Gli strumenti per osservare il cielo: dall'astrolabio al telescopio

Gli astri, ovvero i corpi celesti, sono stati sempre utilizzati dall’uomo come punto di riferimento per le proprie azioni. Al di là di credenze che consideravano stelle e pianeti in grado di influenzare magicamente gli eventi sul nostro pianeta, gli astri sono eccellente riferimento per definire la posizione sulla superficie terrestre, in tempi in cui non esistevano le sofisticate apparecchiature moderne per la rilevazione geografica. In particolare nel corso della navigazione in mare aperto gli unici riferimenti utilizzabili erano gli astri. Esempi famosi sono la Stella Polare, appartenente alla costellazione dell’Orsa Minore e unica stella “fissa” nell’emisfero boreale, che per questo motivo definisce il Polo Nord celeste, e la croce del Sud, una delle costellazioni più luminose e importanti dell’emisfero australe, che definisce il Polo Sud celeste.

Bandiera dell’Australia (a sinistra) e della Nuova Zelanda (a destra) entrambe raffiguranti la costellazione della Croce del Sud, ad ulteriore prova della sua importanza storica per le culture dell’emisfero australe.

Le costellazioni stesse sono un tentativo dell’uomo di mettere “ordine” fra le stelle della volta celeste, ma tuttavia l’osservazione a occhio nudo non bastava per avere informazioni sicure sulla direzione da prendere, e tantomeno per fare studi di tipo astronomico. Per questo motivo nel corso del tempo sono stati  inventati strumenti che permettessero all’uomo di scrutare il cielo in modo più “scientifico”. Fra gli strumenti più antichi è noto l’astrolabio, un vero e proprio gioiello di artigianato, messo a punto dagli antichi Greci e utilizzato per localizzare e calcolare la posizione di molti astri, e in seguito per stimare l’ora locale data la longitudine, o viceversa. Uno strumento più “semplice” sia nella costruzione che nell’utilizzo, è il sestante, che viene usato ancora oggi  per calcolare l’altezza di un astro, o la distanza angolare fra due astri. Particolarmente utile durante la navigazione, il nome dello strumento deriva dal fatto che la scala utilizzata dallo strumento è 60°, ovvero un sesto di una circonferenza.

Astrolabio di al-Sahlì (a sinistra), conservato a Toledo nel Museo Archeologico Nazionale di Spagna, e un sestante (a destra) nelle mani di una guardia marina statunitense.

Il sestante contiene un piccolo cannocchiale, strumento costruito già nel 1608 dall'occhialaio olandese Hans Lippershey, e utilizzato da principio per osservare oggetti distanti sulla Terra, ma che per primo Galileo Galilei puntò verso la volta celeste, nel 1609, aprendo la strada a un nuovo modo di osservare gli astri, che andasse oltre la semplice visualizzazione ad occhio nudo e che gli permise di descrivere i crateri lunari e di scoprire i satelliti medicei gioviani. La descrizione di quel Che Galileo vide e comprese, viene narrata dallo stesso scienziato nella sua opera Sidereus Nuncius*, pubblicata l’anno seguente. Per celebrare questo evento il 2009 è stato nominato Anno internazionale dell’astronomia.

Foglietto filatelico dell’Azerbaijan portante un francobollo raffigurante il cannocchiale originale di Galileo Galilei, lo scienziato stesso e i suoi schizzi sulle fasi lunari. Questa emissione del 2009 è congiunta con gli altri paesi europei, in quanto l’argomento prescelto fu l’Anno internazionale dell’astronomia. Le poste azere hanno quindi voluto omaggiare l’astronomo italiano.

Il cannocchiale venne via via adattato all’uso astronomico diventando il telescopio che permette di captare la luce (radiazione luminosa) proveniente dai corpi celesti, sia che essi brillino di luce propria (stelle) che di luce riflessa (pianeti e satelliti). Esistono due principali tipi di telescopi: i telescopi ottici, in grado di cogliere le radiazioni nel campo del visibile, e i radiotelescopi, che captano le onde radio provenienti dagli astri mediante grandi antenne. Altri strumenti permettono di studiare anche le onde nell’infrarosso, nell’ultravioletto e i raggi X.

Il radiotelescopio più grande del mondo, compreso nell’osservatorio astronomico di Arecibo, Puerto Rico, famoso anche per aver lanciato nello spazio un messaggio per eventuali civiltà extraterrestri. ¹

I telescopi ottici sfruttano le proprietà fisiche delle lenti, e sono costituiti principalmente da un obiettivo, che convoglia la luce in punto chiamato fuoco, e da un oculare, che permette l’osservazione dell’immagine: un meccanismo simile al funzionamento del nostro occhio. I telescopi, al pari dei microscopi, hanno la capacità di ingrandire l’immagine e di distinguere due punti fra loro vicini: quest’ultimo parametro viene chiamato potere di risoluzione. È inoltre possibile collegare al telescopio una apparecchiatura fotografica per poter scattare le bellissime immagini alle quali siamo abituati.

Per migliorare la qualità delle immagini, la cui nitidezza viene in parte disturbata dall’atmosfera terrestre, sono stati costruiti telescopi orbitanti, in grado non solo di svincolarsi dalla forza di gravità terrestre, ma anche di raggiungere gli altri pianeti e satelliti del Sistema Solare, per studi approfonditi sia di tipo cartografico e topologico, sia di tipo chimico e biologico. Fra i più importanti telescopi orbitanti ricordiamo l’Hubble Space Telescope (HST), che orbita intorno alla Terra sin dal suo lancio nel 1990, e il telescopio SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), lanciato nel 1994 per studiare il Sole. Entrambi sono nati da progetti congiunti della NASA e dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea).

Il telescopio spaziale Hubble, in orbita intorno alla Terra.

*”E prima di tutto mi preparai un tubo di piombo, alle cui estremità applicai due lenti, ambedue piane da una parte, dall’altra invece une convessa euna concava; accostando poi l’occhio alla concava, scorsi gli oggetti abbastanza grandi e vicini poichè apparivano tre volte più vicini e nove volte più grandi di quanto si guardavano con la sola vista naturale.” (Galileo Galilei, Sidereus Nuncius, 1610)

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