400 anni fa nasceva il famoso astronomo italo-francese
“S.M. ayant fait travailler en vain à un miroir concave de verre, j’enfis venir un très-grand que j’avaischezmoi à Bologne, et je le laissai entre les mains de la Reine [Christine of Sweden]. Je ne sais ce qu’Il est devenude puis. […] Je l’ai toujours regretté, ne croyant pas qu’ily enaiteuun, ni plus grand, ni meilleur, de cette matière…”
Le righe appena lette in francese sono state scritte dal famoso astronomo Jean Domenique Cassini nel XVII secolo quando era a Parigi presso il re di Francia Luigi XIV e si possono tradurre più o meno così: “Avendo S.M. fatto lavorare invano uno specchio concavo di vetro, ne feci venire uno molto grande che avevo a casa mia a Bologna, e lo lasciai nelle mani della Regina [Cristina di Svezia]. Non so che fine abbia fatto da allora. […] L’ho sempre rimpianto, non credendo che ce ne fosse uno, né più grande, né migliore, di questa materia…”
Quando Cristina di Svezia morì a Roma, Cassini era amareggiato perché il suo dono era andato perduto, un meraviglioso specchio concavo utilizzato per osservazioni di alta precisione anche per le comete degli anni 1664 e 1665 ammirate con lei durante la sua permanenza romana.
Questo significa due cose: primo, che gli astronomi dell’epoca, tranne in alcuni casi, si autofinanziavano l’attrezzatura e un valido artigiano ottico è sempre stato una risorsa preziosa. In secondo luogo, mai regalare qualcosa se è così unico, anche se si tratta di una regina!
Indice dei contenuti
Chi era Cassini?
Jean Domenique Cassini fu un famoso astronomo e osservatore, conteso tra uomini e donne di potere, ma il percorso per raggiungere l’importante posizione alla corte del Re Sole fu lungo e partì dalla Liguria.
Nel 2025 si festeggiano i 400 anni di nascita datata 8 giugno 1625 a Perinaldo, un paesino tra cielo e monti vicino a Sanremo; studiò in casa, come consuetudine per gli abbienti, per poi trasferirsi a Genova dai Gesuiti dove incontrò per la prima volta l’astronomia ottenendo, a soli ventisei anni, un incarico in astronomia presso l’Archiginnasio, il prestigioso ateneo di Bologna.
Insegnò e viaggiò, cercando di trovare una soluzione al “problema delle acque” come richiesto dal Papa stesso, una questione delicata che coinvolgeva le città di Ferrara, Ravenna e Bologna e il fiume Po, ma come ricordava lui stesso: “ero spesso distratto dalla mia osservazione astronomica…”.
Non a caso, quando il re Luigi XIV lo chiamò a Parigi per aiutarlo nella realizzazione del nuovo Osservatorio Astronomico dell’Accademia Reale delle Scienze, decise di stabilirsi in Francia, dove finalmente avrebbe potuto dedicarsi completamente all’astronomia per il resto della sua vita.
Da Bologna a Parigi
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Innanzitutto, è importante sapere perché il re di Francia volle Cassini a Parigi, “rubandolo” al Papa e all’Archiginnasio di Bologna. La fama europea di Cassini, che gli diede l’opportunità di lasciare l’Italia sfuggendo ai prestigiosi, ma lunghi e sgraditi incarichi del Papa, arrivò grazie ai quattro satelliti di Giove.
Ancora giovane studente a Genova, probabilmente ebbe accesso agli schizzi delle tavole astronomiche incompiute di Vincenzo Renieri, allievo prediletto di Galileo. Quando scoprì, nel 1610, i quattro satelliti di Giove dedicati ai Medici, Galileo capì che le loro effemeridi dovevano essere diverse, se osservate da luoghi differenti della Terra, e che la determinazione accurata dei loro moti avrebbe potuto risolvere il cosiddetto “problema delle longitudini”.
Infatti, mentre la determinazione della latitudine di un sito sulla Terra è un problema abbastanza semplice, la stima della longitudine risultava all’epoca molto più difficile, si tratta però di un elemento essenziale per disegnare mappe precise o per la navigazione, il commercio e la guerra.
