Il sistema geocentrico è una teoria astronomica che pone la Terra al centro del sistema solare, mentre tutti gli altri astri ruoterebbero attorno ad essa. Questo modello fu il sistema cosmologico predominante in molte civiltà antiche come quella greca. Le sue interpretazioni più notevoli si devono ad Aristotele e a Tolomeo.
Sebbene Aristarco nella prima metà del III secolo a.C. avesse elaborato un modello alternativo eliocentrico, la teoria geocentrica fu comunemente accettata per circa due millenni fino agli inizi dell'epoca moderna, non solo per motivi filosofici e teologici, ma anche perché soddisfaceva le esigenze astrologiche di assumere una prospettiva relativa alla Terra.Irène Andrieu, Astrologia evolutiva, vol. I, pag. 18, Roma, Mediterranee, 1991.
La concezione geocentrica venne mantenuta ma radicalmente trasformata da Tycho Brahe (1546-1601) nel suo sistema ticonico per adattarla alle sue accuratissime osservazioni astronomiche,«Dal punto di vista dei calcoli il sistema ticonico era in tutto equivalente a quello copernicano e ne conservava tutti i vantaggi matematici...i problemi che la sua grande astronomia aveva posto favorivano senza dubbio la messa in crisi e l'abbandono del sistema tolemaico» (Storia della Scienza , vol. 1, p.182, Gruppo editoriale l'Espresso). e alla fine fu sostituita dal sistema eliocentrico di Niccolò Copernico (1473-1543) rivisitato da Galileo Galilei (1564-1642) e soprattutto Giovanni Keplero (1571-1630).
Origine e sviluppo
Il sistema geocentrico venne proposto dal grande astronomo greco Eudosso di Cnido in accordo con spunti del suo maestro Platone e sostituì rapidamente la cosmografia arcaica, che è sottintesa nelle opere di Omero e che nelle linee generali i greci condividevano con i popoli del Vicino Oriente. Esso eliminava il problema di stabilire su che cosa poggiasse la Terra. Ora il punto "più basso" era il centro della Terra e la domanda non aveva più senso. Anche in Oriente, un universo geocentrico venne adottato (autonomamente o per contatto col mondo greco) nei testi induisti dei Purāṇa, dove la terra, posta al centro, non era considerato il luogo migliore, ma comunque l'unico dove l'uomo potesse ottenere la "liberazione" (mokṣa).Klostermeier 2001, pag.191.
Il sistema geocentrico venne perfezionato da Callippo di Cizico e da Aristotele, che nel De caelo ne diede un inquadramento concettuale quasi universalmente accettato dai dotti per circa due millenni. Parallelamente, però, l'osservazione sempre più accurata del moto dei pianeti costrinse gli astronomi a sviluppare nuovi concetti (eccentrico, epiciclo, equante) poco assimilabili dal modello aristotelico. I più importanti innovatori furono Ipparco e Tolomeo, le cui opere imposero il sistema geocentrico in tutto il mondo antico in oriente come in occidente, fra i musulmani come fra i cristiani. Alla fine del XVI secolo, poco prima del suo definitivo abbandono, Tycho Brahe ne propose una drastica revisione.
Il sistema geocentrico ebbe ampia diffusione nell'antichità e nel Medioevo perché ritenuto soddisfacente in termini astronomici e coerente con le opinioni filosofiche e religiose allora prevalenti, tanto che fu anche alla base della cosmologia dantesca nella Divina Commedia. Questa convinzione, fra il XVI ed il XVIII secolo, venne scalzata dal sistema eliocentrico, che poneva invece il Sole al centro dell'Universo. La transizione, nota come rivoluzione copernicana, segnò l'affermazione del metodo scientifico introdotto da Galileo Galilei e la nascita della scienza moderna.
