è speculare sulla dorsale per le doppie pagine, è invece ripetuta in modo uguale da pagina a pagina. Il margine esterno della pagina sinistra per esempio, è uguale al margine interno della pagine destra, questo vale anche per gli elementi tipografici come i numeri di pagina o le note al testo. L’arrangiamento consecutivo è studiato per destabilizzare l’equilibrio centrale, dando continuità e moto all’interno dell’impaginato. La somma di questi elementi atipici produce allineamenti non immediati, che possono sembrare disorganizzati se visti singolarmente. Con lo scorrere delle pagine l’ordine emerge e diventa riconoscibile.

Tipografia In totale sono stai utilizzati quattro caratteri tipografici lineari. Per il testo è stato utilizzata una font grottesca con le termi-

56 1 : 0.627 1: 0.7818 1 : 1.594 1: 1.279

A sinistra: la costruzione della griglia tipografica sulla base dell’ettagono. Sopra: la ricerca delle proporzioni tramite l’ottagono (la scelta a destra).

57 nazioni leggermente arrotondate, vero corsivo e numeri minuscoli, disegnata apposta per la microtipografia. Le titolazioni usano due font display dalla connotazione scientifica e dal sapore futuristico. I titoli dei capitoli principali riprendono lo schema e la font delle copertine che diventano identitari. La font è geometrica e disegnata visi- bilmente sul quadrato, rendendo le lettere ampie e vistose. La seconda font per le titolazioni contrasta la prima per la lar- ghezza delle lettere, ora strette e rettangolari. Infine per i capilettera è stata usata una font molto particolare. Con rigorosità geometrica, un tratto invariabile, l’uso di aste perpendicolari, cerchi ed incroci, è in netta sintonia con la simbologia planetaria che è in uso nei diagrammi del libro. La disposizione del testo sulla pagina è rigorosamente strut- turata su due colonne compatte, giustificate e di lunghezza uguale. È stata ricercata questa forma, insieme all’uso dei capilettera, il maiuscoletto e i numeri minuscoli, per dare un vago ricordo dei primi libri stampati a caratteri mobili, ma ri- visti con un tono più moderno. Una doppia interlinea è stata disegnata per accomodare il corpo del testo ed il corpo delle note.

58 Figa sans (capilettera)

0123456789 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

Orbitron (titolazioni principali)

0123456789 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

RBNo.1 (titolazioni secondarie)

0123456789 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

PF Square sans (corpo testo)

0123456789 0123456789 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

59 Paletta cromatica Tutta la collana segue un rigore cromatico molto limitato, gli unici colori presenti sono infatti derivati dai colori reali dei pianeti, in seguito modificati ed armonizzati in una paletta dai toni pastello. I colori sono sempre posti su sfondi neri per risaltare ed indicano sempre il simbolo o il pianeta corrispondente, così il codice diventa riconoscibile ed identitario.

C: 4 C: 29 M: 12 M: 42 Y: 100 Y: 51 K: 0K K: 2K

C: 21 C: 4 M: 26 M: 9 Y: 24 Y: 38 K: 0K K: 0K

C: 0 C: 41 M: 52 M: 0 Y: 90 Y: 2 K: 0K K: 0K

C: 91 C: 93 M: 52 M: 0 Y: 0 Y: 3 K: 0K K: 0K

C: 0 C: 2 M: 69 M: 23 Y: 68 Y: 73 K: 0K K: 0K

60 0.046 0.0

0.049 0.007

0.055 0.011 1.9 7 0.8 1.3 1.9 2.5 3.4 5.1 0.205 0.094 0.057 0.017

VELOCITÀ ORBITALE (KM/S) ECCENTRICITÀ INCLINAZIONE (GRADI) ASTRO

47.4

35.0

29.8

24.1

13.1 9.7 6.8 5.4

0.0

m 0 5 10 15 20 25 s2

A sinistra: paletta cromatica e simbologia corrispondente. Sopra: uso del colore con sfondo nero per le infografiche.

61 Copertine La copertina è il primo elemento che connota il libro e definisce l’identità della collana. Gli elementi tipografici sono pertanto in uno schema ripetuto. La scelta delle immagini è stata fatta per creare unità nei soggetti, ma anche per provo- care ritmo con inquadrature e dettagli differenti. Il secondo ragionamento che sta dietro alle copertine, è il fatto che devono essere in grado di suggerire ma non di sve- lare, ed in un certo senso contrapporsi alla veste grafica dei contenuti. I soggetti vengono mostrati quel tanto da essere riconoscibili, ma mai interamente. Anche l’uso forzato del bianco e nero non lascia intendere a fondo il contenuto del libro. Allo stesso tempo il trattamento delle immagini vuole creare curiosità, l’apparato grafico delle copertine è basato sulle immagini satellitari inviate dalle prime sonde spaziali negli anni ’60 e ’70. Queste sovrapponevano all’immagine elementi di misurazione come griglie e scale cromatiche, che sono diventati fortemente identitari e connotativi dell’inizio dell’esplorazione spaziale. Riproporli sulle copertine è un’analogia non esplicitata dell’esplorazione che i libri prongono. La serie di copertine diventa così una sorta di viaggio dal centro del sistema solare verso i confini più esterni, ed ogni fotografia è una fermata per scoprire qualcosa di nuovo. La griglia presente sulla copertina non è ripresa esattamente dalle foto originali, ma è bensi parte della griglia tipografica interna messa a vista.

A parte la fotografia in copertina del Volume 1, che è già stata presentata nello stato dell’arte, tutte le altre immagini pro- vengono dalle sonde Voyager e Cassini, e sono disponibili nel database della Jet Propulsion Laboratory, Nasa (http:// voyager.jpl.nasa.gov/gallery/).

A destra: le copertine di tutti i volumi della collana.

62 Lorenzo Gada Orbitografia Orbitografia

rbite rbite Orbitografia rbite O O O è un progetto di tesi in comunicazione visiva che tratta di visualizzazione 1 — Delle Orbite 1 — Delle Orbite 1 — Delle Orbite

di orbite e di immagini l l l Delle lume 1 — Delle lume 1 — Delle planetarie. lume 1 — Delle Vo Vo Vo grafia Vo grafia Vo grafia Vo o o o rbit rbit rbit O O O grafia grafia grafia o o o rbit rbit rbit O O O Volume 1 — Delle Orbite

Orbitografia Orbitografia Orbitografia rbite O ercurio enere enere 3 — Di V 1 — Delle Orbite l l lume 2 — Di M Delle lume 1 — Delle lume 3 — DiV Vo Vo Vo grafia Vo grafia Vo

o o

rbit rbit O O grafia grafia grafia o o o rbit rbit rbit

O Volume 1 — Delle Orbite O Volume 2 – Di Mercurio O Volume 3 – Di Venere

Orbitografia Orbitografia Orbitografia erra erra arte iove arte ella T 4 — D 4 — Di M l l lume 4 — Della T lume 5 — Di M lume 6 — Di G Vo Vo Vo grafia Vo grafia Vo o o

rbit rbit O O grafia grafia grafia o o o rbit rbit rbit

O Volume 4 — Della Terra O Volume 5 – Di Marte O Volume 6 – Di Giove

Orbitografia Orbitografia Orbitografia o rn u rano ettuno at lume 8 — Di U lume 7 — Di S lume 9 — DiN Vo Vo Vo

grafia grafia grafia o o o rbit rbit rbit

O Volume 8 – Di Urano O Volume 7 – Di Saturno O Volume 9 – Di Nettuno

63 Illustrazioni Lo stile delle illustrazioni è studiato per essere in linea con gli altri elementi grafici, soprattutto per quanto riguarda i carat- ECCENTRICITÀ TEMPO (ANNI)

0.20 teri tipografici e i diagrammi delle orbite. È stato fatto largo 0.15 0.10

0.05 uso dei tratti continui e tratteggiati, molte linee e pochi cam- 0.00 0.08

0.06 piture piene di colore, le infografiche vogliono rimanere più 0.04 0.02 chiare possibilema con l’utilizzo di pochi elementi sottilmen- 0.00 INCLINAZIONE (GRADI) TEMPO (ANNI) 10 8 te differenziati tra loro. L’aspetto finale è quasi teso all’imma- 6 4 2 ginario fantascientifico. 0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -6 x 105 -4 x 105 -2 x 105 OGGI 2 x 105 4 x 105 6 x 105

ECLITTICA MOTO DI VENERE

INCREMENTO (ANNI) +0 +24 +48 +72 +96 +120 +144 +168 +192

MARTE GIOVE SATURNO URANO NETTUNO PLUTONE •

Rivoluzione: 686.98 giorni Rivoluzione: 11.86 anni Rivoluzione: 29,42 anni Rivoluzione: 83,75 anni Rivoluzione: 163,72 anni Rivoluzione: 247,92 anni Giorno solare: 24.66 ore Giorno solare: 9.93 ore Giorno solare: 10,66 ore Giorno solare: 17,24 ore Giorno solare: 16,11 ore Giorno solare: 153,28 ore Eccentricità: 0.093 Eccentricità: 0.048 Eccentricità: 0,055 Eccentricità: 0,046 Eccentricità 0,008 Eccentricità: 0,248 Inclinazione: 25.19° Inclinazione: 3.13° Inclinazione: 26,73° Inclinazione: 97,86° Inclinazione: 29,56° Inclinazione: 122,46°

L’orbita di Marte è la più Giove combina L’orbita di Saturno è quasi Urano è inclinato di oltre Nettuno orbita su quasi Il pianeta nano ha Per i pianeti Mercurio e eccentrica escludendo un’inclinazione dell’asse tre volte più eccentrica di 90° sul suo asse, quindi un cerchio perfetto, ma un’eccentricità estrema, Venere è impossibile Plutone. Per questa di rotazione e un’eccen- quella della Terra, mentre ruota quasi perpendico- ha una inclinazione più tanto da incrociare costruire un analemma ragione la sua equazione tricità ridotta. Questi l’inclinazione è maggiore lare alla sua orbita. Il larga rispetto alla Terra. l’orbita di Nettuno. La perché la durata di un del tempo produce una fattori producono una di qualche grado. Il moto apparente del Sole L’analemma di rotazione è lenta, un anno è minore di quella forma ellittica nel suo forma analemmica pattern del suo all’equatore è orizzontale. conseguenza è dominato singolo giorno dura 153 del giorno solare. analemma. La leggera regolare e con un solo analemma è caratteristis- Per questo Urano dall’inclinazione dell’asse ore, l’inclinazione forma a goccia è periodo. L’inclinazione co della sua eccentricità, sperimenta quasi sei di rotazione che produce dell’asse di 122° produce paragolabile al quella di ridotta non distorce la mentre l’inclinazione è mesi di giorno e sei di un doppio periodo. una rotazione retrograda. Saturno, I pianti hanno figura ovale, che è responsabile della forma notte. L’analemma non Siccome l’eccentricità è Questi effetti combinati infatti inclinazioni simili. semplicemente il risultato a goccia e della leggera può essere visto ovunque molto bassa il punto di nell’equazione del tempo La diversa inclinazione della curva sinoidale sovrapposizione di sul pianeta e la sua incrocio è quasi a metà e causano una variazione però fa si che la forma prodotta dalla sua periodo. forma appare allungata la figura forma quasi un massima di quasi 200 non si incroci. equazione. orizzontalmente. “8” perfetto. minuti in un anno.

64 Le sonde sono state lanciate rispettivamente nel 1977 e nel 1997, Voyager è l’unico oggetto mai costruito ad essere usci- to dal sistema solare. Per questi motivi la disponibilità di scelta e la risoluzione delle immagini in certi casi era ristretta.

Animazione L’animazione di esempio che è stata creata riguarda la visualizzazione delle congiunzioni inferiori tra Terra e Venere, e la suddetta Rosa di Venere che ne emerge. Per l’uso della simbologia, dei colori e dei tratti, questa semplice ma efficace simulazione diventa un un diagramma come quelli nel libro, ma in movimento. In questo caso si tratta di un sistema eliocentrico con i giu- sti rapporto scalari tra Terra e Venere, nel movimento viene evidenziato il punto medio tra i due pianeti che disegna in rosso la rosa. Il programma è stato creato in Processing e suo costituire una applicazione stand o essere esportata per la visualizzazione sul web.

A destra: Frame dell’animazione sulla Rosa di Venere.

65 Volume 1 – Timone

Orbitografia

Orbitografia Volume 1 – Delle Orbite

lorenzo GaDa

SUPSI ScUola UnIverSItarIa ProfeSSIonale Della SvIzzera ItalIana

Volume 1 – Delle Orbite

“Se Dio onnipotente mi avesse consultato prima di imbarcarsi nella creazione, avrei raccomandato qualcosa di più semplice.” 00 INDICE 11 ...... 00 INTRODUZIONE

19 ...... 0 1 PUNTI DI VISTA 20 ...... 1.1 IPPARCO E ARISTARCO 21 ...... 1.2 TOLOMEO E COPERNICO 22 ...... 1.3 BRAHE E KEPLERO 28 ...... 1.3 NEWTON E EINSTEIN

31 ...... 02 MOTI APPARENTI 32 ...... 2.1 ORDINE CALDEO 33 ...... 2.2 ZODICO MODERNO 36 ...... 2.3 DANZE CELESTI 38 ...... 2.4 CICLO DI SAROS 38 ...... 2.5 IL GRANDE ANNO 40 ...... 2.6 EQUAZIONE DEL TEMPO

47 ...... 03 LA FORMA DELLE ORBITE 48 ...... 3.1 GIOSTRA COSMICA 49 ...... 2.2 TIPOLOGIE PARTICOLARI 52 ...... 3.3 PUNTI DI LAGRANGE

55 ...... 04 FORME NEL VUOTO Tesi di laurea Progetto grafico, 56 ...... 4.1 FORMAZIONE di Lorenzo Gada testi e illustrazioni: 57 ...... 4.2 GEOMETRIE SISTEMICHE Lorenzo Gada 57 ...... LEGGE DI TITIUS BODE Bachelor in Comunicazione Visiva Stampa: 58 ...... SIMMETRIA PLANETARIA SUPSI Lepori Storni, Lugano 59 ...... RISONANZA ORBITALE Anno accademico 2013/2014 Lugano, 25 agosto 2014 62 ...... 4.3 GEOMETRIE SINGOLE Relatore: Franco Cavani Copie: 3 64 ...... SEZIONE AUREA Studente: Lorenzo Gada Caratteri: 66 ...... TERRA E VENERE PF Square Sans, Panos Vassiliou, 2005 Orbitron, Matt McInerney, 2009 67 ...... DALLA TERRA ALLA LUNA RBNo2.1a, Rene Bieder, 2012 68 ...... QUARTI PER IL QUARTO PIANETA Figa Sans, Pier Paolo, 2012 69 ...... SESTI PER IL SESTO PIANETA © Lorenzo Gada 2014 © SUPSI 2014 70§ ...... 05 GLOSSARIO

Re Alfonso X El Sabio (il Saggio) di Castiglia (1221 – 1284) dopo essere stato istruito sul modello tolemaico del sistema solare. [fig.0.01] Introduzione

00 INTRODUZIONE 00 INTRODUZIONE SIMBOLOGIA PLANETARIA

➔ tavola.0.01 ↪ http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=SolarSys

ella fisica moderna, delle quattro interazioni fondamentali che Quello che sappiamo osservando il cosmo è che siamo su un pic- N regolano i comportamenti della materia, la gravità è certamente colo pianeta che orbita una stella relativamente piccola, la quale ruota la forza più debole, ma non per questo è meno importante. La sua im- attorno un centro comune insieme ad altri milioni di stelle formando una portanza sta nell’ampiezza del campo d’azione, virtualmente illimitato, galassia. È solo dal 1919 che, grazie all’astrofisico Edwin Hubble (Stati e nel fatto che è prodotta da qualsiasi corpo dotato di massa o energia. Uniti, 1889 – 1953), sappiamo che come la nostra galassia ce ne sono k| 13 14 15 È la legge della natura che agisce a livello macroscopico e tiene unito molte altre nel cosmo. La più vicina a noi è Andromeda e si trova a circa [fig.0.01] MERCURIO TERRA MARTE GIUNONE PALLAS SATURNO URANO PLUTONE l’intero cosmo secondo una semplice regola: più un corpo ha massa più 2,5 milioni di anni luce da noi, è l’oggetto più distante visibile ad occhio Traiettoria della sonda Caratterizzato dalle Il simbolo è un globo con Lo scudo e la lancia di Divinità celeste e lunare Pseudonimo di Atena Crono per i greci e padre Padre di Saturno e dio In principio Ade, nella attrae con forza gli altri corpi. L’enciclopedia italiana del sapere Treccani nudo. La nostra Via Lattea e Andromeda insieme a circa altre 70 ga- Cassini-Huygens attorno alette sul copricapo o equatore e meridiano, Marte, dio della guerra per i romani, dea della nella mitologia greca e di Giove, il simbolo rap- dei cieli, unico pianeta a mitologia classica è il a Saturno. In evidenza dal bastone caduceo del alternativamente è di e figlio di Giunone. I suoi donna, della fecondi- controparte di Minerva presenta una falce o un prendere il nome dalla dio degli inferi. riporta queste definizioni: lassie compongono un agglomerato lungo circa 10 milioni di anni luce, le orbite dei satelliti del messaggero degli dei rado simboleggiata da festeggiamenti si tene- tà. Controparte di Era per i romani, il simbolo è falcetto, perché egli è il mitologia greca. Il simbolo è una variante chiamato propriamente Gruppo Locale, e tenuto insieme dal prodotto pianeta. È entrata in Mercurio. un globo crucigero. vano in marzo, dal quale per i greci. Il simbolo una lancia stilizzata. patrono del raccolto. Il simbolo è un ibrido tra del tridente di Nettuno gravità: dal latino gravitās, peso. della loro stessa gravità. A 54 milioni di anni luce da noi si trova il grup- orbita nel sistema il 30 il mese trae il nome. rappresenta uno scettro quello di Marte e quello giugno 2004, dopo aver culminante in una stella. del Sole. gravitazione: proprietà fondamentale e caratteristica (insieme con l’i- po più vicino, l’ammasso della Vergine, chiamato così perché si trova percorso 6.1 miliardi di nerzia) di tutta la materia consistente nel fatto che fra due corpi materiali nella costellazione della Vergine. Esso si stima contenga dalle 1'300 chilometri. si esercita sempre una mutua attrazione, direttamente proporzionale alle alle 2'000 galassie. © Nasa / Jpl ↪ http://www.nasa.gov/ i| loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Gruppi e ammassi vicini vengono raggruppati in oggetti più grandi e centers/jpl/news/cassini [fig.0.03] La forza di g. tra due masse puntiformi m e M, poste a distanza r l’una irregolari detti super ammassi. Il nostro Gruppo Locale e il vicino ammasso 20121015.html Mappa creata per il dall’altra, è diretta secondo la loro congiungente e vale: della Vergine si trovano nel super ammasso della Vergine (o Super ammasso WWF Energy Report dallo studio Locale), il quale oltre a noi contiene almeno altri 100 gruppi e ammassi di i| d'architettura galassie, coprendo una distanza di circa 110 milioni di anni luce. [fig 0.02] olandese OMA / AMO m×M Nell’universo osservabile si contano milioni di altri supermassivi di- La prima fotografia © OMA / AMO F = G× della Terra con la ↪ http://oma.eu r2 stribuiti non uniformemente, che formano le strutture più grandi conosciu- Luna in primo piano, [fig.0.03] [fig.0.04] te. Vengono chiamati filamenti e sono linee punteggiate da galassie che scattata dalla [fig.0.04] òrbita s. f. [dal lat. orbĭta, propr. «traccia segnata dalla ruota; linea circo- separano gli ammassi dai grandi vuoti cosmici, dove pochi oggetti sono sonda Lunar Orbiter 1, quantistica. Questo altro non è che un modo di descrivere la gravitazione sfida della rappresentazione piana di una superficie sferica. Ogni sistema plessità, ma la cosa più sorprendente è che la complessità non richiede Mappa globale alter- il 23 agosto 1966. nativa a proiezione lare», der. di orbis «cerchio, circonferenza»]. – alla deriva, persi in spazi siderali grandi fino a 500 milioni di anni luce. © Nasa usando le regole della meccanica quantistica, dove particelle elementa- è comunque basato su parametri relativi e sulla conoscenza del mondo, idee complesse, le idee sono in realtà abbastanza semplici, l'idea della pseudo-cilindrica. SOLE VENERE LUNA VESTA CERERE GIOVE CHIRONE NETTUNO ERIS Traiettoria descritta da un corpo in movimento intorno a un altro corpo; Questa configurazione dell’universo è il risultato che si ottiene ap- ↪ http://www.nasa. ri (quark) sono gli agenti responsabili dell’interazione della materia. La per questo può sempre essere messo in discussione quando se ne pre- forza di gravità è di per sé abbastanza semplice. Sfoggia una schiera di Dea dell’amore e della In antichità diversi L’asteroide prende il Origine della parola Equivalente di Zeus e È una cometa periodica Dio del mare, il simbolo Nella mitologia greca il termine è usato soprattutto per indicare la traiettoria di un corpo sotto plicando la forza di gravitazione ad un sistema e lasciandogli abbastan- gov/multimedia/image- gravità quantistica rappresenta il mattone mancante al completamento senta uno migliore. simboli provenienti da bellezza, Afrodite per simboli indentificavano nome dalla dea romana cereale, è la dea del figlio di Crono, era per che prende il nome da è una stilizzazione del è la dea minore del gallery/image_featu- molte culture e con si- i romani. Il pianeta ne la luna crescente o del focolare, equivalente raccolto detta anche i greci e romani il capo centauro figlio di Crono tridente impugnato da caos e della discordia. l’azione di campi di forze centrali: in astronomia, con riferimento al moto za tempo per interferire. Secondo un recente esperimento condotto con re_623.html del modello standard unificatore. Grazie figure come Copernico e Galileo, ed all'introduzione del me- In queste pagine verranno analizzati i suoi frutti principalmente in gnificati appartenenti a prende il nome perché è calante, la luna piena o per la greca Hestia. Demetra, il simbolo è degli dei, il simbolo (Saturno) e nipote di Nettuno Vari simboli sono stati dei pianeti intorno al Sole e dei satelliti intorno a un pianeta (nonché, successo all’università di Firenze, il collante evolutivo e responsabile di Nonostante da secoli scienziati ed astronomi si interrogano sulla todo scientifico, il grande potere della scienza è proprio quello di essere rapporto al nostro sistema solare. Già in questo piccolo spazio si manife- vari campi, come la ra- il più luminoso nel cielo. la nuova luna. Il simbolo è una fiamma interpretabile come stilizza la saetta datagli Urano, perchè incrocia proposti per Eris, questo [fig 0.02] nel caso di stelle doppie, della stella di massa minore intorno a quella di tutti i cambiamenti macroscopici, la costante di gravitazione scoperta da vera natura della gravità, ciò che hanno continuato a fare molto bene è in grado di smentirsi e rinnovarsi ad ogni scoperta, soprattutto se con- stano fenomeni curiosi e percettivamente stimolanti. ligione, il simbolismo, la il simbolo rappresenta sull’altare del focolare. un falcetto, un fascio dai ciclopi. queste orbite. rappresenta la Mela vessillologia, eccetera. uno specchio a mano, di frumento, una “C” Il simbolo è un centauro d’oro della discordia. massa maggiore); […] Newton, vale 0,0000000000667191. osservare e descrivere i suoi effetti sui corpi fisici. traddittoria ai paradigmi già naturalmente accettati. Il più conosciuto deriva è anche il simbolo rovesciata. stilizzato. La trattazione matematica rigorosa del problema dei moti planetarî, che, Rimane l’incertezza di come la forza di gravità agisca fisicamente. Durante questi processi di visualizzazione concettuale spesso Per quanto riguarda questo libro si può dire che il suo scopo è dal geroglifico che nella del rame e del sesso sulla base della legge di gravitazione universale di Newton, deduce le Si tratta dell’unica forza delle quattro leggi fondamentali che non rientra l’uomo ha dovuto risolvere problemi arbitrari con soluzioni di convenien- quello di parlare di conquiste e scoperte scientifiche, grandi e piccole, mitologia egizia rappre- femminile. senta Ra, dio Sole. proprietà dei moti celesti in forma di equazioni dinamiche del moto, e nella teoria dei Quanti. Come Maxwell capì nel 1873 che elettricità e za piuttosto che di accuratezza. Alcuni di questi esempi comprendono attorno al concetto fisico della gravità e del suo manifestarsi. da cui possono essere ricavate come caso particolare e approssimato le magnetismo sono due manifestazioni della stessa forza (ora conosciuta la costruzione di calendari adatti all’organizzazione della vita civile, la In fondo è tra i responsabili dell'evoluzione cosmica, e pertanto della leggi di Keplero. come elettromagnetismo), oggi si è alla ricerca della cosiddetta gravità suddivisione dei fusi orari, l’orientamento nord-sud dei poli, o la difficile nostra. Ci ha mostrato come una sistema può generare immensa com-

