OPERE E STRUMENTI DI GALILEO

Sidereus Nuncius

Museo Nazionale di Firenze

In quest'opera, pubblicata nel marzo del 1610, Galileo descrsse la scoperta di 4 satelliti di Giove al cannocchiale; egli noto' dapprima tre e poi quattro "stelline" vicino al pianeta, che sembrano seguirlo nel suo moto e che si spostano l'una rispetto all'altra. "Adi' 7 di gennaio 1610 Giove si vedeva col cannone (il cannocchiale) con 3 stelle fisse, delle quali senza il cannone niuna si vedeva" Non potendosi trattare, per questo motivo, di stelle fisse, l'unica conclusione possibile era che fossero dei satelliti di Giove: "...quattro stelle erranti attorno a Giove, cosi' come la Luna attorno alla Terra...". Questa conclusione rappresento' una prova a sfavore della cosmologia tolemaica, che non ammetteva altro centro del moto oltre alla Terra, centro delle sfere celesti. L'astronomo volle dedicare la scoperta a Cosimo II de' Medici, allora Granduca di Toscana, com'e' scritto anche sul frontespizio dell'opera.

Dialogo sui due massimi sistemi del mondo

Biblioteca del Seminario Vescovile di Padova

Nel 1623 Maffeo Barberini, che era considerato un patrono di artisti e scienziati, divenne Papa Urbano VIII. Galileo cerco' di riproporre la questione copernicana, ed ottenne dal Papa il permesso di scrivere un dialogo, nel quale esporre i principi della teoria, senza pero' arrivare ad una conclusione sulla sua validita', bensi' trattandola come una semplice ipotesi matematica. Galileo lavoro' al Dialogo fino al 1630. Il testo e' diviso in quattro giornate, durante le quali il copernicano Salviati (che rappresenta lo stesso Galileo) e l'aristotelico Simplicio si confrontano esponendo le due teorie; un terzo personaggio, Sagredo, interviene spesso nel dialogo tra i due, a favore di Salviati. Durante le prime tre giornate, i tre prendono in considerazione il moto terrestre e alcuni fenomeni celesti che sembrerebbero invalidare la cosmologia aristotelica. La quarta giornata e' dedicata invece all'analisi del fenomeno che piu' degli altri convinse Galileo della validita' della teoria copernicana, cioe' quello delle maree. Egli spiegava il fenomeno in maniera errata, semplicemente come la combinazione del moto annuale di rivoluzione terrestre con quello diurno di rotazione; non prese invece in considerazione l'attrazione gravitazionale della Luna. Nel Dialogo vengono presentate alcune conclusioni a favore della teoria copernicana. Quando Galileo sottopose l'opera al giudizio della Chiesa, Papa Urbano VIII gliene impedi' la diffusione e segnalo' la questione al Tribunale dell'Inquisizione. Galileo venne processato e costretto all'abiura.

Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attinenti alla meccanica e ai movimenti locali

In quest'opera, scritta tra il 1633 e il 1636, Galileo tratta la resistenza dei materiali e alcuni argomenti di dinamica. L'opera e' articolata, come il "Dialogo", in quattro giornate durante le quali gli stessi personaggi (Salviati, Simplicio e Sagredo) discutono di vari argomenti di fisica. Le prime due giornate sono scritte sotto forma di un vero e proprio dialogo, durante il quale vengono presentati incidentalmente molti esperimenti di fisica; nelle ultime due, invece, vengono trattati alcuni teoremi di dinamica con formalismo matematico. In quest'opera, Galileo dimostra la sua abilita' nello svelare i paradigmi che stanno alla base dei fenomeni della fisica "quotidiana". Egli confronta per esempio la velocita' del suono con quella della luce, il moto di caduta libera dei corpi col moto lungo un piano inclinato, le vibrazioni acustiche con gli intervalli musicali, il moto libero dei corpi con quello forzato (ad esempio quello dei proiettili). Egli cerco' sempre di trovare il denominatore comune dei vari fenomeni, abbinando l'intuito per il fenomeno fisico con il rigore della sua descrizione matematica.

