Astronomia e fisica in Arcetri

Da Sapere, Anno I, Volume I, N. 10, 31 maggio 1935.

“Quando Galileo nel 1610 veniva a Firenze col suo cannocchiale, dopo aver scoperto a Padova tante meraviglie nel cielo, per continuarvi le sue osservazioni e la costruzione di altri e più perfetti telescopi, probabilmente non pensava, che tre secoli e un quarto più tardi, un Istituto di ottica il quale sorge proprio sul colle ove egli lasciava le sue spoglie mortali, le officine che portano il suo nome, nella stessa Firenze, avrebbero intrapreso la costruzione del maggior telescopio di Europa. Questo telescopio, che avrà lo specchio di metri 1.24 di diametro, mentre l’obiettivo di quello di Galileo misurava appena quattro centimetri, è ancora lontano dallo specchio di 5 metri recentemente costruito in America, che potrà scandagliare il cielo fino a distanze finora mai raggiunte. Ma anche se il metro e venti centimetri è lontano dal cinque metri, tuttavia non si può negare che la tradizione galileana ha fatto scuola in Firenze e che da lui, al Torricelli e all’Amici le costruzioni ottiche. con lo scopo precipuo di osservare il cielo, se pure hanno subìto lunghe soste, non si sono spente.

“L’osservatorio di Arcetri visto dall’aeroplano. Quasi in primo piano la Torre Solare.”

Fino a pochi anni fa si credeva che l’idea di trasportare l’Osservatorio astronomico fiorentino sul colle di Arcetri fosse del Donati, ma nel 1924 il prof. Corsini trovava un documento il quale ci fa sapere come fino dal 1751, ossia più di un secolo prima del Donati, e mezzo secolo prima della fondazione della Specola di Via Romana, la stessa idea era stata esposta al Governo Toscano da Tommaso Perelli, professore di Astronomia nell’Università di Pisa. Il Perelli fu direttore di una Specola astronomica nel 1739 a Pisa e pare avesse ricevuto l’invito di installarne una a Firenze sulla torre di Orsammichele: egli lo sconsigliava, aggiungendo che sarebbe stato molto meglio di «fare uso di alcuna delle amenissime collinette suburbane delle quali è circondata Firenze, seguendo in ciò l’esempio degli Inglesi, i quali in un colle chiamato Greenwich, distante un miglio da Londra, hanno stabilito il loro Osservatorio, regolato presentemente dal principe degli astronomi del nostro secolo, che è il signor Jacopo Bradley». E più avanti sentiva il bisogno di dare indicazione più esatta sul luogo ove avrebbe dovuto sorgere questo Osservatorio scrivendo: «Non voglio lasciare di aggiungere che fra tutti i siti più adatti al fine proposto, se fosse rimessa in me la scelta inclinerei alla collina di Arcetri, luogo nobilitato dalle osservazioni e dal soggiorno di molt’anni del gran Galileo, e per questo stesso motivo degno di servire, anche nei secoli che verranno, all’esercizio di una scienza la quale, dalle fatiche, e dall’ingegno di quell’uomo veramente incomparabile, riconosce gran parte dei suoi più importanti avanzamenti.» Ma dovevano ancora passare 56 anni prima che un Osservatorio venisse fondato in Firenze, e malgrado il bel progetto del Perelli, ancora nell’interno della città e precisamente nel R. Museo scientifico. Nel 1807 infatti, con apposito motu proprio, Maria Luisa, Regina d’Etruria, destinò alla Pubblica Istruzione il detto Museo di Via Romana, chiamandovi sei professori a tenere sei insegnamenti, di cui uno fu d’Astronomia. Primo titolare di Astronomia e direttore dell’Osservatorio, sulla torre dell’antico Palazzo Torrigiani, attiguo a “Palazzo Pitti, fu Domenico De Vecchi.
Al De Vecchi succedeva, nel 1831, l’illustre G. B. Amici, la cui mirabile ed enciclopedica attività gli valsero fama mondiale. Egli infatti fu fisico ed ottico teorico e pratico, acquistò rinomanza nella astronomia e geodesia, principalmente per i suoi obiettivi ed oculari, come l’acquistò parimenti nella fisica, nella botanica, nella medicina con i suoi microscopi. Si può ben dire che l’Amici riprendesse in Firenze la tradizione dell’Ottica iniziata da Galileo e dai suoi discepoli. Celebri furono i suoi micrometri a separazione di immagini, uno dei quali donò anche al Santini di Padova, che lo adoperò nelle sue note ricerche sulla massa di Giove; ammirabile fu il suo obiettivo di 284 mm., uno dei più grandi e dei primi acromatici che fossero allora in possesso degli astronomi. Fu usato in Arcetri dal Donati, dal Tempel e poi, fino al 1925, con una nuova ed appropriata montatura.
Successe all’Amici nel 1859 il suo discepolo G. B. Donati pisano, allievo del Mossotti. Scopritore, osservatore e calcolatore di comete, diventò universalmente conosciuto per quella famosa del 1858, nonché per le sue ricerche di spettroscopia stellare, che aprirono al P. Secchi la via alla scoperta della sua classificazione spettrale e lo pongono fra i pionieri dell’astrofisica.