01 01 PUNTI DI VISTA PARAMETRI ORBITALI DEI PIANETI NEL SISTEMA SOLARE

1.1 IPPARCO E ARISTARCO 1.2 TOLOMEO E COPERNICO 1.3 BRAHE E KEPLERO ➔ tavola.1.01 ↪ http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/planetfact.html

n un certo modo relativistico di osservare l’universo, il modello geo- La difficoltà stava nel fatto che questi oggetti sembravano vagare laudio Tolomeo (Grecia, ca. 100 – ca. 175), ultimo grande astro- Nell’anno della sua morte, 1543, venne pubblicata a Norimberga ue anni dopo la morte di Copernico nacque Tycho Brahe (Danimar- L’ironia sta nel fatto che la complessità dei moti di Marte deriva 0.046 0.0 centrico tolemaico è fisicamente corretto nel descrivere il moto degli nel cielo, invertendo il senso di marcia, disegnando apparenti cerchi o nomo antico, respinse duramente la teoria di Aristarco con rigore la sua più grande opera scientifica De revolutionibus orbium coelestium. ca, 1546 – 1601), divenne presto famoso per le sue accurate mi- dalla sua orbita estremamente ellittica e decentrata sulla quale Brahe 0.049 C [ ] In fisica e soprattutto 0.007 I | ¹ D oggetti visibili nella volta celeste. Ciò che accomuna le svariate culture curve ad “s”, un tipo di movimento definito retrogrado. k disciplinare e sostenendo il geocentrismo di Ipparco. Basò le sue ragioni È considerato uno dei maggiori eventi nell’evoluzione del pensiero scien- surazioni del cielo notturno ad occhio nudo. Fu uno degli ultimi astronomi aveva registrato molti dati, senza mai riuscire a farla funzionare coeren- nella relatività generale, 0.055 0.011 1.9 [ ] 7 che hanno sviluppato questo sistema è il quadro di riferimento ¹ , è sem- L’astronomo antico Ipparco di Nicea (Grecia, ca. 190 a.C. – 110 [fig 1.01] in gran parte sul fatto che questo sistema poteva prevedere con accura- tifico perché rappresenta un radicale cambio di paradigma cosmologico. definisce le coordinate che con gran favore della Chiesa cercò di riportare la Terra al centro del temente al suo modello. 0.8 1.3 1.9 2.5 3.4 5.1 0.205 0.094 0.057 0.017 plicemente il fatto che tutti quanti osservarono il cielo stando sulla Terra. a.C.) riuscì a spiegare queste strane acrobazie celesti con un complesso 2MASS Redshift survey, 20 tezza il movimento degli astri per molti anni a venire. Copernico semplificò il modello del sistema solare, ma commise spaziali nel tempo ed il 21 Cosmo. Il modello di Brahe assomiglia alla filosofia geocentrica descritta Nel 1608 Keplero propone la sua prima Legge dei moti planetari, 22 completata nel 2011, punto di riposo. Siccome Se questo sembra evidente, lo è meno immaginare effettivamente sistema di epicicli e deferenti, ovvero movimenti circolari su un’orbita la mappa 3D più com- Oggi il modello geocentrico è conosciuto come tolemaico, perché l’errore di assumere implicitamente che le orbite fossero circolari, in ac- anche un osservatore è nel quinto libro del Bhagavata Purana, uno dei testi sacri della cultura descritta da lui stesso in questo modo: Le orbite descritte dai pianeti at- come un corpo si possa muovere attorno a noi se noi non siamo il punto più grande. Egli ordinò gli otto corpi celesti su otto sfere concentriche in pleta del nostro universo sebbene l’idea originale non fosse sua, egli lo definì con grande preci- cordo con la filosofia aristotelica. Questo rese nuovamente necessario in movimento, la scelta induista. Brahe descrive il Sole e la Luna in orbita attorno alla Terra, im- torno al Sole sono ellissi di cui il Sole occupa uno dei fuochi. Questa legge VELOCITÀ ORBITALE (KM/S) ECCENTRICITÀ INCLINAZIONE (GRADI) ASTRO [ ][ ] centrale della sua orbita. Nella pratica la questione è in realtà total- base alla loro velocità di movimento apparente, per prima la Luna, poi locale. Contiene oltre sione matematica. La sua opera più importante, Almagesto, pubblicata riccorre alle macchinazioni degli epicicli per spiegare i moti retrogradi. è relativa e determinerà mobile al centro, gli antichi pianeti invece in orbita attorno al Sole. fu chiamata Legge delle orbite ellittiche.[3] ³ ⁴ Johannes Kepler, 45'000 galassie su un posizioni e inclinazione Astronomia nova, 1609. mente arbitraria e relativa solo al punto in cui ci sembra più conveniente Mercurio, Venere, Sole, Marte, Giove, Saturno, ed infine la volta delle stel- diametro di 115 Mega- attorno al 150, fu il libro d’astronomia che nessuno mise in discussione Una scissione di pensiero si manifestò tra chi sosteneva le ipotesi degli altri oggetti. Anche Brahe non discusse la perfetta circolarità delle orbite celesti, ma Appena un anno dopo scrisse la Legge delle aree, che descrisse 47.4 costruire il nostro modello. Per studiare il moto relativo non c'è differen- le fisse. Tutto quanto in rotazione attorno alla Terra, immobile al centro parsec. apertamente per più di un millennio. di Copernico e chi rimaneva fedele agli insegnamenti più antichi. L'elio- cercò di creare un sistema ibrido tra i due modelli più diffusi. come: Il raggio vettore che va dal Sole a un pianeta spazza aree uguali in [ ] za nella scelta del quadro di riferimento, è quando vogliamo studiare il dell’universo. L’arrivo del Rinascimento in Europa portò però aria di cambia- centrismo incontrò dure opposizione per ancora molte decadi perchè in ² Termine utilizzato da La decisiva svolta alla comprensione dei moti planetari si ebbe intervalli di tempo uguali. Significa che un pianeta si muove più in fretta © Harvard-Smithsonian Platone per descrivere [ ] moto in termini di forze d’attrazione che questa scelta assume impor- La perfezione matematica e l’armonia geometrica del modello di Center for Astrophysics mento anche nella scienza del cosmo. In particolare fu il matematico ed contrario con le scritture della Bibbia e della Genesi. Fu in particolare il «luogo sopra il cielo» quando il giovane Johannes von Kepler, detto Keplero (1571 – 1630), vicino al Sole e più lentamente lontano da esso. 4 tanza. È palese per noi oggi che un sistema geocentrico comporterebbe Ipparco, così in simbiosi con gli ideali filosofici ed estetici degli antichi ↪ http://wise2.ipac. astronomo Nicola Copernico (Polonia, 1473 – 1543) a dare una svolta Galileo Galilei, sostenitore della teoria copernicana, a pagarne le con- o «sopra il cosmo» […]. nato in Germania, si spostò a Praga per diventare assistente di Brahe. Per questa ragione la velocità areolare[5] è sempre costante mentre la [⁵] Da area, il termine uno sforzo cognitivo elevato e inutile per capirne il funzionamento, oltre greci, hanno giocato sicuramente un ruolo decisivo nell’ascesa all’accet- caltech.edu/staff/ decisiva alla questione del moto dei pianeti, proponendo nuovamente seguenze con il famoso processo del 1633, nel quale la Chiesa cattolica (Enciclopedia Italiana Spaventato dalla bravura del giovane e impaurito dalla possibilità di ve- velocità orbitale è invece inversamente proporzionale alla distanza dal indica la velocità in cui 35.0 jarrett/2mrs/2mrs.html Treccani). un raggio vettore che ad essere fondamentalmente errato e meccanicamente troppo articolato. tazione del sistema geocentrico. Il cerchio era considerata la forma per- l’ipotesi eliocentrica, detta anche eliostatica. lo condannò per eresia. Solo pochi anni prima, tra il 1615 e il 1616, La dere la sua fama eclissata, Brahe assegna a Keplero la difficile questio- corpo fisso. L’area dello spazio percorso da un pianeta in un certo periodo viaggia su una linea Questo ingannevole concetto è stato dibattuto per secoli, invocando fetta, era quindi congeniale ad ospitare i pianeti nell’iperuranio[²]. Nei suoi primi scritti Copernico dimostra come il sistema eliocen- Chiesa aveva messo al bando l'intero copernicanesimo come atto di rene di descrivere l’orbita di Marte. Compito particolarmente problematico di tempo è però sempre la stessa anche se la velocità orbitale cambia. curva, spazza una 29.8 importanti significati filosofici e metafisici. Tenendo impegnati astronomi Per questi motivi la teoria di Ipparco, più precisa sebbene più com- trico sia notevolmente più semplice per spiegare le meccaniche cele- pressione verso una teoria inadeguata che stava assumendo rilievo. che tenne impegnati gli astronomi per lungo tempo, servì a Brahe per Infine nel1619 , ben 11 anni dopo la sua prima legge, Keplero pro- superficie. antichi e meno antichi, la battaglia alla ragione ha spinto queste persone a plessa, fu più convincente dell’eliocentrismo postulato precedentemente ste, poiché richiede meno ruote, o sfere, per descrivere correttamente il Grazie però alle notevoli elaborazioni del sistema eliocentrico da escludere Keplero dall’accesso a tutti gli altri dati dei suoi archivi. vò che: i periodi orbitali elevati al quadrato sono proporzionali ai semiassi 24.1 produrre fantastiche opere d’arte visive, sistemi orbitali, orologi meccanici, da Aristarco di Samo (Grecia, ca. 310 a.C. – 230 a.C.) nel III secolo a.C. modo dei corpi e per spiegare l'alternanza delle stagioni, casuate dall'in- parte di Galileo e Keplero, presto non ci fù più modo di contestare la Ironia volle che proprio la complessità dell’orbita di Marte, aiutò Ke- maggiori dell'orbita, elevati al cubo.[6] [⁶] Johannes Kepler, Har- schemi per la comunicazione e l’illustrazione delle proprie ipotesi. La grossa critica che i coevi di Aristarco mossero alla teoria elio- clinazione dell'asse terrestere. scientificità della "nuova" teoria. plero a formulare quelle che diventeranno le indispensabili Leggi del moto Più un corpo si trova vicino al centro del campo gravitazionale, più ruo- monices Mundi, 1619. I pianeti (dal greco planétai, vagabondi) erano nell’antichità gli centrica, fu l’incapacità di spiegare perché, posti noi osservatori su un planetario, assicurandogli un posto nella storia del progresso umano. terà in fretta attorno ad esso, secondo una costante che vale quindi per oggetti con il moto più difficile da descrivere, calcolare la posizione nel pianeta che si muove, le stelle fisse rimanessero effettivamente fisse. Sforzandosi di evitare le stesse conclusioni di Copernico, Keplero tutti i pianeti nello stesso sistema. tempo del Sole e della Luna era una faccenda complessa ma in fondo Grazie alla scuola di Archimede, che abbracciava la teoria eliocentrica, giunse alla realizzazione che le orbite planetarie non sono mai dei cerchi, Con queste leggi Keplero fu in grado di calcolare la distanza esat- 13.1 fattibile, tanto che già i babilonesi erano in grado di prevedere eclissi e sappiamo che Aristarco oltrepassò l’ostacolo supponendo giustamente ma bensì delle ellissi che non ruotano attorno allo stesso esatto punto. ta dei pianeti dal Sole, la velocità di rivoluzione e l’eccentricità dell’orbita. 9.7 rotazioni stagionali. Gli altri Dei vagabondi invece sfidavano ogni calco- che le stelle fisse si trovavano ad una distanza così grande che la parallas- Spiegò così l’avvicinarsi e l’allontanarsi dei pianeti senza ricorrere agli Le tre leggi di Keplero sul moto planetario continuano ad essere in uso 6.8 lazione geometrica. se terrestre non era sufficiente a rivelare alcuna differenza di posizione. antichi epicicli, che risultano essere un effetto creato dall’osservazione ai nostri giorni, insieme alla Legge sul moto e alla Legge di gravitazione 5.4 di orbite ellittiche e concentriche da un punto di vista in movimento. universale costituiscono i fondamenti della fisica moderna. i| 0.0 [fig 1.02] Schema degli epicicli e deferenti in un EPICICLO DEFERENTE sistema a tre corpi. x [fig 1.03] Panoramica sul sistema Si riconosce immediata- Per la Terra non si usa Moto lunare progrado. solare: eccentricità, mente l'ordine dei l'inclinazione perché inclinazio dell'orbita e pianeti. Le velocità orbitali il suo piano è di riferimen- [fig 1.04] velocità orbitale. non sembrano però to per gli altri pianeti. [fig.1.02] [fig.1.03] [fig.1.04] Moto lunare retrogrado. Lo spessore delle barre rispettare il rapporto con I parametri per la Luna indica la massa del i semiassi maggiori sono in rapporto alla pianeta. per via dell'eccentricità Terra e non al Sole. [fig.1.01] Punti di Vista

MECCANICHE CELESTI: IPOTESI IPPARCO-TOLEMAICA MECCANICHE CELESTI: IPOTESI COPERNICANA MECCANICHE CELESTI: IPOTESI TICONICA MECCANICHE CELESTI: IPOTESI KEPLERIANA

➔ tavola.1.02 ↪ CLAUDIO TOLOMEO, ALMAGESTO, ~150 ↪ http://www.yorku.ca/lbianchi/sts3700b/lecture05a.html ➔ tavola.1.03 ↪ NICCOLÒ COPERNICO, DE REVOLUTIONIBUS ORBIUM CELESTIUM, 1543 ↪ http://casswww.ucsd.edu/archive/public/tutorial/History.html ➔ tavola.1.04 ↪ TYCHO BRAHE, 1'580 ca. ↪ http://homework.uoregon.edu/pub/class/123/tycho.html ➔ tavola.1.05 ↪ JOHANNES KEPLER, MYSTERIUM COSMOGRAPHICUM, ↪ 1595, http://www.library.illinois.edu/rbx/ 1.4 NEWTON ED EINSTEIN

ir Isaac Newton (Inghilterra, 1642 – 1727) propose la legge di gra- plicisticamente, è quella di un’universo piatto che viene distorto e curva- svitazione universale sulla base di quello che lui ed altri come Ke- to dal suo stesso peso. A questo proposito nei primi studi sulla Relatività, plero e Galileo avevano osservato sul sistema solare. Einstein predisse la deflezione della luce vicino a corpi massicci. Anche se il |➔ Calcolò con gli strumenti del suo tempo quel numero piccolissimo, calcolo non fu corretto il fenomeno venne confermato durante una eclissi denominato costante di gravitazione universale. Newton pone le fonda- solare totale, gli astronomi riuscirono a misurare che la corona di luce vista 28 [fig.1.05] Doppio anello di Einstein menta del calcolo infinitesimale per capire perché le orbite sono ellittiche dalla Terra era composta da raggi solari piegati dalla gravità della Luna. SDSSJ0946+1006, e non circolari (sono infatti tutte sezioni coniche). Riuscì a calcolare quasi Ogni corpo dotato di massa crea un polo gravitazionale piegando la causa sono tre galas- tutte le orbite del sistema solare secondo l’attrazione del Sole. lo spazio e con esso il tempo, questo spiega perché se si misura il tempo sie allineate, distanti 3, 6 e 11 miliardi di anni Il contributo di Newton in vari campi scientifici, tra cui l’astro- nelle vicinanze di oggetti molto grandi o molto densi il tempo risulta luce, che con la loro nomia e la fisica, è inestimabile. Fu in grado di sistematizzare le leggi passare più lentamente. massa piegano i raggi di di Keplero in termini di equazioni, definendo i problemi della dinamica Teniamo conto che i corpi in movimento acquistano l’energia cine- luce emessa. L'effetto si chiama lente (o principi di Newton) che descrisse in una delle opere scientifiche più tica della forza lavoro, secondo la famosa equazione di Einstein E=mc2, gravitazionale. importanti mai scritte, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Il energia e massa sono due forme interscambiabili, esprimono la stessa testo venne pubblicato nel 1687, e contiene l’enunciazione dei principi di cosa. A questo punto risulta logico che più un oggetto si muove veloce- © Nasa, Esa, R. Gavazzi, T. Treu (University dinamica e della legge di gravità, ancora oggi fondamentali per la mec- mente, maggiore sarà la sua massa (o energia), con più massa ha un og- of California, Santa Bar- canica classica. getto tanto più forte sarà l’attrazione gravitazionale prodotta. Infine più bara), e Slacs Team. Con le leggi del moto di Newton si pensò di essere ora in grado di il tempo misurato vicino ad esso scorrerà lentamente in rapporto al tem- ↪ http://hubblesite.org/ newscenter/archive/ predire i futuri comportamenti dell’universo. A testimoniare la grande fi- po misurato distante da esso. Biosogna tenere conto però che la massa, releases/2008/04/full/ ducia nella scienza, nel 1894 il grande fisico Albert A. Michelson[5] (1852 sebbene proporzionale alla forza del campo gravitazionale, non è un suo [5] Primo americano – 1031) tenne un discorso all’Università di Chicago, pronunciandosi così: prodotto. Ancora non esiste certezza sul perché gli oggetti abbiano massa, a vincere il premio Nobel per la fisica si suppone però derivi dall’interazione delle particelle con i bosoni di Higgs. nel 1907. «Le più importanti e fondamentali leggi e fatti delle scien- La Relatività generale sembra aver trovato i suoi limiti nel predire ze fisiche sono stati tutti scoperti, ed essi sono ormai così i comportamenti della materia in particolari posti dell’universo, dove la fermamente stabiliti che la probabilità di sostituirli, in con- gravità è così forte da rompere tutte le normali leggi fisiche. Queste sin- seguenza di nuove scoperte, è estremamente remota.» golarità si possono trovare nei buchi neri o al principio del Big bang. Attualmente sappiamo ancora poco sulla forza di gravità, il pro- Solo alcuni anni dopo cominciarono ad emergere prove che le leggi di gresso tecnologico ha spostato i ricercatori dagli osservatori ai laboratori Newton non funzionavano in situazioni estreme, come ad alte velocità, computerizzati, è cambiato l’approccio e l’oggetto stesso della ricerca. grandi distanze o grandi masse. Servivano nuove teorie che superassero Ora anche per quanto riguarda la gravità si cerca nel microcosmo, si le limitazioni approssimative della meccanica newtoniana. cerca di rilevare una particella portatrice della forza d’attrazione, come Albert Einstein (Germania, 1879 – 1955), introducendo la Teoria sono state trovate le particelle responsabili per l’elettromagnetismo, la k | generale della relatività, aggiunse al lavoro di Newton sulla gravitazione forza nucleare debole e quella forte. Ma noi per intanto ci fermeremo il concetto fondamentale di spazio-tempo. L’immagine ora, molto sem- all'osservazione classica dei macro oggetti che popolano il cielo.

