IL FISICO DELLA SETTIMANA

Giovanni Domenico Cassini

Perinaldo (Imperia), 8.6.1625 – Parigi, 14.9.1712

Giovanni Domenico Cassini
N

oto anche col nome di Gian Domenico e, dopo il trasferimento in Francia, di Jean-Dominique, è il primo di una dinastia di astronomi, per cui spesso è chiamato Cassini I.

Il padre era toscano, ma fu cresciuto da uno zio, fratello della madre Giulia Crovesi. Frequentò la scuola dei gesuiti a Genova e quindi all’Abbazia di San Fruttuoso, mostrando grande interesse per la matematica, l’astronomia e la poesia. Studiò con passione l’astrologia e si convinse, leggendo Pico della Mirandola, che non vi era nessun fondamento scientifico nelle previsioni astrologiche; tuttavia, grazie alle sue conoscenze astrologiche, ottenne un incarico dal Marchese Cornelio Malvasia che, nel 1644, lo invitò a Bologna al nuovo osservatorio di Panzano che stava costruendo.

Fornì l’osservatorio di nuovi strumenti e iniziò le osservazioni sotto la guida dei gesuiti Giovanni Battista Riccioli e Francesco Maria Grimaldi (che scoprì la diffrazione).

Nel 1650 fu nominato professore di matematica e astronomia all’Università di Bologna, sulla cattedra vacante dalla morte di B. Cavalieri.

Osservò una cometa nel 1652-53 e ne descrisse l’orbita. Da qui si capisce che credeva allora in un sistema geocentrico, sostituito nel 1659 dal sistema di Tycho Brahe, con il Sole e la Luna orbitanti intorno alla Terra e gli altri pianeti intorno al Sole, e solo più tardi adottò, sempre riluttante, il modello copernicano.

Nel 1653 costruì un nuovo gnomone (una linea meridiana) nella cattedrale di San Petronio a Bologna, per sostituire quello ideato nel 1576 da Ignazio Danti, uno dei suoi predecessori alla cattedra di astronomia, che non era più usabile a causa di modifiche alla chiesa effettuate nel frattempo. I suoi calcoli furono estremamente precisi e le osservazioni col nuovo gnomone, pubblicate nel 1656 e dedicate alla Regina Cristina di Svezia, lo resero famoso.

Oltre che di astronomia si occupò di problemi di ingegneria idraulica, in particolare risolvendo, su incarico di Papa Alessandro VII, una disputa tra Ferrara e Bologna sul corso del fiume Reno. Questo lo rese un consulente papale per problemi di gestione di corsi d’acqua ed egli scrisse anche un trattato sulle piene del Po. Fu anche sovrintendente della costruzione delle fortificazioni di Perugia.

Il Papa gli chiese di prendere gli ordini e trasferirsi a Roma, ma rifiutò preferendo rimanere a Bologna all’Università e continuare i suoi studi e ricerche. Propose un modello di rifrazione atmosferica, scorretto, e fece uno studio intenso del Sole e scoprì nuove comete.

Dal 1664 ebbe un nuovo potente telescopio costruito da un ottimo costruttore di lenti, il romano Giuseppe Campani. Con questo misurò il periodo di rotazione di Giove attorno al proprio asse, scoprì le sue macchie e strisce scure e l’appiattimento ai poli. Nel 1666 si dedicò a Marte, misurò con precisione il periodo di rotazione e descrisse la sua superficie.

Nel 1668, osservando i satelliti di Giove, notò delle discrepanze nei periodi, che attribuì all’inizio ad una velocità finita della luce e al tempo di ‘dieci o undici minuti che impiega per attraversare il semi-diametro dell’orbita terrestre’ ma poi, trovando l’ipotesi troppo ardita, cercò altre spiegazioni. Sette anni più tardi Rømer nella sua determinazione della velocità della luce utilizzerà proprio i dati di Cassini.

