Johannes Kepler e Tycho Brahe: chi sono ed esperienze astronomiche

- 18 Feb 2020

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Giovanni Keplero (Johannes Kepler) fu un illustre scienziato esperto in astronomia, matematica, cosmologia e astrologia, che visse dal 1571 al 1630.

Contemporaneo di Galileo Galilei egli fu un sostenitore convinto della Teoria Copernicana, che ebbe modo di approfondire durante i suoi studi dapprima all'Università di Tubinga e successivamente presso l'Istituto di Teologia.

Dopo un periodo di insegnamento presso l’Ateneo di Graz, nel 1601, alla morte del collega Tycho Brahe, occupò il suo posto all’Università di Praga, dando inizio a un periodo di studi sull’astronomia che lo portarono alla scoperta di una supernova chiamata Stella di Keplero.

Chi è e cosa ha scritto Johannes Kepler

Nel 1609 pubblicò Astronomia Nova, un testo scientifico considerato il suo capolavoro, in cui ebbe modo di esporre le sue prime due Leggi, che vennero completate nel 1618 con la formulazione della Terza Legge.

Dopo un periodo piuttosto travagliato, durante il quale la sua fama di scienziato venne progressivamente affossata, morì a 58 anni presso Ratisbona.

Il valore di questo scienziato, legato quasi unicamente alle tre Leggi di Keplero, venne riconosciuto anche per la grande vastità delle sue competenze che spaziavano dalla matematica e fisica alla filosofia e alle lingue straniere.

Appassionato cultore degli studi sull’universo, egli si avvicinò alla teoria Copernicana, approfondendone i principali aspetti che successivamente gli fornirono gli spunti per esporre le proprie teorie al riguardo.

La sua carriera professionale venne influenzata dalla figura dell’astronomo Tycho Brahe che nel 1599 lo chiamò come suo assistente a Praga.
L’incontro con l’illustre scienziato portò alla realizzazione di alcune importanti pubblicazioni scientifiche.

Chi è Tycho Brahe e influenza su Keplero

Tycho Brahe, meglio conosciuto come Ticone, fu un importante astronomo che visse dal 1546 al 1601; nato in Danimarca da una nobile famiglia intraprese studi scientifici dapprima di astrologia e successivamente di astronomia, spinto soprattutto dal suo interesse per le effemeridi.

Fondatore del famoso Osservatorio di Uraniborg, localizzato sull’isola di Hven che gli era stata donata dal re Federico II di Danimarca, Brahe incominciò a dedicarsi ad un ambiziosissimo programma di ricerca finanziato da cospicui fondi economici, paragonabili a quelli della NASA.

Potendo disporre delle più perfezionate attrezzature tecnologiche e di professionisti particolarmente competenti ed esperti, egli portò avanti numerose ricerche scientifiche di eccellente livello.

Tra i suoi assistenti più famosi vi fu anche Giovanni Keplero che riuscì a collaborare con lui soltanto nell’anno precedente alla sua morte, avvenuta nel 1601.

Il più grande merito del ricercatore rimane quello di aver impostato una precisa metodologia scientifica riguardo all’astronomia, servendosi di osservazioni rigorose e sistematiche, tramite l’impiego di idonea strumentazione.

Tra le sue intuizioni, numerose furono quelle riprese e approfondite da Keplero che, dopo la sua morte, continuò ad applicarsi a questi campi di ricerca.

Oltre a perfezionare le metodiche già utilizzate per l’osservazione dei fenomeni astronomici, lo scienziato fu in grado di crearne delle nuove, oltre che di portare a termine un’importante ricerca sulla parallasse planetaria.

Il prematuro decesso a soli 55 anni pose fine a una carriera di studioso di grandissimo livello che, in pochi anni, era stato in grado di imprimere una svolta agli studi sui pianeti.

Esperienze a Praga

Giovanni Keplero formulò la sua Prima Legge potendo attingere dai dati scientifici ottenuti da Tycho Brahe; l’enunciato della legge afferma:
“L’orbita descritta da un pianeta corrisponde a un’ellisse di cui il sole occupa uno dei due fuochi”.

Tramite questo enunciato egli intese proporre un modello eliocentrico (sole posto al centro) con orbite ellittiche e non rotonde, come si pensava fino a quel momento.
Attraverso tale formulazione Keplero superò sia la Teoria Geocentrica di Tolomeo sia la Teoria Eliocentrica di Copernico.