02 02 MOTI APPARENTI MAPPA DELLE COSTELLAZIONI 02 MOTI APPARENTI

2.1 ORDINE CALDEO 2.2 ZODIACO MODERNO ➔ tavola.2.01 ↪ http://www.iau.org/public/themes/constellations/ ↪ http://celestia.sourceforge.net

SOLSTIZIO D’INVERNOSOLSTIZIO D’INVERNO EQUINOZIO D’AUTUNNOEQUINOZIO D’AUTUNNO SOLSTIZIO D’ESTATESOLSTIZIO D’ESTATE EQUINOZIO DIEQUINOZIO PRIMAVERA DI PRIMAVERA +90° +90°

n tempo astrologia ed astronomia erano legate dai medesimi prin- anche punti vernali, o punto gamma e punto omega. Il punto gamma URSA MINOR URSA MINOR CHEPEUS CHEPEUS cipi, lo zodiaco era per entrambi un sistema di riferimento che era in antichità (ca. 2'000 a.C.) chiamato anche primo punto d’Ariete e x SOLE DOMENICA ORO 79 U divideva l’eclittica del Sole in 12 parti da 30° longitudinali ciascuna, ogni considerato l’inizio dello zodiaco. Il nome deriva dal fatto che durante La mappa mostra l’attuale suddivisione del cie- CHEPEUS CHEPEUS CAMELOPARDALISCAMELOPARDALIS lo con le 88 costellazioni moderne. L’eclittica del VENERE MARTE VENERDÌ MARTEDÌ RAME 29 FERRO 26 quadrante contiene all’incirca una delle 12 antiche costellazioni. È im- l’equinozio di 4000 anni fa, il Sole si trovava davanti alla costellazione CASSIOPEIA CASSIOPEIA 32 portante rimarcare come la posizione del Sole e della Luna rispetto alle dell’Ariete. A causa della precessione degli equinozi oggi non è più così 33 sole disegna una curva sinoidale che coincide con EQUATORE GALATTICOEQUATORE [+63.2°] GALATTICO [+63.2°] 35 +60° +60° costellazioni dello zodiaco, era uno strumento essenziale per il calcolo (vedi capitolo Il grande anno). | l’inclinazione dell’asse terrestre (± 23,4°), attorno DRACO DRACO i CASSIOPEIA CASSIOPEIA URSA MAJOR URSA MAJOR delle stagioni, un sistema di coordinate utile, tra le molte cose, per defi- Oggi lo Zodiaco astronomico comprende ufficialmente 88 co- [fig.2.05] alla quale si posiziona lo zodiaco con le antiche MERCURIO GIOVE MERCOLEDÌ GIOVEDÌ MERCURIO 80 STAGNO 50 nire i periodi di semina e di raccolto nell’agricoltura. stellazioni, che non sono più semplicemente stelle collegate da linee I piani solari e lunari costellazioni. LYNX LYNX sono inclinati tra A partire dal XIV secolo, nell'Europa dell’est (il più famoso a Praga), per formare figure riconoscibili, ma bensì un reticolo di coordinate che I nomi delle dodici costellazioni classiche deriva LACERTA LACERTA loro di 5°. Si chiama ANDROMEDA ANDROMEDA CYGNUS CYGNUS CANES VENATICICANES VENATICI AURIGA AURIGA PERSEUS PERSEUS cominciarono ad apparire orologi astronomici che, con complessi mecca- definiscono sezioni della volta celeste a tutto campo, zone usate per nodo ascendente dalle forme che le stesse vicine ricordavano. Con ANDROMEDA ANDROMEDA LYRA LYRA HERCULES HERCULESCORONA CORONABOÖTES BOÖTES LEO MINOR LEO MINOR il punto in cui la Luna nismi, mostrano le posizioni apparenti della Luna, del Sole, delle stelle indicare la posizione di stelle e pianeti in modo facile e veloce. Le aree le crescenti scoperte astronomiche del XX secolo BOREALIS BOREALIS LUNA SATURNO LUNEDÌ SABATO ARGENTO 49 PIOMBO 82 incrocia il piano +30° +30° TRIANGULUM TRIANGULUM fisse con le costellazioni dello zodiaco, e spesso la posizione dei pianeti delimitate dalle costellazioni sono descritte in gradi di declinazione e solare e si trova sopra è stato deciso di dividere l'intera volta celeste con VULPECULA VULPECULA COMA BERENICESCOMA BERENICES CANCER CANCER visibili. La struttura geocentrica dell’orologio era in accordo con le visio- di ascensione retta. Al contrario dello zodiaco astrologico che definisce di esso vista dal confini ben precisi. Questa convenzione è utile ad INCLINAZIONEINCLINAZIONE TERRESTRE [+23.4°] TERRESTRE [+23.4°] [fig.2.02] [fig 2.03] [fig 2.04] PEGASUS PEGASUS SAGITTA SAGITTA GEMINI GEMINI ARIES ARIES ni per-copernicane ed era in grado di calcolare precisamente le date di ogni costellazione in una zona latitudinale di 30°, le superfici delle co- nostro emisfero. Il nodo esempio nei casi di stelle variabili, la quale magni- LEO LEO TAURUS TAURUS opposto è detto DELPHINUS DELPHINUS PISCIS PISCIS eclissi e solstizi. stellazioni moderne differiscono molto in area. L’ampiezza delle zone discendente. Quando tudine può cambiare l'apparenza di una costella- e precediamo Galileo e la scoperta del telescopio, possiamo acce- Secondo un ordine cromatico i sette pianeti vennero associati ai Le costellazioni dello zodiaco si trovano su una fascia longitu- semplifica la definizione di una posizione nel tempo, siccome i corpi, questi due punti zione in brevi periodi di tempo. CANIS CANIS ZODIACO [+8°]ZODIACO [+8°] | EQUULEUS EQUULEUS SERPENS SERPENS ORION ORION k[fig.2.01] coincidono con una luna MINOR MINOR dere a secoli di storia di cosmologia alchemica, nei quali popola- sette metalli antichi conosciuti dall’uomo, oggi ne contiamo all’incirca dinale ampia +8° e -8° rispetto all’eclittica del Sole, in questo spazio osservatore compreso, si muovono nello spazio, le coordinate sono re- Nella mappa qui a fianco è visibile sullo sfondo PISCES PISCES Transito di Mercurio visto S nuova o una luna 00° 00° AQUILA AQUILA VIRGO VIRGO SEXTANS SEXTANS ECLITTICA SOLAREECLITTICA SOLARE zioni di tutte le epoche hanno scorto i sette astri celesti mobili nel cielo, 91, ma fino al XIII secolo erano solo sette. Questi furono i metalli usati si muovono i pianeti e la Luna, perché coincide con il piano di rota- lative ad un solo istante, dopo il quale cambieranno. Il sistema di coor- l'equatore galattico che, come il Sole, visto dalla OPHIUCHUS OPHIUCHUS dall'orbita terrestre nel piena, una nuova eclissi MONOCEROS MONOCEROS 2006. dandone le più variegate spiegazioni. per forgiare la via dell’evoluzione tecnologica attraverso i secoli. zione solare. All’intersezione del piano terrestre (inclinato di 23,4°) e dinate zodiacali è stato introdotto nel 1930 dall’International Astrono- si manifesta. Terra si proietta su una curva sinoidale. SCUTUM SCUTUM ZODIACO [-8°]ZODIACO [-8°] © Esa / Nasa / Soho SERPENS SERPENS LIBRA LIBRA CRATER CRATER Tra di queste l’antico popolo semita dei caldei, che dal XXI secolo Essi sono oro (Sole), ferro (Marte), stagno (Giove), piombo (Satur- il piano zodiacale si trovano gli equinozi, tali punti vengono chiamati mical Union proprio per facilitare il lavoro degli astrofisici. L'ascensione retta della galassia sull'eclittca è in CORVUS CORVUS CETUS CETUS ↪ http://mars.jpl.nasa. AQUARIUS AQUARIUS HYDRA HYDRA ERIDANUS ERIDANUS gov/allaboutmars/ a.C. abitarono nella regione delle Mesopotamia, ordinò questi sette corpi no), argento (Luna), mercurio (Mercurio), rame (Venere). L’antico ordine funzione del piano di rotazione solare sommato CANIS CANIS LEPUS LEPUS MAJOR MAJOR nightsky/ rover-astronomy/ celesti secondo la velocità apparente di spostamento contro le stelle caldeo collega tra loro i metalli antichi con un più ampio ettagramma, all'inclinazione dell'asse terrestre, circa ±63,2°. CAPRICORNUS CAPRICORNUS INCLINAZIONEINCLINAZIONE TERRESTRE [-23.4°] TERRESTRE [-23.4°] mercury-transit-mars/ PYXIS PYXIS fisse, posizionandoli su un ettagono [fig.2.02]. Dall’ettagramma della fi- si scoprì che seguendo questo ordine i metalli erano ordinati secondo il NODO DISCENDENTE SAGITTARIUM SAGITTARIUM -30° -30° PISCIS AUSTRINUSPISCIS AUSTRINUS ANTLIA ANTLIA FORNAX FORNAX MICRO- MICRO- SCORPIUS SCORPIUS SCULPTUR SCULPTUR gura è possibile ricostruire l’ordine dei giorni della settimana, in quanto rispettivo numero atomico: ferro 26, rame 29, argento 49, stagno 50, oro COLUMBIA COLUMBIA SCOPIUM SCOPIUM CORONA CORONA ogni giorno era dedicato alla preghiera di uno specifico dio legato al suo 79, mercurio 80, piombo 82 [fig.2.04]. PUPPIS PUPPIS CAELUM CAELUM AUSRALIS AUSRALIS LUPUS LUPUS pianeta [fig.2.03]. Per esempio il sabato ha origine nel calendario romano L’astronomia moderna ha eclissato molto di quello che consideria- GRUS GRUS CENTAURUS CENTAURUS VELA VELA dove corrisponde al giorno di Saturno, nell'ebraismo è invece il Shabbat, mo oggi il ricordo di una cosmologia alchemica antica legata a dei e cre- TELESCOPIUM TELESCOPIUM PICTOR PICTOR ARA ARANORMA NORMA PHOENIX PHOENIX giorno del riposo e settimo giorno della settimana. denze, ma che presenta notevoli coincidenze spesso ancora inspiegate. INDUS INDUS CRUX CRUX HOROLOGIUM HOROLOGIUM 5° -60° -60° TUCANA TUCANA TRIANGULUM TRIANGULUM CARINA CARINA EQUATORE GALATTICOEQUATORE [-63.2°] GALATTICO [-63.2°] PAVO PAVO AUSTRALE AUSTRALECIRCINUS CIRCINUS RETICULUM RETICULUM TUCANA TUCANA MUSCA MUSCA VOLANS VOLANS APUS APUS CHAMAELEON CHAMAELEON MENSA MENSA HYDRUS HYDRUS NODO ASCENDENTE DECLINAZIONE DECLINAZIONE OCTANS OCTANS [fig 2.05] -90° -90° 24.H ASCENSIONE24.H ASCENSIONE RETTA RETTA21.H 21.H20.H 20.H19.H 19.H18.H 18.H17.H 16.H17.H 16.H15.H 15.H14.H 14.H13.H 13.H12.H 12.H11.H 11.H10.H 10.H9.H 9.H8.H 8.H7.H 6.H7.H 6.H5.H 5.H4.H 4.H3.H 3.H2.H 2.H1.H 1.H0.H 0.H [fig.2.01] Moti Apparenti

ORBITA E MOTO APPARENTE NEL CASO DI VENERE CAMBIAMENTO DELLA STELLA DEL NORD ANALEMMI NEL SISTEMA SOLARE

2.3 DANZE CELESTI ➔ tavola.2.02 ↪ http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/chronology_venus.html 2.4 CICLO DI SAROS 2.5 IL GRANDE ANNO ➔ tavola.2.03 ↪ ??? 2.6 EQUAZIONE DEL TEMPO ➔ tavola_2.04 ↪ Bob Urschel, 2005, http://analemma.com ↪ Simulazioni: Starry Night Pro, http://astronomy.starrynight.com

om’è stato introdotto nel capitolo 1, il movimento dei pianeti ha L’inclinazione dell’asse terrestre determina l’angolazione della retta ra i primi metodi per la misurazione del tempo si trova il calcolo u noto già ai babilonesi ed agli egizi che non solo i corpi celesti si sservando il Sole alla stessa ora ogni giorno si può notare che Combinando questo movimento con l’inclinazione dell’asse Ter- C illuso gli astronomi per secoli, fino all’arrivo di personaggi chiave sulla quale avviene il moto retrogrado. Alcuni di questi strani movimenti, T delle eclissi solari e lunari, che il popolo caldeo aveva perfeziona- f muovevano, ma un movimento lento e continuo affliggeva anche DENEB (10’000 d.C.) ALDERAMIN (7’000 d.C.) Onon si trova mai nella stessa posizione. Siamo piuttosto coscienti restre, i “soli di mezzogiorno” comporranno una figura a otto nel cielo come Copernico o Galileo. Dato il movimento progrado della Terra, os- le quali cause erano sconosciute (o in parte non accettate) hanno ispirato to sulla base delle misurazioni degli astronomi babilonesi. Col migliora- le stelle fisse, un movimento estraneo alla rotazione ordinaria e cono- che questo derivi dall’inclinazione dell’asse terrestre di 23,4° rispetto chiamata analemma, che descrive velocità, distanza ed inclinazione del servando il cielo gli astri appariranno muoversi da est a ovest. I pianeti mitici racconti sulle vicissitudini degli dei, i quali stessi pianeti ne erano mento delle tecniche di misurazione si accorsero che eclissi dello stesso sciuta del giorno e della notte. Ipparco fu tra i primi a calcolare questo al piano orbitale, quindi tra un equinozio e l’altro il Sole sembra salire nostro pianeta. È logico dedurre la figura rappresenta verosimilmente il superiori, i quali si muovono più lentamente su orbite ampie, verrano l’impersonificazione. 36 tipo si riproponevano all’incirca ogni 18 anni. La precisa misurazione di spostamento infinitesimale confrontando le sue osservazioni con i pre- 38 CYGNUS e scendere longitudinalmente. Dobbiamo però tenere conto che l’orbita moto della Terra vista dal Sole. 40 superati dalla Terra nell’esatto momento di una congiunzione inferio- Un leggenda corre attorno ad Efesto il dio del fuoco e della tecno- questo ciclo è accreditata agli antichi astronomi greci che lo chiamarono cedenti scritti degli astronomi egizi. Risultato delle computazioni fu che ellittica avvicina e allontana la Terra al Sole muovendosi a velocità diver- Scattando una fotografia verso il sole tutti i giorni alla stessa ora re. Al momento del sorpasso, con l’avanzare della posizione terrestre, il logia (Vulcano per i romani), e Afrodite la dea dell’amore (Venere per i ro- Saros (dal greco ripetizione), definito come un periodo di tempo di 18 le stelle compivano un ciclo di precessione che impiegava circa 26’000 se sull’eclittica. Quando a gennaio siamo più vicini al Sole ci muoviamo nello stesso punto e sovrapponendo le fotografie, comporremmo l’ana- pianeta esterno sembrerà prima fermarsi, poi invertire rotta e muoversi mani). Venere, contesa da tutto l’Olimpo per la sua bellezza, venne data anni, 11 giorni e 8 ore. anni a tornare al punto di partenza. Tale ciclo è detto Grande anno o a 30,29 km/s, mentre a luglio quando ci troviamo all’afelio la velocità lemma. Gli analemmi sono anche tracciati dalle meridiane segnando la a est rispetto alle stelle fisse. Con l’aumento dell’elongazione il pianeta in sposa a Efesto dal padre Zeus (Giove per i romani) per evitare conflitti Un ciclo lunare tra due nuove lune (o mese sinodico), è all’in- Anno platonico, perché circa due secoli prima di Ipparco, nel dialogo Ti- CHEPEUS orbitale è di 29, 29 km/s. posizione dell’ombra alla stessa ora per tutto l’anno. ERRAI (4’000 d.C.) riprenderà il movimento verso ovest. tra gli altri dei. Venere non felice del matrimonio arrangiato da suo padre circa 29,53 giorni, per cui in un saros si ci sono 223 cicli lunari, che meo (ca. 360 a.C.), Platone parla di questo lungo ciclo al termine del In gennaio la differenza di velocità su un’orbita ellittica fa si che La differenza tra i dati letti sull’orologio e il momento in cui la po- I pianeti più esterni hanno un periodo orbitale così alto che i moti cominciò una relazione promiscua con Ares, dio della guerra (Marte per i coincidono a 6585,321 giorni o 19 eclissi differenti. Occorre al passag- quale le stelle tornano alla posizione di partenza. dopo 24 ore la Terra non avrà ruotato abbastanza per trovarsi nella stes- sizione del vero Sole è più alta in cielo viene detta Equazione del tempo. VEGA (14’000 d.C.) LYRA retrogradi durano di più e sono più visti con più frequenza, il moto si ri- romani). Efesto venne a sapere del tradimento della moglie tramite Elio, gio della Luna sull’incrocio con il piano solare (nodo ascendente, nodo Oggi sappiamo che questo spostamento continuo è dovuto ad un sa posizione relativa al Sole del giorno prima. In luglio invece accade La differenza è lieve perché la circonferenza dell’orbita terrestre è molto duce fino a far apparire i pianeti quasi fermi. Il tempo tra il centro di due il dio del sole, che come viene descritto negli inni omerici può vedere e discendente). Alla fine di un saros, Sole, Luna e Terra si trovano quasi effetto meccanico chiamatoprecessione dei punti vernali, un movimento il contrario, muovendosi lentamente sull’orbita la posizione finale della grande, 924’375’700 km. Se ci trovassimo ad una distanza molto vicina moti retrogradi costituisce il periodo sinodico di due pianeti (due con- sentire ovunque. Efesto decide dunque di tendere un’imboscata ai due precisamente nella stessa geometria dell’inizio del ciclo. Poiché il pe- conico dell’asse terrestre rispetto alla normale eclittica. Il risultato visi- Terra dopo un giorno sarà leggermente maggiore di 360°. al Sole il rapporto rotazione/rivoluzione potrebbe procurare alcune diffi- giunzioni). I pianeti inferiori che si muovono più velocemente della Terra amanti durante il prossimo incontro, così fece e catturò Afrodite e Ares riodo di tempo finisce con 8 ore, l’eclisse non sarà visibile dallo stesso bile è un perenne spostamento degli equinozi e dei poli celesti, nell’anti- coltà all’organizzazione delle attività umane. appaiono retrogradi in opposizione al Sole e quindi non sono osservabili nudi con una rete. Li trascinò poi sul monte Olimpo per umiliarli davanti punto sulla Terra, ma si troverà spostata un terzo a ovest, o di 120° chità ad esempio, non era l’attuale stella Polaris a marcare il nord, ed allo URSA MINORE Se ci muovessimo su un cerchio perfetto a velocità costante, a A questo scopo sono state distinte due misure, l’anno solare e POLARIS (2’000 d.C.) a causa luminosità di quest'ultimo. a tutti gli dei. longitudinali. Al termine di tre cicli di saros, 54 anni e un mese, l’eclissi stesso modo tra circa 13’000 anni sarà Vega, nella costellazione della mezzogiorno il Sole si troverebbe esattamente sopra di noi. In realtà nel l’anno siderale. Per la vita civile si definisce un giorno come il tempo Marte è un buon esempio visivo perché si trova vicino a noi e Ora bisogna osservare che i due pianeti, Marte e Venere, sono tornerà visibile dallo stesso punto. Lira, la stella del nord. DRACO periodo di accelerazione, ad ogni mezzogiorno segnato sull’orologio ve- impiegato dal Sole a tornare nella stessa posizione rispetto alle stelle T R A quindi il suo moto retrogrado è netto e ampio, infatti lo spostamento è i due corpi che più si avvicinano tra loro nel cielo notturno. I due astri Il complesso movimento a trottola è causato dall’attrazione dei G dremmo il Sole spostarsi gradualmente ad oriente. Nel periodo di acce- fisse. Se calcolassimo invece una semplice rotazione della Terra di 360° I T T chiaramente visibile osservandolo due notti consecutive. Il rapporto del vagano sulla volta celeste fino a raggiungere una congiunzione, a dipen- campi gravitazionali dei corpi celesti agenti sull’equatore terrestre che, O lerazione la Terra si muove più velocemente ogni giorno, e questo errore sul suo asse, i giorni non avrebbero tutti la stessa durata. MARTE GIOVE SATURNO URANO NETTUNO PLUTONE • D Sopra E x L periodo orbitale della Terra e Marte è 1:1,88, dunque all’incirca ogni 26 denza della posizione della Terra in quel momento è possibile che i due essendo la Terra oblata e schiacciata, sporge verso l’esterno. P temporale si accumula. Ad aprile (perielio) lo spostamento tra il punto Gli analemmi esistono per tutti i pianeti, le loro interessanti forme La vista prospettica dei O Rivoluzione: 686.98 giorni Rivoluzione: 11.86 anni Rivoluzione: 29,42 anni Rivoluzione: 83,75 anni Rivoluzione: 163,72 anni Rivoluzione: 247,92 anni LO mesi terresti un moto retrogrado è osservabile. astri si avvicinino a meno di mezzo grado, abbastanza da non poter più piani di rotazione Luna e Sole producono uno spostamento a ovest contro una minor N più alto nel cielo e la posizione del Sole raggiunge il massimo e differisce sono in diretto rapporto con i parametri orbitali di ciascun pianeta. Non O Giorno solare: 24.66 ore Giorno solare: 9.93 ore Giorno solare: 10,66 ore Giorno solare: 17,24 ore Giorno solare: 16,11 ore Giorno solare: 153,28 ore [ ] R e le fasi di Venere viste 1 Questo effetto, x Sopra D Eccentricità: 0.093 Eccentricità: 0.048 Eccentricità: 0,055 Eccentricità: 0,046 Eccentricità 0,008 Eccentricità: 0,248 A dare forma al moto apparente sono due fattori legati all’inclina- vedere Marte perché coperto dalla luce riflessa da Venere. Dopo questo forza verso est prodotta dagli altri pianeti, la precessione generale risul- CE di otto minuti rispetto all’orologio. Da aprile a ottobre (afelio) la posizione è possibile tracciare un analemma per alcuni casi estremi come Venere e dalla Terra. chiamato nutazione, Le stelle che ciclica- LE ST 23.4° 23.4° Inclinazione: 25.19° Inclinazione: 3.13° Inclinazione: 26,73° Inclinazione: 97,86° Inclinazione: 29,56° Inclinazione: 122,46° zione dei piano orbitale del pianeta rosso rispetto a quello terrestre. La incontro rapidamente si allontanano. L'angolo d'inclinazione tante è di 50,3 arcosecondi l’anno, (1 grado ÷ 60 = 1 minuto d'arco, 1 venne scoperto nel mente si troveranno E si sposta invece ad occidente. Mercurio, perché la durata del giorno supera quella dell’anno. differenza varia da 0° ai nodi, fino a ± 1,850° con l'inclinazione massima. I due piccoli satelliti naturali di Marte scoperti nel 1877 sono stati è stato esagerato. minuto d'arco ÷ 60 = 1 secondo d'arco) all’incirca un grado ogni 70 anni. 1728, si calcola che un allo zenith del polo nord L’orbita di Marte è la più Giove combina L’orbita di Saturno è quasi Urano è inclinato di oltre Nettuno orbita su quasi Il pianeta nano ha Per i pianeti Mercurio e ECLITTICA A dipendenza di dove si trova la congiunzione rispetto ai piani la forma nominati Fobos e Deimos, nella mitologia greca sono i due gemelli nati È rimarcabile il fatto che gli antichi astronomi greci, e prima di loro egizi ciclo di nutazione ha un durante il compimento KOCAB (1’000 a.C.) eccentrica escludendo un’inclinazione dell’asse tre volte più eccentrica di 90° sul suo asse, quindi un cerchio perfetto, ma un’eccentricità estrema, Venere è impossibile periodo pari al tempo di un Grande anno Plutone. Per questa di rotazione e un’eccen- quella della Terra, mentre ruota quasi perpendico- ha una inclinazione più tanto da incrociare costruire un analemma apparente del modo sarà un anello più o meno ampio o una curva ad “s”. dalla relazione amorosa tra Venere e Marte. MOTO DI VENERE e babilonesi si erano accorti di questo spostamento polare osservando la x A lato impiegato dalla Luna ragione la sua equazione tricità ridotta. Questi l’inclinazione è maggiore lare alla sua orbita. Il larga rispetto alla Terra. l’orbita di Nettuno. La perché la durata di un Il moto retrogrado di volta celeste ad occhio nudo. ad incrociare il piano x A lato del tempo produce una fattori producono una di qualche grado. Il moto apparente del Sole L’analemma di rotazione è lenta, un anno è minore di quella Venere rispetto Siccome Luna e Sole si muovono su piani di rotazione diversi, eclittico del Sole, vale Il doppio movimento a forma ellittica nel suo forma analemmica pattern del suo all’equatore è orizzontale. conseguenza è dominato singolo giorno dura 153 del giorno solare. all'equatore terrestre dire 18,6 anni. Questo trottola dell'asse terre- analemma. La leggera regolare e con un solo analemma è caratteristis- Per questo Urano dall’inclinazione dell’asse ore, l’inclinazione variano l’intensità delle forze di marea agenti sulla Terra, provocando visto ad intervalli tempo è indicato come stre. Le piccole ondula- THUBAN (3’000 a.C.) forma a goccia è periodo. L’inclinazione co della sua eccentricità, sperimenta quasi sei di rotazione che produce dell’asse di 122° produce INCREMENTO (ANNI) +0 +24 +48 +72 +96 di 24 anni. La causa +120 +144 +168 +192 un’oscillazione continua nella precessione dell’asse e cambiando l’angolo anno draconico. zioni sono la nutazione, paragolabile al quella di ridotta non distorce la mentre l’inclinazione è mesi di giorno e sei di un doppio periodo. una rotazione retrograda. è la differenza d’inclinazione della Terra.[1] la traiettoria più ampia Saturno, I pianti hanno figura ovale, che è responsabile della forma notte. L’analemma non Siccome l’eccentricità è Questi effetti combinati di 3,2° nell'inclinazione è la precessione degli infatti inclinazioni simili. semplicemente il risultato a goccia e della leggera può essere visto ovunque molto bassa il punto di nell’equazione del tempo Appare evidente che i movimenti planetari sono una faccenda dei due piani e equinozi. La diversa inclinazione della curva sinoidale sovrapposizione di sul pianeta e la sua incrocio è quasi a metà e causano una variazione l'inclinazione dell'asse molto più complessa di quanto non si possa pensare. però fa si che la forma prodotta dalla sua periodo. forma appare allungata la figura forma quasi un massima di quasi 200 terrestre di 23,4° non si incroci. equazione. orizzontalmente. “8” perfetto. minuti in un anno.