Le sfere omocentriche di Eudosso e Aristotele
Poiché il cerchio era considerato la forma perfetta, i movimenti dei corpi celesti dovevano essere circolari ed il cosmo doveva essere suddiviso in una serie di sfere concentriche. La sfera centrale (detta anche sublunare) era occupata dalla Terra e dalla sua atmosfera; essa era l'unica parte "imperfetta" del cosmo, sia perché entro di essa i moti erano rettilinei, sia perché mutevole. Essa era composta dai quattro elementi dei filosofi presocratici.
Al di fuori di questa sfera ve ne erano altre otto, composte di un quinto elemento incorruttibile, l'etere. Le prime corrispondenti ai sette pianetiAll'epoca erano considerati pianeti i corpi celesti la cui posizione mutava rispetto a quella delle "stelle fisse". Essi comprendevano quindi la Luna ed il Sole, ma non la Terra. Inoltre Urano, Nettuno, Plutone e tutti gli altri corpi del Sistema Solare non erano noti, o (nel caso delle comete) erano considerati fenomeni atmosferici. (nell'ordine: Luna, Mercurio, Venere, Sole, Marte, Giove e Saturno) e l'ultima, il Firmamento, alle stelle fisse. Ogni oggetto celeste era "incastonato" nella propria sfera e ne condivideva il moto circolare uniforme (perfetto, immutabile ed eterno) attorno alla Terra.
La versione di Ipparco e Tolomeo
Il sistema geocentrico fu perfezionato nel II secolo a.C. da Apollonio di Perga e dal massimo astronomo dell'antichità, Ipparco. Per spiegare le "irregolarità" del movimento dei pianetiAd esempio i moti retrogradi di Marte, Giove e Saturno, ovvero il fatto che circa una volta l'anno ognuno di questi pianeti sembra invertire la direzione del proprio moto sulla volta celeste, per riprendere a muoversi nella direzione consueta dopo un breve periodo. I moti di Venere e Mercurio sono ancor più complicati. Apollonio suppose che essi percorressero con moto uniforme delle circonferenze (gli epicicli), i cui centri a loro volta si muovevano uniformemente su circonferenze di raggio maggiore (i deferenti), il cui centro era nelle vicinanze della Terra.
Poiché non è giunta fino a noi alcuna opera di Apollonio o di Ipparco su questo argomento, i suoi dettagli ci sono noti attraverso l'Almagesto, un famoso trattato scritto dall'ultimo grande astronomo dell'antichità, Tolomeo (II secolo d.C.), che riprese e perfezionò l'opera di Ipparco. Il sistema, quindi, è spesso indicato come tolemaico (oppure anche aristotelico-tolemaico). Esso raggiunse una discreta precisione (tanto da essere indubbiamente superiore, dal punto di vista sperimentale, al sistema eliocentrico proposto da Aristarco da Samo), ma al prezzo di una maggiore complessità.
Il sistema geocentrico, inoltre, era più accetto perché coerente con la fisica allora universalmente accettata. Il sistema eliocentrico, invece, era ritenuto assurdo dal punto di vista fisico per varie ragioni avanzate già da Aristotele. Nel sistema eliocentrico la Terra si muove attorno al Sole a grandissima velocità (circa 106 000 km/ora, cioè 30 km/s), ma non se ne vede alcuna evidenza: come fa, ad esempio, l'aria a seguire la Terra senza il minimo segno di scombussolamento? Una freccia scagliata verticalmente dovrebbe ricadere lontano, ecc. Se poi la Terra ruota su sé stessa, vi dovrebbe essere un vento perenne diretto da Est a Ovest. Le risposte ai quesiti di Aristotele arrivarono solo col principio di relatività galileiana (1632) e con la gravitazione universale (Newton, 1687).