“Galileo detta al figlio Vincenzo il Dialogo delle “Nuove Scienze” al “Giojello” in Arcetri.
[Tela di Tito Lessi.]”

Il Donati, comprendendo la necessità di sviluppare le ricerche in quello, allora nuovissimo ramo dell’astronomia, in un Osservatorio più adatto, che non fosse la vecchia Specola di Via Romana, fuori dei disturbi della città, scelse Arcetri, il colle sacro alla memoria di Galileo, situato a circa due chilometri al sud del centro di Firenze.
Il 26 settembre 1869 radunò in Arcetri, allo scopo di far vedere l’inizio dei lavori, gli astronomi congregati in Firenze per la misura dell’arco di meridiano. L’Osservatorio fu compiuto tre anni dopo e fu solennemente inaugurato il 27 ottobre 1872. Un acerbo destino toglieva al Donati la gioia di assistere alla inaugurazione, perché il giorno prima, per una caduta, si era fratturata una gamba.
Appena ristabilito diede principio ai lavori scientifici dell’Osservatorio occupandosi fra l’altro dei fenomeni. presentati dall’aurora polare del febbraio 1872. Trovavasi in quell’anno il sole in uno dei suoi massimi di attività, e il Donati comprese subito che il grande fenomeno terrestre dell’aurora poteva in qualche modo dipendere dai parossismi solari. E per mostrare che questa ipotesi era probabile, fece un’inchiesta con l’aiuto dei consoli italiani sparsi su tutta la terra, per determinare con la maggiore possibile esattezza il tempo della sua comparsa. Un anno dopo reduce da Vienna, dove aveva preso parte al primo congresso meteorologico internazionale, soccombeva a violento morbo colerico nella notte del 19 settembre, nel pieno vigore degli anni.

“A sinistra: G. B. Amici – A destra: G. B. Donati.”