66 DISTANZE LUNARI 03 ➔ tavola.2.05 ↪ Nasa, http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=SolarSys

MERCURIO

46 PROTEO TRITONE NEREIDE MIMAS ENCELADO TETI DIONE REA TITAN0

NETTUNO VENERE

SATURNO

TERRA

LUNA

MARTE x Per comparazione in questa tavola DEIMOS MIRANDA ARIEL UMBRIEL TITANIA OBERON la Luna misura un diametro di 1 mm. PHOBOS Il diametro reale è di IOIO EUROPA GANIMEDE CALLISTO 3'476,2 km. I diametri degli oggetti e le distanze delle lune dai pianeti sono in URANO scala tra loro. Solo le lune principali e sferoidali sono state riportate. Alcune lune sono troppo GIOVE distanti dai pianeti per rientrare nelle dimensioni della pagina. 0 km 100’000 200’000 300’000 0 km 100’000 200’000 300’000 400’000 500’000 0 km 100’000 200’000 300’000 400’000 500’000 600’000 700’000 800’000 900’000 1’000’000 1’100’000 1’200’000 1’300’000 1’400’000 1’500’000 1’600’000

[fig.3.01] La Forma Delle Orbite

03 LA FORMA DELLE ORBITE ORBITA A FERRO DI CAVALLO DELL’ASTEROIDE 3753 CRUITHNE 03 LA FORMA DELLE ORBITE 03 LA FORMA DELLE ORBITE

3.1 GIOSTRA COSMICA 3.2 TIPOLOGIE PARTICOLARI ➔ tavola_3.01 ↪ http://www.astro.uwo.ca/~wiegert/3753/3753.html ↪ http://signitzer.com/Solar/Solar.htm 3.3 PUNTI DI LAGRANGE

TRANSITO DA L2 A L1 k| L4 L4 [fig 3.01] l piano di rotazione del Sole e del sistema solare è inclinato di circa ORBITA OSCULATRICE ORBITA BINARIA Perturbazioni nell'anello F 63 gradi rispetto all’equatore della nostra galassia. Ci si potrebbe L’orbita osculatrice è la regolare orbita di Keplero che un oggetto in or- È creata da due o più stelle che ruotano attorno un centro comune, il di Saturno causate I dalla luna Prometeo in aspettare che i due piani debbano coincidere, ma date le dimensioni insi- bita attorno ad un corpo più grande avrebbe se non esistessero altre punto inerziale del sistema non coincide con il centro di nessun corpo. Se orbita a 140'000 km. gnificanti del nostro sistema rispetto a quelle della Via Lattea, l’orienta- perturbazioni, viene calcolata per ogni dato momento, e per ognuno di le due stelle sono di dimensioni diverse vengono classificate come pri- L1 L2 Il pianeta è stato rimosso mento della struttura galattica non ha nessuna influenza. L’inclinazione 48 essi ne esiste soltanto una. Si tratta quindi di un’orbita teorica utilizzata maria e secondaria a seconda della luminosità. Vengono chiamate stelle 49 50 51 L3 L1 L2 52 53 e la distanza radiale dell'anello è stata aumen- di un sistema solare è determinata solo dal momento angolare iniziale nelle simulazioni per calcolare le effettive traiettorie da dare a sonde e binarie a eclisse quelle stelle binarie il cui piano di rotazione è allineato tata di 140 volte. della stella madre al momento della sua formazione, ed è sempre casuale. satelliti. con il punto d’osservazione (la Terra), eclissandosi vicendevolmente. La materia in orbita attorno ad un corpo rotante si stabilizza col © Nasa / Jpl / Caltech / Ssi / Qmul tempo su un disco che vede il piano di rotazione perpendicolare all’asse ORBITA A FERRO DI CAVALLO ORBITA DI LISSAJOUS ↪ http://www.nasa.gov/ del corpo centrale. Nel calcolo dell’inclinazione dell’orbita (non del pia- È visivamente difficile da immaginare perché implica la sostituzione del Nel problema a tre corpi è una possibile traiettoria naturale quasi pe- mission_pages/cassini/ neta) si prende in esame la differenza in gradi tra l’equatore del corpo sistema inerziale con un quadro in movimento per due corpi co-orbitali. riodica, del corpo più piccolo attorno ad un punto di Lagrange L1, L2, o multimedia/pia15505. L5 L5 html centrale e il piano dell’orbita del pianeta. Se due oggetti notevolmente differenti in dimensioni, ruotano attorno L3 che non necessita di propulsione propria. Le orbite di Lissajous sono Se prendiamo come quadro di riferimento un punto esterno al no- allo stesso punto con poca differenza nel raggio dell’orbita, durante una il risultato complesso delle fluttuazioni nel campo gravitazione dei due [fig.3.02] [fig.3.03] [fig.3.04] [fig.3.05] [fig.3.06] stro sistema solare, vedremmo che le orbite ellittiche dei pianeti sono in congiunzione l’oggetto più piccolo subirà l’attrazione gravitazionale di corpi, hanno la particolarità di muoversi nelle tre dimensioni, e non sem- realtà delle forme elicoidali, delle lunghe spirali a cavatappi. quello più grande. Al primo passaggio il corpo minore verrà rallentato, plicemente su un piano, come le orbite classiche. Il nome proviene da Prima di questa visione relativistica dei punti di riferimento, il gio- con una velocità orbitale ora minore del corpo maggiore, alla prossima Jules Antoine Lissajous, inventore dell’omonimo sistema di grafici per le econdo la terza legge di Keplero più un corpo orbita vicino al cen- che il punto L1 sperimenta un’attrazione minore verso il Sole, come se la [fig.3.02] ra, un po più vicino al sole rispetto alla Terra. Questa differenza si deve al In particolare il gruppo di asteroidi che inseguono Giove viene chiamato [fig.3.05] vane Newton all’età di 26 anni si chiese perché le orbite fossero circolari congiunzione verrà invece accelerato. Se adesso osserviamo lo schema equazioni parametriche, e data la somiglianza tra le curve di Lissajous e tro del campo gravitazione meno tempo impiegherà a compiere gravità della stella fosse minore. Questo permette di orbitare più vicino Diagramma della posi- fatto che M1 è affetto dalla gravità di M2, quindi il baricentro dell’orbita campo troiano, mentre il gruppo che lo precede e sfugge dai troiani è Traccia orbitale di S zione dei 5 punti ARTEMIS-P1, il Capì che tutte le orbite sono in realtà sezioni coniche, forme che si otten- tenendo il corpo maggiore fermo e facendo muovere il piano spaziale la forma di queste orbite, è stato usato lo stesso nome. una rivoluzione attorno ad esso. In un sistema a tre corpi dove uno di alla stella ma ad una velocità minore di quella che risulterebbe se non ci di lagrange in un proble- non si trova al centro del Sole ma è tirato leggermente verso la Terra detto campo greco. primo veicolo spaziale gono tagliando un cono con un piano secondo varie angolazioni. attorno al sistema, il corpo minore disegnerà un moto retrogrado appa- essi è notevolmente più piccolo degli altri, sia il caso tipico del Sole (M1), fosse il campo gravitazionale della Terra. Il punto L1 è quell'unico punto ma a due corpi. dalla sua gravità. Tutti i sistemi a due corpi con masse considerevoli presentano a completare con In questo procedimento si possono creare quattro tipi di curve, cerchi, rente a forma di ferro di cavallo arrotondato. CLASSI D'ALTITUDINE della Terra (M2) e di un satellite, esistono cinque punti precisi dove le tra M1 e M2 dove il periodo orbitale è esattamente pari a quello di M2. queste interessanti zone prodotte dalla combinazione dei campi gravita- successo una manovra [fig.3.03] di librazione tra ellissi, iperboli e parabole, ognuna delle quali è definita da un valore di Nel caso della Terra, i piccoli oggetti in orbita tra i 160 e i 2'000 km forze che agiscono sul corpo minore si bilanciano, creando un sistema in Questo punto è stazionario sopra il cielo diurno della Terra. Intensità ed equilibrio L4/L5 zionali. Anche Terra e Luna pertanto hanno i propri cinque punti lagran- P2 e P1 nel sistema eccentricità minore o maggiore di 1. ORBITA STAZIONARIA rientrano nell'orbita terrestre bassa, in questa zona, a circa 420 km d'al- equilibrio. Questi punti non si trovano sull’orbita della Terra ma fanno si gravitazione con Gli ultimi due punti si trovano ad un angolo di 60° tra il Sole e la Terra giani che ruotano in sincronia Terra-Luna Come Keplero descrisse, non esistono orbite perfettamente circo- Si dice per un corpo che orbita attorno ad un altro e avente un'orbita titudine, orbita la Stazione Spaziale Internazionale lanciata nel 1998. che il satellite ruoti perfettamente in sincrono con essa. L2 nel problema a tre corpi sull’orbita di quest’ultima. La congiunzione tra L4 (o L5), Sole e Terra I punti di Lagrange sono particolarmente utili per mantenere in [fig.3.06] lari, perché saranno sempre influenzate dai campi gravitazionali degli al- complanare all’equatore, prograda e con lo stesso periodo siderale. Tale Da 2'000 fino a 35'786 si parla di orbita terrestre media. A questa alti- I punti sono influenzati dalla posizione del baricentro dei due corpi più Anch’esso si trova sulla linea passante per M1 e M2, ma questa volta forma un triangolo equilatero. I due punti lagrangiani sono leggermente orbita telescopi orbitali. Siccome i moderni radiotelescopi osservano le x Sopra [fig.3.04] Vista laterale sul piano tri astri. Le iperboli e le parabole invece sono orbite senza ritorno perché oggetto si troverà sempre sopra lo stesso punto dell’equatore del corpo tudine specifica gli oggetti cominciano a orbitare attorno alla Terra alla L'orbita dell'asteroide grandi che ruotano tra di loro, ma altrettanto dalla forza centrifuga che dopo il corpo M2, la distanza dal satellite al Sole è quindi maggiore di Conformazione dei spostati all’esterno dell’orbita terrestre. Questo succede perché la som- radiazioni infrarosse provenienti dal cosmo, è necessario tenerli ad una orbitale dalla sono figure aperte. Oggetti con queste orbite vagano nello spazio fino ad più grande. sua stessa velocità di rotazione siderale, sono quindi fasce geosincrone o risulta ovoidale se al contempo spinge verso l’esterno del sistema. quella della Terra al Sole. In questo punto i campi gravitazionali di M1 gruppi d’asteroidi ma dei vettori gravitazionali del Sole e della Terra sposta il baricentro buona distanza per evitare l’enorme emissione di radiazioni prodotte figura precedente. vista da un quadro di troiani sull’orbita di geostazionarie. Qui si trovano la maggior parte dei satelliti per le teleco- I primi tre punti vennero calcolati dal matematico e fisico Eulero pochi e M2 si sommano al posto di sottrarsi, L2 dunque sperimenta un’attra- leggermente verso la Terra, l’orbita con lo stesso periodo sarà quindi essere intrappolati nel campo gravitazionale di un corpo più grande. riferimento geocentrico Giove nei punti dalla Terra. Mandare e mantenere un satellite su una sua orbita indipen- ↪ Nasa Goddard Space Combinando varie tipologie di orbite queste interagiscono tra loro ORBITA SINCRONA municazioni, che possono restare fissi senza impegnativi accorgimenti. anni prima che Joseph Louise Lagrange calcolasse i rimanenti due, de- zione maggiore rispetto alla Terra, permettendogli di avere ancora lo L4 e L5. di fatto più lontana dal Sole di quanto non siamo noi. Il punto L4 viene dente sarebbe una soluzione, ma data la differenza di periodo orbitale, il Flight Center, sommando le reciproche forze d’attrazione. Alcuni risultati si mostrano A differenza dell’orbita stazionaria, l’oggetto orbitante condivide solo il Al di sopra delle orbite geosincrone si trova l'orbita terrestre alta, dove gli x A lato scritti nel 1772 nella sua questione sul problema a tre corpi. stesso periodo orbitale anche se con un’orbita maggiore. Questo punto è rallentato dalla gravità della Terra perché la precede nel senso di rivolu- Sole interferirebbe con le comunicazioni. Artemis Spacecraft First L'asteroide gira attorno to Enter New particolarmente interessanti perché raggiungono un’equilibrio o una sin- periodo siderale, non è quindi fisso sempre sullo stesso punto ma varia oggetti appaiono avere un moto apparente retrogrado, muovendosi ad al sole ma in sincrono I cinque punti vengono definiti cosÌ: stazionario sopra il cielo notturno della Terra. zione, mentre L5 al contrario viene tirato. I calcoli mostrano che solo i punti L4 e L5 sono stabili a tal pun- Type of Orbit, 2010. cronia tale da creare traiettorie stabili e continue. latitudine. Questo permette i satelliti di coprire zone più ampie di terreno. ovest rispetto al terreno. con la Terra, se si conti- È stato osservato che nei punti L4 e L5 di Giove navigano compatti to che gli oggetti in queste posizione non necessitano di nessun aggiu- nua a tracciare l'orbita L1 L3 un gran numero di asteroidi e alcune più grandi lune. In consuetudine stamento manuale dell’orbita. Gli altri tre punti invece sono soggetti a appare la forma a ferro di cavallo. Si trova in linea retta tra i due corpi più grandi M1 e M2, parte dell’attra- Si trova ancora sulla linea definita da M1 ed M2 ma oltre il corpo più alla nomenclatura greco-latina dei corpi celesti, questi gruppi di asteroi- perturbazioni che portano gradualmente gli oggetti lontani dai punti di zione gravitazionale di M1 viene cancellata da quella di M2, il risultato è grande. Nel caso Sole-Terra si trova quindi dalla parte opposta della Ter- di sono detti troiani in riferimento alla guerra di Troia. riposo, finendo poi in orbita indipendente attorno al corpo più massiccio.

