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John Couch Adams

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John Couch Adams

John Couch Adams (Lidcot, 5 giugno 1819Cambridge, 21 gennaio 1892) è stato un matematico britannico. È principalmente noto per avere ipotizzato l'esistenza di Nettuno usando puramente calcoli matematici. I calcoli cercavano di spiegare le discrepanze tra l'orbita di Urano e le leggi del moto dei pianeti elaborate da Keplero e Newton. Contemporaneamente a John Couch Adams, gli stessi calcoli venivano eseguiti da Urbain Le Verrier, l'uno all'insaputa dell'altro. Le Verrier aiutò Johann Galle a localizzare il pianeta nel settembre 1846: il pianeta venne trovato a meno di 1 grado dalla posizione prevista, all'interno della costellazione dell'Aquario. L'asteroide 1996 Adams è dedicato al John Couch Adams.

John Adams nacque a Lidcot, una fattoria a Laneast, vicino a Launceston, in Cornovaglia, primogenito di sette figli. I suoi genitori erano Thomas Adams (1788–1859), un povero affittuario, e sua moglie, Tabitha Knill Grylls (1796–1866). La famiglia era di ferventi metodisti e amava la musica. Tra i fratelli di John, Thomas divenne missionario, George agricoltore e William Grylls Adams professore di filosofia naturale e astronomia al King's College di Londra. Tabitha era figlia di agricoltori, ma aveva ricevuto un'istruzione rudimentale da John Couch, suo zio, di cui aveva ereditato la piccola biblioteca. John fu affascinato dai libri di astronomia fin dalla tenera età.

John frequentò la scuola del villaggio di Laneast, dove apprese un po' di greco e algebra. Da lì, all'età di dodici anni, si trasferì a Devonport, dove il cugino di sua madre, il reverendo John Couch Grylls, gestiva una scuola privata.

Scoperta di Nettuno

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Lo stesso argomento in dettaglio: Scoperta di Nettuno.
Nettuno visto dal Voyager 2 nel 1989

Nel 1821, Alexis Bouvard aveva pubblicato delle tavole astronomiche dell'orbita di Urano, facendo previsioni sulle posizioni future basate sulle leggi del moto e della gravitazione di Newton.[1] Osservazioni successive rivelarono deviazioni sostanziali dalle tavole, portando Bouvard a ipotizzare l'esistenza di un corpo perturbatore. Adams venne a conoscenza delle irregolarità mentre era ancora uno studente universitario e si convinse della teoria della "perturbazione". Adams credeva, a dispetto di tutto ciò che era stato tentato prima, di poter utilizzare i dati osservati su Urano e, utilizzando nient'altro che la legge di gravitazione di Newton, dedurre la massa, la posizione e l'orbita del corpo perturbatore.

Dopo gli esami finali del 1843, Adams fu eletto membro del suo college e trascorse le vacanze estive in Cornovaglia calcolando la prima delle sei iterazioni. Mentre lavorava al problema a Cambridge, impartiva lezioni private agli studenti universitari, inviava denaro a casa per l'istruzione dei suoi fratelli e insegnò persino a leggere al suo falegname.

A quanto pare, Adams comunicò il suo lavoro a James Challis, direttore dell'Osservatorio di Cambridge, a metà settembre del 1845, ma ci sono alcune controversie su come ciò avvenne. Il 21 ottobre 1845, Adams, di ritorno da una vacanza in Cornovaglia, senza appuntamento, si recò due volte a Greenwich dall'Astronomo Reale George Biddell Airy. Non trovandolo a casa, Adams avrebbe lasciato un manoscritto della sua soluzione, anche in questo caso senza i calcoli dettagliati. Airy rispose con una lettera ad Adams chiedendo alcuni chiarimenti.[2]

Nel frattempo, il 10 novembre 1845, Urbain Le Verrier presentò all'Académie des sciences di Parigi una memoria su Urano, dimostrando che la teoria preesistente non riusciva a spiegare il suo moto. Dopo aver letto la memoria di Le Verrier, Airy fu colpito dalla coincidenza e diede inizio a una disperata corsa per ottenere la priorità inglese nella scoperta del pianeta.[3] La ricerca iniziò con un metodo laborioso il 29 luglio. Solo dopo l'annuncio della scoperta di Nettuno, avvenuta a Parigi il 23 settembre 1846, divenne evidente che Nettuno era stato osservato l'8 e il 12 agosto, ma poiché Challis non disponeva di una mappa stellare aggiornata, non era stato riconosciuto come pianeta.