Nel breve periodo di collaborazione Praghese con Tycho Brahe, Keplero ebbe modo di approfondire ancora meglio le sue Leggi e soprattutto di poter usufruire di strumenti particolarmente perfezionati, messi a sua disposizione.

Il modello cosmologico della scienziato per la prima volta ricorreva alla geometria per descrivere gli spazi occupati dai pianeti e il loro movimento, paragonando le loro orbite alle forme dei cinque solidi regolari (cubo, tetraedro, ottaedro, dodecaedro e icosaedro).

Secondo le sue teorie, i pianeti si muovevano ruotando intorno al sole che rimaneva immobile al centro del sistema.
Queste deduzioni furono particolarmente apprezzate da Tycho Brahe, che lo chiamò come suo assistente a Praga.

Elaborando le osservazioni di Brahe, Keplero fu in grado di proporre la sua Seconda Legge, secondo cui i pianeti si muovono seguendo orbite non uniformi, procedendo con maggiore velocità quando si trovano più vicini al sole.

Nella sua carriera, Tycho Brahe raggiunse un insuperato livello di precisione per le osservazioni astronomiche ad occhio nudo.
Nonostante considerasse la terra immobile rifiutando il sistema copernicano, i suoi studi contribuirono ad acquisire alcuni dati che si sarebbero rivelati indispensabili per le successive osservazioni di Galileo Galilei e più tardi per quelle di Newton.

Secondo le convinzioni di Tycho Brahe, la terra si trova al centro dell’universo, con il sole e la luna che le ruotano intorno seguendo orbite circolari, mentre i principali pianeti (venere, mercurio, giove, marte e saturno) ruotano intorno al sole.
Pertanto soltanto la luna e il sole mostrano un’orbita intorno alla terra.

Questi dati scientifici resero possibili le scoperte di Giovanni Keplero, che per primo introdusse il moderno concetto di orbita.
Nel modello di Brahe, la terra, pur essendo immobile, non è più il vero centro di rotazione dell’universo, in quanto questo ruolo viene assunto dal sole.

Il sistema Ticonico è praticamente equivalente a quello eliocentrico copernicano, anche se derivante da osservazioni astronomiche molto più accurate.

La sua mportanza dipende dal fatto che per la prima volta nella storia viene affrontata sistematicamente l’analisi di dati osservativi applicati a perfezionate metodologie astronomiche, che hanno contribuito a far considerare Tycho Brahe come il primo scienziato moderno.

Dopo la morte dello scienziato nel 1601 il modello Ticonico venne studiato da Giovanni Keplero che ne estrapolò alcuni concetti per formulare le sue leggi.

Opere di Giovanni Keplero e di Tycho Brahe

L’opera di Giovanni Keplero, inserita in pieno Rinascimento, si basa su fatti inconfutabili e, liberando l’astronomia dalla teoria dei movimenti circolari, apre la strada per le più moderne concezioni scientifiche.

Nel 1596 venne pubblicato Mysterium Cosmographicum, il suo primo lavoro riguardante la struttura dell’universo, particolarmente apprezzato per avere introdotto il concetto di associazione tra il sistema solare e la geometria dei poliedri regolari convessi.
Nonostante alcune evidenti limitazioni, questa opera gli consentì di acquistare una certa notorietà e soprattutto di conoscere Tycho Brahe, con cui in seguito ebbe una proficua, anche se breve, collaborazione.

Il rapporto tra l’ombroso Brahe e il suscettibile Keplero continuò soltanto dodici mesi e fu caratterizzata da grandi tensioni, causate dal fatto che ognuno dei due scienziati non voleva accettare le idee dell’altro.

Il Mysterium Cosmographicum sconvolse i dogmi degli scienziati del tempo dato che, attraverso l’enunciazione della Prima e della Seconda Legge, Keplero contribuì a sovvertire alcune radicate credenze nel campo dell’astronomia.

Nel 1601 egli pubblicò i De Fundamentis Astrologiae, un compendio delle sue prime intuizioni sul movimento dei pianeti, successivamente elaborate e approfondite anche in seguito alla collaborazione con Tycho Brahe, durante i dodici mesi a Praga.