04 04 GEOMETRIE SPAZIALI 04 GEOMETRIE SPAZIALI 4.1 FORMAZIONE 4.2 GEOMETRIE SISTEMICHE LEGGE DI TITIUS-BODE RISONANZA ORBITALE

ll’incirca 4,6 miliardi d’anni fa ha cominciato a formarsi il nostro minata fascia di Kuiper in onore di Gerald Kuiper, uno dei primi astronomi 80 hiamata così dagli astronomi Johann Daniel Titius (Germania, acilmente si possono immaginare tutti gli oggetti del sistema so- all’aumento della distanza dal Sole, i buchi si trovano esattamente in A primordiale sistema solare, dai resti dell’esplosione di una pre- a postularne l’esistenza nel 1951. Tuttavia egli fu erroneamente convinto POSIZIONE SECONDO TB 1729 – 1796) che nel 1766 per primo la ipotizzò, e Johann Elert lare orbitare su ellissi perfette attorno al Sole, scivolando senza concomitanza con risonanze orbitali di Giove. 70 C f cedente stella instabile che ha prodotto gli elementi necessari alla co- che la fascia doveva essere presente soltanto nei primi stadi di formazione POSIZIONE REALE Bode (Germania, 1747 – 1829) che in seguitò riformulò e la rese popola- attrito nel suo vasto campo gravitazionale del Sole. Ogni oggetto in or- Lo spazio più grande nella Fascia principale ad esempio, si trova struzione dei pianeti, del nuovo Sole e della vita. Il vento solare emesso del sistema solare, andando poi a disperdersi nello spazio esterno. re. La legge stabilisce una progressione aritmetica crescente dove ogni bita però è sua volta un polo gravitazionale, che non influisce soltanto alla distanza orbitale che coincide con una risonanza di 1:3 con Giove, gli 60 dal giovane Sole ha spinto i gas più leggeri verso l’esterno del sistema, Si suppone che data la sua posizione di estrema lontananza dal 56 n elemento rappresenta il semiasse maggiore di un corpo in un qualsiasi 57 sulle vicine lune, ma sorpassa le centinaia di milioni di chilometri che altri spazi sono formati dalle risonanze 5:2, 7:3, 2:1. 59 formando i giganti gassosi Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Nella par- Sole, deve trattarsi del materiale che è stato espulso per primo dalla k| 50 sistema orbitale, incluso il Sole. compongono gli spazi interplanetari. Bisogna allora immaginare che an- Questi spazi sono chiamati Lacune di Kirkwood, dall’astronomo i| te interna del sistema solare, i piccoli pianeti rocciosi Mercurio, Venere, precedente stella. In questa regione della nebulosa stellare primordiale [fig.4.01] L’ipotesi di Titius e Bode ha predetto correttamente la posizione di che tra di loro i corpi si influenzano, in casi particolari contribuendo alla Daniel Kirkwood che le scoprì nel 1857, ipotizzando correttamente il mo- [fig.4.01] Terra e Marte sono cresciuti nel tempo da continue collisioni di polvere i residui erano troppo distanziati per attrarsi e formare oggetti massicci. Struttura dell'anello A 40 Cerere e di Urano prima della loro scoperta. La regola funziona per tutti costruzione o alla distruzione di un sistema solare. tivo della loro esistenza. Il sottile anello F di di Saturno visto Saturno perturbato stellare in collasso gravitazionale. In effetti sono presenti solo alcuni pianeti nani e oggetti che incrociano dalla sonda Cassini. i corpi nel sistema solare con un errore del 1%, tranne che per Nettuno, In astronomia viene indicato con risonanza orbitale il rapporto, Altri esempi notevoli sono Giove e Saturno con un rapporto di 2:5, periodicamente dal 30 Nell’arco di milioni di anni i processi di formazioni si sono arre- l’orbita di Nettuno, tra di essi i più conosciuti sono Nettuno ed Eris che La composizione dove la differenza di posizione tra predetta e reale è del 30%. esprimibile con una frazione intera, tra il periodo orbitale di due o più Giove spende 11.86 anni terresti per completare una rivoluzione, mentre satellite Prometeo stati arrangiando il materiale in un disco stabile di oggetti rotanti. Ora misurano circa 2/3 il diametro della Luna. Tutti gli oggetti che eccedono geometrica potrebbe La formula è corretta se all’ottava posizione viene posto Pluto- corpi che ruotano attorno ad un centro di massa comune. Per esem- Saturno ne impiega 29,5, ottenendo il rapporto 2:5 con una precisione (diametro 86 km). essere causatada 20 © Nasa / Jpl / Space vedremo le particolari relazioni tra gli spazi vuoti che separano i pianeti l’orbita di Nettuno sono detti trans-nettuniani. da onde gravitazionali ne anziché Nettuno, mentre la nona posizione è soddisfatta dal pianeta pio Urano, Nettuno e Plutone hanno una speciale risonanza armonica del 99,3%. Science Institute e permettono la stabilità nel tempo del nostro sistema, poiché la nostra Tra i sistemi solari o lunari, l’occorrenza di distanze commensurabili L'area nella foto 10 nano Eris che si trova nella fascia di Kuiper. di 1:2:3, significa che nel tempo impiegato da Urano a compiere tre giri I nostri vicini Venere e Marte risuonano con la Terra ad una sor- ↪ http://photojournal. conformazione planetaria risulta rara nel cosmo. tra coppie di pianeti o lune è frequente. Spiegazione a questa coincidenza misura circa 220 km. La formula si presenta nel modo seguente: attorno al Sole, Nettuno ne compie due e Plutone uno, con una precisione prendente ritmicità di 3:4, formando una perfetta quarta musicale. Mar- jpl.nasa.gov/catalog/ © Nasa / Jpl / Esa / 0 PIA12684 Tra Marte e Giove si colloca una fascia di asteroidi detta fascia potrebbe risiedere direttamente nei meccanismi di formazione dei sistemi Cassini Imaging Team del 99.8% te ci sfiora tre volte ogni780 giorni, in questo tempo (2’340 giorni) Vene- principale, il più grande dei quali, Cerere, ha un diametro di quasi 1000 solari. Forse solo sotto alcune rare configurazioni un sistema complesso ↪ http://apod.nasa.gov/ a = (0,4 + 0,3 × k) AU Un rapporto così meccanicamente preciso aumenta notevolmente re ci sfiora 4 volte ogni 584 giorni (2’336 giorni). chilometri, è considerato un pianeta nano, come Plutone. La teoria mo- come il nostro è in grado di mantenersi stabile autonomamente. apod/ap040705.html l’influenza gravitazione tra due o più corpi, contribuendo a forze di marea Il rapporto 1:1 tra corpi con semiasse simile, è particolare perché

derna osserva che questa fascia di asteroidi non ha mai potuto intra- Sono state espresse teorie da diversi astronomi al riguardo, uno [fig.4.02] dove a è il semiasse maggiore, k è il valore della sequenza di potenze di e alla condivisione di momento. Il più delle volte questo magico rapporto necessario al processo di dominanza orbitale. Secondo la terza legge prendere una sequenza d’accrescimento verso la formazione planetaria dei quali Gerald Kuiper, che suggeriscono una casualità calcolata nella due: 0 (Mercurio), 1 (Venere), 2 (Terra), 4 (Marte), 8 (Cerere), 16 (Giove), tende a destabilizzare le orbite mandando gli oggetti fuori dal sistema. di Keplero, tale rapporto è obbligato per corpi con distanza simile dalla a causa della forte perturbazione gravitazione di Giove. disposizione delle orbite nei sistemi solari. Si tratta sempre di rapporti 32 (Saturno), 64 (Urano), 128 (Nettuno/Plutone), 256 (Eris). In casi particolari però, su lunghi periodi di tempo la risonanza può au- stella, in quanto devono avere la stessa velocità orbitale. In modo analogo esiste un’altra fascia di asteroidi e piccoli corpi empirici senza verifiche scientifiche, ma alcuni sono interessanti nella AU è l’acronimo di Astronomic Unit, 1 AU equivale alla distanza media to-correggersi aiutando i corpi a restare in orbita stabile. Nella fase finale di formazione un pianeta deve aver raggiunto ghiacciati che si trova oltre l’orbita di Nettuno, a circa 50 au dal Sole, è loro sorprendente e precisa coincidenza matematica, tra queste la più tra la Terra e il Sole. Alcune particolari risonanze con le lune Giano e Titano sono re- una tale dominanza gravitazionale che tutti gli oggetti nella sua zona notevolmente più massiccia e popolata della fascia principale. È stata no- conosciuta, ma non la più accurata, è la legge di Titius-Bode. g| Il nostro sistema solare ricorda un mulinello, dove più ci si avvi- sponsabili degli spazi vuoti tra gli anelli di Saturno e delle perturbazioni orbitale devono essere divenuti sue lune o espulsi dalla fascia. Questa

[fig.4.02] cina al centro più la distanza scalare diminuisce e la velocità orbitale a onde nel moto circolare degli asteroidi che lo compongono. caratteristica fa ora parte dei requisiti necessari per differenziare i pia- Il grafico mostra per aumenta. È pertanto verosimile intuire una sequenza esponenziale che Esistono dei buchi nella fascia principale di asteroidi che separa neti dai pianeti nani, che come Eris, Plutone e Cerere orbitano in zone po- tutti i pianeti il semiasse distanzia i pianeti in maniera crescente. Marte dal grande Giove, esattamente come negli anelli di Saturno. Te- polate da asteroidi. Si tratta quindi della legge del più forte, o perlomeno maggiore predetto dalla legge di Titius-Bode e Una possibile spiegazione è che la risonanza orbitale di ogni siste- nendo conto che le zone nella fascia hanno periodi orbitali diversi dovuti del più massiccio. quello reale a confronto. ma planetario stabile crei delle zone interplanetarie che non permettano La posizione calcolata di la formazione di nuovi corpi in orbita stabile. Anche se si chiama legge di Nettuno è molto vicina a quella reale di Plutone. Titius-Bode è considerata piuttosto una regola, perché manca di fonda- Distanze in AU menti scientifici. In studi del2013 è stata applicata la legge di Titius-Bode a 38 sistemi contenenti esopianeti con almeno quattro corpi attorno ad una stella, scoprendo che ben il 96% soddisfa i parametri previsti da Bode.

[fig.4.01] Forme Nel Vuoto

INFLUENZA DELLA RISONANZA ORBITALE NEL SISTEMA SOLARE ACCELERAZIONE GRAVITAZIONALE AL SUOLO 04 GEOMETRIE SPAZIALI 04 GEOMETRIE SPAZIALI 04 GEOMETRIE SPAZIALI ➔ tavola.4.01 ↪ C.D. Murray & S.F. Dermott ,Solar system dynamics, Crambridge University Press, Cambridge 1999 ↪ http://www.ast.cam.ac.uk/~wyatt/lecture2_planetarysystemdynamics.pdf ➔ tavola.0.02 Nasa, http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/planetfact.html 4.3 GEOMETRIE SINGOLE ↪ MERCURIO E VENERE SIMMETRIA PLANETARIA SEZIONE AUREA

on esistono due pianeti che si comportano allo stesso modo, al- ecentemente Alex Geddes della Royal Astronomical Society ha l rapporto aureo (~1,618 o ~0,618) era conosciuto già dall’antichità Ncuni casi particolari coinvolgono Giove, che ruota in sole 10 ore, Rscoperto un’interessante relazione tra i raggi orbitali dei 4 pianeti I per la sua presenza persistente in natura, nella crescita e nella con- ECCENTRICITÀ TEMPO (ANNI) Urano inclinato di quasi 98° che sperimenta 48 anni di giorno e poi di rocciosi interni e i 4 giganti gassosi esterni, in una simmetria che ha figurazione di piante ed animali. Il suo simbolo internazionale del numero notte, oppure la nostra Luna, che ruota una volta per orbita mostrandoci come asse la Fascia principale. aureo è φ, ed è la prima lettera minuscola del nome dell'architetto greco 0.20 60 61 sempre la stessa faccia. Geddes mette in relazione i prodotti dei raggi delle orbite medie scopren- 64 Fidia, Φειδίας (Atene, ca. 490 a.C – ca. 430 a.C). Si usa rappresentare il 65 0.15 I primi due corpi del sistema solare sono particolarmente interes- do una serie di eleganti costanti che legano i pianeti in modo speculare. reciproco di φ (1/ φ) con la lettera maiuscola Φ. 0.10 santi per alcune anomale caratteristiche orbitali. Venere è l’unico che Il numero ha uno stretto legame con la sequenza di Fibonacci, ruota al contrario rispetto all’orbita, impiega ben 5’832,5 ore terrestri Indicando i pianeti con: m (Mercurio), V (Venere), T (Terra), M (Marte), G introdotta dal matematico Leonardo Pisano Bigollo (filius Bonacci, figlio 0.05 a completare una rotazione sul suo asse. Ruotando nel senso inverso (Giove), S (Saturno), U (Urano) e N (Nettuno). di Bonacci) nel 1202 nel suo scritto Liber Abaci, anche se già conosciuta 0.00 dell’orbita il giorno solare dura ben 2’802 ore. Per comparazione la Terra dai matematici indiani nel II secolo a.C. Il rapporto si ritrova nelle conchi- ha un periodo di rotazione siderale di 23,9 ore ed una rotazione solare di GU÷mT = SN÷VM = 256 glie, nelle corolle dei fiori, nelle regioni morfologiche degli insetti (capo, 0.08 24. Inoltre Venere impiega 5’392,8 ore per completare un giro attorno al V × M × G × U = m × T × S × N torace, addome) e persino nella molecola di DNA. 0.06 Sole, ritrovandosi ad avere un anno che dura meno di un giorno. La scuola pitagorica (ca. 530 a.C.) usava il pentagono come sim- 0.04 Mercurio invece gira sul suo asse esattamente 3 volte ogni 2 orbi- V × N = m × N × 1,204 bolo identitario perché le suddivisioni dei bracci del pentagramma inter- te, significa che 1 giorno solare su Mercurio dura 2 anni, oppure 3 giorni T × S = M × G × 1,206 no e la lunghezza dei lati, creano sempre un rapporto aureo. Il penta- 0.02 9 DO siderali. In musica il rapporto 2:1 è un’ottava, rappresentata visivamente m × N = T × S × 1,208 gramma contiene cinque triangoli isosceli acuti e cinque triangoli isosceli 0.00 da un triangolo equilatero. Ragguardevolmente le orbite medie di Mer- 8 SI 1 RE ottusi, i rapporti tra il lato lungo e quello corto di tutti e dieci i triangoli m 0 5 10 15 20 25 curio e Venere possono essere costruite geometricamente usando un V × M = m × E × 2,872 restituisce il rapporto aureo s2 INCLINAZIONE (GRADI) TEMPO (ANNI) cerchio ed un triangolo equilatero. Costruendo tre cerchi uguali sui ver- S × N = G × U × 2,876 Che sia per caso o per una conoscenza più ampia che ancora ci Sinistra 10 x tici del triangolo in modo che si tocchino sulla tangente, un cerchio più sfugge, il rapporto aureo estende la sua presenza in alcune distanze Il grafico mostra una 8 proiezione presente e grande che racchiude la figura avrà la proporzione dell’orbita di Venere, Questi ed altri risultati descritti nel lavoro di Geddes possono essere con- interplanetarie nel nostro sistema solare. futura sulle reciproche rispetto all’orbita di Mercurio, costruita dal cerchio più piccolo che inclu- 7 LA siderati meri giochi di numeri, ma come descrive l’autore nel suo lavoro Le orbite medie della Terra e di Mercurio sono definite da un pen- 6 2 MI influenze gravitazionali de il triangolo equilatero. I due pianeti sono in sintonia tra di loro dopo «[…] quelli con occhi per vedere e orecchie per sentire potrebbero trova- tagramma, sono quindi in relazione aurea tra loro al 99%. Sorprendente- 4 tra i pianeti esattamente 14 congiunzioni, ricominciando da capo un nuovo ciclo. re tracce di “qualcosa molto più profondamente connesso” nel fatto che mente il rapporto delle orbite medie dei due pianeti è lo stesso rapporto 2 x A destra l’intervallo medio tra le note musicali in una ottava, emerge come unica del loro diametro planetario medio. Esiste un caso analogo nel sistema 0 Comparazione dell'acce- costante numerica richiesta nell’equazione.» solare che coinvolge ancora la Terra, ma questa volta con Saturno. I due lerazione gravitazionale corpi sono spaziati da una stella a 15 punte (tre pentagoni), misteriosa- 2.5 per pianeta. Maggiore 6 3 2.0 è il valore, maggiore è mente il rapporto tra i diametri delle due orbite medie corrisponde anche l'influenza che esercitano in questo caso al rapporto dei due diametri planetari. 1.5 sui corpi vicini. 1.0 L'unità di misura per l'ac- cellerazione gravitazione 5 SOL 4 FA 0.5 è m/s2 calcolata in: 0.0 M g=G× 5 5 5 5 5 5 r2 -6 x 10 -4 x 10 -2 x 10 OGGI 2 x 10 4 x 10 6 x 10 ENNEAGRAMMA DI GURDJIEFF

04 GEOMETRIE SPAZIALI 04 GEOMETRIE SPAZIALI 05

TERRA E VENERE DALLA TERRA ALLA LUNA QUARTI PER IL QUARTO PIANETA SESTI PER IL SESTO PIANETA

66 67 68 69

51.83° 51.83°

a Luna appare nel cielo della stessa grandezza del Sole, tanto da Le stesse esatte proporzioni si ritrovano tra i due cerchi esterni dei mo- n secondo pentagramma cosmico è disegnato dalle congiunzioni Dalla Terra, afelio e perielio di Venere possono essere descritti L coprirlo completamente durante un'eclissi solare. Questa strana noliti a Stonehenge, questo è un indizio del fatto che già nel 1500 a.C. Utra Terra e Venere. Venere è considerata la sorella della Terra per con due stelle a cinque punte una inscritta nell’altra. I quintetti danzanti coincidenza deriva dal fatto che la Luna è 400 volte più piccola del Sole (datazione al carbonio delle pietre di Sarsen), la popolazione che eresse alcuni singolari fattori, il diametro dei due pianeti è estremamente simile prodotti da Venere scandiscono il periodo sinodico tra le congiunzioni (696'342 km ÷ 1'738 km = 400,657) e tuttavia 1/400 più vicina a noi del il monumento aveva calcolato con chiarezza le dimensioni della Terra e e le due orbite sono le più circolari di tutto il sistema solare. Pare inoltre inferiori con la Terra. Sole. Isaac Asimov ha definito questa configurazione «la più improbabile della Luna. che Venere fosse in principio un pianeta con le condizioni adatte allo Il lento movimento retrogrado di rotazione di Venere sul suo asse coincidenza possibile». Per questa ragione in nessun altro luogo del siste- I vertici della Grande Piramide di Cheope formano un angolo di sviluppo della vita. dura ben 244,02 giorni terrestri, creando un rapporto di 2:3 con la dura- ma solare è possibile assistere ad un’eclissi solare totale. 51,83° inscrivendosi nel cerchio e dividendo il quadrato esattamente a I due corpi si sfiorano ogni584 giorni, in ognuna di queste occasio- ta del periodo orbitale della Terra (99,87%). In musica questo rapporto Se ora prediamo in considerazione le grandezze della Terra e della metà. Il coseno di questo angolo è φ, dividendo un lato della base per n questo viaggio dal centro del sistema solare fino alla Terra abbia- ultimi cerchi tocchino tangenzialmente tutte le altre figure in un incastro iove ci presenta qualche ultima relazione geometrica con l’esa- bita media di Giove, potremmo produrre l’orbita media della Terra sui ni Sole, Terra e Venere si allineano 2/5 di circonferenza più avanti rispetto forma un’intervallo di quinta giusta, ovvero due note sulla scala musi- Luna, altre strane coincidenze geometriche vengono rivelate. Partendo l’altezza invece si ottiene π/2 (pi greco/2). I mo incontrato alcune delle forme elementari della geometria piana, perfetto. (99,9%). Ggramma. Re degli dei e dio del cielo, si trovava per gli antichi sulla vertici interni della stella più piccola. all’ultima congiunzione, formando una stella a cinque punte nell’arco di 8 cale separate da 3 toni. Tali note suonate insieme producono un accordo col rappresentare la circonferenza della Terra con un cerchio (diametro Terra, Luna e Sole sembrano legati da rapporti meccanicamente come il cerchio, il triangolo equilatero di Mercurio e il pentagono rego- 550'700'000 chilometri separano Marte dal primo gigante gassoso, Gio- sesta sfera celeste perché sesto nella velocità di spostamento apparen- La sonda Cassini ha scoperto nel 2012 un strano fenomeno atmosferico anni terrestri, o 13 anni venusiani. 5, 8 e 13 sono tre numeri consecutivi armonico sulla scala naturale. La durata del giorno solare venusiano è di medio 1'2756 km), se tracciamo un quadrato tangente sui quattro lati, perfetti, calibrati come orologi per seguire esatte melodie per milioni di lare di Venere. Prima di lasciare il sistema solare interno per raggiunge- ve, dominatore del sistema solare. Le orbite dei due pianeti sono costru- te, seguito solo dal padre Saturno. A ±60° gradi sulla sua orbita si trova- al polo nord di Saturno, che forma un persistente e misterioso esagono della sequenza di Fibonacci. Data la precisione del 99% accade che il 2802 ore, ad ogni congiunzione quindi Venere ci mostra sempre la stessa esso avrà un perimetro di 50'984 km. Se ora disegniamo un cerchio con anni. Un’ultima notevole combinazione emerge dal già citato rapporto re il regno dei giganti gassosi oltre la fascia principale, Marte ci svela ibili con quattro semplici cerchi tangenti posti sui vertici di un quadrato, no i gruppi di asteroidi troiani, orbitanti in sincrono nei punti lagrangiani con un diametro approssimativo di 30'000 km. pentagramma effettua una rotazione polare minima visibile all’inizio di faccia e due due giorni sul pianeta sono trascorsi. la circonferenza pari al perimetro del quadrato, la differenza tra la cir- del diametro tra Luna e Terra, tale rapporto risulta di 3:11 equivalente un rapporto che fa emergere un’altra delle figure regolari elementari, il Giove passerà per tutti i centri dei cerchi mentre Marte toccherà le cir- L4 e L5. Questi punti collegati con Giove ed il Sole formano due perfetti Al centro dell’esagono e direttamente sopra il polo, impervia un tur- un nuovo ciclo di congiunzioni. Se osserviamo lo schema da una prospet- La perfezione geometrica dei due pianeti offre ancora un rapporto conferenza del cerchio grande e quello piccolo equivale al raggio della a 0,272 oppure 27%. Il periodo orbitale lunare è all’incirca 27,3 giorni, quadrato. Semplicemente distanziando le orbite della Terra e di Marte conferenze lungo le diagonali del quadrato (99,98%). Marte è così l’atto- triangoli equilateri opposti. bolento ciclone che, a causa dell’assenza di terreni solidi sul pianeta, tiva geocentrica l’orbita di Venere produce un’affascinante figura detta nascosto, l’orbita più interna di Venere e l’orbita più esterna della Terra Luna (3'475 km). In altre parole il diametro del cerchio grande è la som- altrettanto è il periodo di rotazione medio delle macchie solari a ± 45° di con quattro cerchi opposti, altri quattro cerchi più grandi possono essere re del rapporto planetario basato sul 4. Costruendo tre esagrammi annidati uno dentro l’altro partendo dall’or- potrebbe non spegnersi mai. Rosa di Venere, un fiore a cinque petali. toccano i vertici e i lati di un semplice quadrato (99,9%). ma del diametro della Terra e della Luna. latitudine, detto anche Rotazione di Carrington. costruiti negli spazi ad angolo, le distanze sono ideali perché i quattro