In breve, il calcolo del tempo è associato alla posizione del Sole nel cielo, e quindi dipende dalla longitudine del luogo. Per esempio, mezzogiorno è quando il Sole attraversa il meridiano locale, ma a causa della rotazione della Terra, quando in una certa località è mezzogiorno, in una località orientale è pomeriggio.
Lo stesso concetto è alla base dei fusi orari che utilizziamo oggi: l’ora locale dipende dalla longitudine, e quindi una differenza tra gli orari locali di due luoghi può essere convertita in una differenza di longitudine. La Terra compie un giro completo intorno al suo asse, di 360 gradi, ogni 24 ore, quindi il fattore di conversione è di circa 15 gradi all’ora. Lo stesso ragionamento può essere applicato anche a qualsiasi evento astronomico, come le effemeridi dei satelliti di Giove.
Per esempio, se un satellite di Giove transita dietro il bordo del pianeta a mezzanotte da Bologna, il tempo della stessa occultazione sarebbe circa 36 minuti prima a Parigi. Infatti, la differenza di longitudine tra le due città è approssimativamente di 9 gradi e l’idea di Galileo era di utilizzare il verificarsi di eventi specifici del sistema di Giove (come le frequenti occultazioni dei suoi satelliti) come un orologio.
“Il problema della longitudine” e le effemeridi medicee
Galilei aveva affidato il compito di continuare il suo lavoro a Renieri, che però morì improvvisamente e diversi matematici europei si impegnarono nel problema, ma nessuno fu in grado di compilare le tabelle necessarie, il cui completamento richiedeva numerose osservazioni accurate e regolarmente cadenzate.
Cassini riuscì nell’impresa, grazie alla sua abilità di osservatore unita alla costanza di anni di lavoro e grazie all’utilizzo dei migliori telescopi dell’epoca, ovvero gli strumenti di Eustachio Divini e dei fratelli Campani. Le tavole che via via andava compilando riportavano i moti giornalieri dei satelliti di Giove e i tempi delle loro eclissi (occultazioni) riferiti al meridiano di Bologna.
Il 28 luglio 1668, il Giornale degli Studiosi di Roma annunciò la pubblicazione delle effemeridi dei satelliti medicei “Ephemerides Bononienses Mediceorum Syderum” e così le tavole di Cassini si diffusero rapidamente in tutta Europa, insieme alla fama dell’astronomo italiano.
Con le tavole, la determinazione delle coordinate geografiche precise di qualsiasi punto a terra divenne accessibile, permettendo di ottenere mappe geografiche più affidabili. Purtroppo il metodo non era applicabile alla navigazione o in mare, e per trovare una soluzione a questo problema si dovette attendere il secolo successivo con Harrison e i suoi cronometri nautici.
In quegli anni, la Francia era impegnata in un vasto programma di assunzione dei migliori scienziati europei e, dopo le “Effemeridi”, Cassini divenne un candidato promettente. Christian Huygens, importante matematico olandese che aveva scoperto Titano, il più grande satellite di Saturno, lavorava già a Parigi come presidente dell’Accademia delle Scienze, recentemente istituita, e dopo diverse trattative con il Papa, ottenne che Cassini vi si recasse nel febbraio del 1669.
Nella capitale francese, Cassini si rese conto che il nuovo osservatorio astronomico dell’Accademia delle Scienze era ideale per il suo programma di osservazioni sistematiche, un impegno insolito per il XVII secolo. Un programma del genere potrebbe sembrare ovvio per gli standard odierni, ma era tutt’altro che scontato all’epoca, in cui era normale avere abitudini di ricerca più irregolari. Huygens, ad esempio, dopo la scoperta della prima luna di Saturno, si sentì appagato dall’astronomia, tornando agli studi matematici.