Il sistema eliocentrico, inoltre, era esposto a obiezioni filosofiche e religiose avanzate già nell'antichità classicaAd esempio, l'eliocentrismo di Aristarco da Samo fu considerato empio dai sacerdoti pagani greci., mentre quello geocentrico, dando alla Terra una posizione privilegiata al centro dell'universo, rendeva naturale considerare l'uomo come apice e fine della creazione. L'importanza di questo fatto fu sottolineata anche da Bertolt Brecht nella sua opera teatrale Vita di Galileo. Lo schema geocentrico, inoltre, forniva un contesto favorevole anche a rendere non inverosimile l'astrologia, un complesso di credenze molto diffuse sin dalla più lontana antichità.L'esigenza di cercare una qualche conferma della validità delle credenze astrologiche è molto antica. I diari astronomici babilonesi registrano eventi astronomici ed eventi politici verificatisi nel corso di 7 secoli, ma nessuno studio né allora né poi ha dimostrato alcuna correlazione. Tolomeo, infatti, scrisse anche un libro, il Tetrabiblos, in cui collegava le teorie astrologiche allora vigenti con il sistema aristotelico/tolemaico.
La revisione di Tycho Brahe
Già nell'antichità l'astronomo Marziano Capella aveva osservato che il moto di Mercurio e Venere si spiegava più facilmente se si supponeva che essi ruotassero attorno al Sole e con lui fossero traslati attorno alla Terra. Si otterrebbe così un sistema geo-eliocentrico indistinguibile dal sistema copernicano tramite l'osservazione dei soli moti planetari. Questo sistema è oggi legato al nome dell'astronomo danese Tycho Brahe, che sviluppò strumenti accurati di osservazione astronomica e li utilizzò per molti anni raccogliendo i dati, che consentirono al suo discepolo Keplero di formulare le sue tre famose leggi.
Alcuni decenni prima dell'intervento risolutivo di Galileo, Tycho Brahe demolì per primo con le sue osservazioni la cosmologia aristotelica. Il punto di partenza fu l'osservazione di una nova nella costellazione di Cassiopea la sera dell'11 novembre 1572. La sua luce si attenuò gradualmente sino a scomparire all'inizio del 1574. Tycho la osservò per mesi allo scopo di verificare che essa si trovava alla stessa distanza delle altre stelle e pubblicò le sue conclusioni (De stella nova, 1573). Riassume Paolo Rossi: «Se non si trattava di una cometa, se la nuova stella appariva nella stessa posizione contro la sfera delle stelle fisse, allora nei cieli immutabili si era verificato un mutamento e si potevano avanzare dubbi sul contrasto fra la immutabilità dei cieli e la mutabilità del mondo sublunare».Storia della Scienza, opera in 8 volumi diretta da Paolo Rossi, Gruppo Editoriale L'Espresso, Vol. 1, p.181. Tycho affermò per primo che: «la realtà di tutte le sfere deve essere esclusa dai cieli... il cielo è fluido e libero, aperto in tutte le direzioni, tale da non opporre alcun ostacolo alla libera corsa dei pianeti...». Commenta Paolo Rossi: «Era questa di Brahe, un'affermazione di importanza rivoluzionaria, paragonabile a quella di Copernico sulla mobilità della Terra».
Crisi e obsolescenza del sistema geocentrico
Il sistema geocentrico fu accettato per quasi due millenni, ma alla fine esso fu sostituito da quello eliocentrico perché i presupposti razionali su cui si reggeva il primo (la Fisica e la Metafisica di Aristotele, utilizzate per sviluppare la cosmologia del De caelo) si rivelarono erronei, mentre i copernicani si dotarono progressivamente della nuova fisica di Galileo e Newton.
La cosmologia aristotelica, infatti, entrò in forte crisi a causa delle prime osservazioni col telescopio, che rivelarono le forti somiglianze del mondo celeste con quello sublunare: Galileo, utilizzando cannocchiali di sua costruzione scoprì che la Luna aveva montagne, il Sole macchie, Venere aveva fasi e perciò brillava di luce riflessa come la Luna. Se il cielo era così simile alla Terra non c'era più scandalo a ipotizzare che anche la Terra fosse un pianeta come gli altri.