[fig.5.01] Glossario

05 GLOSSARIO GLOSSARIO Aa-Ff Mm-Uu

Aa Cc Si indica con e ed è essenziale per definire la Mm una parallasse annua di un secondo d'arco. Per ROTAZIONE Movimento circolare di un corpo sul traiettoria assoluta di un'orbita, e=0 rappre- distanze su scala intergalattica si usa anche il proprio asse che in un sistema solare causa AFELIO E PERIELIO In un sistema a due corpi dove CONGIUNZIONE Evento di allineamento tra tre astri, senta un cerchio, e > 1 è un ellisse, e = 1 una MAGNITUDINE APPARENTE Unità di misura per la lu- kiloparsec o il megaparsec. il giorno e la notte. La misura esprime il mo- uno si trova fisso in una posizione e l’altro or- si usa principalmente nel caso di due pianeti parabola ed infine e < 1 una iperbole. minosità di un corpo celeste, introdotta dall’a- 1 pc = 30'856'740'808'000 km. mento angolare perché è in relazione al tempo. bitante ad esso in un'ellisse, si chiama afelio il ed il Sole. Nel caso della Terra ed un pianeta in- L’eccentricità delle orbite varia nel tempo a 72 stronomo Ipparco nel II secolo a.C. per clas- 73 punto più lontano e perielio il punto più vicino feriore, si parla di congiunzione inferiore quan- causa delle perturbazioni gravitazionali degli sificare le stelle. Maggiore è la luminosità e PERIODO SINODICO Indica il periodo di tempo dopo il k| dell’orbita al corpo fisso. In geometria euclidea do i due corpi sono dallo stessa parte del sole, altri pianeti. minore sarà il valore di magnitudine. quale un pianeta superiore si trova nella stes- Ss [fig.5.01] questi due punti son detti apsidi, rispettiva- in minima distanza tra loro. La congiunzione sa posizione rispetto alla Terra e al Sole. Immagine catturata nella camera a mente apoapside e periapside. superiore è quando si trovano alla massima ECLITTICA Si tratta del moto apparente che il MAGNITUDINE ASSOLUTA Misura della luminosità di SFEROIDE OBLATO In astronomia, un pianeta o di bolle del Cern a Ginevra, Come spiega Keplero la velocità orbitale di un distanza, ovvero dalle parti opposte del Sole. Sole, la Luna, e gli altri pianeti tracciano sul- un corpo celeste se si trovasse a 10 parsec PIANETA SUPERIORE Si dice di un pianeta che esiste un altro astro che, a causa della forza centri- che mostra il decadi- corpo è maggiore al perielio e minore all’afelio. I due casi per i pianeti esterni si dicono rispet- lo sfondo delle stelle fisse osservandoli dalla (32,6 anni luce) da noi. Il nostro Sole ha una al di fuori dell’orbita della Terra. Tutti i pianeti fuga causata dalla rotazione sul suo asse, è mento di una particella. I movimenti a spirale tivamente opposizione e congiunzione. Terra. magnitudine assoluta di +4,8, ma una magni- del sistema solare eccetto Mercurio e Venere schiacciato ai poli e sporgente all’equatore. Se nel campo magnetico ANNO SIDERALE Il tempo impiegato dal Sole a tor- tudine apparente di -26,7 perché si trova mol- sono pianeti superiori. la rotazione deforma la sfera sulla verticale, le sono molto simili nare nello stesso punto rispetto alle stelle fis- EPICICLO Gli epicicli sono i cerchi più piccoli posi- to vicino a noi. forze di marea la deforma sul piano X-Y. a quelli prodotti dalla gravità sugli astri. PIANETA INFERIORE se. Siccome tiene conto della precessione degli Dd zionati sul deferente usati per spiegare i moti Si dice di un pianeta che esiste © Cern equinozi, dura 20 minuti e 25 secondi in più retrogradi dei corpi. L’idea è che i corpi hanno all’interno dell’orbita della Terra. Nel sistema ↪ http://cds.cern.ch/ dell’anno solare, risulta inutile alla regolazione DECLINAZIONE Nel sistema di coordinate celesti è una piccola orbita circolare mentre orbitano un Oo solare solo Mercurio e Venere sono pianeti in- Uu record/39472 della vita civile perché non rispetta il ritorno l’equivalente della latitudine terrestre. Si ac- cerchio più grande attorno alla Terra, il risul- feriori. delle stagioni. costa all’ascensione retta per localizzare un tato è una catena di occhielli su una circon- OPPOSIZIONE Evento di allineamento tra la Terra, UNITÀ ASTRONOMICA (AU) Distanza dal Sole all’orbita oggetto nel cielo. ferenza. un pianeta superiore e il Sole. Si parla di oppo- media della Terra, usata per semplificare il cal- ANNO SOLARE (TROPICO) È il tempo che intercorre tra sizione quando i corpi si trovano dalla stessa Rr colo e la comprensione di distanze planetarie due equinozi dello stesso nome. DEFERENTE Nei sistemi cosmologici pre-kepleriani parte del Sole, questi sono quindi alla distanza all'interno del nostro sistema solare. si chiama deferente il cerchio con al centro la Ff minore possibile tra loro. In caso contrario si REDSHIFT Nella misurazione di galassie lontane 1 au = 149'597'870.7 km. ASCENSIONE RETTA È una coordinata celeste di mi- Terra sul quale si posizionano gli epicicli, le or- parla di congiunzione non si parla più di unità di misura di distanza, sura angolare per localizzare un oggetto nel bite di un corpo celeste. FORZA DI MAREA Effetto prodotto dalla gravità. ma bensì di spostamento verso il rosso (red- UNIVERSO OSSERVABILE È la regione di spazio e la cielo. Si misura in tempo (minuti, ore angolari) Quando un oggetto di grandi dimensioni, come shift), ovvero lo stiramento e la perdita di ener- materia in esso contenuta che è possibile os- o in gradi sessagesimali. L’ascensione nel si- un pianeta, orbita attorno ad un altro corpo Pp gia dei raggi di luce emessi da un corpo che servare al presente dalla Terra, perché la luce stema di coordinate indica la longitudine, la Ee massiccio, l’attrazione gravitazionale speri- fanno spostare il colore verso il rosso. Inoltre emessa da questi corpi ha avuto il tempo di declinazione invece la latitudine dall’equatore mentata dalla parte più vicina al polo gravita- PARALLASSE Apparente spostamento di un’og- distanze così vaste permettono la variabilità raggiungerci. Dato che si calcola che l’universo celeste. ECCENTRICITÀ Nelle sezioni di cono esprime quan- zionale sarà più forte rispetto alla parte ester- getto sullo sfondo se osservato da un punto della curvatura spazio-temporale. si stia espandendo a velocità superiori di quel- to una curva è deviata dal cerchio. Più precisa- na che si trova più lontana dal polo. Questo in movimento. Con più l’oggetto osservato è la della luce, ci sarà un confine sferico dove ANNO LUCE (LY) Distanza percorsa dalla luce in un mente è il rapporto costante fra la distanza di risulta in una deformazione dell’oggetto, verrà distante, tanto minore sarà la parallasse. RIVOLUZIONE Movimento orbitale di un corpo at- i fotoni non saranno più in grado di raggiun- anno nel vuoto, usata per misurare distanze un punto generico della conica da un fuoco, e allungato, senza però variazione nella massa. torno ad un altro che in un sistema solare defi- gerci. Con la continua espansione il raggio del galattiche. 1 ly = 9'460'730'473'000 km. la distanza dello stesso punto dalla direttrice Oggetti meno densi come i corpi liquidi o gas- PARSEC (PC) Acronimo di parallasse di un secon- nisce la durata dell’anno. La rivoluzione ha una confine dell’universo osservabile è destinato a relativa a quel fuoco. sosi sono distorti maggiormente. do d'arco, misura la distanza di una stella con misura solare e non siderale. ridursi perennemente.

67 Volume 2 – Timone

Orbitografia

Orbitografia Volume 2 – Di Venere

Lorenzo Gada

SUPSI Scuola Universitaria Professionale Della Svizzera Italiana

Volume 2 – Di Venere

00 INTRODVZIONE

INDICE 10 ...... 00 INTRODUZIONE INTRODUZIONE

13 ...... 0 1 ORBITA

17 ...... 02 ATMOSFERA

27 ...... 03 SUPERFICIE

51 ...... 04 ESPLORAZIONE

10 11 63§ ...... 05 SCHEDA TECNICA

64 ...... 06 INDICE ICONOGRAFICO

Tesi di laurea Progetto grafico, di Lorenzo Gada testi e illustrazioni: Lorenzo Gada

Bachelor in Comunicazione Visiva Stampa: enere, il secondo pianeta dal Sole, è in assoluto il più vicino alla Nel 1611 egli scrive così scrive così in una lettera a Keplero «Cyn- [1] Cynthus era un epiteto SUPSI Lepori Storni, Lugano V Terra. Data la minima distanza che ci separa, al crepuscolo Ve- thiae figuras aemulatur mater amorum», La madre dell’amore imita la della dea greca Selene k| [fig.0.01] Anno accademico 2013/2014 Lugano, 25 agosto 2014 nere è sempre l’oggetto più luminoso nel cielo, oltre al Sole e alla Luna. forma di Cinzia.[1] (o Artemis), personifi- Approccio della sonda statunitense Messenger. cazione della Luna e x 24 novembre 2006 Relatore: Franco Cavani Copie 3 Sorpassando la magnitudine di ogni altra stella nella volta celeste, si è Venere è la dea romana dell’amore e della bellezza, fertilità e pro- controparte greca della Studente: Lorenzo Gada Caratteri: meritato l’appellativo di Stella della sera o Stella del mattino in molte sperità. Nella mitologia romana era la madre del popolo di Roma ed una romana Diana. Secondo PF Square Sans, Panos Vassiliou, 2005 culture antiche. La differenza del suo moto rispetto alle altre stelle è delle figure centrali più venerate. Deriva dalla controparte greca Afrodite, la leggenda la dea Orbitron, Matt McInerney, 2009 nacque sul monte Cinto, chiaramente registrato nelle cronache di antiche civiltà, come i babi- deal dell’amore e della sessualità. I connotati di bellezza vennero attri- RBNo2.1a, Rene Bieder, 2012 nelle Cicladi, per questo | [fig.0.02] Figa Sans, Pier Paolo, 2012 lonesi, nel secondo millennio a.C., e anche dai cinesi, mesoamericani, e buiti così al pianeta più brillante, dalla quale prese quindi il nome. a volte ci si riferisce alla g Hans Sebald Beham, I Sette Pianeti con i Segni largamente dagli antichi greci. Il simbolo del pianeta classico è di conseguenza associato alla Luna con il nome Selene dello Zodiaco, 1539, 45 × 32 mm © Lorenzo Gada 2014 o Cinzia. © SUPSI 2014 Galileo Galilei nel 1610 compì accurate osservazioni di Venere con femminilità ed al genere femminile di piante ed animali. L’ipotesi più ac- il suo telescopi, capì che il pianeta non produce luce propria dal fatto che creditata è che il simbolo rappresenti uno specchio a mano, dove la parte attraversa delle fasi, come la Luna, e quindi mostra parti in ombra. Fu alta è la cornice con lo specchio, mentre la parte inferiore raffigura l’im- una nuova prova della centralità del Sole nel sistema solare, modello non pugnatura. In alchimia questo stesso glifo simboleggiava il rame, perché ancora comunemente accettato al tempo di Galileo. molto spesso gli specchi erano costruiti con rame lucido. MERCURIO VENERE TERRA MARTE

01 02 ORBITA

enere è spesso considerata la sorella della Terra per via di alcune giunzione è di 4 gradi, costituendo un ciclo di 200 anni tra due orienta- Vcaratteristiche molto simili.Le orbite di entrambi sono con Net- menti relativi. tuno le più vicine al cerchio dell’intero sistema. L’orbita di Venere è la Marcando le cinque congiunzioni ogni periodo sinodico in un si- meno eccentrica di tutte, con un valore del 0,007. Il diametro di Terra e stema geocentrico, Venere e Terra disegnano un pentagramma quasi Venere è inoltre pressoché simile con un ratio di 1:0,949. Data l’orbita perfetto. In un sistema eliocentrico lo stesso pentagramma equivalente 14 quasi circolare la velocità di rivoluzione non varia molto, da 35,784 km/s viene tracciato dal punto medio costante tra i due astri. all’afelio, a 36,259 km/s al perielio, su un piano inclinato di soli 3,9 gradi La Terra però si muove più velocemente in dicembre che in giugno, rispetto all’equatore solare. dunque le congiunzioni non avvengono esattamente a intervalli regolari. Durante le congiunzioni i due pianeti sono separati da soli 40 mi- Inoltre l'errore 1,5° fa migrare la punta del pentagagramma sull'eclittica, lioni di chilometri circa, oppure 2,1 minuti luce. Venere è quindi il corpo su continuando a spostare la finestra di transito di Venere. Di conseguenza un’altra orbita che più si avvicina a noi, più vicino di Marte di 16,4 milioni l'intervallo tra due transititi cambia. di chilometri. Per la curiosità dell'occhio, qui a lato è mostrato il pentagramma, Le congiunzioni inferiori tra Venere e la Terra occorrono ogni o rosa di Venere, costruito partendo da una congiunzione inferiore per- 583,92 giorni. Ad ognuna di esse quasi esattamente 5 giorni venusiani fetta, e senza tenere conto della leggera ellitticità delle due orbite. sono passati, Venere quindi ci mostra sempre la stessa faccia ad ogni Fatto curioso è l'inclinazione negativa dell'asse di rotazione di Ve- incontro. Dopo questo anno sinodico, che dura 8 anni terrestri o 13 anni nere, con ben 177,4° il pianeta ruota al contrario. Osservando il sistema venusiani, i pianeti si allineano nella stessa posizione rispetto al Sole 2/5 solare dal polo nord del Sole, Venere è infatti l'unico che gira in senso di circonferenza più avanti rispetto alla congiunzione precedente. orario, contrario alla direzione dell'orbita. Le cause di questa particola- Dato che la risonanza 8:13 non è perfetta, Venere si sposta in avanti di rità non son certe, fose un diverso momento angolare durante la for- 1,5° ogni volta, l’errore col tempo si accumula e si azzera solo dopo 960 mazione, o forse un impatto con un meteorite. La sonda statuinetense giri, quando i pianeti tornano nelle stesse posizioni relative. Magellano ha reistrato però leggero un rallentamento nella velocità di Siccome i piani di rivoluzione di Terra e Venere formano un angolo rotazione, probabilmente cusato dalle forze di marea solari che si ipo- di 3,4 gradi, Venere generalmente non transita sul disco solare, per un tizza potrebbero fermarlo in un rotazione/rivoluzione di 1:1, come nel osservatore sulla Terra questo avviene solo all’incrocio con l’equatore caso della nostra Luna. celeste durante una congiunzione, una volta ogni 243 anni. Attualmente il moto retrogrado è già estremamente lento. Un Venere ha un’altra risonanza con il suo pianeta inferiore Mercurio. giorno solare dura 5832,5 ore, equivalenti a 243 giorni, mentre l'anno In questo caso il rapporto è di 9:23, una frazione troppo alta per essere tropico (il tempo trascorso tra due equinozi) è di 224,7 giorni terrestri. considerata un’influenza gravitazionale, inoltre lo scarto ad ogni con- Venere quindi ha un giorno che dura più di un anno.

| [fig.1.01] k Passaggio di Venere sul disco solare durante una congiunzione inferiore. Foto scattata dal satellite solare Hinode Solar B a 396,9 nm. x 5 giugno 2012