Le sue osservazioni gli avevano dato notorietà internazionale e, nel 1668, fu invitato da Luigi XIV a Parigi, dove si stava costruendo un nuovo Osservatorio, con l’offerta di un ottimo salario, alloggio e viaggio pagato. Gli fu concesso dal senato bolognese e da Clemente IX il permesso per un soggiorno che credevano breve, ma fu coinvolto dai lavori dell’Accademia delle Scienze e dopo la nomina a capo dell’Osservatorio nel 1671 cambiò idea e due anni dopo prese la cittadinanza francese col nome di Jean-Dominique.

Nel 1674 sposò Geneviève de Laistre, che gli portò in dote il castello di Thury, nella Oise, che divenne la residenza estiva della famiglia per generazioni. Ebbero due figli, il minore Jacques, del 1677, diverrà suo successore a capo dell’Osservatorio.

A Parigi fece nuove scoperte, con gli strumenti che si era portato dall’Italia, tra le quali quattro lune di Saturno, Giapeto, Rhea, Tethys e Dione e la divisione negli anelli di Saturno ora nota come divisione di Cassini. Diede anche una corretta spiegazione della natura degli anelli e disegnò una carta della Luna nel 1679 che rimarrà insuperata fino all’uso della fotografia astronomica.

Le sue tavole delle lune di Giove vennero usate per avere un riferimento assoluto di tempo con cui confrontare il tempo locale nelle varie parti della Terra e determinare così la longitudine del luogo. Mentre le apposite spedizioni francesi per la misura della longitudine si recavano a Cayenna, nella Guyana Francese, Cassini restava a Parigi coordinando e elaborando i loro dati. Jean Richer da Cayenna e Cassini a Parigi, misurando Marte, ottennero il primo valore accurato del parallasse solare e quindi la stima della distanza Terra-Sole.

La misura della lunghezza del pendolo che batte il secondo, minore a Cayenna che a Parigi, stabiliva che la Terra era appiattita ai Poli come ipotizzato da Newton e Huygens, ma Cassini volendo confutare tali dati e dimostrare la sfericità della Terra organizzò una misura dell’arco di meridiano da nord a sud della Francia. Nel 1683 partì da Parigi verso il Sud mentre de La Hire si dirigeva a Nord, ma il progetto venne annullato per ragioni finanziarie l’anno successivo. Nel 1700 riprenderà le misure, con l’aiuto di vari scienziati e del figlio, ottenendo risultati che interpretò come un allungamento ai poli, confermando così la sua avversione per Newton e la gravitazione universale. Stranamente colui che aveva osservato l’appiattimento di Giove ai poli lo negava per la Terra.

Nel 1695 tornò in Italia col figlio Jacques, compì misure geodesiche e riparò la meridiana di San Petronio.

Nel 1680 per descrivere il moto relativo della Terra e del Sole studiò la curva cassiniana, luogo dei punti il cui prodotto delle distanze da due punti fissi è costante, che propose come traiettoria delle orbite planetarie al posto dell’ellisse di Keplero (la lemniscata di Bernoulli appartiene alla stessa famiglia di curve, ma fu scoperta 100 anni dopo).

La sua salute peggiorò rapidamente, in particolare la vista, per cui nel 1711 era quasi completamente cieco, come tanti altri astronomi, ma grazie al suo carattere e alle forti convinzioni religiose, sopportò con rassegnazione e tranquillità sino alla fine.

Il giudizio sulla sua opera è controverso, alcuni lo accusano di avere preso le sue idee migliori da altri e di avere orientato col suo autoritarismo la ricerca degli astronomi francesi in senso anacronisticamente conservatore e retrogrado, combattendo ogni nuova idea, mentre molti altri ne riconoscono le capacità organizzative e soprattutto osservative.

A lui è stata dedicata la missione Cassini-Huygens della NASA, che sta inviando le più belle immagini di Saturno e delle sue lune.

