Astronomia

Fotografia scattata dall'HST nel gennaio del 2002, che rappresenta delle nubi di gas attorno ad una stella variabile. (V838 Monocerotis)

L'astronomia, che etimologicamente significa legge delle stelle (dal greco: αστρονομία = αστηρ/αστρον (stella) + νόμος (legge)), è la scienza il cui oggetto è l'osservazione e la spiegazione degli eventi celesti. Studia le origini e l'evoluzione, le proprietà fisiche, chimiche e temporali degli oggetti che formano l'universo e che possono essere osservati sulla sfera celeste.

È una delle scienze più antiche. Infatti molte civiltà antiche in tutto il mondo hanno studiato in modo più o meno sistematico il cielo e gli eventi astronomici: Egizi e Greci nell'area mediterranea, Babilonesi, Indiani e Cinesi nell'oriente, fino ai Maya nell'America del Sud. Questi antichi studi astronomici erano orientati verso lo studio delle posizioni degli astri (astrometria), la periodicità degli eventi e la cosmologia e quindi, in particolare per questo ultimo aspetto, l'astronomia antica è quasi sempre fortemente collegata con aspetti religiosi. Oggi, invece, la ricerca astronomica moderna è praticamente sinonimo di astrofisica.

L'astronomia non va confusa con l'astrologia, una pseudoscienza che sostiene che il moto apparente del Sole e dei pianeti nello zodiaco influenzi in qualche modo gli eventi umani, personali e collettivi. Anche se le due discipline hanno un'origine comune, esse sono totalmente differenti: gli astronomi hanno abbracciato il metodo scientifico sin dai tempi di Galileo, a differenza degli astrologi.

Uso dei termini "astronomia" e "astrofisica"

Generalmente, i termini "astronomia" o "astrofisica" possono essere usati per riferirsi allo stesso soggetto. Basati su precise definizioni del dizionario, il termine "astronomia" viene riferito allo "studio della materia e di oggetti fuori dall'atmosfera terrestre e delle loro proprietà fisiche e chimiche" mentre l'"astrofisica" si riferisce alla branca dell'astronomia che tratta "il comportamento, le proprietà fisiche e i processi dinamici degli oggetti celesti e altri fenomeni". In alcuni casi, come nell'introduzione al trattato L'Universo Fisico (The Physical Universe) di Frank Shu, viene detto che l'"astronomia" può essere utilizzata per descrivere lo studio qualitativo del soggetto, laddove l'"astrofisica" è usata per descriverne la versione orientata verso la fisica. Comunque, poiché la più moderna ricerca astronomica tratta soggetti relativi alla fisica, la moderna astronomia potrebbe attualmente essere chiamata astrofisica. Vari dipartimenti che fanno ricerche su questo soggetto possono usare "astronomia" e "astrofisica" a seconda se il dipartimento sia storicamente associato ad un dipartimento di fisica, e molti astronomi professionisti attualmente sono laureati in fisica. Una delle principali riviste scientifiche nel campo è denominato Astronomy and Astrophysics.

Storia

Astronomi studiando un'eclissi, pittura su tela, opera di Antoine Caron nel 1571.

All'inizio della sua storia, l'astronomia si occupò unicamente dell'osservazione e della previsione dei movimenti degli oggetti celesti che potevano essere osservati ad occhio nudo dall'uomo e sulla loro origine. Fra i fenomeni indagati vi furono l'alternanza fra il dì e la notte, la divisione delle fasi lunari, il moto del sole, i transiti planetari e le variazioni stagionali della volta celeste.

Il legame fra astronomia, astrologia e religione è evidente in tutte le grandi civiltà del passato: i primi astronomi erano rappresentati dai sacerdoti di uno specifico culto religioso, in grado di svolgere una funzione utile alla società, creando i primi calendari, indispensabili per l'organizzazione della vita sociale ed agricolo-pastorale.

I Greci diedero importanti contributi all'astronomia, soprattutto attraverso Ipparco ed Eudosso, culminati con l'opera di Claudio Tolomeo.

Durante il Medioevo, nel mondo occidentale l'astronomia faceva parte del corso ordinario di studi (nel cosiddetto quadrivio): si vedano, ad esempio, le notevoli conoscenze astronomiche che esprime un poeta come Dante, nella Divina Commedia. Nel XIII secolo, Guido Bonatti si vanta di aver scoperto ulteriori 700 stelle, sconosciute ai predecessori. Anche presso gli Arabi se ne proseguì lo studio.

Durante il Rinascimento, Niccolò Copernico realizzò l'importante lavoro di un sistema eliocentrico (non fu il primo a proporre l'ipotesi di un sistema con al centro il Sole, ma di certo il primo ad argomentare in maniera scientifica la sua teoria). Il suo lavoro fu difeso, sviluppato e corretto da Galileo Galilei e Keplero. Quest'ultimo fu il primo astronomo a fornire leggi che descrivessero correttamente i dettagli del movimento dei pianeti intorno al Sole, anche se non comprese le cause fisiche delle sue scoperte, la cui comprensione fu in seguito merito di Newton che elaborò i principi della meccanica celeste e la legge di gravitazione universale, che eliminava del tutto la distinzione tra i fenomeni terrestri e celesti.