Nel 1875 il R. Istituto di Studi Superiori pratici e di perfezionamento, da cui allora dipendeva l’Osservatorio, dietro consiglio dello Schiaparelli nominò astronomo aggiunto, con l’incarico della direzione, G. E. Tempel, tedesco, abile disegnatore e fotografo, ma molto appassionato per l’astronomia, che aveva scoperto, a Venezia, Marsiglia e Milano numerose comete, piccoli pianeti, e nebulose.
Di queste ultime fece in Arcetri, col cannocchiale di Amici di 284 mm. di apertura, montato equatorialmente in modo imperfetto, un gran numero di bellissimi ed esatti disegni, che nel 1879 gli valsero il premio reale della R. Accademia dei Lincei. Il suo occhio acuto e la bontà dell’obiettivo, gli permisero di rilevare dettagli mai prima scoperti e confermati poi dalle recenti fotografie di questi oggetti: come è veramente desiderabile, questi disegni finora inediti verranno pubblicati dalla R. Accademia d’Italia. Dal 1889, anno in cui morì il Tempel, al 1893, anno in cui venne nominato direttore Antonio Abetti, l’Istituto di Studi Superiori provvide, con l’aiuto del Governo, ad importanti restauri, resi necessari dalla primitiva non buona costruzione del fabbricato. Mancavano ancora quasi del tutto gli strumenti, e la biblioteca. Dapprima fu costruita, nell’officina dell’Osservatorio di Padova, una nuova e completa montatura dell’obiettivo dell’Amici, il quale così dal 1895 poté ritornare operoso, osservando con esso A. Abetti, un gran numero di pianetini e comete.
Un piccolo cerchio meridiano, fatto costruire su suo disegno alla casa Bamberg di Berlino, fu usato dall’astronomo aggiunto B. Viaro per la riosservazione del primo Catalogo padovano del Santini contenente la posizione di 1645 stelle. Intanto con la chiamata a Firenze di A. Garbasso, come successore del Roiti, alla Cattedra di Fisica, veniva maturandosi l’idea di trasportare in Arcetri, nello stesso terreno occupato dall’Osservatorio, alla base della collina, un Istituto di Fisica moderno, aedes Galileo sacrae come venne chiamato dal compianto P. Pistelli. Iniziata la costruzione nel 1913 e poi interrotta per causa della guerra, fu, dopo la fine di questa, terminata, ed ivi trasportati tutti gli strumenti e la ricca biblioteca, che si trovavano nella vecchia sede universitaria di Via Gino Capponi, l’Istituto veniva inaugurato nel 1921.
Si iniziava così in Arcetri quell’unione proficua fra studi celesti e terrestri, che si allargava poi con la fondazione, pure in Arcetri, accanto all’Istituto di Fisica, del R. Istituto Nazionale di Ottica.
Sotto la guida del Garbasso, uno stuolo di giovani fisici iniziava quelle ricerche sulla costituzione della materia e sulla natura dei raggi cosmici, i quali sono oggi all’ordine del giorno della fisica moderna, e preparano il terreno alla interpretazione dei fenomeni grandiosi che avvengono in quel vasto laboratorio fisico che è il nostro universo. Dove infatti trovare e come riprodurre nei nostri laboratori i grandiosi fenomeni che ivi avvengono, come l’apparizione delle stelle nuove, della formazione delle nubulose e dei sistemi multipli di stelle, del sistema solare, dell’espansione dell’universo stesso? Eppure se anche non siamo capaci di riprodurli, né — di comprenderne fino in fondo il mistero, tuttavia il fisico può, nel suo laboratorio e per via pratica e per via teorica, con l’aiuto del matematico, arrivare a spiegarci molti fatti, che con la sola osservazione del cielo non si potrebbero comprendere.
Data l’evoluzione degli studi fisici ed astronomici in questi ultimi decenni, è naturale che i secondi vengano sempre più ad accostarsi ai primi, perché al desiderio di conoscere la posizione ed il moto degli astri si aggiunge quello più ambizioso di conoscerne la costituzione e formazione. Così nel 1921 l’Osservatorio di Arcetri volgeva la sua attività prevalentemente alle ricerche astrofisiche e con Decreto Reale del gennaio 1926 passava alla diretta dipendenza del Ministero dell’Educazione Nazionale nel novero degli Osservatori del Regno, pur continuando a far parte, per l’attività didattica, dell’Università di Firenze, costituitasi due anni prima.

“Diagramma della Torre Solare.”

