Vi sono diverse prove che sia la Terra a orbitare attorno al Sole e non viceversa. Qui ne consideriamo tre.
La più forte è senza dubbio il fatto che le stelle più vicine mostrino parallasse. Vale a dire che, osservate due volte a sei mesi di distanza, paiono spostarsi leggermente sullo sfondo delle stelle più lontane (vedi figura). Se le si osserva per un anno, addirittura, si osserva che le stelle più vicine descrivono in cielo una minutissima ellisse, proiezione in cielo dell’orbita che percorre la Terra attorno al Sole.
L’angolo di parallasse (“p” in figura) è però piccolissimo, meno di 1″ per tutte le stelle, anche per le più vicine. Un angolo di 1″ (un secondo d’arco) è quello sotteso da una moneta (25 mm di diametro) osservata da oltre 5 Km! Non c’è da stupirsi, quindi, che Galileo non sia riuscito ad evidenziarlo col suo primitivo cannocchiale. Di fatto, la mancata osservazione della parallasse fu portata come prova contro il fatto che la Terra ruotasse attorno al Sole. Ma era solo una manchevolezza strumentale. Dalla prima misura di parallasse (61 Cygni da parte di Bessel, 1838) sono state centinaia le stelle per cui la si è misurata. Oggi, grazie alle osservazioni del satellite Hypparcos, si è giunti a precisioni migliori di un millesimo di secondo d’arco.
La seconda prova è l’aberrazione della luce. Se la Terra orbita attorno al Sole (e si può calcolare che lo fa a circa 30 Km/sec) allora la posizione apparente delle stelle in cielo deve cambiare leggermente in base al fatto se la Terra “va incontro” alla luce che viene dalla stella o “le sfugge” (cosa che avviene a sei mesi di distanza). Un po’ come la direzione da cui viene la pioggia, che pare cambiare se corriamo avanti o indietro (la pioggia arriva inclinata “dal davanti” o “da dietro”). In questo esempio la luce della stella è la pioggia, e la velocità orbitale della Terra è il “correre”. Utilizzando un telescopio rigidamente fissato alla Terra (e puntato allo zenit per annullarne eventuali flessioni) si può osservare questo fenomeno, scoperto da James Bradley nel 1725. L’entità dell’aberrazione, circa 40″, la rende un fenomeno abbastanza facile da verificare, anche con uno strumento di modestissima qualità. Basta cementarlo a Terra e osservare con metodo per alcuni mesi. Esistono altri tipi di aberrazione della luce (per esempio quella diurna, dovuta alla rotazione della Terra) ma sono di entità molto modesta. Quando si parla di “aberrazione della luce” si intende sempre quella annuale, cioè quella prima descritta.
Sia aberrazione che precessione (quest’ultima, ricordiamo, molto difficile da osservare senza una strumentazione adeguata) si mostrano variabili con la latitudine eclittica dell’astro considerato. (ricordiamo che l’eclittica è la proiezione in cielo dell’orbita della Terra, o se si preferisce il percorso apparente del Sole nel corso di un anno). Entrambe producono un effetto massimo presso i poli eclittici (si veda la figura, relativa all’aberrazione) e minimo (il moto si riduce ad un segmento) lungo l’eclittica.
Infine, una misura precisa di lunghezza d’onda di una sorgente lontana vicina all’eclittica mostrerà chiaramente una differenza di 30 km/sec nei due sensi, quando fatta a sei mesi di distanza. Alla luce delle attuali conoscenze non è possibile interpretare queste oscillazioni se non col moto della Terra attorno al Sole.
Di fatto la correzione dovuta al moto della Terra è routine nelle osservazione radioastronomiche.
Ricordo infine che Papa Giovanni Paolo II, nel 1979, chiese la revisione del processo a Galileo, revisione che si concluse nel 1992, col riconoscimento pubblico, da parte della Chiesa cattolica, della verità e validità scientifica delle teorie del grande pisano, in particolare l’eliocentrismo.
Addendum alla risposta, aggiunto in data 13-06-2006.
