Il sistema ticonico (o ticoniano) fu un modello del sistema solare proposto nel 1588 dall'astronomo danese Tycho Brahe, che creò nuova strumentazione astronomica e fece le osservazioni più accurate mai fatte prima dell'invenzione del telescopio.
Per quanto riguarda il moto relativo dei pianeti fra loro e rispetto al Sole il sistema ticonico è completamente equivalente al sistema eliocentrico."The Tychonic system is, in fact, precisely equivalent mathematically to Copernicus' system." (p. 202) and "[T]he Tychonic system is transformed to the Copernican system simply by holding the sun fixed instead of the earth. The relative motions of the planets are the same in both systems ..." (p. 204), Kuhn, Thomas S. , The Copernican Revolution (Harvard University Press, 1957). Esso, inoltre, corrispondeva alle osservazioni astronomiche meglio del sistema copernicano."This new geoheliocentric cosmology had two major advantages going for it: it squared with deep intuitions about how the world appeared to behave, and it fit the available data better than Copernicus's system did.." The Case Against Copernicus (Scientific American, Dec 17, 2013 |By Dennis Danielson and Christopher M. Graney).
Col suo sistema Tycho ottenne i "benefici matematici" del sistema eliocentrico copernicano e contemporaneamente soddisfò le esigenze filosofiche e "fisiche", che avevano motivato il sistema geocentrico aristotelico-tolemaico.
Caratteristiche Si tratta fondamentalmente di una commistione tra il modello geocentrico e il modello eliocentrico. La Terra è collocata immobile al centro dell'Universo; attorno ad essa orbitano la Luna e il Sole, intorno al quale orbitano gli altri cinque pianeti allora conosciuti (Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno).
Il sistema ticonico presuppone un sostanziale abbandono della fisica aristotelica, che ad esempio assumeva che i pianeti fossero disposti su sfere di cristallo concentriche. Tycho e i suoi seguaci fecero invece rivivere l'antica filosofia naturale stoica, la quale ipotizzava cieli fluidi, in cui erano ammesse orbite intersecantesi.
Si osservi che Tycho escludeva anche la rotazione terrestre, ma la maggior parte degli astronomi, che adottarono modelli analoghi prima di lui (Eraclide, Capella, ecc.) o dopo (ancora nel sedicesimo secolo Nicolaus Reimers Baer, tradotto in latino "Ursus", (1551–1600) e Helisaeus Roeslin (1545-1616) e nel secolo successivo Longomontano e molti altri), preferirono accettare la rotazione terrestre ed escludere la rotazione del firmamento. Il modello esatto di Tycho si dice geo-statico, gli altri geo-rotazionali o semi-ticonici. Secondo lo storico della scienza Stillman Drake l'adozione del modello geo-rotazionale fu probabilmente favorita dalla scoperta del ciclo annuale delle macchie solari (Francesco Sizzi, 1613), difficilmente spiegabile nel modello geostatico.Galileo Galilei, Dialogue concerning the two chief world systems, Ed. Stillman Drake, Berkeley 1967, pp. 345-356. Cfr. anche Stillman Drake, Sunspots, Sizzi and Scheiner" in Galileo Studies, 1970.
Il sistema ticonico è perfettamente equivalente al sistema copernicano per quanto riguarda l'osservazione dei moti relativi della Terra, del Sole e dei pianeti. I due sistemi, infatti, descrivono uno stesso sistema fisico osservato da due diversi sistemi di riferimento in moto relativo fra loro. Anche dal punto di vista della meccanica i due sistemi possono essere riconciliati in base al Principio di relatività generale del moto introdotto da Albert Einstein. I due sistemi, invece, differiscono fra loro per quanto riguarda l'osservazione della parallasse delle stelle e dell'aberrazione della luce, a meno di ipotizzare che anche le stelle si muovano solidalmente col Sole.