Bilancia idrostatica

Un tempo, i metalli preziosi venivano pesati sia in aria che immergendoli in acqua, per determinarne la gravita' specifica (cioe' il peso relativo ad un pari volume di acqua.
All'eta' di 22 anni, Galileo scrisse un piccolo trattato nel quale proponeva un metodo per rendere piu' precisa e quantitativa la misura, progettando un dispositivo detto bilancetta o bilancia idrostatica. Essa era costituita da un dispositivo a leva. Il braccio all'estremita' del quale andava fissato il contrappeso era avvolto in un filo metallico. Lo spostamento del contrappeso poteva essere determinato molto accuratamente contando il numero di spire del filo metallico lungo le quali si spostava.
Galileo costrui' la bilancetta solo molti anni piu' tardi, nel 1608.

Termoscopio

Termoscopio (Museo di Storia della Scienza, Firenze)

All'inizio del diciassettesimo secolo, non c'era alcun metodo per quantificare il calore di un corpo. Molti studiosi dell'epoca sapevano che l'aria si espande quando viene riscaldata. Il termoscopio fu ideato da Galileo all'inizio del 1600 ed era costituito da una piccola fiaschetta con il collo lungo e sottile, piena d'aria, posto a testa in giu' entro una vasca piena d'acqua. Quando la fiaschetta veniva riscaldata, l'aria al suo interno si espandeva, e il livello dell'acqua nel collo scendeva, mentre quando l'aria si raffreddava, il suo volume decresceva e l'acqua saliva dalla vaschetta lungo il collo del fiasco. Negli anni successivi, il dispositivo venne perfezionato da Galileo e dai suoi amici Santorio Santorio e Gianfrancesco Sagredo, per includervi una scala numerica: si ebbe cosi' il primo termometro ad aria. Contemporaneamente ed indipendentemente, altri studiosi europei misero a punto analoghi dispositivi. Si passo' poi, intorno al 1630, ai termometri riempiti di liquido, ma fu solo nel diciannovesimo secolo che venne stabilita una scala universale di temperature, sulla base di alcune temperature base (quella di fusione del ghiaccio e quella di ebollizione dell'acqua) da parte di D.G. Fahrenheit e A. Celsius.

Telescopio

Il telescopio e' stato uno degli strumenti piu' importanti nella rivoluzione scientifica del 1600, ed ebbe un ruolo di primo piano nell'affermarsi del sistema copernicano. Le proprieta' che certi oggetti trasparenti hanno di aumentare e ridurre le dimensioni delle immagini erano note sin dall'antichita', ma solo alla fine del 1200 le lenti si diffusero in Europa. Esse venivano utilizzate come occhiali, per correggere i difetti della vista.
Anche se forse era gia' conosciuto in precedenza, il telescopio comparve per la prima volta nel 1608 in Olanda, dove venne presentata richiesta di brevetto da parte di H. Lipperhey e di J. Metius. Esso ingrandiva le immagini di un fattore tre o quattro.
La notizia della sua invenzione si diffuse presto in tutta Europa, dove venne costruito ed utilizzato nel 1609 da vari scienziati per le osservazioni astronomiche. Galileo non fu dunque ne' l'inventore del telescopio, ne' il primo ad usarlo per questo scopo, tuttavia fu lui che compi' le prime scoperte fondamentali di astronomia e che rese famoso lo strumento; egli costrui' un telescopio ad otto ingandimenti e lo presento' al Senato di Venezia nell'agosto del 1609. Piu' tardi, con uno strumento ancora piu' perfezionato, a 20 ingrandimenti, osservo' la Luna e scopri' i satelliti di Giove.
In seguito, altri studiosi costruirono strumenti altrettanto potenti e compirono osservazioni indipendenti, come quelle delle macchie solari .





Copia di uno degli strumenti originali di
Galileo(Firenze, Museo di Storia della Scienza)


Un tipico telescopio galileiano, detto anche "cannocchiale", come quello usato dallo scienziato per osservare i satelliti di Giove, e' composto da due tubi, infilati uno dentro l'altro e alle cui estremita' sono inserite due lenti: un obiettivo (cioe' la lente che sta verso l'oggetto) piano-convesso, con distanza focale di 75-100 cm, e un oculare (la lente a cui si appoggia l'occhio) piano-concavo con lunghezza focale di circa 5 cm. Il tubo dell'oculare puo' essere aggiustato per la messa a fuoco.




La piu' antica illustrazione di un
telescopio che si conosca. Giovanbattista della Porta
la inseri' in una lettera che scrisse nell'agosto 1609





Obiettivo del cannocchiale con
il quale Galileo scopri' i satelliti di
Giove (Firenze, Museo di Storia della Scienza)

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