Per lo sviluppo delle ricerche astrofisiche l’Osservatorio ha rinnovato il suo corredo scientifico. Allo storico obiettivo dell’Amici ne venne sostituito uno di maggiori dimensioni (37 cm. di diametro), che è stato ottenuto dalla Germania in conto riparazioni di guerra.
Fu costruito un riflettore prismatico, composto di uno specchio parabolico di 30 cm. di apertura, al quale sono anteposti due grandi prismi che permettono di fotografare gli spettri stellari. La R. Marina ha ceduto cortesemente in prestito un ottimo equatoriale di 18 cm. di apertura. Nel 1925 veniva completata, con il concorso del Governo e di mecenati privati, una torre solare di 24 metri di altezza con uno spettrografo e spettroeliografo combinati di 4 metti di distanza focale.
La torre, come si vede dal disegno schematico, non è altro che un cannocchiale fisso verticalmente al suolo, nel quale la luce del sole viene condotta sull’obiettivo A dagli specchi C e D convenientemente orientati, mentre poi il primo (C) è tenuto in moto costante per potere seguire il sole nel corso del suo moto diurno attraverso il cielo.
In B l’osservatore vede e studia l’immagine solare, che misura 18 cm. di diametro; oppure attraverso ad una fessura la luce solare può entrare nel pozzo sottostante alla torre. In E. cioè nello spettrografo e spettroeliografo la luce del sole viene diffratta così che, medesimamente in B, si può osservare lo spettro del sole o si può fotografarlo in una radiazione monocromatica, come per esempio in luce di idrogeno o di calcio. In tal modo si può studiare quanto avviene sulla superficie del sole, non soltanto nella luce bianca come comunemente si vede, ma altresì nella sua atmosfera di idrogeno e di calcio, dove avvengono i più notevoli fenomeni della sempre attiva e. sconvolta superficie solare.

“Celostata o primo specchio della Torre Solare.”

Con la torre si può così seguire regolarmente l’attività del sole, durante il suo ciclo undecennale. Siccome è importante che le osservazioni siano numerose e continue, è chiaro che un Osservatorio solo non basta allo scopo e per questo, secondo un programma stabilito dall’Unione Astronomica Internazionale, molti Osservatorii, sparsi su tutta la terra, si dividono il lavoro, seguendo questo o quello dei fenomeni solari in tutte le ore del giorno, quando il tempo lo permetta. I risultati di questa collaborazione sono già notevoli perché, avendosi un quadro completo di ciò che avviene sul sole, si può anche dire in quale modo i fenomeni che esso presenta si riflettano sulla terra, come per esempio sul magnetismo di questa e sulle sue vicende climatiche.

“Equatoriale di Amici.”

Oltre a tali osservazioni di carattere sistematico alla torre, nel decennio ormai trascorso dalla sua costruzione sono state fatte anche ricerche per determinare quale sia il periodo di rotazione del sole attorno al suo asse, non solo nel suo insieme, come avviene per la terra, ma anche nei diversi strati che compongono la sua atmosfera. Ricerche sullo spettro della fotosfera hanno portato alla scoperta dell’idrogeno molecolare e dei movimenti vorticosi e radiali dei vapori metallici che sono eruttati dalle macchie del sole. Anche l’equatoriale di Amici serve per le osservazioni regolari delle così dette protuberanze, cioè quelle fiamme di idrogeno e calcio che escono dalla superficie del sole, con più o meno violenza e frequenza in relazione dello stato della sua attività generale.
Nel campo della spettroscopia stellare, il riflettore prismatico ha servito a determinare le parallassi stellari, cioè la distanza delle stelle, con metodo spettroscopico, ed alle ricerche della variazione dello spettro delle stelle variabili di corto periodo, dette Cefeidi. Anche le ultime stelle nuove, comparse nell’agosto del 1933 nella costellazione dell’Ofiuco e nell’ottobre del 1934 in quella di Ercole, sono state seguite con questo strumento, rilevandone le interessanti trasformazioni negli spettri che stanno a provare le grandiose conflagrazioni di quei mondi lontani.

“I cannocchiali originali di Galileo attaccati all’estremità oculare dell’equatoriale di Amici.”

Gli studi matematici, fisici ed astrofisici, che hanno avuto rapido sviluppo in Firenze, dopo la costituzione dell’Università fiorentina, dànno vita anche al Seminario di Arcetri il quale, fondato nel 1928, quasi a continuazione di quelle periodiche riunioni, che Garbasso teneva in Firenze nel vecchio Istituto di Fisica in via Gino Capponi fino dal 1913, si riunisce ora regolarmente nel R. Osservatorio di Arcetri.
G. Abetti.”