 

Dal 1709 il suo posto di direttore dell’Osservatorio di Parigi era stato preso dal figlio Jacques Cassini (II) (Parigi 8.2.1677 – Thury 18.4.1756), nato nell’Osservatorio stesso, dove i genitori abitavano.

Fu istruito al Collège Mazarin sotto la guida di Varignon col quale a quattordici anni discusse la sua tesi sull’ottica. A diciassette anni fu ammesso all’Accademia delle Scienze e iniziò a lavorare col padre. Nel 1698 visitò Londra dove incontrò Newton, Flamsteed e Halley e fu ammesso alla Royal Society.

Nel 1713 propose un nuovo metodo per la misura della longitudine basato sulle occultazioni di stelle e pianeti da parte della Luna e sostenne ancora di più l’errata convinzione dell’allungamento della Terra ai Poli. Non si sa se questo accanimento fosse dovuto a patriottismo, contro le idee inglesi soprattutto di Newton, o fosse un senso di lealtà alla famiglia e alle idee paterne.

Solo nel 1733 Giovanni Poleni mostrò che sia l’allungamento che l’appiattimento erano compatibili con i grandi errori sperimentali.

Ebbe anche una istruzione legale e intraprese una parallela carriera amministrativa e finanziaria facendo parte della Camera dei Conti che si occupava dell’amministrazione reale, in particolare dei terreni della Corona. Nel 1716 fu ammesso alla Corte di giustizia e nel 1722 al Consiglio di Stato.

Sposò Suzanne Charpentier ed ebbero tre figli, il maggiore seguì le orme del padre alla Camera dei Conti, il minore intraprese la carriera militare e il secondo César-François diventerà astronomo.

Nel 1733 intraprese una nuova misura di longitudine per sostenere la sua idea della forma della Terra esposta in De la grandeur et de la figure de la terre (1722) e, come lui aveva fatto col padre, ebbe come collaboratore il giovane figlio César-François.

I dati, come prima non decisivi, stimolarono però le grandi spedizioni geodesiche del 1735 di La Condamine e Bouguer in Perù e del 1736 di Maupertuis in Lapponia che fornirono una grande evidenza per l’appiattimento della Terra ai Poli, anche se non convinsero Cassini a rivedere le proprie idee.

Tra le sue importanti osservazioni astronomiche si ricorda quella del moto proprio delle stelle nel 1738, ma scrisse anche di elettricità, di barometri, di rinculo delle armi da fuoco e di specchi. Dal 1740 collaborò soprattutto col figlio nel suo progetto di carta della Francia e nel 1756 mentre era in visita al suo Castello di Thury la sua carrozza si capovolse e perì nell’incidente.

 

Il figlio César-François Cassini de Thury (III) (Thury 17.6.1714 – Parigi 4.9.1784) aveva collaborato alle misure geodesiche del padre e convinto che la decisione finale della disputa sulla forma della Terra sarebbe venuta solo da misure più accurate, intraprese precise misure di triangolazione della regione attorno a Parigi nel 1739-40 e fu il primo della famiglia ad arrendersi all’idea dell’appiattimento ai poli con il suo La méridienne de l'Observatoire royal de Paris véifiée dans toute l'étendue du royaume (1744).

Nel 1747 sposò Charlotte Drouin dalla quale ebbe due figli, il primo Jean-Dominique sarà suo successore alla Direzione dell’Osservatorio di Parigi.

Il lavoro della vita sarà però la carta della Francia, in scala 1:870.000, iniziata nel 1740 e pubblicata nel 1747. Il Re Luigi XV, notando l’importanza militare di avere carte accurate gli commissionò una carta della Francia in scala 1:86.400.

Cassini preventivò i costi di un lavoro stimato durare 20 anni e ottenne i fondi, iniziando le triangolazioni nel 1750 fino al 1756 quando il finanziamento fu revocato ed il lavoro interrotto a causa della Guerra dei Sette Anni che richiedeva un grande sforzo finanziario.