Risale al 1620 l’uscita di Astrologicus, un trattato sugli astri che, contrariamente a quanto comunemente si crede, aveva numerosi collegamenti con l’astronomia dato che il movimento di stelle e pianeti è collegato.
Keplero non ebbe mai paura di dare alle stampe, oltre a pubblicazioni scientifiche, anche oroscopi, almanacchi e previsioni astrologiche.

Nel 1612 lo scienziato pubblicò Harmonices Mundi, un trattato tramite cui venne divulgata la Terza Legge di Keplero, accolta ancora una volta con notevole scetticismo.

Egli scrisse anche lavori riguardanti l’ottica e la rifrazione della luce (Dioptrice del 1611 e Ad Vitelliorem del 1604) e alcuni studi matematici sui logaritmi (Chilas Logarithmorum del 1624).

A Tycho Brahe si deve il merito di avere catalogato, in seguito ad attente osservazioni presso il suo istituto di astronomia, oltre 1000 stelle, tra cui, nel 1573 Cassiopea, la cui scoperta venne riportata nell’opera De Stella Nova.

Le più importanti ricerche astronomiche dello studioso furono realizzate presso l’Osservatorio di Uraniborg presso l’isola di Hven, dove egli fu in grado di effettuare osservazioni di astri a occhio nudo, basandosi sul metodo della parallasse.

Risale al 1588 la pubblicazione di De Mundi Aetherei Recentioribus Phaenomenis, in cui Brahe propose un innovativo modello planetario geo-elio-centrico, secondo cui tutti i pianeti ruotavano intorno al sole ed esso orbitava intorno alla terra.

Pur respingendo il sistema Copernicano, egli ne accettò alcune idee, formulando quindi un’ipotesi ibrida.

Dopo l’incontro e la collaborazione con Giovanni Keplero, lo studioso si applicò per approfondire alcuni concetti sul moto dei pianeti, anche prendendo in considerazione i convincimenti del collega, ma morì prematuramente nel 1601, lasciando un testamento con questa frase:
“Spero che non sembri che ho vissuto invano”.

Osservatorio di Uraniborg

Costruito sull’isola di Hven localizzata tra Svezia e Danimarca, l’Osservatorio di Uraniborg fu la sede delle ricerche scientifiche dell’astronomo Tycho Brahe.

La traduzione del suo nome significa letteralmente “Castello di Urania” ed esso è stato l’ultimo istituto europeo allestito senza la presenza di telescopi, che rappresentano gli elementi fondamentali di qualsiasi osservatorio astronomico.

Edificato tra il 1576 e il 1580, esso venne poi distrutto nel 1601.

Il corpo centrale era costituito da un quadrato con lati di 15 metri, con due torri semicircolari, delle quali una era posta a nord e ospitava le cucine e l’altra a sud e conteneva una biblioteca.

Il piano principale dell’edificio era formato da quattro stanze, di cui una abitata da Tycho Brahe e le altre da astronomi in visita.
Il secondo piano era strutturato con tre ambienti, finalizzati per accogliere i membri della famiglia reale in visita.
Al terzo piano erano state ricavate otto piccole stanze da impiegare per gli studenti.

La costruzione era circondata da una collinetta di terra che racchiudeva un labirintico giardino ricco di vegetazione, spesso utilizzato dallo scienziato per alcuni esperimenti di alchimia medica.

A causa dei forti venti che colpivano periodicamente l’isola di Hven, divenne presto evidente che la preziosa strumentazione scientifica avrebbe potuto essere facilmente divelta e pertanto fu necessario costruire un secondo punto d’osservazione, localizzato più in basso a livello del terreno.

Nacque così il Castello delle Stelle, un sito d’osservazione privo di stanze di accoglienza, e quindi di dimensioni molto più contenute.

Nel 1597, dopo che lo stato diminuì drasticamente la cifra dei contributi per le sue ricerche scientifiche, Tycho Brahe fu costretto ad abbandonare l’isola di Hven e Uraniborg, presso cui è attualmente presente un museo riguardante lo studioso.

La teoria di Brahe, che metteva la terra al centro dell’universo, in perfetto accordo con quanto riportato dalle Sacre Scritture e con il cristianesimo, contribuì ad aumentare la stima del re Ferdinando (fervente cattolico) verso il ricercatore, considerato un insigne studioso dalla maggior parte dell’opinione pubblica del tempo.

Per questo motivo il sovrano decise di finanziare lo stravagante progetto per la costruzione di Uraniborg, un castello-laboratorio ideato e progettato dall’astronomo.