Precursori del modello ticonico
Il sistema ticonico fu parzialmente prefigurato da Marziano Capella (IV – V secolo), che nel suo trattato descrisse un sistema in cui Mercurio e Venere ruotavano attorno al Sole, il quale a sua volta orbitava intorno alla Terra, attorno alla quale orbitavano anche i pianeti esterni. L'idea, in realtà, sembra essere già stata proposta quasi otto secoli prima da Eraclide Pontico. Nel IX secolo Giovanni Scoto Eriugena, uno dei più importanti studiosi dell'epoca carolingia, propose che anche Marte e Giove orbitassero attorno al Sole.Stanford Encyclopedia of Philosophy. "John Scottus Eriugena." First published Thu Aug 28, 2003; substantive revision Sun Oct 17, 2004. Accessed April 30, 2014.
Niccolò Copernico, che citò la teoria di Capella, il cui trattato era diffusissimo nel medioevo, menzionò la possibilità di un'estensione in cui anche tutti e tre i pianeti esterni fossero in orbita attorno al Sole. Questa idea era già stata anticipata alla fine del XV secolo da Nilakantha Somayaji, matematico e astronomo della Scuola del Kerala in India. Egli aveva ipotizzato un sistema geo-eliocentrico in cui tutti i pianeti orbitavano intorno al Sole, che a sua volta ruotava attorno alla Terra.Ramasubramanian, K. (1994), "Modification of the earlier Indian planetary theory by the Kerala astronomers (c. 1500 AD) and the implied heliocentric picture of planetary motion", Current Science 66: 784-90Joseph, George G. (2000), The Crest of the Peacock: Non-European Roots of Mathematics, p. 408, Princeton University Press, ISBN 978-0-691-00659-8
Mentre un collegamento fra Tycho e astronomi indiani è improbabile, l'astronomo danese potrebbe essere stato stimolato, oltre che da Copernico, anche da Paul Wittich, matematico ed astronomo della Slesia (1546-1586), propositore del modello di Capella;Owen Gingerich, The Book Nobody Read: Chasing the Revolutions of Nicolaus Copernicus, Penguin, ISBN 0143034766.
L'importanza di Tycho Brahe, quindi, non sta nel modello da lui promosso, ma consiste nel fatto che per la prima volta nella storia egli affrontò sistematicamente il compito di dirimere una questione di cui i suoi predecessori discettavano senza avere né cercare di raccogliere dati osservativi dotati di una precisione e numerosità adeguata per risolverla. Lo sviluppo di strumentazione e metodologie per l'osservazione astronomica qualificano Tycho Brahe come il primo scienziato moderno.
La controversia sulla distanza e dimensione delle stelle
Nel modello ticonico le stelle sono disposte su una sfera con centro sulla Terra e distanza molto limitata dalle orbite planetarie. Tycho Brahe, infatti, aveva cercato di misurare il diametro angolare delle stelle maggiori ottenendo valori dell'ordine del minuto d'arco. Ne dedusse che le stelle dovevano trovarsi a una distanza limitata perché se le stelle fossero poste a grande distanza le loro dimensioni reali avrebbero dovuto essere mostruosamente più grandi di quella del Sole. Ciò forniva un argomento per escludere il modello copernicano: se la Terra fosse stata in moto e le stelle vicine, la loro posizione nella volta celeste avrebbe dovuto modificarsi nel corso della rivoluzione annuale della Terra per la diversità del punto di vista (parallasse stellare).
