L'Ottocento: astronomia. La professionalizzazione dell'astronomia
L'Ottocento: astronomia. La professionalizzazione dell'astronomia
La professionalizzazione dell'astronomia
La professionalizzazione nel campo dell'astronomia non nasce nel XIX sec., sebbene il forte incremento nelle attività a essa connesse che si registra durante l'Ottocento, la crescente complessità dell'astronomia come disciplina accademica e il notevole aumento di personale, siano testimonianza delle profonde trasformazioni tese ad ampliare le precedenti prospettive di ricerca. I 'professionisti' dell'astronomia, il gruppo di persone che dedicava la propria carriera alla ricerca in questo settore, costituivano un gruppo sociale maggiormente diversificato rispetto a quello degli attuali astronomi. In effetti, oggi si definisce astronomo professionista una persona che ha ricevuto un'approfondita istruzione accademica, percepisce uno stipendio regolare da parte di un'università, di una struttura pubblica o di una corporazione, e si aspetta che alle sue scoperte e alla pubblicazione dei suoi lavori corrispondano avanzamenti di carriera o riconoscimenti internazionali.
Il numero degli astronomi di questo genere iniziò ad accrescersi nel XIX sec., in particolare in Germania e nelle regioni sottoposte all'influenza culturale di questo paese; tuttavia esisteva, nel campo dell'astronomia, un altro tipo di ricercatore competente che è virtualmente scomparso a partire dal 1900. Si trattava dei 'grandi dilettanti', ossia di privati molto facoltosi, spesso dotati di qualifiche universitarie, che decidevano di dedicare il proprio tempo e i loro sostanziosi introiti alla ricerca scientifica investendovi risorse personali. Essi progettavano, commissionavano e utilizzavano strumenti propri, e di frequente possedevano osservatori ben più attrezzati di quelli di molte università. In particolare in Gran Bretagna, essi effettuarono ricerche pionieristiche nel campo dell'astronomia delle stelle doppie e variabili, nella spettroscopia, nella fotografia astronomica, nella selenografia e nell'osservazione planetaria, nell'astrofisica, e, infine, nello sviluppo dei telescopi riflettori di grande apertura.
Il gruppo dei professionisti stipendiati e quello dei 'grandi dilettanti' condividevano l'interesse totalizzante per i problemi intellettuali e per quelli tecnici posti dall'astronomia, nonché la dedizione alla ricerca nel contesto di una carriera lavorativa.
La situazione nel 1800
Il concetto di professionismo, nella forma in cui si è sviluppato nel XIX sec., non può essere applicato agli sviluppi della ricerca astronomica avviati con l'installazione dell'osservatorio di Tycho Brahe a Hven (1576) e culminati nelle attività dell'Observatoire di Parigi (1667) e dell'Osservarorio reale di Greenwich (1675). Più che astronomi professionisti, in questi contesti operavano astronomi di corte, professori che spesso aspiravano a diventare cortigiani, membri di ordini religiosi e signori, che rappresentavano la punta di diamante della disciplina. Nell'ambito di questa cultura astronomica poliglotta fu realizzata una serie di scoperte al telescopio, fu misurata la velocità della luce, furono scoperte e applicate le leggi della gravitazione, l'aberrazione della luce e la nutazione, fu determinata la parallasse solare, furono sviluppati i primi concetti di galassia, trasformando completamente le basi tecnologiche dell'astronomia.
Solamente nel XIX sec. si formò un gruppo di persone, relativamente ampio e chiaramente definito, la cui attività principale era la ricerca astronomica; questa attività li definiva come gruppo sociale, a prescindere dal fatto che la ricerca fosse finanziata da un'istituzione o autonomamente. Alla base di questo sviluppo vi fu una serie di fattori scientifici, culturali, politici e finanziari che possono essere riassunti nei seguenti punti:
a) i nuovi atteggiamenti dei governi europei, durante e dopo le guerre napoleoniche, riguardo al prestigio e all'utilità della conoscenza scientifica;
b) la fondazione o rifondazione di numerosi osservatori e istituzioni di ricerca astronomica in Europa, in America e nel resto del mondo fra il 1800 e il 1900;
c) l'esigenza sempre crescente di maggior precisione nella misurazione degli angoli astronomici (o astrometria), in primo luogo per le necessità della meccanica celeste, dotata di grande prestigio intellettuale;
d) la nascita di nuovi settori assai complessi dell'astronomia, come l'astrofisica;
e) l'esigenza crescente di informazioni collegate all'astronomia per i servizi degli Stati moderni, come gli uffici cronologici coordinati o i rilievi cartografici nazionali;
f) l'enorme incremento della complessità tecnica degli strumenti astronomici e l'emergere di un ristretto gruppo di scienziati e artigiani che si dedicavano alla loro costruzione;
g) l'affermazione di nuove figure di direttori degli osservatori e del loro personale accademico, il cui ruolo era diverso da quello ricoperto dagli astronomi di corte del secolo precedente per le circostanze e per le finalità secondo le quali era svolto;
h) lo sviluppo di un gruppo di 'assistenti professionisti' o tecnici dell'astronomia, che svolgevano il lavoro quotidiano degli osservatori, e che tuttavia non potevano ambire, poiché non occupavano posizioni accademiche, alla carica di direttori di un osservatorio.