Solo molto dopo si scoprì che le stelle sono oggetti molto lontani, e, con l'avvento della spettroscopia fu provato che esse erano simili al Sole, ma differenti quanto a massa, temperatura e dimensioni. Con l'avvento della spettroscopia fu infatti possibile studiare la natura fisica degli astri, che portò all'astrofisica, ovvero alla fisica applicata allo studio dei corpi celesti.

L'esistenza della nostra galassia, la Via Lattea, e la comprensione che essa fosse un ammasso isolato di stelle rispetto al resto dell'Universo, fu provata solamente nel XX secolo, assieme alla scoperta dell'esistenza di altre galassie. Molto presto, grazie all'utilizzo della spettroscopia, ci si accorse che molti oggetti presentavano redshift, ossia uno spostamento dello spettro verso il rosso rispetto a quanto ci si attendeva. Questo era spiegabile solo con l'effetto Doppler, che fu interpretato come una differenza di moto negativa, ovvero di allontanamento rispetto al nostro pianeta. Venne formulata allora la teoria dell'espansione dell'Universo (vedi cosmologia).

La cosmologia, una disciplina che ha larghi settori in comune con l'astronomia, ha fatto enormi passi in avanti nel nostro secolo, con il modello del Big Bang, supportato da prove sperimentali fornite dall'astronomia e dalla fisica, come l'esistenza e le proprietà della radiazione cosmica di fondo, la Legge di Hubble e lo studio dell'abbondanza cosmologica degli elementi chimici.

Suddivisioni

Dato il grande numero di fenomeni di cui si occupa, l'astronomia è divisa in molti campi. Le divisioni non sono uniche e le intersezioni sono piuttosto la regola che non l'eccezione.

Per metodo impiegato per ottenere le informazioni

In astronomia, il metodo principale per ottenere informazioni richiede la rilevazione e l'analisi di radiazioni elettromagnetiche. Una tradizionale divisione dell'astronomia è data seguendo le differenti regioni dello spettro elettromagnetico che vengono osservate:

• Astronomia ottica – si riferisce alle tecniche usate per rilevare ed analizzare la luce che può essere percepita dall'occhio umano (tra i 400 - 800 nm circa). Il più comune strumento usato è il telescopio.
• Astronomia dell'infrarosso – si basa sul rilevamento della radiazione infrarossa (che ha una lunghezza d'onda maggiore della luce rossa). Lo strumento più usato è il telescopio, ottimizzato per tali usi. I telescopi posti in orbita sono utilizzati per evitare il "rumore" delle interferenze elettromagnetiche causate dall'atmosfera.
• Astronomia dell'ultravioletto – si basa sulla rilevazione della radiazione ultravioletta (che ha una lunghezza d'onda inferiore a quella della luce violetta) esclusivamente tramite telescopi spaziali, dato che tale la radiazione viene schermata dall'ozonosfera.
• Radioastronomia – usa degli strumenti completamente differenti per rilevare radiazioni con una lunghezza d'onda che va dal millimetro al centimetro circa. I ricevitori impiegati (radiotelescopi) sono simili agli strumenti utilizzati per trasmettere segnali televisivi o radiofonici.
• Astronomia a raggi X – è un settore giovanissimo dell'astronomia, che studia l'emissione di raggi X di molti oggetti del cielo tra cui il Sole.
• Astronomia a raggi gamma – usa strumenti per rilevare le emissioni gamma dei corpi celesti come ad esempio i Gamma ray burst.

A queste si aggiunge come nuovo, fondamentale campo d'indagine:

• Astronomia delle onde gravitazionali - fattasi una realtà concreta con la prima rilevazione diretta delle onde gravitazionali l'11 febbraio 2016.

L'astronomia ottica e la radioastronomia impiegano osservatori installati a terra, poiché l'atmosfera è trasparente a queste lunghezze d'onda. Gli osservatori astronomici per l'infrarosso vengono costruiti in alta montagna e in luoghi con un clima secco in quanto la luce infrarossa è lievemente assorbita dal vapore acqueo. Il luogo migliore per intercettare la radiazione infrarossa è nello spazio, per cui sono stati costruiti telescopi spaziali.

L'atmosfera blocca i raggi X, i raggi gamma, e i raggi ultravioletti; per questo le osservazioni astronomiche a queste lunghezze d'onda possono essere effettuate solo da palloni atmosferici, dallo spazio o attraverso l'effetto Cherenkov con osservatori posti ad alta quota.

Tutte le precedenti discipline, eccettuata l'Astronomia delle onde gravitazionali, sono basate sulla rilevazione di fotoni, ma è possibile ottenere informazioni anche rilevando i raggi cosmici e i neutrini.

Per oggetto di studio

La galassia a spirale NGC 4414.

