Un viaggio nel passato: Robert S. Ball e i transiti di Venere (2/4)
Il testo seguente riporta nella mia traduzione italiana le pagine 142–162 dell’edizione del 1886 di “The Story of the Heavens” (capitolo VIII — Venus) di Robert Stawell Ball. In questa parte si descrive che cos’è un transito di Venere e le circostanze nelle quali può essere osservato
Accade pertanto che la nostra Terra e Venere abbiano una massa pressappoco uguale. La differenza è a malapena percettibile, ma la Terra ha un diametro di alcune miglia maggiore rispetto a Venere. È quasi altrettanto rimarchevole che la durata della rotazione di Venere sul proprio asse sembri quasi uguale alla durata della rotazione terrestre. La Terra ruota una volta in un giorno e Venere in circa mezz’ora in meno di uno dei nostri giorni [n.d.t.: un dato completamente sbagliato. Si veda in proposito la prima parte dell’articolo]. Vi sono anche segni dell’esistenza di un’atmosfera intorno al pianeta, ma non abbiamo modo per ora di sapere quali gas la compongano.
Se c’è ossigeno nell’atmosfera di Venere, allora è immaginabile che vi sia vita e con caratteristiche non troppo dissimili dalla vita sulla Terra. Non c’è dubbio che il calore del Sole sia su Venere di gran lunga maggiore di quello a cui noi siamo abituati, ma si tratta di una difficoltà non insuperabile. Possiamo osservare sulla Terra che la vita alberga sia in luoghi molto caldi sia in luoghi molto freddi. In effetti, se andiamo ai tropici, troviamo una vera e propria esplosione di vita, sicché, dovessero esservi acqua sulla superficie e ossigeno nell’atmosfera di Venere, sarebbe lecito attendersi di trovare su quel pianeta una lussureggiante vita tropicale, di un tipo forse analogo per alcuni aspetti alla vita sulla Terra.
Nella nostra descrizione del pianeta Mercurio, come pure nel nostro breve inciso sull’ipotetico pianeta Vulcano, è stato necessario alludere ai fenomeni presentati dal transito di un pianeta sulla faccia del Sole. Questo evento, sempre interessante e sempre meritevole dell’attenzione degli astronomi, è specialmente notevole nel caso di Venere. Il suo transito assume infatti un’importanza che ha pochi eguali nel nostro sistema: sarà perciò necessario rivolgergli la nostra attenzione in questo capitolo. In anni recenti abbiamo avuto l’opportunità di essere testimoni di due di questi rari eventi. Nessun ulteriore transito si verificherà prima che la presente generazione sia scomparsa; bisognerà attendere il giugno del 2004. Ecco perché possiamo affermare senza tema di sbagliare che il recente transito del 1882 e il precedente del 1874 hanno ricevuto un livello di attenzione mai accordato prima ad alcun fenomeno astronomico.
Eppure il transito di Venere è uno spettacolo che nessuno descriverebbe come impressionante o magnifico. Non colpisce come la vista di una grande cometa o come una pioggia di stelle cadenti. Perché mai, allora, al transito di Venere è attribuita una così grande importanza scientifica? La ragione è che esso ci dà la possibilità di risolvere uno dei problemi più ardui che abbiano mai impegnato la mente umana. È proprio attraverso il transito di Venere che noi abbiamo la possibilità di determinare la scala sulla quale è costruito il sistema solare. Si tratta in verità di una nobile questione. Ci si consenta perciò di indugiarvi un po’ sopra. Nel centro del nostro sistema troviamo il Sole, un maestoso globo più di un milione di volte più voluminoso della Terra. Intorno al Sole ruotano i pianeti, uno dei quali è la nostra Terra. Ad essi si aggiungono centinaia di pianeti minori. Alcuni pianeti sono di dimensioni paragonabili alla Terra, altri la sorpassano di gran lunga. Altri corpi ancora popolano il sistema solare. Molti pianeti sono accompagnati da sistemi di lune che orbitano loro intorno. Vi sono centinaia, forse migliaia, di comete e incalcolabili milioni di corpi minori. Ciascun membro di questa mirabile famiglia si muove con una precisa orbita intorno al Sole e tutti insieme formano il sistema solare.
È comparativamente semplice ricavare la forma di questo sistema, così da misurare le distanze relative dei pianeti dal Sole e persino le dimensioni relative dei pianeti stessi. Tuttavia, peculiari difficoltà si manifestano quando cerchiamo di determinare la dimensione effettiva del sistema insieme con la sua configurazione. È questo tipo di difficoltà che il transito di Venere ci permette di risolvere.