L'astronomo quale accademico professionista
Dopo il 1804, Napoleone Bonaparte aveva cercato di porre la scienza al servizio del suo Impero, ispirato in certa misura dagli ideali illuministi che le attribuivano un forte potere di trasformazione sociale. Furono però i 'nemici' di Napoleone, i Tedeschi, ad assumere le iniziative più incisive e durature in tal senso. L'educazione e la cultura basate su ricerche condotte secondo un modello scientifico divennero la pietra angolare della rinascita culturale della Germania, dopo il crollo della Confederazione tedesca dovuto alla disastrosa battaglia di Jena del 1806 e all'occupazione francese della Prussia. I Reden an den Deutschen (Discorsi alla Nazione tedesca, 1808) di Johann Gottlieb Fichte sottolineavano come lo spirito 'pubblico', l'istruzione e la cultura ad alto livello fossero le caratteristiche della nazione tedesca. Questa cultura, inoltre, doveva essere qualcosa di più di una semplice pedagogia, doveva essere una Wissenschaftlehre, ossia, una cultura rivolta all'indagine critica e scientifica. L'ideale di Fichte ispirò molti, incluso Wilhelm von Humboldt, statista prussiano e fratello maggiore dello scienziato Alexander, ed ebbe un ruolo determinante nella fondazione, nel 1809, dell'Università di Berlino, che divenne una delle principali università europee. Questo radicale mutamento culturale portò anche alla fondazione, fra le altre, delle Università di Breslavia (1811), Bonn (1818) e Monaco (1826). Il metodo scientifico adottato da queste nuove università a livello degli studi più avanzati indicava il loro profondo interesse per la ricerca originale, condotta dagli studenti sotto la guida di un professore. L'approccio critico alla ricerca, oltre a essere applicato nelle discipline usuali, poteva essere usato per rivoluzionare antiche discipline, come la teologia, la metafisica, la linguistica e lo studio dei classici, nonché per crearne di nuove, quali la storiografia, gli studi orientali e l'analisi testuale. Inoltre, la maggior parte delle università che avevano adottato il nuovo approccio critico sviluppò scuole di chimica, medicina, fisica sperimentale e astronomia. A seconda della munificenza dei mecenati e della ricchezza dei finanziamenti, alcune università riuscirono a fondare prestigiosi osservatori, il più importante dei quali era quello della Königliche Preussische Akademie der Wissenschaften (Accademia Reale Prussiana delle Scienze) di Berlino. Tra gli Stati tedeschi la Prussia era stata più munifica verso le istituzioni accademiche, in particolare sotto il kaiser Guglielmo I, e queste università, che rappresentavano la cultura nazionale, cercavano di attrarre dall'estero studenti molto dotati e di sviluppare un corpo di docenti di chiara fama. L'aspettativa di questi professori era di raggiungere i livelli più alti della carriera accademica, iniziando con un posto di assistente, magari in un'università relativamente minore, fino a occupare una cattedra importante in una grande università come Heidelberg o Berlino, obiettivo che poteva essere raggiunto intorno ai sessant'anni. In questo sistema che vigeva nel mondo di lingua tedesca si sviluppò una scala di promozioni, nel corso della quale crescevano il salario e il prestigio, mentre il valore di un accademico universitario si misurava sulla base della ricerca innovativa, delle pubblicazioni e dal numero di studenti dotati che egli guidava nella stesura della tesi di dottorato. Questo meccanismo costituirà l'essenza della professione accademica in Europa e in America (e in misura minore in Gran Bretagna) intorno al 1900, ed è strettamente legato alla crescita della figura dell'astronomo professionista stipendiato, che era membro di una più vasta comunità di accademici professionisti.