[fig.1.01] Orbita [fig.2.01] Atmosfera

02 ATMOSFERA 02 ATMOSFERA 03 SUPERFICIE ATMOSFERA

er almeno un secolo dalle osservazioni di Galileo, la superficie COMPOSIZIONE DELLE NUVOLE DI VENERE ROTAZIONE P visibile di Venere appariva senza caratteristiche al telescopio. Si suppone in modo piuttosto convinto che all’incirca 4 miliardi di L'estrema pressione prodotta dalla densità della bassa atmosfera L’immagine liscia e senza fattezze rese difficili e fuorvianti le stime sul anni fa Venere avesse un’atmosfera simile a quella terrestre con pre- rallenta i venti che soffiano in superficie a soli0 ,3-1 m/s. Il pianeta stesso periodo di rotazione e sul carattere della superficie. Queste informazioni senza di acqua allo stato liquido in superficie, in grado quindi di soste- impiega 243 giorni terrestri per compiere una rotazione sul suo asse, le emersero solo all’inizio del ‘900 con la fotografia ultravioletta che per- nere la vita. Per cause ancora sconosciute però ha poi intrapreso una 18 19 bande atmosferiche più esterne invece si muovono molto velocemente 21 23 mette di penetrare le dense nubi di Venere, rivelando formidabili dettagli fase di effetto serra che non si è più arrestata. I livelli di gas serra, princi- nella direzione opposta, ed impiegano solo 4-6 giorni a compiere una geografici e topologici. palmente diossido di carbonio (CO2), hanno continuato ad incrementare, rivoluzione attorno al pianeta. Rimane ancora incerto come la lenta ro- L’ipotesi corretta che Venere possedesse un’atmosfera venne for- aumentando la temperatura dell’atmosfera e surriscaldando il pianeta. tazione contraria di Venere trasferisca momento angolare agli strati at- mulata nel 1761 dallo scienziato russo Mikhail Lomonosov (Russia, 1711 La pressione atmosferica al suolo è di 92 bar, 92 volte il valore mosferici. – 1765). Il 6 giugno durante il transito di Venere davanti al Sole, Lomo- terrestre, con una densità superficiale di circa 65 kg/m3, rispetto al 1,2 Sopra le nuvole le correnti a getto soffiano a 300-400 km/h, la nosov notò un alone grigiastro attorno al disco planetario che parzial- kg/m3 sulla Terra. Il 90% dell’atmosfera terrestre si posiziona circa in una velocità raggiunge il massimo all’equatore e decresce rapidamente au- mente filtrava i raggi solari. Durante quella decade concluse e pubblicò decina di chilometri dalla superficie, mentre su Venere bisogno salire fino mentando longitudine, fermandosi ai poli dove crea enormi vortici. la sua ipotesi che Venere possiede effettivamente un’atmosfera simile a a 50 km per catturarne il 90%. Le nubi tossiche si trovano tra i 50 e i 70 Venere non possiede una propria magnetosfera, ma trae un par- [fig.2.06] [fig.2.07] quella terrestre. km dal suolo e son divise in 3 fasce, per 20 km sotto le nuvole si trova un ziale campo magnetico dall’interazione con il vento solare, il quale di- La scoperta di Lomonosov accostata alla superficie senza carat- livello di foschia, da quel punto fino alla superficie l’atmosfera è limpida. pende dalle fluttuazioni delle emissioni del Sole. Grazie alla sonda Esa teristiche di Venere, fece giungere alla naturale conclusione che l’at- La tinta giallastra del pianeta, visibile esternamente, è dovuta Venus Express che dal 2006 orbita Venere, è stato osservato che durante mosfera doveva essere fitta di nuvole, ma la loro composizione fu un a particelle sospese di acido solforico nell’atmosfera. Probabilmente un periodo di bassa pressione nel vento solare, parte della ionosfera [fig.2.04] [fig.2.05] enigma dibattuto fino ai giorni nostri. Anche durante gli anni ’60 del ‘900 le eruzioni vulcaniche sono i responsabili della presenza di questa so- k| venusiana veniva rilasciata nello spazio. La Terra possiede un proprio le prime spettrografie dal suolo delle sonde russe, palloni atmosferici e stanza. La temperatura sulla superficie supera di grand lunga il punto di [fig.2.01] campo magnetico che tiene stabile la ionosfera, nel caso di Venere, che satelliti, riportarono dati conflittuali sulla composizione chimica dei vari ebollizione del diossido di zolfo, facendo in modo che questo si volatilizzi Frame di una serie di fotografie scattate dalla sonda invece dipende dal vento solare, sotto bassa intensità il pianeta poco Messenger, mentre passava per Venere in fase di ac- strati atmosferici. e rimanga in circolo nell’atmosfera. crescimento di velocità per raggiungere Mercurio.La fo- magnetico lascia una scia di ioni dalla parte notturna, molto simile alla Nel 1974 Hansen e Hovenier usarono la polarizzazione delle onde Attualmente la composizione chimica dell’atmosfera è del 95% tografia mostra il denso strato superficiale delle nuvole coda di una cometa. solari riflesse da Venere su lunghezze d’onda multiple, per determinare diossido di carbonio, il rimanente è principalmente nitrogeno, anidride che oscurano la superficie. Un simile effetto si crede debba essere osservabile anche su x 14 gennaio 2008 finalmente la presenza di acido solforico (SO2) nelle nuvole di Venere. solforica e tracce di vapori acquei. A causa dell’effetto serra la tempera- Marte, perché si tratta dell’unico altro pianeta interno che non possiede Dalle numerose sonde regolarmente lanciate verso Venere e grazie al tura al suolo si aggira attorno ai 470℃, abbastanza calda da sciogliere il un proprio campo magnetico. progresso tecnologico, ora conosciamo molti dettagli, non solo riguardo piombo. In nessun altro luogo nel sistema solare, Sole a parte, si raggiunge i| Gli scienziati dell’istituto Max Planck in Germania, hanno osser- al clima e all’atmosfera, ma anche alla geografia, alla geologia e alla questa temperatura, nemmeno su Mercurio che si trova più vicino al Sole. [fig.2.02] vato che la scia di ionosfera persa si estende per oltre 12'000 km fuori struttura interna dei manti. Studi con infrarosso e ultravioletto combinati ad osservazioni Lucien Rudaux (Francia, 1874 - 1947), Sur les autres [fig.2.03] dall’atmosfera. Soprattutto grazie alla moderna spettroscopia e alle immagini radar hanno permesso analizzare la parte notturna del piane, conclu- mondes, Librairie Larousse, Parigi 1937, 230 × 310 mm. Riproduzione artistica di una navicella durante l'entrata [fig.2.08] [fig.2.09] radar, le barriere ottiche delle nubi sulfuree sono state oltrepassate. Ora dendo che sebbene non assorba la luce diretta del Sole, la parte in ombra nell'atmosfera di Venere. i| possediamo mappe topografiche in grado di spiegare parzialmente le ha la stessa temperatura e radia la stessa quantità di calore e microonde Rudaux è tra i primi artisti a realizzare illustrazioini di [fig.2.03] attuali condizione estremamente aspre del pianeta. della parte illuminata. scorci sui pianeti del sistema solare. I colori sono stati enfatizzati per rendere le nuvole vici- [fig.2.04-05] [fig.2.06] [fig.2.07] [fig.2.08-09] ne a come le vedrebbe l'occhio umano. La foto è stata Immagine ad ultravioletti delle coltri atmosferiche dei La foto mostra una falsa colorazione per enfatizzare i Ricostruzione digitale di un viaggio verso Venere dalla Immagini dell'emisfero sud prese con la Venus Monito- I ricercatori credono che le zone chiare sono dovute alla [fig.2.02] scattata mentre la sonda sorpassava il pianeta per diri- due emisferi di Venere. La forma delle nuvole mostra le contrasti, le nubi di acido solforico sono maggiormente verticale del polo nord, i dati provenienti dai monitoraggi ring Camera (VCM). Le immagini mostrano il cambia- presenza di acido solforico, mentre la composizione del- gersi verso Mercurio. diverse velocità di rotazione dell'atmosfera. visibili con filtri ultravioletti. atmosferici delle complesse nubi di Venere. mento dinamico nelle nuvole del pianeta visibili solo con le zone scure è ancora sconosciuta. x Mariner 10, 5 febbraio 1974 x Pioneer Venus Orbiter, 26 febbraio 1979 x SSI Galileo, 21 febbraio 1979 x Venus Express lunghezze d'onda ultraviolette. x Da sinistra: 8, 23, 24 ,27, 28, 30 luglio 2007.

02 ATMOSFERA 03 03 SUPERFICIE SUPERFICIE

ressione schiacciante e atmosfera acida introducono una super- CANYON P ficie non meno aspra e inospitale. Venere infatti presenta vul- Tra le caratteristiche più spettacolari su Venere, oltre alle pianure lisce canismo esteso in superficie, vaste pianure liscie di lava solidificata e ed ai fiumi di lava, si trovano delle enormi spaccature a raggiera, dove massicci montuosi che si innalzano per chilometri, il più alto, il monte grosse aree sono state spinte in alto spaccando la superficie. La profon- 24 25 Maxwell raggiunge gli 11 chilometri sopra l’altitudine media del pianeta. dità di queste spaccature misura da 1 a 2 km. 28 29 Le variazioni di acido solforico nell’atmosfera ha suggerito che l’attività Si trovano anche diverse fratture perpendicolari causate dalla attività vulcanica è ancora attiva. tettonica. Spesso la lava di passaggio erote il letto e le pareti creando Le sonde russe Venera e i multibus della missione americana Ma- complessi network di tunnel che si diramano nel sottosuolo. gellano sono state distrutte dal calore e dalla pressione di Venere dopo una sola ora dall’atterraggio. Gli strumenti di bordo ci hanno fornito gli CORONÆ unici dati diretti che abbiamo del pianeta. Si tratta di strutture ovali con un diametro di diversi chilometri, formate A differenza della Terra non sono stati riscontrati movimenti oriz- da bolle di materiale incandescente che emerge dall’interno del pianeta. zontali di placche su larga scala. La spiegazione più logica è che Venere Raggiungendo la superficie alzano il terreno creando pendii e fratture. In si trova più indietro sulla scala dell’evoluzione geologica. La datazione stadi più avanzati la superficie si rammollisce e sgonfia, cadendo sotto il globale media dei crateri sulla superficie ha un periodo di300 -500 milioni proprio peso. Questi elementi geologici sono presenti su tutto il pianeta. [fig.2.11] di anni, questo suggerisce che la superficie è piuttosto giovane. Il pianeta possiede due zone interpretate come continenti perché TESSERÆ si trovano molto più in alto rispetto all’elevazione media. Se Venere dav- Queste zone rialzate presentano tagli superficiali che si incrociano a diverse vero aveva acqua in superficie in passato, queste zone sarebbero le aree angolazione, producendo quindi un terreno che sembra composto da tes- più vaste di terra emersa. I loro nomi sono Ishtar Terra e Aphrodite Terra sere. Il suolo di queste regioni è così deformato e complesso che è difficile e si trovano rispettivamente vicino al polo nord e vicino all’equatore. dire quali e quanti fenomeni hanno prodotto questa conformazione.

[fig.2.10] [fig.2.12] k| ➔| [fig.3.01] [fig.3.02-03-04] Render prospettico di una porzione di Alpha Regio. La Dettaglio delle fasi di composizione della mappa ste- [fig.2.10] [fig.2.11] [fig.2.12] regione è un alto rilievo lungo 1'300 km, composta da reografica di Venere da parte della sonda Magellano. In Viste all'infrarosso (5 µm) del doppio vortice al polo sud, La parte diurna è ripresa ad ultravioletti e luce visibile Immagine composita del polo sud ottenuta con la ca- intersezioni da creste e valli a fondo piatto che forma- cima si trova al terzo ciclo orbitale attorno al pianeta. A le fotografie sono state scattate durante un'orbita di per misurare la quantità di radiazione solare riflessa. mera a ultravioletto Venus Monitoring Camera (VMC), no complesse strutture poligonali. L'immagine è stata questo stadio, circa il 21% della mappatura globale era avvicinamento a distanze tra i 210'000 e i 190'000 km. Sono stati usati gli infrarossi sulla parte in ombra per e la camera ad infrarosso Visual and Infrared Thermal colorata secondi i dati fotografici ottenuti dalle sonde stata completata. La direzione della curvatura indica di La sequenza mostra la variazione e la rotazione dei due individuare radiazioni termiche originate nell'armosfera. Mapping Spectrometer (VIRTIS). Venera 13 e 14. La struttura ovoidale in basso a sinistra quale parte (destra o sinistra era in atto la mappatura. occhi del ciclone. Nello schema infrarosso le zone più chiare rappresenta- Le dinamiche circolari d'atmosfera creano un enorme è stata nominata Eve e marca il passaggio del primo L'immagine in basso mostra il primo ciclo, la mappatura x Venus Express, 12-19 aprile 2006 no maggiore emissione di radiazioni vortice direttamente sopra il polo. meridiano di Venere. sinistra è completa al 83% dopo 1'792 orbite. L'opera- [fig.3.02-03-04] x Polo sud, 27 giugno 2007 x 29 novembre 2007 x 35°S, 25°E, 300 × 250 km zione durò dal 1990 al 1992.

[fig.3.01] Superficie

EMISFERO CENTRATO A 0° DI LONGITUDINE EMISFERO CENTRATO A 90° EST DI LONGITUDINE EMISFERO CENTRATO A 180° EST DI LONGITUDINE EMISFERO CENTRATO A 270° EST DI LONGITUDINE

➔ tavola.3.01 © NASA / JPL / USGS, 1990-1994 ↪ http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00157 ➔ tavola.3.02 © NASA / JPL / USGS, 1990-1994 ↪ http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00158 ➔ tavola.3.03 © NASA / JPL / USGS, 1990-1994 ↪ http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00159 ➔ tavola.3.04 © NASA / JPL / USGS, 1990-1994 ↪ http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00160

NASA MAGELLANO VENUS RADAR MAPPER 04.03.1989-13.10.1994

➔| [fig.3.04]Lakshmi Regio La zona non è pronunciata in altitudine ed è composta [fig.3.04] da rivoli di lava. L'immagine è stata composta in 26 orbite polari attorno al pianeta. x, 55°N, 348,5°E, 300 × 230 km

[fig.3.05] Ovda Regio Le grandi aree scure rella regione di Ovda Regio sono probabilente bacini riempiti di lava, che ora presentano una superficie liscia. I promontori di Ovda Regio sono tra le zone più vaste e alte che incrociano l'equatore. Le creste sono larghe corrono per 30-60 km con am- piezze di 8-15 km, formano una pendenza di 3 km di dislivello che collega Ovda Regio alle aree circostanti. x 1°N, 81°E, 300 × 55 km

[fig.3.06] Alpha Regio I lineamenti chiari sul terreno sono creste e canali che si estendono in tutte le direzioni per una lunghezza che varia da 10 km a 60 km. L’elevazione della regione Al- pha Regio super i 4 km di dislivello, le regione scure sono più basse e probabilmente riempite di lava. Il vulcano nell’angolo in alto a destra ha un diametro di 35 km, all’interno del quale si trova una caldera. Il quadrato nero rappresenta dati mancanti. x 55°N, 348,5°E, 300 × 230 km Raggio planetario (km) Raggio planetario (km) Raggio planetario (km) Raggio planetario (km)

6048 6055 6062 6048 6055 6062 6048 6055 6062 6048 6055 6062

[fig.3.05] [fig.3.06]

68 03 SUPERFICIE

i| [fig.3.13] 41 [fig.3.10] Danilova Il cratere Danilova prodotto dall'impatto di un asteroide sulla superficie di Venere. La colorazione digitale si basa sui dati raccolti dalle sonde Venera 13 e 14

➔| [fig.3.11] Lakshmi Planum e Monte Maxwell A est il monte Maxwell, il massiccio più alto di Venere, [fig.3.14] si eleva fino ad un massimo di 11,5 km ed è parte di una catena che circonda Lakshmi Planum, la zona radar-scura a ovest. Il monte Maxwell mostra la sua composizione a creste parallele larghe dai 5 ai 7 km. I canali sul lato sud dell'immagine si estendono per 60- 120 km e sono profondi e larghi dai 10 ai 40 km. La netta separazione tra la zona chiara e quella scura indica che è stata recentemente coperta da lava. x 65°N, 0°E, 300 × 380 km [fig.3.07] [fig.3.08]

[fig.3.15] [fig.3.16] [fig.3.17]

[fig.3.12] [fig.3.08] j| j| j| g| j| ➔| | [fig.3.12]Alta Regio [fig.3.13]Pianure [fig.3.14]Sapas Mons [fig.3.15]Frana [fig.3.16] Mezzo cratere [fig.3.17] Il canale più lungo [fig.3.07] [fig.3.08]Themis Regio [fig.3.09]Lakshmi Regio g L'immagine mostra diverse tipologie di segni vulcanici e Sono visibili cupule vulcanice di diametro variabile tra L'immagine mostra il fianco est del vulcano Sapas Mons, La zona centrale è il residuo di una frana, probabilmente Il cratere risale ad un grosso impatto di un meteorite, è Solo 600 km sono visibili, ma il canale supera i 7'000, Un fiume di lava che scorre da Fortuna Tessera a nord Un network radiale di fosse tettoniche, sono state iden- La zona nell'immagine è un basso rilievo che separa fratture superficiale sovraimposte. Queste valli lineari 1,5 km a 7,5 km. I lineamenti bianchi sono falde e canali a ovest di Alta Regio. Le zone chiare a sud-ovest sono una struttura vulcanica collassata. I depositi misurano poi stato tagliato in due dalla formazione di una faglia rendendolo il più lungo conosciuto del sistema solare. a Sedna Planitia a sud. Il canale è largo 2 km e sono tificate una cinquantina di queste strutture su Venere, Sedna Planitia e Guinevere Planitia. Su nessun altro non sono riempite di lava, questo significa che l'attività superficiali. La sofrapposizione angolata di questi ele- colate di lava lunghe dai 50 ai 100 km 70 km, composti di blocchi di roccia grandi fino a 100 m. larga fino a 20 km. Si pensa sia formato da fiumi di lava che col calore han- visibili lievi diramazioni e isolotti in mezzo al suo corso. questa è larga 250 km. Immagina dall sonda Magellan. pianeta è stato riscontrato un pattern così regolare. tettonica è più recente di quella vulcanica. menti indica ripetuti episodi di sfaldamento e vulcanismo. x 9,6°N, 189,5°E, 140 × 110 km Numerosi vulcani minori sono visibili a nord-est. x 29,9°N, 282,9°E no eroso il suolo scavando il letto. È largo circa 1,8 km. x 55°N, 348,5°E, 50 × 50 km x 125°N, 42°E, 50 × 50 km x 30°N, 333,3°E, 80 × 37 km x 9°S, 199,5°E, 350 × 350 km x 45,2°S, 201,4°E, 105 × 45 km x 49°N, 165°E, 460 × 460 km

03 SUPERFICIE 03 SUPERFICIE 03 SUPERFICIE

i| [fig.3.18]Tinatin Planitia I cerchi si presume siano stati creati dall'estrusione di lava viscosa, questo spiega la superficie piatta e i ripidi 42 bordi sulla circonferenza. Il pancake a sud-ovest ha un 43 44 45 46 47 diametro di 63 km, si tratta di cupole vulcaniche collas- satte sotto il proprio peso. x 12,3°N, 8,3°E, 250 × 160 km

i| [fig.3.19] Cratere Mead Si tratta del cratere dovuto ad un impatto più grande conosciuto sul pianeta. Si trova a nord di Aphrodite Terra ed a est di Eistla Regio, e misura un diametro di 275 km. La regione presenta rilievi concentrici ad anello, la parte chiara al centro appare liscia, probabilmente si è riem- pita dalla roccia fusa all'impatto o da lava vulcanico. x, 12,5°N, 57,4°E, 489 × km [fig.3.22]Corona Artemis [fig.3.23]Bahet e Onatah Coronæ [fig.3.24]Hestia Rupes [fig.3.20]Lo Shen Valles Il diametro di Artemis è di ben 2'100 km, rendendola la Bahet, a ovest, misura 230 × 150 km, parte della corona Le complesse fratture al centro dell'immagine sono Lo Shen Valles si trova a nord di Ovda Regio ed è un corona più grande sul pianeta. All'interno dell'anello ci Onatah è visibile a est. Numerosi squarci circondano le larghe meno di 1 km e lunghe 50 km sulla maggiore. network di canali di lava e suolo collassato. sono numerosi vulcani, fiumi di lava, complessi sistemi due strutture, tagliati da altre fratture più radiali. Le intersezioni ad angolo suggeriscono cause tettoni- x, 15°N, 94°E, 75 × 130 km di fratture lineari e almeno due crateri di asteroidi. x 49°N, 2°E che piuttosto che vulcaniche. Il drenaggio della lava che La grandezza di Artemis suggerisce una zona sottostan- scorreva all'interno ha fatto crollare la superficie. [fig.3.21] Ushas Mons te di alta pressione e spinta interna, simile alle dorsali x 105 × 45 km La zona mostra potenziale vulcanismo esplosivo con oceaniche sulla Terra, sono le forze che tendono a sepa- depositi in superficie, mostrati dal radar come zone più rare la crosta di un pianeta. chiare lunghe una decina di chilometri. Le zone scure x 30°S, 135°E, 3'500 × 3'600 km attorno ai crateri sono le ricadute di una eruzione. x 40 × 112 km

[fig.3.19] [fig.3.20] [fig.3.21]

04 04 ESPLORAZIONE ESPLORAZIONE

48 49 52 53

[fig.4.01]

iversi aspetti tengono alto l’interesse scientifico ed economico volta raggiunto il traguardo, questo vale per esempio al primo uomo tavano il primo sistema radar in grado di mappare la superficie. I dati Dverso Venere, così la corsa al pianeta gemello cominciata, nel nello spazio, Yuri Gagarin, missione compiuta il 12 aprile 1961. forniti coprono con grande dettaglio aspetti geologi alla risoluzione di 1961 con la sonda russa Venera 1, continua a 50 anni di distanza con La prima sonda a mandare con successo un’immagine dal suolo 1-2 km per un quarto dell’emisfero nord. k| con missioni europee (Esa, Venus Express, 2005) e del Giappone (Jaxa, di Venere fu Venera 9 nel 1970, distrutta dopo 23 minuti dal calore e Nel 1989 la Nasa lancia un’ambiziosa missione che durerà per 5 anni. La [fig.4.01] Mappa topografica di venere Akatsuki, 2010). dalla pressione. Non solo questo fu il primo oggetto costruito dall’uomo sonda Magellano tra i vari strumenti di bordo portava un altimetro radar Mappa a proiezione di Mercatore costruita in base ai [fig.3.26] [fig.3.27] [fig.3.28] dati della sona Pioneer 10. i| Tra gli intenti principali oggi c’è lo studio delle dinamiche atmosfe- a portare a termine con successo un atterraggio su Venere, ma fu anche con il quale fu in grado di mappare il 98% della superficie di Venere con x 1978 [fig.3.25]Beta Regio riche e geologiche. Conoscere i motivi che hanno trasformato il pianeta il primo atterraggio su un altro pianeta in assoluto. rilievi topografici. L’orbita di Magellano era quasi polare e ad ogni pas- Quest'area della Beta Regio presenta numerose cupole nell’attuale inferno tossico, potrebbe aiutare la Terra a non intraprendere Nel 1981 Venera 13 con a bordo diversa strumentazione, tra cui saggio produceva un’immagine larga 20 km che si estendeva da polo a vulcaniche, caldere e rivoli di lava. A est si trova un possibile vulcano di basso profilo e di35 km di diametro, un lo stesso irreversibile percorso. Date le attuali preoccupazioni sull’effetto una trivella, fu la prima a restituire ben 14 fotografie a colori e 8 in polo, con una risoluzione di ben 100 metri. g| lato è scivolato di 20 km a sud. serra e sui cambiamenti climatici, avere a disposizione un caso studio bianco a nero da due fotocamere panoramiche. Venera 13 resistette 127 Anche l’Agenzia Spaziale Europea contribuì all’esplorazione del [fig.4.02]Venera 13 x 10°N, 301°E, 489 × 311 km che proietta un simile scenario è un’opportunità che non si può ignorare. minuti duranti i quali continuò ad inviare dati tramite il bus orbitante che pianeta con Venus Express, lanciata nel 2005. La principale fonte di dati Le prime immagini a colori della superficie di Venere, inviate via radio dalle due fotocamere opposte presenti si era staccato dalla sonda prima che questa si immergesse nelle nuvole veniva da una fotocamera per lo spettro visibile e uno spettrometro infra- sulla sonda. Il sito di atterraggio si trova a est di Phoebe Per quanto riguarda l’esplorazione del suolo, solo i programmi del pianeta. rosso, in grado di analizzare la struttura delle nuvole, il campo magnetico, Regio, la sonda ha inviato segnali per 127 minuti russi Venera e Vega sono atterrate sul pianeta tra il 1960 e il 1984. Dopo Le sonde americane Mariner 5, 7 e 10, lanciate tra il 1962 e il l’atmosfera e la superficie. La missione durò per due anni venusiani. x 7,5°S-303°E, 1 marzo 1982 k| g| quell’anno nessun altra sonda è più stata inviata con l’intento di esplo- 1974, sorvolarono il pianeta una volta ciascuna per raccogliere dati L’ultimo tentativo di conoscere Venere arriva dal Giappone con la [fig.3.26-27] Venera e Magellano [fig.3.28]Ovda Regio rare la superficie. I suddetti programmi spaziali russi sono stati eseguiti sull’atmosfera. Nel 1978 venne lanciata sonda Pioneer che comprendeva sonda Akatsuki, lanciata nel 2010 dall’Agenzia Giapponese per l’Esplora- La stessa zona riprera (a destra) dalla sonda america- Ovda Regio è un altipiano che si eleva 4 km sopra le ancora sotto l’Unione Sovietica, la documentazione pubblica è pertanto due veicoli spaziali, un satellite orbitale e quattro sonde che scesero zione Aereospaziale. Lo scopo era di investigare la metereologia, il vulca- na Magellano nel 1991, e dalle sonde Soviete Venere aree circostanti. La complessa struttura della superficie 15/16 (a sinistra) negli anni '80. La risoluzione è dieci mostra caratteristiche di diverse generazioni. La strut- limitata. I dati raccolti e le foto prese al suolo, che sono circolate sono verso il pianeta per studiare più accuratamente la composizione chimica nismo e di catturare fenomeni atmosferici come i fulmini. Purtroppo non volte superiore, passando da 1 km a 100 m, la luce pro- tura circolare a ovest è una caldera, una cupola vulca- pochi, eppure le sonde hanno trasmesso rilevamenti ed immagini per delle nuvole. riuscì ad agganciarsi all’orbita del pianeta e finì in orbita eliocentrica. Al viene da direzioni opposte. nica collassata. L'area scura che confina con con Ovda una o due ore ciascuna. Lo stesso modo di operare privatamente fu ap- I più importanti progressi nella scoperta del pianeta arrivano con momento conduce osservazioni a grande distanza, ma si sta program- Nell'immagine si vedono approssimatamente 200 vul- Regio è una ripida catena montuosa composta da stret- cani con diametro da 2-12 km. L'unico altro posto nel te insenature curvilinee. plicato a tutte le missioni russe, le informazioni venivano rilasciate una le sonde Venera 15 e 16, lanciate insieme nel 1983, le quali traspor- mando un secondo tentativo di inserimento nell’orbita per il 2015. sistema solare popolato da così tanti vulcani è la Terra. x 10°S, 88°E, 2'250 × 1'300 km x 64°N 110°E