In Francia e in Inghilterra si scatenò un'accesa controversia sui meriti dei due astronomi. Quando i fatti vennero alla luce, si giunse alla conclusione che i due astronomi avevano risolto indipendentemente il problema di Urano, e a ciascuno fu attribuita pari importanza.

Teoria lunare

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Fin dall'antichità, la velocità media di movimento della Luna rispetto alle stelle era stata considerata costante, ma nel 1695 Edmond Halley aveva suggerito che questa velocità media stesse gradualmente aumentando.[4] Più tardi, durante il XVIII secolo, Richard Dunthorne stimò la velocità a +10" (secondi d'arco/secolo2) in termini della conseguente differenza nella longitudine lunare, un effetto che divenne noto come l'accelerazione secolare della Luna.

Inizialmente, Le Verrier respinse i risultati di Adams.[5] Nel 1856, Plana ammise le conclusioni di Adams, affermando di aver rivisto la propria analisi e di essere giunto agli stessi risultati. Tuttavia, presto ritrattò, pubblicando un terzo risultato diverso sia da quello di Adams che dal precedente lavoro dello stesso Plana. Delaunay nel 1859 calcolò il termine del quarto ordine e duplicò il risultato di Adams, portando Adams a pubblicare i propri calcoli per i termini del quinto, sesto e settimo ordine. Adams ora calcolò che solo 5,7" degli 11" osservati erano attribuibili agli effetti gravitazionali.

Nel 1858 Adams divenne professore di matematica all'Università di St Andrews, ma tenne lezioni solo per un semestre, prima di tornare a Cambridge per assumere la cattedra Lowndean di astronomia e geometria.

La grande pioggia di meteore del novembre 1866 attirò la sua attenzione sulle Leonidi, la cui probabile traiettoria e il cui periodo erano già stati discussi e previsti da Hubert Anson Newton nel 1864. Newton aveva affermato che la longitudine del nodo ascendente, che indicava il punto in cui si sarebbe verificata la pioggia di meteore, era in aumento e il problema di spiegare questa variazione aveva attratto alcuni dei principali astronomi europei.

Utilizzando un'analisi potente e complessa, Adams accertò che questo ammasso di meteore, appartenente al Sistema Solare, percorre un'ellisse allungata in 33,25 anni ed è soggetto a precise perturbazioni da parte dei pianeti più grandi, Giove, Saturno e Urano.

Dopo la sua carriera

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Dieci anni dopo, George William Hill descrisse un metodo innovativo ed elegante per affrontare il problema del moto lunare. Adams annunciò brevemente il proprio lavoro inedito nello stesso campo, che, seguendo un percorso parallelo, aveva confermato e integrato quello di Hill.

Per un periodo di quarant'anni, si dedicò periodicamente alla determinazione delle costanti nella teoria del magnetismo terrestre di Carl Friedrich Gauss. Anche in questo caso, i calcoli richiesero un grande lavoro e non furono pubblicati durante la sua vita. Furono curati da suo fratello, William Grylls Adams, e compaiono nel secondo volume della raccolta Scientific Papers.

  1. Bouvard, A. (1821) Tables astronomiques publiées par le Bureau des Longitudes de France, Paris, FR: Bachelier
  2. Sheehan, W., The Case of the Pilfered Planet – Did the British steal Neptune?, in Scientific American, vol. 291, n. 6, December 2004, pp. 92–99, DOI:10.1038/scientificamerican1204-92.
  3. Smart, W. M., John Couch Adams and the discovery of Neptune, in Nature, vol. 158, n. 4019, 1946, pp. 829–830, DOI:10.1038/158648a0.
  4. Halley, Edmond, Some Account of the Ancient State of the City of Palmyra, with remarks on the Inscriptions found there, in Philos. Trans. R. Soc., vol. 218, 1695, pp. 160–175, DOI:10.1098/rstl.1695.0023. Also Philos. Trans. R. Soc. (Abridgements) vol. 4 (1694–1702) pp. 60 at 65: Halley concluded his 1695 article on middle-eastern antiquities by writing: "And if any curious traveller ... would please to observe, with due care, the phases of the moon's eclipses at Bagdat, Aleppo and Alexandria, thereby to determine their longitudes, they could not do the science of astronomy a greater service: for in and near these places were made all the observations by which the mean motions of the sun and moon are limited: and I could then pronounce in what proportion the moon's motion does accelerate; which that it does, I think I can demonstrate." But it was left to Richard Dunthorne actually to make the first quantitative assessment of the Moon's apparent acceleration.
  5. Kushner, D., The controversy surrounding the secular acceleration of the moon's mean motion, in Archive for History of Exact Sciences, vol. 39, n. 4, 1989, pp. 291–316, DOI:10.1007/BF00348444.

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