Gli osservatori
Una delle caratteristiche che definiscono la figura dell'astronomo professionista è la possibilità di accesso a un osservatorio adeguatamente attrezzato, nel quale sia possibile svolgere ricerche originali. Nel 1800, però, solo un numero esiguo di osservatori europei si impegnavano in ricerche decisamente originali, mentre gli altri venivano utilizzati per ottenere dati per tavole astronomiche, o per l'insegnamento ordinario. Inoltre, come vedremo più avanti, l'anno 1800 rappresenta uno spartiacque tra le vecchie e le nuove tecnologie nel campo dell'astronomia, e i pochi centri di eccellenza all'avanguardia nelle nuove tecnologie, già prima della diffusione del modello tedesco, divennero noti a livello internazionale dopo il 1815. Fra gli osservatori di ricerca che sfruttarono le nuove tecnologie e che erano già attivi nel 1800, il più antico era quello di Slough, guidato da Sir William Herschel (1738-1822), che aveva lasciato l'Hannover per l'Inghilterra. Dal 1782 (e da sei o sette anni prima a Bath) il suo osservatorio privato era stato all'avanguardia nell'uso dei telescopi riflettori di apertura sempre maggiore (fino a 48 pollici, ossia 122 cm, nel 1789), mediante i quali Herschel compì le sue osservazioni sulla struttura della Galassia. Anche se re Giorgio III donò a Herschel una sostanziosa sovvenzione per costruire alcuni telescopi più potenti, e nel 1781 gli offrì una pensione reale annua di 200 sterline quale riconoscimento dei suoi successi, egli non ricoprì mai alcun incarico accademico e finanziò personalmente la ricerca, utilizzando i proventi della costruzione e della vendita di telescopi riflettori e i dividendi ricavati dagli investimenti realizzati con la dote della moglie.
Un altro osservatorio di grande importanza era quello di Johann Hieronymus Schröter (1745-1816) a Lilienthal, vicino a Brema, in Germania. L'osservatorio di Schröter era anch'esso una fondazione privata, come quello di Herschel in Inghilterra. Schröter era un magistrato e un avvocato, e, come Herschel, utilizzò in modo pionieristico i telescopi riflettori a grande apertura (fra cui alcuni costruiti da Herschel) per portare a termine importanti studi sulla superficie della Luna e dei pianeti. A Brema sorgeva anche l'osservatorio privato di Heinrich Wilhelm Mathias Olbers (1758-1840), medico di professione, le cui ricerche gli valsero la fama di principale osservatore di comete e di asteroidi dell'inizio dell'Ottocento. Olbers lavorava principalmente con telescopi riflettori acromatici di alta qualità, costruiti dalla ditta Dollond di Londra. Herschel, Schröter e Olbers non avevano ricevuto un'istruzione formale in astronomia, e non percepivano uno stipendio fisso, il che li colloca nella tradizione indipendente dei grandi dilettanti di cui abbiamo parlato in precedenza. Tuttavia, essi erano considerati gli astronomi più importanti nei loro rispettivi settori, e 'professionisti' in ogni senso, per la completezza e la qualità del loro lavoro. L'Osservatorio di Schröter a Lilienthal, inoltre, fu il luogo di formazione per futuri astronomi professionisti e stipendiati, come Carl Ludwig Harding (1765-1834), Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846) e altri, che avevano acquisito un addestramento pratico lavorando come assistenti di Schröter.
Nel 1800 esistevano però, in Europa, altri due osservatori di ricerca, che erano fondazioni reali guidate da direttori stipendiati. Questi osservatori erano equipaggiati con strumenti graduati e telescopi girevoli su un asse orizzontale, sui quali erano montati obiettivi acromatici costruiti secondo i criteri dell'epoca dal londinese Jesse Ramsden.
Il più importante di questi osservatori fu fondato nel 1790 a Palermo da Ferdinando I, re delle Due Sicilie, e ne fu direttore padre Giuseppe Piazzi (1746-1826), uno dei più noti astronomi italiani del periodo. Padre Piazzi, dotato di uno strumento estremamente accurato e fortemente innovativo dal punto di vista progettuale, un cerchio equatoriale di 5 piedi (152 cm), costruito da Ramsden, sfruttò la posizione geografica assolutamente peculiare dell'osservatorio, che era il più meridionale d'Europa, a 38° N, per redigere nel 1814 un catalogo definitivo di 7641 stelle. Il 1° gennaio 1801 Piazzi scoprì, sempre a Palermo, il primo asteroide, Cerere, nell'ambito di una rete di ricerca sul Sistema solare organizzata dal barone Franz Xavier von Zach (1754-1832) e da Schröter. Piazzi scrisse inoltre a Barnaba Oriani (1752-1832), direttore dell'Osservatorio di Brera a Milano, le cui risorse allora erano piuttosto scarse, chiedendogli aiuto per comprovare la scoperta.
