Galileo e il cannocchiale

schema metodo scientifico sperimentale

Personaggio:Galileo Galilei (Pisa, 15 febbraio 1564 – Arcetri, 8 gennaio 1642)
Il suo nome è associato all'introduzione del metodo scientifico (detto spesso metodo galileiano o metodo scientifico sperimentale).








Galileo (1564-1642) realizzò il suo primo cannocchiale, capace di 3 soli ingrandimenti, nell’estate del 1609. Ma già il 21 agosto di quell’anno, alla presenza del Doge e di altri notabili veneziani, egli presentò uno strumento da 8 ingrandimenti, che gli valse la conferma a vita della cattedra padovana di matematica. In novembre, Galileo disponeva di un cannocchiale capace di ben 20 ingrandimenti, cioè di gran lunga più potente di tutti quelli all’epoca circolanti in Europa, i quali utilizzavano comuni lenti da occhiali, di bassa qualità e di focali non idonee.

Le scoperte di Galileo:
Grazie alla potenza del suo strumento, Galileo ottenne risultati straordinari nelle osservazioni della luna, dimostrò, infatti, che la sua superficie non è perfettamente sferica ne immacolata riuscendo perfino a calcolare l’altezza delle montagne lunari.
Successivamente, Galileo effettuerà l’eccezionale serie di scoperte astronomiche, esposte nel Sidereus Nuncius (Venezia, 1610), pubblicato nel marzo del 1610, e destinate a rivoluzionare per sempre la tradizionale visione del cosmo. Egli scoprirà, da prima l’esistenza, di una miriade di nuove stelle, mostrando che la stessa Via Lattea «non è che un ammasso di innumerevoli stelle disseminate a mucchi». E ancora, osserverà le strane apparenza di Saturno, delle quali quasi mezzo secolo dopo si individuerà la vera causa, la presenza, cioè,di un anello intorno al pianeta; poi osservò per primo le fasi di Venere, che dimostravano in maniera conclusiva il moto di rivoluzione del pianeta attorno al Sole. Ma la scoperta che gli procurerà fama immortale fu quella compiuta, nel gennaio del 1610, dei quattro satelliti di Giove, che Galileo, in omaggio alla dinastia che governava la Toscana, denominò Astri Medicei.

• Aggiungo un link interessante con filmati Il cannocchiale di Galileo- Le scoperte astronomiche

Per realizzare il suo primo cannocchiale, Galileo (1564-1642) si servì di un tubo di piombo, mentre quello dello strumento che egli presentò al governo veneziano era realizzato in latta ricoperta di rascia, una stoffa di lana grezza. Gli unici due esemplari sopravvissuti della vasta produzione galileiana, conservati presso l’Istituto e Museo di Storia della Scienza di Firenze, hanno entrambi tubi in legno: uno è costituito da due semicilindri cavi ricoperti di carta e tenuti uniti da quattro fili di rame; l’altro è realizzato con venti doghe incollate su carta e ricoperte di pelle rossa con bulinature in oro.
Cannocchiale di Galileo

Con l’aumentare delle dimensioni dei cannocchiali, esso divenne telescopico, costituito cioè da più sezioni scorrevoli l’una nell’altra,in maniera tale da ridurne l’ingombro quando non veniva utilizzato. Il materiale d’elezione divenne il cartone, leggero ma in grado di garantire la necessaria rigidità. Le sezioni secondarie erano spesso rivestite con carta marmorizzata e la sezione principale con pelle finemente decorata.

• Nelle prime pagine del Sidereus nuncius Galilei racconta come gli venne in mente di costruire un cannocchiale e di puntarlo verso il cielo.

Cannocchiali
In ogni sistema telescopico l’obiettivo — anche se costituito da più elementi, sia convergenti, sia divergenti — deve sempre essere complessivamente convergente. Il cannocchiale galileiano e quello kepleriano si differenziano perciò solo per l’oculare, divergente nel primo, convergente nel secondo.

Fig  1 Schema ottico del cannocchiale galileiano

 Il cannocchiale galileiano (fig. 1) consta di una lente convergente (piano-convessa o biconvessa), con funzione di obiettivo, e da una lente divergente (piano-concava o biconcava) in funzione di oculare. L’oculare viene a trovarsi prima del fuoco dell’obiettivo, a una distanza da detto fuoco pari alla distanza focale dell’oculare. Poiché le lenti convergenti sono, per convenzione, positive (o di potenza ottica positiva) e quelle divergenti negative (o di potenza ottica negativa), possiamo dire anche che la distanza tra obiettivo e oculare è pari alla somma algebrica delle loro distanze focali. L’oculare negativo intercetta i raggi convergenti provenienti dall’obiettivo rendendoli paralleli e formando così, all’infinito (posizione afocale), un’immagine virtuale, ingrandita e diritta. L’ingrandimento del sistema è dato dal rapporto tra la lunghezza focale dell’obiettivo e quella dell’oculare. Sebbene fornisca immagini diritte senza l’ausilio di dispositivi erettori, il cannocchiale galileiano presenta il grave inconveniente di un campo visuale estremamente ridotto (il che lo rende, nella pratica, inutilizzabile oltre la trentina di ingrandimenti).

Fig  2 Schema ottico del cannocchiale kepleriano

 Il principio di funzionamento del cannocchiale kepleriano (fig. 2) è piuttosto semplice. L’obiettivo forma dell’oggetto osservato un’immagine reale, rimpicciolita e capovolta. L’oculare — che essendo costituito da una lente convergente di corta focale, è in pratica una lente di ingrandimento — ingrandisce l’immagine formata dall’obiettivo. L’immagine che si osserva è però capovolta e quindi, almeno nell’uso terrestre, il cannocchiale kepleriano deve essere dotato di un qualche dispositivo erettore, che, reinvertendo l’immagine, la raddrizzi. Questo svantaggio è tuttavia largamente compensato da un campo visuale assai più vasto e più uniformemente illuminato di quello offerto dai cannocchiali galileiani.