Cassini fu il primo astronomo a sviluppare un programma del genere a cui rimase fedele ininterrottamente negli anni, continuando l’attività già iniziata in Italia. Chiamò come assistente anche suo nipote, Giacomo Maraldi, proveniente da Perinaldo. Dopo aver ottenuto la cittadinanza francese nel 1673, l’ex astronomo italiano divenne Jean Dominique Cassini e sposò una nobildonna francese.
I due diedero vita a una dinastia di astronomi, a partire dal figlio Jacques, “Cassini II”, fino a “Cassini IV”, il cui figlio studiò anch’egli astronomia ma finì per dedicarsi alla botanica. Una dinastia storica che consentì il completamento del programma più ambizioso dell’epoca: la mappatura della Francia. Un progetto così impegnativo da non potersi concludere in una sola generazione.
Successi e fallimenti
L’elenco delle sue scoperte di Cassini o dei suoi lavori astronomici degni di nota è davvero impressionante e spaziano da l’osservazione di diverse comete, la prima stima del periodo di rotazione di Marte e Giove fino alla scoperta e corretta identificazione della luce zodiacale. Tra i suoi lavori, di particolare rilievo è il restauro della grande linea meridiana nella Basilica di San Petronio a Bologna, ma anche la stima della parallasse solare, ovvero la prima misura precisa della distanza Terra-Sole grazie alla misurazione della parallasse di Marte.
Non si possono inoltre trascurare i molti studi sui sistemi di Saturno, con la scoperta di quattro satelliti di Saturno e della struttura ad anelli oggi nota come “divisione di Cassini”. Ma l’astronomo fu anche un devoto cartografo, passione da cui prese forma la più accurata mappa della Luna del suo tempo e il progetto cartografico della Francia, legato alla preparazione delle già citate effemeridi dei satelliti medicei.
L’elenco dei suoi fallimenti, se così possiamo definirli, è più breve, ma almeno in un caso ugualmente interessante. Infatti, non è noto ai più, che Cassini osservò le stesse discrepanze nelle effemeridi dei satelliti di Giove che permisero al suo collaboratore, l’astronomo danese Ole Rømer, di effettuare la prima stima della velocità della luce. A differenza di quest’ultimo, però, Cassini fu critico nei confronti di questa interpretazione, pensando che i risultati anomali fossero piuttosto dovuti alla mancata accuratezza delle sue misure.
Dov’è l’importanza dei contributi offerti da Cassini al mondo? Agli occhi del lettore moderno, l’inventario di risultati potrebbe infatti sembrare piuttosto scarno, ma va sottolineato che molti di essi hanno favorito la nascita di quella che oggi consideriamo la scienza moderna nascondendo un aspetto sorprendente che normalmente passa inosservato.
Ne è un esempio lo studio delle comete che nel XVII secolo era sicuramente un campo all’avanguardia tanto che dall’osservazione di due oggetti in particolare Cassini trasse nozioni importanti e fondamentali. Per il primo astro chiomato, all’inizio del 1650, Cassini fu in grado di intuire che l’oggetto non aveva una parallasse significativa, il che era indice di una certa lontananza dalla Terra in contrapposizione con l’ipotesi più favorita in quei tempi che descriveva le comete come oggetti emessi del nostro pianeta. Una interpretazione che costituì un importante contributo al dibattito in corso fra fisica aristotelica e galileiana. Una seconda cometa fu osservata a metà degli anni Sessanta del Seicento, durante il suo periodo romano prima da palazzo Chigi, residenza del fratello del Papa, e poi da palazzo Riario, residenza della regina Cristina. Per l’occasione e per la prima volta nella storia, si cercò di prevedere il movimento della cometa, utilizzando le stesse leggi usate per i pianeti.
La linea meridiana nella Basilica di San Petronio è talmente famosa che non è necessario ricordare qui i dettagli della sua costruzione. Quello che forse è meno noto, invece, è che con questo strumento Cassini poté dimostrare sperimentalmente la validità della seconda legge di Keplero, effettuando così il primo test delle leggi planetarie che dopo qualche anno diedero vita ai Principia di Newton.