Gli astronomi studiano oggetti come pianeti, stelle, novae, ammassi stellari, galassie, nebulose, etc. ma nessun astronomo osserva ogni tipo di oggetto. Una differente suddivisione può essere fatta per regioni dello spazio e tematiche correlate:

• Astronomia galattica
• Astronomia extragalattica
• Formazione ed evoluzione delle galassie
• Formazione stellare
• Evoluzione stellare
• Astronomia stellare
• Astrometria – lo studio della posizione degli oggetti sulla sfera celeste e dei loro movimenti. L'astrometria si occupa inoltre della definizione dei sistemi di riferimento e della cinematica degli oggetti appartenenti alla Via Lattea.
• Cosmologia – lo studio dell'Universo nel suo insieme, della sua nascita ed evoluzione
• Esobiologia o Astrobiologia – lo studio della formazione di vita biologica al di fuori del nostro pianeta
• Planetologia – lo studio dei pianeti del Sistema Solare e le ipotesi sui pianeti extrasolari.

L'astronomia è una delle poche scienze in cui il lavoro di ricerca del dilettante o dell'amatore (l'astrofilo) può giocare un ruolo rilevante, fornendo dati sulle stelle variabili o scoprendo comete, novae, supernovae, asteroidi o altri oggetti.

Studi interdisciplinari

Vi sono altre discipline, inoltre, che, sebbene non possano essere considerate branche dell'astronomia, si interessano di argomenti fortemente correlati con essa. Queste sono:

• Archeoastronomia – lo studio delle conoscenze astronomiche dei popoli antichi e degli orientamenti architettonici;
• Astrochimica – lo studio della chimica del mezzo interstellare;
• Astronomia geodetica – studia la determinazione delle coordinate geografiche dei punti della superficie terrestre indipendentemente da qualunque altro riferimento terrestre;
• Astronomica nautica – parte dell'astronomia che studia la risoluzione dei problemi di posizione e direzione, in mare o in volo, utilizzando i principi dell'astronomia sferica;
• Astronomia sferica – lo studio del moto apparente degli astri sulla sfera celeste
• Astronomia digitale – branca dell'astronomia che studia i metodi, i software e gli strumenti per l'ottenimento di immagini digitali.
• Astrofotografia – per lo studio e lo sviluppo di metodi per l'ottenimento di immagini astronomiche.
• Autocostruzione: per lo studio e la progettazione di metodi per l'autocostruzione di telescopi e strumenti per l'astronomia da parte degli astrofili.
• Astronautica – Coniata dal termine "Aeronautica" si occupa nella costruzione di strumenti utili nell'osservazione, come ad esempio i satelliti, e nell'esplorazione del Cosmo.
• Fisica astroparticellare – Utilizza conoscenze e metodi di fisica delle particelle (detta anche fisica delle alte energie) per studiare fenomeni celesti estremamente energetici o, viceversa, utilizza la volta celeste ed i fenomeni estremamente energetici che vi si verificano come luogo privilegiato di osservazione per ottenere risultati sul Modello Standard e sulle sue eventuali estensioni.

Bibliografia

• Gianluca Ranzini, Astronomia,Conoscere, riconoscere e osservare gli oggetti della volta celeste, dal sistema solare ai limiti dell'universo, De Agostini, 2007, ISBN 88-418-3521-4.
• Mark A. Garlick, Astronomia, Touring, 2006, ISBN 88-365-3632-8.
• Alfonso Pérez de Laborda e Sandro Corsi, L'astronomia moderna, Jaca Book, 2007, ISBN 88-16-57267-1.
• Ian Ridpath e Dorling Kindersley, Astronomia, Mondadori, 2010, ISBN 88-370-7306-2.
• Mario Rigutti, Astronomia, Giunti, 2001, ISBN 88-09-02288-2.
• Giovene Amaldi, Astronomia: il sistema planetario, Edizioni Radio italiana, 1954, ISBN 88-6311-133-2.
• D. E. Diamilla Muller, Astronomia: magnetismo terrestre, Unione tipografico-editrice, 1885.
• Rolando Rippstein, Astronomia: un hobby e una scienza, 1977.
• M. Hoskin, Storia dell'astronomia, BUR Biblioteca Univ. Rizzoli, 2009, ISBN 88-17-02867-3.

Voci correlate

• Anno internazionale dell'astronomia
• Astrofilo
• Astrofisico
• Astronomia amatoriale
• Astrophysics Data System
• Astronomo
• Classificazione stellare
• Divulgazione astronomica
• Inquinamento luminoso
• Osservatorio astronomico
• Satellite artificiale
• Scienze dello spazio
• Sonda spaziale
• Strumenti dell'astronomia
• Telescopio
• Astronomia islamica

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Collegamenti esterni

• Notizie di astronomia in 11 lingue, astrolink.ir.
• Autori in TecaLibri, tecalibri.info.
• Opere in TecaLibri, tecalibri.info.
• Sito della NASA, nasa.gov.
• Sito dell'ESA, esa.int.
• Atlas Coelestis Storia della cartografia celeste, atlascoelestis.com.
• Astronomia, in Tesauro del Nuovo soggettario, BNCF, marzo 2013.

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