Le Storie di Erodoto (dal 484 a.C. al 425 a.C.) offrono una notevole finestra sul mondo come era conosciuto dagli antichi greci a metà del quinto secolo a.C. Quasi altrettanto interessante di ciò che sapevano, tuttavia, è ciò che non sapevano. Questo stabilisce la linea di base per i notevoli progressi nella loro comprensione nei secoli successivi – semplicemente basandosi su ciò che potevano osservare con i loro occhi.

Erodoto sosteneva che l’Africa era circondata quasi interamente dal mare. Come lo sapeva? Racconta la storia di marinai fenici che furono inviati dal re Neco II d’Egitto (circa 600 a.C.), per navigare intorno all’Africa continentale, in senso orario, partendo dal Mar Rosso. Questa storia, se vera, racconta la prima circumnavigazione conosciuta dell’Africa, ma contiene anche un’interessante visione delle conoscenze astronomiche del mondo antico.

Il viaggio durò diversi anni. Avendo doppiato la punta meridionale dell’Africa e seguendo una rotta verso ovest, i marinai osservarono che il Sole si trovava alla loro destra, sopra l’orizzonte settentrionale. Questa osservazione semplicemente non aveva senso all’epoca, perché non sapevano ancora che la Terra ha una forma sferica e che esiste un emisfero meridionale.

I pianeti orbitano intorno al Sole

Alcuni secoli dopo, c’erano stati molti progressi. Aristarco di Samo (310 a.C. – 230 a.C.) sostenne che il Sole era il “fuoco centrale” del cosmo e collocò tutti i pianeti allora conosciuti nel loro corretto ordine di distanza intorno ad esso. Questa è la prima teoria eliocentrica conosciuta del sistema solare.

Purtroppo, il testo originale in cui fa questo argomento è stato perso per la storia, quindi non possiamo sapere con certezza come l’ha elaborato. Aristarco sapeva che il Sole era molto più grande della Terra o della Luna, e può aver supposto che dovrebbe quindi avere la posizione centrale nel sistema solare.

Tuttavia si tratta di una scoperta sbalorditiva, soprattutto se si considera che non è stata riscoperta fino al XVI secolo, da Nicolaus Copernicus, che ha persino riconosciuto Aristarco durante lo sviluppo della sua stessa opera.

Le dimensioni della Luna

Uno dei libri di Aristarco che è sopravvissuto riguarda le dimensioni e le distanze del Sole e della Luna. In questo notevole trattato, Aristarco ha esposto i primi calcoli conosciuti tentati delle dimensioni relative e delle distanze del Sole e della Luna.

Si era osservato da tempo che il Sole e la Luna sembravano avere la stessa dimensione apparente nel cielo, e che il Sole era più lontano. Lo avevano capito dalle eclissi solari, causate dal passaggio della Luna davanti al Sole ad una certa distanza dalla Terra.

Inoltre, nell’istante in cui la Luna è al primo o al terzo quarto, Aristarco ragionò che il Sole, la Terra e la Luna avrebbero formato un triangolo rettangolo.

Come Pitagora aveva determinato come le lunghezze dei lati del triangolo fossero correlate un paio di secoli prima, Aristarco usò il triangolo per stimare che la distanza dal Sole fosse tra 18 e 20 volte la distanza dalla Luna. Ha anche stimato che la dimensione della Luna era circa un terzo di quella della Terra, sulla base di un’attenta tempistica delle eclissi lunari.

Mentre la sua stima della distanza dal Sole era troppo bassa (il rapporto reale è 390), a causa della mancanza di precisione telescopica disponibile all’epoca, il valore del rapporto tra le dimensioni della Terra e della Luna è sorprendentemente preciso (la Luna ha un diametro 0,27 volte quello della Terra).

Oggi conosciamo con precisione le dimensioni e la distanza della Luna grazie a diversi mezzi, tra cui telescopi precisi, osservazioni radar e riflettori laser lasciati sulla superficie dagli astronauti dell’Apollo.

La circonferenza della Terra

Eratostene (276 a.C. – 195 a.C.) fu bibliotecario capo della Grande Biblioteca di Alessandria e appassionato sperimentatore. Tra i suoi molti risultati c’è il primo calcolo conosciuto della circonferenza della Terra. Pitagora è generalmente considerato il primo sostenitore di una Terra sferica, anche se apparentemente non delle sue dimensioni. Il famoso e semplice metodo di Eratostene si basava sulla misurazione delle diverse lunghezze delle ombre proiettate da pali conficcati verticalmente nel terreno, a mezzogiorno del solstizio d’estate, a diverse latitudini.

Il Sole è sufficientemente lontano che, ovunque i suoi raggi arrivino sulla Terra, sono effettivamente paralleli, come era stato precedentemente dimostrato da Aristarco. Quindi la differenza delle ombre dimostrava quanto la superficie terrestre fosse curva. Eratostene ha usato questo per stimare la circonferenza della Terra come circa 40.000 km. Questo è entro un paio di per cento del valore reale, come stabilito dalla geodesia moderna (la scienza della forma della Terra).

Più tardi, un altro scienziato chiamato Posidonio (dal 135 a.C. al 51 a.C.) usò un metodo leggermente diverso e arrivò quasi esattamente alla stessa risposta. Posidonio visse sull’isola di Rodi per gran parte della sua vita. Lì osservò che la stella luminosa Canopo si trovava molto vicino all’orizzonte. Tuttavia, quando si trovava ad Alessandria, in Egitto, notò che Canopo sarebbe salito a circa 7,5 gradi sopra l’orizzonte.

Dato che 7,5 gradi è 1/48 di un cerchio, moltiplicò la distanza da Rodi ad Alessandria per 48, e arrivò ad un valore di circa 40.000 km.

Il primo calcolatore astronomico

Il più antico calcolatore meccanico esistente al mondo è il Meccanismo di Antikythera. Il sorprendente dispositivo è stato scoperto in un antico naufragio al largo dell’isola greca di Antikythera nel 1900.

Il dispositivo è ora frammentato dal passare del tempo, ma quando era intatto sarebbe apparso come una scatola che ospitava decine di ruote dentate in bronzo finemente lavorate. Ruotati manualmente da una maniglia, gli ingranaggi fanno scorrere i quadranti all’esterno che mostrano le fasi della Luna, i tempi delle eclissi lunari e le posizioni dei cinque pianeti allora conosciuti (Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno) in diversi periodi dell’anno. Questo rendeva conto anche del loro moto retrogrado – un cambiamento illusorio nel movimento dei pianeti attraverso il cielo.

Non sappiamo chi l’abbia costruito, ma risale a un periodo compreso tra il III e il I secolo a.C., e potrebbe anche essere opera di Archimede. La tecnologia degli ingranaggi con la sofisticazione del meccanismo di Antikythera non si vide più per un migliaio di anni.

Sfortunatamente, la maggior parte di queste opere è andata persa nella storia e il nostro risveglio scientifico è stato ritardato di millenni. Come strumento per introdurre la misurazione scientifica, le tecniche di Eratostene sono relativamente facili da eseguire e non richiedono attrezzature speciali, permettendo a coloro che hanno appena iniziato il loro interesse per la scienza di capire facendo, sperimentando e, infine, seguendo i passi di alcuni dei primi scienziati.

Si può solo speculare su dove la nostra civiltà potrebbe essere ora se questa antica scienza fosse continuata senza sosta.