L’aspetto dell’edificio ricordava esattamente un castello, che sembrava emerso da una fiaba, anche per la sua ambientazione sull’isoletta di Hven.
Dal punto di vista architettonico, lo stile orientaleggiante dell’osservatorio contribuiva a renderlo inconfondibile e quasi surreale.

Circondato da un terrapieno innalzato a scopi difensivi nei confronti delle avverse condizioni climatiche, Uraniborg era caratterizzato da un’ininterrotta sequela di torri, torrette, balconi ed archi, tutti finalizzati al posizionamento delle strumentazioni scientifiche.

Il progetto di questo fantastico osservatorio fu realizzato dallo stesso Brahe, spinto dal desiderio di costruire un luogo dove la scienza potesse coniugarsi con l’estetica, per offrire le migliori condizioni logistiche a scienziati e studenti interessati all’astronomia.

Collaborazione scientifica tra Giovanni Keplero e Tycho Brahe

Nato da una nobile e ricchissima famiglia, Tychio Brahe si dedicò agli studi di astronomia potendo usufruire del famoso Osservatorio di Uraniborg dove effettuò importanti ricerche scientifiche oltre che scoperte e catalogazione di nuove stelle.

Le sue teorie, esposte nel Sistema Ticonico, incontrarono inizialmente un certo scetticismo nell’ambiente scientifico del suo tempo, anche se in seguito vennero considerate con maggiore interesse, soprattutto per la sua indiscussa abilità nel progettare strumentazioni per l’astronomia pre-telescopica.

Giovanni Keplero nacque in una famiglia dalle radicate credenze luterane, che lo indirizzò verso gli studi di teologia presso l’Università di Tubinga.
Dato che i suoi interessi erano principalmente rivolti allo studio del cosmo, egli si avvicinò all’astronomia applicandovi, per la prima volta, rigorosi modelli matematici.

Eclettico e aperto alle nuove sperimentazioni, Keplero rappresentava il collega ideale per Tycho Brahe, con il quale, intorno al 1600 si stabilì una collaborazione scientifica quando il primo venne chiamato a ricoprire il ruolo di assistente del secondo.

Anche se questo rapporto non fu duraturo in quanto Brahe morì un anno dopo aver conosciuto Keplero, dalla loro sinergia scientifica nacquero alcune intuizione di grande interesse e valore.

Profondamente convinto dell’esistenza di un’armonia celeste, Keplero ebbe modo di approfondire le ricerche di Brahe, rivolte all’osservazione e catalogazione di oltre mille stelle, e alla scoperta di una Supernova.

La possibilità di utilizzare apparecchiature estremamente evolute, come quelle presenti a Uraniborg, consentì a Keplero di perfezionare alcune teorie a cui si era dedicato precedentemente.

Poiché Ticone era lo scienziato in possesso dei più attendibili dati cosmologici del suo tempo, Keplero riuscì a superare e risolvere alcune discrepanze relative alla sue osservazioni, causate dalla mancanza di riscontri sicuri.

La collaborazione tra i due scienziati non si esaurì nell’unico anno di vicinanza, ma proseguì anche dopo ilo decesso di Brahe perché Keplero ereditò i preziosissimi dati del collega.

Nella genesi delle tre Leggi di Keplero è quindi possibile ritrovare anche la collaborazione scientifica con Ticone e con la sua enorme disponibilità di nozioni sul movimento delle stelle.

Il principale vantaggio derivante dalla collaborazione scientifica tra i due scienziati derivò dalla loro complementarietà: infatti se da un lato Keplero, per mancanza di mezzi faticò moltissimo per ottenere le risorse necessarie al completamento dei suoi studi, d’altro lato il ricchissimo Ticone fu in grado di incentivare le potenzialità del collega.

Ispirato dal maestro Brahe, Keplero poté inoltre rettificare il pensiero Copernicano, formulando compiutamente le sue tre Leggi sul movimento dei pianeti.

D’altra parte Ticone, probabilmente oberato da un’eccessiva mole di impegni per la gestione di Uraniborg, non era più in grado di seguire proficuamente le osservazioni astronomiche.

Nonostante caratterialmente i due scienziati non fossero capaci di instaurare un rapporto sereno, dato che i rapporti professionali furono sempre caratterizzati da profonde tensioni e da frequenti dissapori, la loro collaborazione ha portato comunque a ottimi risultati scientifici.

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