A questa obiezione rispose Galileo nel suo Sidereus Nuncius attribuendo la dimensione radiale stellare, rilevata da Tycho a un effetto ottico, di cui, però, non poté precisare la causa.Sidereus nuncius: ... gli astri, quando si guardano a occhio nudo, non ci appaiono secondo la lor semplice e nuda (per così dire) grandezza, ma irradiati da certi fulgori e come chiomati da raggi splendenti, soprattutto quando la notte è più fonda; per questo paiono assai maggiori che se fossero privi di quei crini acquisiti: perché l'angolo visuale è determinato non dal vero corpuscolo della stella ma da uno splendore largamente diffuso intorno ad essa . Traduzione italiana di Luisa Lanzillotta Sidereus Nuncius e-book
Il problema tuttavia si ripresentò ingrandito con l'utilizzo del telescopio a causa di un effetto di diffrazione delle onde luminose causato dal bordo del foro: il diametro dell'immagine stellare risultava inversamente proporzionale all'apertura del telescopio (ma questo lo si capì molto dopo) e cresceva con il suo ingrandimento. Il disco non sembrava un fenomeno spurio perché il suo diametro era maggiore se la stella era più luminosa e ciò lo rendeva più verosimile. Viceversa se la luce era attenuata inserendo un mezzo poco trasparente l'immagine si riduceva. Nel 1720 anche la rapida scomparsa e ricomparsa di una immagine stellare durante il suo occultamento dalla Luna fu utilizzato da Edmund Halley per suggerire che la dimensione angolare vera fosse molto inferiore al diametro del disco, dimostrando così la natura spuria dell'immagine.Halley Edmund (1720), “Some Remarks on a Late Essay of Mr. Cassini, Wherein He Proposes to Find, by Observation, the Parallax and Magnitude of Sirius”, Philosophical Transactions 31: 1-4. Solo nel 1835, tuttavia, venne scoperta l'origine di questa immagine circolare, indicata successivamente come disco di Airy, dal nome dell'astronomo George Airy che la interpretò matematicamente.George Biddell Airy, “On the Diffraction of an Object-glass with Circular Aperture”, Transactions of the Cambridge Philosophical Society, V (1835), pp. 293-91.
Galileo stesso si convinse che le immagini stellari non erano puntiformiSi leggano le sue successive Lettere sulle Macchie Solari (1612/13), la lettera ad Ingoli (1614), gli appunti delle osservazioni su Mizar (1617, quelle con cui aveva tentato di misurare la parallasse) e infine lo stesso Dialogo sui Due Massimi Sistemi (1632, cap.III), che contiene appunto la stima fatta da Galileo sulle distanze stellari basata proprio sul diametro del disco stellare (apparente). e l'argomento di Tycho Brahe fu utilizzato nel corso del XVII secolo dagli astronomi anticopernicani, fra cui Simon Marius e Giovanni Riccioli; quest'ultimo sviluppò una metodologia per la misura del diametro stellare attraverso l'uso del telescopio da cui dedusse che nei sistemi eliocentrici le stelle avrebbero dovuto essere grandi almeno quanto l'orbita terrestre, una dimensione ritenuta allora inverosimile anche perché la dimensione del Sole veniva sottostimata.Christopher M. Graney and Timothy P. Grayson, On the telescopic disks of stars – a review and analysis of stellar observations from the early 17th through the middle 19th centuries, Annals of Science, 68(3):351-373, July 2011.
Fortuna del modello
Dopo le osservazioni di Galileo Galilei delle fasi di Venere nel 1610, la maggior parte degli astronomi fu costretta ad abbandonare il sistema tolemaico, optando inizialmente per quello ticonico o sue varianti. Un esempio di queste varianti è il sistema di Giovanni Battista Riccioli, che sostenne che Marte ruotava attorno al Sole come Venere e Mercurio, ma mantenne che Giove e Saturno ruotassero attorno alla TerraAstronomo Gesuita, che nel suo Almagestum Novum (1651) compilò le conoscenze astronomiche del suo tempo, discutendo fra l'altro 126 argomentazioni pro o contro il copernicanesimo..
Alcuni gesuiti come Clavius, Christoph Grienberger, Christoph Scheiner e Odo van Maelcote, che furono in stretto contatto con Galileo, furono efficaci promotori del modello ticonico anche all'interno della Chiesa cattolica, che lo "adottò" nel periodo tra il 1611 e il 1620.Isabelle Pantin (1999), "New Philosophy and Old Prejudices: Aspects of the Reception of Copernicanism in a Divided Europe", Stud. Hist. Phil. Sci. 30: 237–262, p.247
Il sistema di Tycho (nella versione geo-rotazionale) fu diffuso anche da un libro scritto da Longomontano, un suo ex-collaboratore a Uraniborg. Il suo libro, Astronomia Danica, che venne pubblicato nel 1622 e ristampato nel 1640 e ancora nel 1663, presentava in modo completo e definitivo i dati e le teorie di Tycho, morto improvvisamente nel 1601.