Osserviamo, per esempio, una comune mappa dell’Europa. Possiamo vedere le diverse nazioni delineate con precisione; possiamo individuare i corsi dei fiumi; possiamo dire che la Francia è più grande dell’Inghilterra e che la Russia è più grande della Francia. Ma non importa quanto sia precisa la mappa: è necessario qualcos’altro perché si possa arrivare a un’effettiva comprensione delle dimensioni delle nazioni. Dobbiamo conoscere la scala alla quale la mappa è disegnata. La mappa contiene una linea di riferimento, con certi segni tracciati sopra. È questa linea che ci fornisce la scala della mappa: il suo compito è informarci che un pollice sulla carta corrisponde a un certo numero di miglia sul territorio reale. Senza il complemento della scala, la mappa sarebbe del tutto inutile per molti fini pratici. Supponiamo di averla consultata per scegliere un percorso da Londra fino a Vienna: ci mostrerà sia la direzione da seguire sia le diverse città e nazioni da attraversare. Ma finché non avremo consultato la piccola scala nell’angolo, non sapremo mai quante miglia sarà lungo il viaggio.
Si può costruire prontamente una mappa del sistema solare. Possiamo tracciare su di essa le orbite di alcuni pianeti e dei loro satelliti e includere anche molte comete. Possiamo attribuire al Sole e ai pianeti la massa appropriata. Ma per rendere la mappa veramente efficace, occorre qualcosa di più. Dobbiamo possedere una scala che ci dica quanti milioni di miglia nei cieli corrispondono a un pollice sulla mappa. È a questo punto che incappiamo in una difficoltà. Mentre è relativamente semplice ottenere le dimensioni relative corrette dei differenti corpi (bastano a questo scopo osservazioni molto semplici), non è altrettanto facile assegnare con accuratezza la giusta scala alla nostra mappa celeste.
Vi sono, in realtà, diversi modi di risolvere il problema, benché siano tutti difficili e laboriosi. Il metodo più famoso è quello che si presenta in occasione del transito di Venere. E proprio in questo sta la vera importanza del fenomeno. Si tratta di uno dei metodi più conosciuti per trovare la vera scala del sistema solare. Cerchiamo dunque di comprendere la piena importanza del problema. Una volta che il transito di Venere ci ha dato la scala, allora tutto diventa noto. Conosciamo la dimensione del Sole; conosciamo la sua distanza; conosciamo la massa di Giove e le distanze alle quali i suoi satelliti orbitano; conosciamo le dimensioni delle comete e il numero di miglia di cui si allontanano nel corso delle loro peregrinazioni; conosciamo la velocità delle stelle cadenti. E impariamo l’importante lezione che la nostra Terra non è che uno dei membri minori della maestosa famiglia del Sole.
Dal momento che l’orbita di Venere giace all’interno di quella della Terra, e che Venere si muove più velocemente della Terra, ne consegue che la Terra è frequentemente doppiata da Venere. Proprio al momento del sorpasso, accade talvolta che la Terra, il pianeta e il Sole si trovino esattamente allineati. Possiamo allora osservare Venere sul disco del Sole ed è questo fenomeno che chiamiamo transito di Venere. È infatti del tutto ovvio che, se i tre corpi si trovano sulla medesima linea, un osservatore sulla Terra, guardando il pianeta, lo vedrà vividamente delineato contro lo sfondo brillante del Sole.
Considerando che la Terra è superata da Venere una volta ogni diciannove mesi, si potrebbe pensare che i transiti di Venere occorrano con una frequenza corrispondente. Non è così: il transito di Venere è un evento straordinariamente raro e cento anni o più trascorrono spesso senza che un solo transito abbia luogo. La rarità dei transiti nasce dal fatto che l’orbita del pianeta è inclinata rispetto al piano dell’orbita terrestre, in modo tale che durante metà della sua orbita Venere si trova al di sopra del piano dell’orbita terrestre, mentre nell’altra metà si trova al di sotto. Perciò, quando Venere oltrepassa la Terra, la linea che congiunge la Terra a Venere passa di solito sopra o sotto il Sole. Se, tuttavia, capita che Venere superi la Terra in corrispondenza o in prossimità dell’uno o dell’altro dei due punti in cui l’orbita di Venere interseca quella terrestre, allora i tre corpi saranno allineati e avremo, di conseguenza, un transito di Venere. La rarità dei transiti non deve più, dunque, essere un mistero. La Terra attraversa ogni anno uno dei punti critici a dicembre e l’altro a giugno. Se, pertanto, capita che la congiunzione di Venere si verifichi il 6 giugno o il 7 dicembre, o in prossimità di quelle date, avremo allora un transito di Venere in quella congiunzione e in nessun’altra circostanza.