Cassini convinse l’Accademia ad organizzare una associazione di sponsor privati, tra i quali il Re e Madame de Pompadour, per continuare il progetto in cambio dei diritti di vendita delle carte e il lavoro poté così essere terminato, anche se in 30 anni, tra difficoltà finanziarie e ostilità delle popolazioni locali che spesso attaccavano le squadre di forestieri che installavano le basi di triangolazione su chiese o torri e usavano strani strumenti. Pubblicò Geometric description of the world (1775) e Geometric description of France (1783) e nel 1784 morì di vaiolo quando mancavano solo due dei 182 fogli della carta.

 

Il progetto fu terminato dal figlio Jean-Dominique, Conte di Cassini (IV) (Parigi 30.6.1748 – Thury 18.10.1845), che collaborava già da dieci anni.

Anche lui nato nell’Osservatorio, dove ricevette la prima istruzione per passare poi al Collège Oratorien di Jully, un seminario che preparava alla carriera ecclesiastica, che tuttavia abbandonò per seguire la tradizione famigliare e studiare fisica, matematica e astronomia.

Nel 1768 partì per un viaggio in mare per provare un cronometro marino inventato da Pierre Le Roy che doveva servire a determinare la longitudine, arrivando fino all’America. Nel 1771 il padre venne nominato primo Direttore dell’Osservatorio di Parigi (prima la carica non esisteva anche se di fatto il nonno e il bisnonno erano direttori), con la condizione che la carica fosse ereditaria e quindi seppe che sarebbe prima o poi diventato automaticamente Direttore.

Si sposò nel 1773 ed ebbe cinque figli, l’ultimo dei quali Alexandre-Henry Gabriel fu un botanico, interrompendo così la dinastia di astronomi!

Nel 1784 divenne Direttore dell’Osservatorio, come previsto, e si occupò dei necessari restauri, completando anche la carta della Francia, presentata nel 1790 all’Assemblea Nazionale.

Nel 1787 fu nominato, con Legendre e Machain, nella commissione incaricata di misurare l’esatta distanza tra gli Osservatori di Parigi e di Greenwich in modo da potersi scambiare i dati.

Nel 1789 due giorni dopo la presa della Bastiglia, i rivoluzionari invasero l’Osservatorio in cerca di viveri, armi e munizioni, ma non trovarono nulla e depredarono il piombo della cupola per fare pallottole.

Nel 1791 l’Accademia delle Scienze decise di effettuare una nuova accurata misura dell’arco di meridiano allo scopo di fissare il metro, la nuova unità di lunghezza, usando strumenti più accurati come il circolo di Borda, e affidarono il lavoro a Cassini, Legendre, Mechain e Borda.

Il Re lo accolse con le parole ‘volete misurare ancora il meridiano che vostro padre e vostro nonno hanno già misurato? Pensate di farlo meglio?’ alle quali rispose ‘io non credo di essere meglio di loro, ma i miei strumenti sono quindici volte migliori’.

Il giorno dopo il Re fu arrestato, Cassini si rifiutò di eseguire la parte del progetto affidatagli, anche per non lasciare Parigi essendo rimasto vedovo con cinque figli piccoli e fu rimpiazzato con Delambre.

Con la Rivoluzione le cose peggiorarono, fu affiancato da tre studenti alla Direzione dell’Osservatorio per cui si dimise nel 1793. Fu anche arrestato nel 1794 e rilasciato si rifugiò nel Castello di Thury e non volle più occuparsi di scienza, neppure quando gli offrirono posti al nuovo Bureau des Longitudes nel 1795 e all’Institut National nel 1796, perché riteneva il mondo ‘troppo cambiato’.


Letture consigliate:

Link: http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Cassini.html


In questa settimana nascono:

FISICO DELLA SETTIMANA 2005: Francis Harry Compton Crick

Bibliografia:
(pagina a cura di Antonio Gandolfi)
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