Un lettore si dichiara insoddisfatto di questa risposta, in quanto (correttamente) ricorda che il moto è sempre relativo (ovvero va sempre riferito ad un sistema di riferimento). Le parole esatte del commento alla mia risposta sono:
Gentile redazione, ritengo che la risposta sia errata per il fatto che, non esistendo un movimento assoluto, non si può affatto dire che la terra giri intorno al sole o viceversa; il movimento dipende unicamente dal punto di vista. Non essendo però un fisico, mi piacerebbe conoscere se la mia osservazione è corretta. Grazie
L’obiezione è pertinente. In effetti nella mia risposta non si fa cenno al sistema di riferimento, che in meccanica celeste è normalmente quello “delle stelle fisse”. O per essere pignoli, il sistema ICRS, basato su radiosorgenti lontanissime, ma il succo non cambia.
Accettando come sistema di riferimento quello delle stelle fisse, mi pare che la parallasse stellare sia una prova schiacciante del fatto che la Terra “si muova”, e precisamente descriva un’orbita chiusa (e periodica), perchè chiuso e periodico ci appare il moto delle stelle vicine. Ora, tale periodicità è un anno, lo stesso tempo che occorre al Sole per tornare nello stesso punto in cielo. Non saprei come altro interpretare questi fatti se non affermando che la Terra gira intorno al Sole e che il Sole è praticamente fermo (su brevi periodi di tempo come un anno) rispetto alle altre stelle.
Se la Terra fosse ferma al centro del sistema solare, le stelle non mostrerebbero parallasse. Dato che la mostrano, e chiunque dotato di strumenti adatti può verificarlo, la Terra si muove nel sistema di riferimento delle stelle fisse.
Comunque il nostro lettore ha perfettamente ragione quando afferma che non esiste un moto assoluto. Di fatto, noi calcoliamo le effemeridi per osservatori sulla Terra, come se la Terra fosse il centro del sistema solare, e diciamo “il giorno tal dei tali il Sole passa dal Toro ai Gemelli”. Nessuno si sogna di specificare ogni volta “il moto orbitale del nostro pianeta fà sì che il Sole si proietti prima nella costellazione del Toro e poi in quella dei Gemelli”.
Di fatto noi consideriamo la Terra ferma quando diciamo che Marte raggiunge la minima distanza da noi il giorno X.
Tuttavia, prego di osservare con attenzione le figure che seguono: La prima è la traccia del moto dei pianeti interni del sistema Solare, considerando il Sole fermo (un anno di moto per Mercurio, Venere e Terra, due anni per Marte). I pianeti non sono ovviamente in scala.
I pianeti, in questo sistema di riferimento, percorrono traiettorie chiuse, e governate da poche leggi elementari.
Ma ecco lo stesso identico moto tenendo come riferimento la Terra.
Si noti come l’orbita del Sole attorno alla Terra sia l’unica chiusa, metre i pianeti seguono complesse traiettorie “a rosetta” che non sono nemmeno chiuse!
In pratica, la scelta del Sole come punto di riferimento per il moto dei pianeti nel sistema solare diviene una scelta “naturale” guidata da criteri di semplicità (rasoio di Occam). Anche le leggi relativistiche hanno scritture molto più semplici accettando il fatto che il Sole sia il “dominatore gravitazionale” del nostro sistema solare. E’ quantomeno improbabile che i pianeti seguano orbite pazzesche per compiacere la Terra quando ammettendo l’eliocentrismo (supportato, non dimentichiamolo, da verifice sperimentali eseguibili in laboratorio circa la forza di gravità) tutto va posto da sè. Se poi, per divertimento intellettuale, si vogliono riscrivere tutte le leggi di meccanica celeste (e relativistiche) facendo stare la Terra ferma, nessun problema. In questo caso restano però le tre prove citate all’inzio di questa risposta che sono incompatibili con quest’ultimo assunto, a meno di non ipotizzare una “divinità burlona” che si diverte a cambiare le leggi fisiche dal laboratorio al mondo reale. In questo caso, però, non siamo più in campo scientifico, ma metafisico. E come diceva il buon Newton, “fisica, guardati dalla metafisica”.