Cosa ha inventato Galileo?

Galileo è considerato uno dei più grandi astronomi di tutti i tempi. La sua scoperta delle principali lune di Giove (Io, Europa, Ganimede e Callisto) ha rivoluzionato l’astronomia e ha contribuito ad accelerare l’accettazione del modello copernicano dell’universo. Tuttavia, Galileo è anche conosciuto per le numerose invenzioni scientifiche che fece durante la sua vita.

Queste includevano il suo famoso telescopio, ma anche una serie di dispositivi che avrebbero avuto un profondo impatto sul rilevamento, l’uso dell’artiglieria, lo sviluppo degli orologi e la meteorologia. Galileo creò molti di questi per guadagnare denaro extra per mantenere la sua famiglia. Ma alla fine, avrebbero contribuito a consolidare la sua reputazione come l’uomo che ha sfidato secoli di nozioni precedenti e ha rivoluzionato le scienze.

Equilibrio idrostatico:

Ispirato dalla storia di Archimede e dal suo momento “Eureka”, Galileo iniziò a studiare come i gioiellieri pesavano i metalli preziosi in aria, e poi per spostamento, per determinare il loro peso specifico. Nel 1586, all’età di 22 anni, teorizzò un metodo migliore, che descrisse in un trattato intitolato La Bilancetta.

In questo trattato, descrisse una bilancia accurata per pesare le cose in aria e in acqua, in cui la parte del braccio a cui era appeso il contrappeso era avvolta da filo metallico. La quantità di cui il contrappeso doveva essere spostato quando si pesava in acqua poteva essere determinata molto accuratamente contando il numero di giri del filo. Così facendo, la proporzione di metalli come l’oro e l’argento nell’oggetto poteva essere letta direttamente.

Pompa di Galileo:

Nel 1592, Galileo fu nominato professore di matematica all’Università di Padova e fece frequenti viaggi all’Arsenale – il porto interno dove venivano equipaggiate le navi veneziane. L’Arsenale era stato per secoli un luogo di invenzioni e innovazioni pratiche, e Galileo ne approfittò per studiare in dettaglio i dispositivi meccanici.

Nel 1593, fu consultato sul posizionamento dei remi nelle galee e presentò una relazione in cui trattava il remo come una leva e faceva correttamente dell’acqua il fulcro. Un anno dopo il Senato veneziano gli assegnò un brevetto per un dispositivo di sollevamento dell’acqua che si basava su un solo cavallo per il funzionamento. Questo divenne la base delle pompe moderne.

Per alcuni, la pompa di Galileo era semplicemente un miglioramento della vite di Archimede, che fu sviluppata per la prima volta nel terzo secolo a.C. e brevettata nella Repubblica Veneziana nel 1567. Tuttavia, ci sono prove evidenti che collegano l’invenzione di Galileo al precedente e meno sofisticato progetto di Archimede.

Orologio a pendolo:

Durante il XVI secolo, la fisica aristotelica era ancora il modo predominante di spiegare il comportamento dei corpi vicini alla Terra. Per esempio, si credeva che i corpi pesanti cercassero il loro posto naturale o di riposo – cioè al centro delle cose. Di conseguenza, non esistevano mezzi per spiegare il comportamento dei pendoli, dove un corpo pesante sospeso ad una corda oscillava avanti e indietro e non cercava il riposo al centro.

Galileo aveva già condotto esperimenti che dimostravano che i corpi più pesanti non cadevano più velocemente di quelli più leggeri – un’altra convinzione coerente con la teoria aristotelica. Inoltre, ha anche dimostrato che gli oggetti lanciati in aria viaggiano in archi parabolici. Sulla base di questo e del suo fascino per il movimento avanti e indietro di un peso sospeso, iniziò a fare ricerche sui pendoli nel 1588.

Nel 1602, spiegò le sue osservazioni in una lettera a un amico, in cui descriveva il principio dell’isocronismo. Secondo Galileo, questo principio affermava che il tempo di oscillazione del pendolo non è legato all’arco del pendolo, ma alla sua lunghezza. Confrontando due pendoli di lunghezza simile, Galileo dimostrò che avrebbero oscillato alla stessa velocità, nonostante fossero tirati a lunghezze diverse.

Secondo Vincenzo Vivian, uno dei contemporanei di Galileo, fu nel 1641 mentre era agli arresti domiciliari che Galileo creò un progetto per un orologio a pendolo. Sfortunatamente, essendo cieco all’epoca, non fu in grado di completarlo prima della sua morte nel 1642. Di conseguenza, la pubblicazione di Christiaan Huygens di Horologrium Oscillatorium nel 1657 è riconosciuta come la prima proposta registrata per un orologio a pendolo.

