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L'astronomia è la scienza naturale che si occupa dell'osservazione e della spiegazione degli eventi celesti che si verificano nello spazio. 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 e molte civiltà arcaiche 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 e infine i maya e gli incas nelle Americhe. 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 e di divinazione aspetti nei tempi passati ritenuti importanti e strategici. Nel ventunesimo secolo, invece, la ricerca astronomica moderna è praticamente sinonimo di astrofisica.

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

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

Etimologia[modifica | modifica wikitesto]

Etimologicamente, la parola "astronomia" proviene dal latino astronomĭa, che a sua volta proviene dal greco ἀστρονομία ('astronomia' composta da ἄστρον 'astron' «stella» e da νόμος 'nomos' «legge, norma»).^[1] La maggior parte delle scienze utilizzano il suffisso greco λογία ('logia' «trattato, studio»), come per esempio cosmologia e biologia. Di fatto, "astronomia" avrebbe potuto prendere il nome di astrologia, ma questa denominazione venne attribuita a quella che è ritenuta una pseudoscienza, ma che nelle credenze di molti popoli aveva lo scopo di prevedere il futuro attraverso lo studio del cielo^[2]. Anche se entrambe condividono una origine comune, esse sono molto differenti: mentre l'astronomia è una scienza che applica il metodo scientifico, l'astrologia moderna è una pseudoscienza che segue un sistema di credenze non comprovate.

Uso dei termini "astronomia" e "astrofisica"[modifica | modifica wikitesto]

Generalmente, i termini "astronomia" o "astrofisica" possono essere usati per riferirsi allo stesso soggetto.^[3][4][5] In base alle 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"^[6] 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".^[7] 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.^[8] Comunque, poiché la più moderna ricerca astronomica tratta soggetti relativi alla fisica, la moderna astronomia potrebbe 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,^[4] e molti astronomi professionisti sono laureati in fisica.^[5] Una delle principali riviste scientifiche nel campo è denominata Astronomy and Astrophysics.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Lo stesso argomento in dettaglio: Storia dell'astronomia, Archeoastronomia, Astronomia greca e Orientamento astronomico nella navigazione in età classica.

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. In alcuni luoghi, le prime civiltà costruirono enormi manufatti che avevano probabilmente scopi astronomici, oltre che essere usati a fini cerimoniali. Questi osservatori potrebbero essere stati utilizzati per determinare le stagioni, un fattore indispensabile per l'organizzazione della vita sociale ed agricola, nonché per la comprensione della lunghezza dell'anno.^[9]

Prima dell'invenzione del telescopio i primi studi sulle stelle furono condotti a occhio nudo, come fecero in particolare le civiltà che vivevano in Mesopotamia, in Grecia, in Persia, in India, in Cina, in Egitto e in America centrale, che costruirono osservatori astronomici iniziando a esplorare la natura dell'universo. In realtà l'astronomia di quei tempi consisteva principalmente nel mappare la posizione di stelle e pianeti, scienza che viene chiamata astrometria. Da queste osservazioni si formarono le prime teorie sui movimenti dei pianeti e sulla natura del Sole, della Luna e della Terra, che inizialmente si pensava fosse al centro dell'universo. Questa concezione dell'universo era nota come sistema geocentrico, o sistema tolemaico, dal nome dall'astronomo greco Claudio Tolomeo.^[10]

Di particolare importanza fu l'applicazione all'astronomia della matematica, che ebbe inizio con i Babilonesi, che fondarono le basi per tradizioni riprese successivamente da altre civiltà,^[11] scoprendo tra l'altro che le eclissi lunari ricorrevano secondo un ciclo ripetitivo conosciuto come saros,^[12] mentre all'astronomia egizia si deve il perfezionamento del calendario.

Dopo i Babilonesi, significativi progressi astronomici avvennero in Grecia e nel mondo ellenistico, con l'astronomia greca volta alla ricerca di una spiegazione fisica razionale per i fenomeni celesti.^[13] Nel III secolo a.C., Aristarco di Samo stimò le dimensioni e la distanza di Luna e Sole, e fu il primo a proporre un modello eliocentrico del sistema solare,^[14] mentre nel II secolo a.C., Ipparco scoprì la precessione degli equinozi, calcolò le dimensioni e la distanza della Luna e inventò uno dei primi strumenti astronomici, l'astrolabio.^[15] Ipparco creò anche un catalogo completo di 1020 stelle, e la maggior parte delle costellazioni dell'emisfero boreale furono definite dall'astronomia greca.^[16] La macchina di Anticitera (c. 150-80 a.C.) era un calcolatore meccanico progettato per conoscere la posizione del Sole, della Luna e dei pianeti a una determinata data. Manufatti di tale complessità non si rivedranno che nel XIV secolo, quando apparvero gli orologi astronomici meccanici in Europa.^[17]