[fig.4.01] Esplorazione

04 ESPLORAZIONE 04 ESPLORAZIONE 04 ESPLORAZIONE

55 56 57 58 59

[fig.4.03] [fig.4.04]

g| ➔| USSR [fig.4.03]Venera 9 e 10 [fig.4.04]Venera 9 lander PROGRAMMA BEHEPA (VENERA) Il Sole si trova quasi allo zenith, la luce è perpendicolare La parte della sonda che atterrò sul pianeta ed effettuò al terreno e diffusa dalle nuvole, il panorama è distorto le rilevazioni al suolo. Un sistema a paracadute garantì 04.02.1961-07.06.1983 dall'angolazione della camera e dalla strumentazione un atterraggio senza danni.

Sopra [fig.4.05]Venera 13 orbiter L'immagine è una delle prime della superficie di un altro L'orbiter non atterrò, ma funzionò da bus per il contatto pianeta, e l'unica transmessa dalla sonda durante i 53 dal suolo ed il centro di controllo in Russia. Dopo il breve minuti operativi dopo l'atterraggio. periodo operativo entrò in orbita eliocentrica. x 32°S, 291°E, 22 ottobre 1975

Sotto [fig.4.06]Venera 13 L'oggetto in primo piano è un pezzo della sonda, la quale Queste sono le immagini della pagina precedente ma è rimasta operativa sulla superficie per 65 minuti. senza filtro atmosferico. Qui si vede l'intero panorama- x 15°N, 291,5°E, 25 ottobre 1975 ed uno scorcio dell'orizzonte. g| [fig.4.07] | [fig.4.08] x 7,5°S, 303°E, 1 marzo 1982 Immagine qualitativamente migliorata della superficie Il testo recita: Venera-13, Elaborazione, Istituto per i Pro- g Immagine qualitativamente migliorata della superficie Il testo recita: Venera-14, Elaborazione, Istituto per i Pro- di Venere. Trasmesse dalle sonda Russe Venera 13 e 14, blemi nella Trasmissione d'Informazioni, di Venere. Trasmesse dalle sonda Russe Venera 13 e 14, blemi nella Trasmissione d'Informazioni, il 1° e il 5 marzo 1982, atterrate a 950 km di distanza Accademia delle Scienze, Unione delle Repubbliche So- il 1° e il 5 marzo 1982, atterrate a 950 km di distanza Accademia delle Scienze, Unione delle Repubbliche So- x 7,5°S, 303°E, 1 marzo 1982 cialiste Sovietiche, Centro per le Comunicazioni Spaziali x 13°S, 310°E, 5 marzo 1982 cialiste Sovietiche, Centro per le Comunicazioni Spaziali a Lunga Distanza. a Lunga Distanza. [fig.4.05] [fig.4.06]

04 ESPLORAZIONE 05 INDICE ICONOGRAFICO

MASSA A* B** ATMOSFERA

01 [fig.0.01] [fig.2.10] Massa (1024 kg) 4.87 0.81 Pressione superficiale (bar) 92 © Nasa / Jpl © Esa / Virtis / Vmc team Volume (1010 km3) 92.84 0.86 Densità superficiale (kg/m3) ~65 Superficie (106 km2) 460.23 0.95 Spessore (1020 km) 15.9 ↪ http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA10123 ↪ http://www.esa.int/spaceinimages/Missions/ Raggio equatoriale (km) 6051.8 0.90 Massa totale (kg) ~4.8 [fig.0.02] Venus_Express/(class)/image 61 Raggio polare (km) 6051.8 0.95 Temperatura media (°C) 464 63 © National Gallery of Victoria, Melbourne 1923 [fig.2.11] ➔ [fig.2.12] 64 65 Venera 15 e 16 Raggio medio volumetrico 6051.8 0.95 Vento superficiale (m/s) 0.3/1 Queste due sonde gemelle hanno condotto la prima ↪ http://www.ngv.vic.gov.au/col/work/32140 © Esa / Virtis / Inaf-Iasf / Lesia Intervallo topografico (km) 15 0.75 Peso molecolare medio (g/mole) 43.45 mappatura del suolo venusiano con un radar ad aper- [fig.1.01] 03 [fig.3.01] tura sintetica ed un altimetro radar. Il rilevamento ha Ellitticità 0.0 0.0 © Jaxa / Nasa / Pparc © Nasa / Jpl Multimission Image Processing Laboratory coperto tutto il polo nord fino ad una latitudine di 25°N. Deinsità media (kg/m3) 524 0.95 Composizione media alla superficie Il ricarcatore americano Don P. Mitchell si è occupato Gravità superficiale (m/s2) 8.87 0.90 Volumi maggiori ↪ http://hinode.nao.ac.jp/news/120606VenusTransit/ Eric De Jong / Jeff Hall / Myche McAuley di recuperari i dati sovietici del programma Venere, e Accelerazione superficiale (m/s2) 8.87 0.91 Diossido di carbonio (CO2) 96.5% 02 [fig.2.01] [fig.3.02-03-04] ricostruire le immagini dai dati originali. Le nuove im- Velocità di fuga (km/s) 10.36 0.93 Nitrogeno (N2) 3.5% © Nasa / Johns Hopkins University Applied Physics © Nasa / Jpl magini sono basate sull'ecoding originale a 9 bit (RGB Costante di grav. (x 106 km3/s2) 0.3249 0.81 Volumi minori (ppm) 512 colori). Laboratory / Carnegie Institution of Washington ↪ http://solarsystem.nasa.gov/missions/ Albedo 0.90 2.94 Diossido sulfureo (SO2) 150 ↪ http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA10124 [fig.3.04] ➔ [fig.3.28] Albedo visivo geometrico 0.67 1.83 Argon (Ar) 70 [fig.2.02] © Nasa / Jpl i| Temperatura corpo nero (K) 184.20 0.72 Acqua (H2O) 20 http://www.uranie-astronomie.com http://photojournal.jpl.nasa.gov/targetFamily/Venus [fig.4.09] Satelliti naturali 0 — Monossido di carbonio (CO) 17 ↪ ↪ 3'200 sezioni sono state assemblate per produrre le Anelli planetari No — Elio (He) 12 [fig.2.03] 04 [fig.4.01] mappe finali con proiezione conica, le immagini mostra- Magnetosfera globale No — Neon (Ne) 7 © Nasa / Nssdc © Nasa Nssdc no il processo di ricostruzione. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/photo_gallery/ http://nssdc.gsfc.nasa.gov/photo_gallery/photogallery-venus.html x 11 novembre 1983 - 10 giugno 1984 ↪ ↪ PARAMETRI ORBITALI A* B** OSSERVAZIONE [fig.2.04-05] ➔ [fig.2.06] [fig.4.02] ➔ [fig.4.06] i| © Nasa © Ussr / Nasa Nssdc http://solarsystem.nasa.gov/missions/ http://nssdc.gsfc.nasa.gov/photo_gallery/photogallery-venus.html [fig.4.10] Semiasse maggiore (106 km) 108.21 0.72 Data di scoperta Preistoria ↪ ↪ Risultato di una mappa a proiezione stereografica. Anno siderale (giorni) 224.70 0.61 Distanza dalla Terra [fig.2.07] [fig.4.07] ➔ [fig.4.08] 11 novembre 1983 - 10 giugno 1984 x Anno tropico (giorni) 224.69 0.61 Minimo (106 km) 38.2 © Esa / Mps / Dlr / Ida, M. Pérez-Ayúcar & C. Wilson © Ussr / Nasa Perielio (106 km) 1 0 7.4 8 0.73 Massimo (106 km) 261.0 ↪ http://www.esa.int/spaceinimages/ ↪ http://www.ucl.ac.uk/maps-faculty/space-history/venus Afelio (106 km) 108.94 0.73 Diametro apparente Images/2013/01/Visiting_Venus [fig.4.09] ➔ [fig.4.10] Periodo sinodico 583.92 - Massimo (arcosecondi) 66.0 [fig.2.08-09] © Ussr, Don P. Mitchell Velocità orbitale media (km/s) 35.02 1.18 Minimo (arcosecondi) 9.7 Velocità orbitale max. (km/s) 35.26 1.16 Magnitudine massima -4.6 © Esa / Mps / Dlr / Ida ↪ http://mentallandscape.com/C_CatalogVenus.htm Velocità orbitale min. (km/s) 3 4.79 1.19 ↪ http://www.esa.int/spaceinimages/Missions/ Inclinazione dell’orbita (gradi) 3.39 - Venus_Express/(class)/image Eccentricità dell’orbita 0.0067 0 . 4 0 1 [fig.4.09] [fig.4.10] Rotazione siderale (h) -5832.6 243.69 * Valore assoluto **Rapporto Venere/Terra Durata del giorno (h) 2802.0 1 1 6.75 Obliquità sull’orbita (gradi) 17 7.3 6 0 . 1 1 ↪ http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/venusfact.html Circonferenza dell'orbita (106 km) 679.8 9 0.72 ↪ http://solarsystem.nasa.gov/planets/

Scheda Tecnica

69 04. CONCLUSIONI

70 Gli argomenti affrontati durante questa tesi sono stati molti. La quantità di materiale che offre questa disciplina, anche rimanendo nello stesso argomento, è così variata che la scelta dei temi da includere ha richiesto un grande sforzo. Altrettanto è servito per la comprensione degli argomenti al fine di poterli illustrare con chiarezza. Durante la fase di ricerca, avendo visionato numerosi documenti, mi sono accorto di quanto può ancora fare la comunicazione visiva per divulgazione scientifica a tutti i livelli. Il fascino della scienza e delle immagini che costruisce (siano esse tabelle di dati, grafici, spettrografie, o altro), può essere sfruttato dal comunicatore come forza attrattiva verso il pubblico. Non solo questo, le immagini scientifiche sono comunque, anche sotto astrazione, rappresentazioni della natura, e come tali vengono percepite dal fruitore, anche senza rendersene conto. È chiaro che per far funzionare un meccanismo dove ricercatore e comunicatore collaborino, quest’ultimo deve possedere un’istruzione in grado di permettergli di capire a fondo il soggetto da comunicare. Questo forse è il problema che affligge il canale di dialogo tra ricercatori e sfera pubblica, ancora non esistono programmi didattici che sovrap- pongono le due aree di competenze. Riuscendo però a superare la difficoltà d’entrata in questo settore, si apre un mercato ampio e con grande potenziale di sviluppo, e credo che se tutti noi potessimo contempla- re la scienza comunicata in modo efficiente, esteticamente piacevole, coinvolgente, stimolare e magari quotidianamen- te, non potremmo che migliorare il nostro benessere a lungo termine. Ed allora celebreremo.

71 05. FONTI

72 Bibliografia

Design Hans Rudolf Bosshard, The Typographic Grid, Niggli AG, Zurigo 2000. Robert Bringhurst, The Elements of Typographic Style, versione 3.2, Hartley & Marks, Washington 2005, prima edizione 1992. Josef-Müller Brockmann, Grid systems, Niggli AG, Zurigo 2010, prima edizione 1981.

Comunicazione Scientifica Randy Krum, Cool Infographic, John Wiley & Sons In, New York 2013. Richard Mason, Reading Scientific Images – The iconography of evolution, HSRC Press, Cape Town 2006

Giovanni Lussu, Altri fiumi, altri laghi, altre campagne, Stampa Alternativa & Graffiti, Roma 2014. Daniel Rosenberg e Anthony Grafton, Cartografie del tempo, Einaudi, Torino 2012. progetto grafico no. 25, Srittura e immagini nel dominio della scienza, edizioni AIAP, Milano primavera 2014.

Astronomia Stephen Hawking, Dal Big Bang ai buchi neri, breve storia del tempo, RCS Rizzoli, Milano 1988. James B. Kaler, The ever-changing sky, Cambridge University Press, Regno unito 1996 Carl Sagan, Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space, Random House Inc., Maryland 1994. Frank Shu, The Physical Universe, University Science Books, Virginia 1982.

Geometrie nel sistema solare Abraham Bos, Teologia cosmica e metacosmica, Vita e Pensiero, Milano 1991. Robin Heath, Sun, Moon & Earth, Wooden Books, New York 1999. Miranda Lundy, Sacred Geometry, Wooden Books, New York 2001. Jason Martineau, A Little Book of Coincidences, Wooden Books, New York 2001. Jason Martineau, The Element of Music, Wooden Books, New York, 2008.

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Videografia

Cosmologia Carl Sagan, Cosmos: A Personal Voyage, PBS, Stati Uniti 1980 Bryan Cox, Wonders of the Solar system, BBC, Regno Unito 2011.

73 Sitografia

Orbite e gravità Richard H. Cyburt, lettura al Michigan State University sulla gravità, 10 giugno Relazioni geometriche tra pianeti del sistema solare, 10 giugno Satelliti e anelli del sistema solare esterno, 10 giugno Univrso osservabile, 11 giugno Relazioni newtoniane, 11 giugno Effetto di nutazione, 15 giugno Punti di Lagrange, 15 giugno

Modelli e storia Geocentrismo, definizione, 10 giugno http://www.treccani.it/enciclopedia/geocentrismo_(Dizionario_di_filosofia)/ Modello eliocentrico di Aristarco, 12 giugno http://www.beic.it/project_galileogalilei/giuditta_fullone_archimede_modello_eliocentrico_aristarco.php Richard Pogge, The Revolutions of Nicolaus Copernicus, ottobre 2007, 20 giugno Il sistema copernicano, 18 luglio Rappresentare il cielo, storia degli atlanti celesti, 19 luglio Walter W. Bryant, A History of Astronomy, 1907, 19 luglio

Sistema solare Fascia principale, 13 giugno Asteroidi troiani, 13 giugno Simbologia cosmica, 15 giugno

Geometrie nel sistema solare Sulle occorrenze delle orbite commensurabili, 23 giugno Predizione della posizione di esopianeti con la legge di Titius-Bode 23 giugno

74 Armonia nei pianeti, 23 giugno Equazione per le distanze speculari tra i pianeti, 24 giugno http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1983QJRAS..24...10G/0000012.000.html Eclittica del Sole, 25 giugno http://community.dur.ac.uk/john.lucey/users/solar_year.html Periodo siderale e periodo sinodico, 25 giugno https://www.youtube.com/watch?v=62Zapn4pJRg Congiunzioni Venere e Terra 25 giugno http://www.lunarplanner.com/HCpages/Venus.html Congiunzioni Mercurio e Terra, 26 giugno http://www.astrozero.co.uk/astronomy/earth_and_mercury.html Parametri planetari, luglio-agosto http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/planetfact.html

Dizionario termini Glossario spaziale nasa, giugno-luglio http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/dictionary.html http://www.hq.nasa.gov/office/hqlibrary/aerospacedictionary/

Persone Brahe Tycho, 28 giugno Tolomeo Claudio, 28 giugno Copernico Niccolò, 28 giugno Galilei Galileo, 28 giugno Kepler Johannes, 30 giugno http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Kepler.html Newton Isaac, 30 giugno Aristarco da Samo, 30 giugno Ipparco di Nicea, 30 giugno

Orbite in data visualization 18 luglio 18 luglio 22 luglio 22 luglio

75 Media e Image center 2 luglio 3 luglio luglio-agosto luglio-agosto luglio-agosto agosto 12 agosto

Software Processing, Gravity Simulator, 10-31 luglio Gravity and Orbits, 10-31 luglio Digital Universe, 10-31 luglio

76 Venere – Media e image center http://archive.ncsa.illinois.edu/Cyberia/Bima/venus.html http://lasp.colorado.edu/~bagenal/3720/CLASS5/5Spectroscopy.html http://www.lpi.usra.edu/resources/venus_maps/ http://www.lunarplanner.com/HCpages/Venus.html http://staff.on.br/jlkm/astron2e/AT_MEDIA/CH09/CHAP09AT.HTM http://www.lpi.usra.edu/resources/venus_maps/

Venere – Propietà Atmosfera di Venere Struttura atmosferica Orbita e atmosfera < http://staff.on.br/jlkm/astron2e/AT_MEDIA/CH09/CHAP09AT.HTM> Sonde russe Venera

Crediti immagini [fig 2.1] Diagramma del moto di Mercurio e Venere, [fig 2.2] Mappa dell’universo osservabile, [fig 2.3] Andreas Cellarius Harmonia Macrocosmica (1660), [fig 2.4] Sistema di coordinate celesti, [fig 2.5] Precessione degli equinozi, [fig 2.6] Analemma, [fig 2.7] Analemma e mappamondo, [fig 2.8] Curve di Lissajous, [fig 2.9] Asteroidi troiani nei punti L4 e L5, [fig 2.10] Le fasi lunari disegnate da Galileo, [2.11] VIsta di Venere all’ultravioletto da Venus Express. [fig 2.12] Johann Bayer, Uranometria, Germania 1603, [fig 2.13] Giovanni Gallucci,Theatrum Mundi et Temporis, 1588, [fig 2.14] Alessandro Piccolomini, De le Stelle Fisse, Italia 1540,

77 [fig 2.15] Raffigurazione di Galileo della superficie lunare a confronto con una fotografia dalla stessa angolazione. [fig 2.16] Christiaan Huygens, De Saturni luna observatio nova, Paesi Bassi 1656, [fig 2.17] Christiaan Huygens, Systema Saturnium, Paesi Bassi 1659, [fig 2.18] Atlas Coelestis alla National Library of Australia, [fig 2.19] E. Otis Kendall, Uranography, or a description of the Heavens, H. Butler & Co., Philadephia 1845, [fig 2.20] Nichols & Hall, Smith’s Illustrated Astronomy, Asa Smith, Boston 1868, [fig 2.21] Andrew Ainslie Common, fotografia della nebulosa di Orione del 1883, [figura 2.22] Warren De La Rue, fotografia di una eclisse solare totale del 1860, [figura 2.23] [figura 2.24] < http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/> [figura 2.25] [figura 2.26]

Le immagini non presnti in questa lista sono state create dall’autore.

78 79 06. RINGRAZIAMENTI

80 Ringrazio

Franco Cavani relatore Per l’aiuto dato e l’interesse mostrato riguardo il tema di tesi, e per l’ottimo rapporto avuto durante questo periodo.

Guillermo Mascittiprofessore di scienze Stefano Sposetti professore di fisica Per il contributo all’illustrazione dei temi trattati nel progetto.

Gia Lam Nguyen designer, amico Per aiuti e consigli di vario genere.

Stefano Riva / Lepori Storni tipografia Per la loro pazienza e disponibilità