Il Settore:

Il cannone, che fu introdotto per la prima volta in Europa nel 1325, era diventato un pilastro della guerra al tempo di Galileo. Diventati più sofisticati e mobili, gli artiglieri avevano bisogno di strumenti che li aiutassero a coordinare e calcolare il loro fuoco. Così, tra il 1595 e il 1598, Galileo ideò e migliorò una bussola geometrica e militare per l’uso da parte di artiglieri e geometri.

Le bussole per artiglieri esistenti si basavano su due braccia ad angolo retto e una scala circolare con un filo a piombo per determinare le quote. Nel frattempo, le bussole matematiche, o divisori, sviluppati in questo periodo sono stati progettati con varie scale utili sulle loro gambe. Galileo combinò gli usi di entrambi gli strumenti, progettando un compasso o settore che aveva molte scale utili incise sulle gambe che potevano essere utilizzate per una varietà di scopi.

Oltre ad offrire un modo nuovo e più sicuro per gli artiglieri di elevare i loro cannoni con precisione, ha anche offerto un modo più veloce di calcolare la quantità di polvere da sparo necessaria in base alla dimensione e al materiale della palla di cannone. Come strumento geometrico, permetteva la costruzione di qualsiasi poligono regolare, il calcolo dell’area di qualsiasi poligono o settore circolare, e una varietà di altri calcoli.

Il termometro di Galileo:

Durante la fine del XVI secolo, non esistevano mezzi pratici per gli scienziati per misurare il calore e la temperatura. I tentativi di rimediare a questo all’interno dell’intellighenzia veneziana portarono al termoscopio, uno strumento che si basava sull’idea dell’espansione dell’aria dovuta alla presenza di calore.

Nel 1593 circa, Galileo costruì la sua versione personale di un termoscopio che si basava sull’espansione e sulla contrazione dell’aria in un bulbo per muovere l’acqua in un tubo collegato. Col tempo, lui e i suoi colleghi lavorarono per sviluppare una scala numerica che misurasse il calore in base all’espansione dell’acqua all’interno del tubo.

E mentre ci sarebbe voluto un altro secolo prima che gli scienziati – come Daniel G. Fahrenheit e Anders Celsius – iniziassero a sviluppare scale di temperatura universali che potevano essere utilizzate in tale strumento, il termoscopio di Galileo è stato un importante passo avanti. Oltre ad essere in grado di misurare il calore nell’aria, forniva anche informazioni meteorologiche quantitative per la prima volta in assoluto.

Il telescopio di Galileo:

Anche se Galileo non ha inventato il telescopio, lo ha notevolmente migliorato. Nel corso di molti mesi durante il 1609, ha svelato diversi progetti di telescopi che sarebbero stati conosciuti collettivamente come telescopi galileiani. Il primo, che costruì tra giugno e luglio del 1609, era un cannocchiale a tre motori, che sostituì in agosto con uno strumento a otto motori che presentò al Senato veneziano.

Nell’ottobre o novembre successivo, riuscì a migliorarlo con la creazione di un telescopio a venti motori – lo stesso telescopio che usò per osservare la Luna, scoprire i quattro satelliti di Giove (d’ora in poi noti come lune galileiane), discernere le fasi di Venere e risolvere le macchie nebulari in stelle.

Queste scoperte aiutarono Galileo a portare avanti il modello copernicano, che essenzialmente affermava che il Sole (e non la Terra) era il centro dell’universo (eliocentrismo). Egli avrebbe continuato a perfezionare i suoi progetti, creando alla fine un telescopio che poteva ingrandire gli oggetti di un fattore 30.

Anche se questi telescopi erano umili per gli standard moderni, erano un grande miglioramento rispetto ai modelli che esistevano ai tempi di Galileo. Il fatto che sia riuscito a costruirli tutti da solo è un altro motivo per cui sono considerati le sue invenzioni più impressionanti.

A causa degli strumenti che ha creato e delle scoperte che hanno contribuito a fare, Galileo è giustamente riconosciuto come una delle figure più importanti della rivoluzione scientifica. I suoi numerosi contributi teorici nei campi della matematica, dell’ingegneria e della fisica hanno anche sfidato le teorie aristoteliche che erano state accettate per secoli.

In breve, è stato una delle poche persone che – attraverso la loro instancabile ricerca della verità scientifica – hanno cambiato per sempre la nostra comprensione dell’universo e le leggi fondamentali che lo governano.

Universe Today ha articoli sul telescopio di Galileo e gli scienziati vogliono riesumare il corpo di Galileo.

Per ulteriori informazioni, controlla il Progetto Galileo e Galileo il telescopio e le leggi della dinamica.

Astronomy Cast ha un episodio sulla scelta e l’uso di un telescopio e su come costruire il tuo.