L'astronomia, per lo più stagnante nell'Europa medievale, fiorì nel mondo islamico e in altri luoghi, portando alla nascita dei primi osservatori astronomici tra i popoli musulmani, ad iniziare dal IX secolo.^[18][19][20]
Nel 964, l'astronomo persiano Azophi descrisse per primo la Galassia di Andromeda, la più grande galassia del Gruppo Locale, nel suo Libro delle stelle fisse.^[21] La supernova SN 1006, l'oggetto stellare più luminoso della storia, fu studiata dall'astronomo arabo egiziano Ali ibn Ridwan e da astronomi cinesi nel 1006. Alcuni astronomi islamici che diedero un contributo significativo all'astronomia furono Al-Battani, Thebit, Azophi, Albumasar, Biruni, Arzachel, Al-Birjandi, e gli astronomi degli osservatori di Maragheh e Samarcanda. Gli astronomi di quel periodo diedero molti nomi arabi tradizionali alle stelle, ancora in uso;^[22][23] si ritiene che le rovine di Great Zimbabwe e Timbuctù^[24] possano aver ospitato un osservatorio astronomico.^[25] Fino a poco tempo fa invece in Europa si pensava che non ci fosse stata nessuna osservazione astronomica nell'epoca precoloniale nell'Africa subsahariana.^{[26][27][28][29]}

La Chiesa cattolica romana diede un sostegno finanziario e sociale per lo studio dell'astronomia per oltre sei secoli, con la principale motivazione di trovare la data della Pasqua.^[30]

Rivoluzione astronomica[modifica | modifica wikitesto]

Lo stesso argomento in dettaglio: Rivoluzione astronomica.

Durante il Rinascimento ebbe inizio la svolta conosciuta come rivoluzione astronomica, a cominciare dal lavoro di Niccolò Copernico, sostenitore del sistema eliocentrico, sebbene egli non fosse il primo a proporre un modello 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,^[31] chiarite poi in seguito da Newton che elaborò i principi della meccanica celeste e la legge di gravitazione universale, eliminando completamente la distinzione tra i fenomeni terrestri e celesti. Tra le altre cose Newton inventò anche il telescopio riflettore.^[32]

L'astronomo britannico John Flamsteed catalogò oltre 3000 stelle,^[33] mentre con i miglioramenti della qualità dei telescopi si susseguivano ulteriori scoperte. Cataloghi stellari più estesi furono compilati da Lacaille e da William Herschel, il quale compilò un catalogo dettagliato di nebulose e ammassi, prima di scoprire, nel 1781, il pianeta Urano.^[34] La prima stima della distanza di una stella avvenne nel 1838, quando Friedrich Bessel misurò la parallasse di 61 Cygni.^[35]

Nel corso del XVIII e XIX secolo, lo studio del problema dei tre corpi di Euler, Clairaut e D'Alembert portò a ottenere previsioni più precise sui movimenti di Luna e pianeti, e tale studio fu successivamente perfezionato da Lagrange e Laplace, permettendo di ottenere le masse dei pianeti e della Luna dalle perturbazioni che essi esercitavano.^[36]

Progressi significativi in astronomia avvennero con l'introduzione di nuove tecnologie, come la spettroscopia e l'astrofotografia. Si scoprì che le stelle sono oggetti molto lontani e 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. Fraunhofer scoprì circa 600 linee nello spettro del Sole nel 1814-1815, riconducibili a diversi elementi chimici, come più tardi, nel 1859, descrisse il fisico tedesco Kirchhoff.^[37]

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.^[38] L'astronomia teorica portò a speculazioni sull'esistenza di oggetti come i buchi neri e le stelle di neutroni, che furono usati per spiegare alcuni fenomeni osservati, come quasar, pulsar, blazar e radiogalassie.

La cosmologia, una disciplina che ha larghi settori in comune con l'astronomia, ha fatto enormi passi in avanti nel XX 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. I telescopi spaziali hanno permesso di osservare parti dello spettro elettromagnetico normalmente bloccate o schermate in parte dall'atmosfera terrestre.