Il sistema tolemaico

Il sistema aristotelico-tolemaico, come ancora oggi si definisce la concezione dell’universo geocentrico (Terra al centro dell’universo) di Aristotele e Claudio Tolomeo, fu per molti secoli il sistema cosmologico di riferimento, comunemente accettato per quasi due millenni, incluso il Medioevo e fino al Rinascimento.
Tale sistema, tuttavia, non fu ideato né da Aristotele, né da Tolomeo, ma fu proposto da Eudosso di Cnido (408 a. C. – 355 a. C.), grande astronomo greco discepolo di Platone, e andò a sostituire la cosmografia arcaica, di cui si avverte la presenza in Omero.
Il sistema geocentrico venne poi perfezionato da Callippo di Cizico (370 a. C. – 300 a. C.) e da Aristotele nel trattato De caelo con un inquadramento che fu accettato da tutti i dotti dell’epoca, e spinse gli astronomi a sviluppare i nuovi concetti di epiciclo e di equante. Gli innovatori più importanti furono però Ipparco e Tolomeo che, approfondendo il sistema geocentrico, lo imposero sia al mondo occidentale che a quello orientale. In particolare, Tolomeo lo descrisse nell’opera che noi conosciamo, tramandata dagli Arabi, con il nome di Almagesto.
Bisognerà giungere a Niccolò Copernico (1473 – 1543) e alla sua rivoluzione, per rovesciare questa teoria e affermare il sistema eliocentrico, rivisitato da Galileo Galilei (1564 – 1642) e da Giovanni Keplero (1571 – 1630).

In sostanza, secondo la teoria tolemaica, la Terra è immobile al centro dell’universo e ha forma sferica, mentre i corpi celesti si trovano su sfere concentriche e si muovono di moto circolare, compiendo un complicato moto di rivoluzione. Secondo Tolomeo, infatti, le stelle e i pianeti ruotano su piccole orbite circolari, dette epicicli, i cui centri descrivono intorno alla Terra un’orbita più ampia, detta deferente.

Descrizione dell’universo geocentrico aristotelico-tolemaico

Nel sistema geocentrico aristotelico-tolemaico la Terra è immobile al centro dell’Universo. I 5 pianeti allora conosciuti (Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno) più la Luna e il Sole sono solidali ciascuno a una sfera con la quale ruotano con moto uniforme attorno alla Terra, nel seguente ordine: Luna, Mercurio, Venere, Sole, Marte, Giove e Saturno. Dopo la sfera di Saturno si trova quella delle stelle fisse nella quale sono incastonate tutte le stelle della sfera celeste. Tale sfera ruota insieme a tutte le altre per effetto del moto loro impresso dalla sfera del Primo Mobile.
Il Sole e la Luna, considerati pianeti come tutti gli altri, non richiedono epicicli perché il loro moto non mostra stazionamenti e retrogradazioni come gli altri corpi celesti.
Gli altri pianeti, invece, appaiono muoversi in modo irregolare: cambiano velocità, si fermano, tornano indietro rispetto al moto precedente. Per riprodurre queste irregolarità vengono introdotti gli epicicli, orbite circolari su cui il pianeta si muove di moto uniforme. Il centro dell’epiciclo si muove a sua volta, sempre di moto uniforme, su un’orbita circolare detta deferente.
Ogni eventuale ulteriore particolarità del moto viene riprodotta aggiungendo uno o più epicicli a quelli già esistenti, fino ad un massimo di 33. Il moto del pianeta sull’epiciclo può avvenire sia nella stessa direzione in cui il centro dell’epiciclo ruota sul deferente, che in direzione opposta.

Approfondimenti

L’attività che adesso proponiamo permette di ricostruire il modo in cui i pianeti si muovono nel modello di universo geocentrico aristotelico-tolemaico, mediante il moto su epicicli e deferenti.
Ai tempi di Tolomeo le distanze dei pianeti dalla Terra non erano note, ma il fatto che un pianeta fosse più distante di un altro veniva dedotto dalla differenza tra i periodi di rivoluzione. Soltanto 15 secoli più tardi Keplero enuncerà la legge che porta il suo nome (III legge di Keplero), che lega il periodo di rivoluzione di un corpo che descrive un’orbita ellittica alla distanza dal centro del moto.
Questa seconda attività permette di ricostruire il moto dei pianeti nel sistema eliocentrico, partendo dalle leggi di Keplero.