Nei pressi di San Petronio, Cassini sfruttò inoltre la torre degli Asinelli, alta 100 metri, come punto di osservazione privilegiato per osservare un orizzonte libero, più esteso rispetto a quello solitamente accessibile da terra, grazie al quale potè meglio strudiare la rifrazione atmosferica e produrre un modello molto più accurato di quello precedente, dovuto a Tycho Brahe.
Metodicità, strumentazione e la misura dell’unità astronomica
Cassini fu anche il primo a studiare la luce zodiacale, e a lui dobbiamo il nome e la spiegazione attualmente accettata in termini di luce diffusa dalle polveri. Oggi gli astronomi professionisti e amatoriali sono abituati a questi fenomeni, ma all’epoca si trattava di “terra incognita”.
Il successo di Cassini fu dovuto alle sue indiscutibili capacità di osservatore, ma anche alla superba strumentazione a sua disposizione. I suoi telescopi, come quelli costruiti dai fratelli Campani, erano infatti tra i migliori disponibili sul mercato e gli permisero di distinguere dettagli altrimenti inosservabili, come ad esempio le “macchie” sulla superficie di Marte e Giove le quali furono utilizzate per stimare per la prima volta il periodo di rotazione dei pianeti stessi.
Non dobbiamo però cadere nella tentazione di immaginare telescopi simili a quelli moderni. A quei tempi, i rifrattori erano l’unico tipo di telescopio disponibile e le prestazioni erano in gran parte determinate dalla loro lunghezza focale. In realtà, i migliori erano così lunghi da non poter essere custoditi all’interno dell’edificio dell’osservatorio, e gli astronomi si aiutavano con strutture esterne simili a torri di legno. Cassini usò “il Marly” e precedentemente adibita a Versailles per al sollevamento dell’acqua per i serbatoi e le fontane dei giardini.
Molti sono quindi i preziosi contributi lasciati da Cassini all’astronomia. Ma probabilmente l’eredità più importante e di valore risiede nella sua tecnica lavorativa. Abbiamo già accennato alla sua costante dedizione a osservazioni continuative e ben programmate in opposizione alle abitudini dei suoi colleghi più volubili, un approccio che cullava in se anche un altro vantaggio che solo nei secoli successivi divenne evidente. Il famoso astronomo, infatti, fu il primo a concepire il lavoro scientifico anche come uno sforzo collaborativo, organizzato coinvolgendo anche un ampio gruppo di assistenti.
Oggi la Big Science o “grande scienza” è ovvia, ma ancora una volta, Cassini si dimostrò pioniere assoluto tanto che un simile modo di operare lo portò a confrontarsi e collaborare anche con colleghi e astronomi di oltreoceano.
Nel 1672 Marte si trovò in opposizione, cioè dall’altra parte della Terra rispetto al Sole. Cassini pensò di organizzare un gruppo di astronomi per osservare contemporaneamente questo fenomeno da punti diversi e molto distanti della Terra. Lui stesso rimase a Parigi, mentre il suo collega, l’accademico Jean Richer, si recò a Cayenne in Guyana, vicino all’equatore, e John Flamsteed, il primo Astronomo Reale, osservò dall’Inghilterra.
La splendida osservazione coordinata e i molti dati raccolti consentirono di determinare la parallasse del pianeta e in seguito di calcolare sia la distanza tra la Terra e Marte che quella fra Terra e Sole o, vale a dire, il valore dell’Unità Astronomica (circa 150 milioni di km).
Certo i primi calcoli non furono estremamente precisi, Flamsteed infatti si attestava a 131 milioni di km e Cassini 140 milioni di km per la stima della distanza Terra-Sole e successive osservazioni avrebbero potuto consentire di migliorare ulteriormente il risultato ma gli anni trascorsero e Jean Dominique Cassini morì nell’Osservatorio il 14 settembre 1712, completamente cieco, come molti altri astronomi prima di lui. Oggi è possibile vedere l’edificio in cui lavorò e visse, e se siete più curiosi, nella piccola cittadina collinare di Perinaldo, all’interno del municipio, c’è anche un piccolo museo a lui dedicato.
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L’articolo è pubblicato in COELUM 274 VERSIONE CARTACEA