La legge più notevole che riguarda la ricorsività del fenomeno è il ben noto intervallo di otto anni. I transiti si possono tutti raggruppare in coppie, con i due transiti di ciascuna coppia separati da un intervallo di otto anni. Un transito di Venere ebbe luogo, per esempio, nel 1761 e di nuovo nel 1769. Nessun altro transito si è da allora verificato prima di quelli recentemente osservati nel 1874 e nel 1882. Poi, di nuovo, segue un lungo intervallo, sicché non ci sarà un nuovo transito fino al 2004, che sarà poi seguito da un altro nel 2012.
Questa ricorsività dei transiti in coppie ha una spiegazione molto semplice. Accade, infatti, che vi sia un preciso rapporto tra i periodi temporali di Venere e quelli della Terra. Venere compie tredici rivoluzioni intorno al Sole più o meno nello stesso tempo che la Terra impiega per otto rivoluzioni. Se, perciò, nel 1874 Venere e la Terra erano allineate con il Sole, allora otto anni dopo la Terra si troverà nuovamente nella stessa posizione; e lo stesso sarà per Venere, che nel frattempo avrà compiuto tredici rivoluzioni. Se un transito di Venere si è verificato nella prima occasione, deve esserci dunque un transito anche nella seconda.
Non bisogna tuttavia immaginare che ogni otto anni i pianeti riguadagneranno la medesima posizione con sufficiente precisione da avere un intervallo regolare dei transiti di otto anni. In realtà, è vero solo approssimativamente che tredici rivoluzioni di Venere coincidono con otto rivoluzioni della Terra. Ciascuna congiunzione dopo un intervallo di otto anni avviene in una posizione leggermente differente dei pianeti, sicché quando i due pianeti raggiungeranno di nuovo il punto di congiunzione nel 1890, questo sarà così lontano dal punto critico che la linea dalla Terra a Venere non intersecherà più il Sole e pertanto, benché Venere passerà molto vicino al Sole, nessun transito avrà luogo.
La Fig. 42 illustra il transito di Venere del 1874. È ricavata da una fotografia ottenuta, durante l’occorrenza del transito, da M. Janssen. Il suo telescopio era puntato verso il Sole durante i minuti fatidici, sicché si formò un’immagine del Sole sulla lastra fotografica posizionata nel telescopio. Il margine circolare rappresenta il disco solare. Su quel disco possiamo vedere la tonda, nitida sagoma del pianeta Venere: così appariva il pianeta durante il transito nel 1874. Le sole altre caratteristiche degne di nota sono alcune macchie solari, che appaiono piuttosto sfocate, e una rete di linee tracciate attraverso il campo visuale del telescopio per facilitare le misurazioni. Si potrebbe pensare che l’immagine di Venere davanti al Sole sia stata erroneamente confusa con una delle macchie solari, che sono spesso grandi e tondeggianti e hanno occasionalmente simulato l’aspetto di un pianeta. Ma questa idea non merita considerazione. Il verificarsi del transito al momento predetto e nel preciso punto del margine solare che i calcoli avevano indicato, la nitidezza della forma del pianeta e le circostanze del suo moto: tutto rivela il pianeta come qualcosa di totalmente distinto da una comune macchia solare.
L’illustrazione successiva mostra il cammino che Venere ha percorso attraverso il Sole nelle due occasioni del 1874 e del 1882. La nostra generazione ha avuto la buona sorte di essere testimone dei due eventi rappresentati in questa immagine. Il cerchio bianco indica il disco solare; il pianeta entra sulla bianca superficie e, a tutta prima, pare un morso dato al margine del Sole. Gradualmente la macchia nera si porta davanti alla stella, finché, dopo quasi mezz’ora, un disco nero è completamente visibile. Lentamente il pianeta percorre il suo cammino, seguito da centinaia di telescopi in ogni parte del globo da cui il fenomeno sia visibile. Poi alla fine, trascorse alcune ore, il pianeta emerge dall’altro lato.
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