L'ultimo dei cinque osservatori di ricerca che sfruttavano le nuove tecnologie e operavano nel 1800 era l'Osservatorio di Seeburg, presso Gotha in Germania, del duca Ernesto II; dotato di un telescopio orientabile di Ramsden, esso divenne un centro di eccellenza nella cartografia celeste e nello studio teorico planetario, sotto la direzione di Zach.
I direttori degli osservatori menzionati in precedenza si consideravano astronomi professionisti, la cui vocazione principale era l'acquisizione di nuove conoscenze astronomiche. Il loro consapevole professionismo, inoltre, li accomunò nel perseguire particolari progetti di ricerca, come quello della 'polizia celeste' di Zach e di Schröter, costituito nel 1800 nel corso di una riunione di astronomi tenutasi a Lilienthal allo scopo di individuare gli oggetti orbitanti fra Marte e Giove. A questa ricerca parteciparono Schröter, Piazzi, Oriani e Johann Ebert Bode (1747-1826), che dirigeva il piccolo Osservatorio dell'Accademia delle Scienze di Berlino.
Durante il primo quarto del XIX sec. in Germania proliferarono nuovi osservatori, generalmente patrocinati dal re o da qualche autorità ufficiale. Attrezzati con i rifrattori di Fraunhofer e gli strumenti graduati di Riechenbach e Repsold, tali osservatori assumevano dirigenti e personale che sarebbero divenuti il modello dell'astronomia accademica professionista. Fra questi si possono citare l'Osservatorio di Monaco (1809), di Gottinga (si trattava del vecchio osservatorio di Johann Tobias Mayer, decisamente ingrandito e riequipaggiato nel 1811, che passò sotto la direzione di Carl Friedrich Gauss), di Königsberg (1813, diretto da Bessel), di Altona (1823, diretto da Heinrich Christian Schumacher) e di Berlino (rifondato in una nuova postazione e notevolmente espanso nel 1825, diretto da Johann Franz Encke). L'Università di Bonn (1818) ebbe il suo osservatorio nel 1841, sotto la direzione di Friedrich Wilhelm August Argelander. La professionalità di questi direttori di osservatorio era sottolineata in primo luogo dal fatto che essi erano astronomi di carriera, ben pagati, che lavoravano a tempo pieno, ma anche dalle ampie funzioni che assolvevano e dal loro comportamento. Il lavoro nell'ambito dell'osservatorio, per esempio, era generalmente collegato all'insegnamento universitario avanzato; essi inoltre pubblicavano importanti riviste internazionali o effemeridi, come lo "Astronomisches Jahrbuch" (Bode ed Encke), le "Astronomische Nachrichten" di Altona (Schumacher) e gli "Sternworte" di Königsberg (Bessel). Le caratteristiche distintive di questi nuovi osservatori erano le continue serie di osservazioni condotte con estremo rigore, con l'ausilio degli strumenti più avanzati dell'epoca, le approfondite analisi matematiche dei risultati ottenuti e la loro regolare pubblicazione; a questi si aggiungeva la consapevolezza dei direttori e del personale accademico di far parte di una nuova élite intellettuale.
Questa nuova cultura astronomica, inoltre, aveva un rilievo particolare, in quanto i monarchi europei dell'era post-napoleonica, nuovamente in possesso dei troni, le attribuivano un tale prestigio culturale da farne il fiore all'occhiello dei loro Stati spesso autocratici. Alessandro I, zar di Russia, mentre era diretto al Congresso di Vienna insieme alla zarina di origini tedesche, era rimasto assai impressionato dai laboratori ottici di Fraunhofer, a Monaco, e perciò fu il primo a seguire questa tendenza, quando conobbe i talenti del giovane Friedrich Georg Wilhelm Struve (1793-1864), nativo di Altona ‒ al confine fra Germania e Danimarca ‒ e laureato all'Università di lingua tedesca di Dorpat, in Estonia, rifondata nel 1802. Struve, che era diventato direttore dell'Osservatorio di Dorpat, rifondato nel 1814, fu apprezzato dallo zar per l'eccellente istruzione geodetica e cartografica che il suo osservatorio forniva all'Armata imperiale russa e agli ufficiali della Marina. Lo zar, nel 1824, donò a Dorpat un magnifico rifrattore di Fraunhofer, del valore di 6200 rubli, che fu utilizzato da Struve per misurare la parallasse di Vega. Struve fondò in Russia una delle dinastie più creative e durevoli della storia dell'astronomia. L'entusiasmo di Alessandro I portò alla fondazione, nel 1825, dell'Osservatorio dell'Università di Mosca, attrezzato con strumenti di fabbricazione tedesca, mentre suo figlio Nicola I fondò, nel 1839, il più grande osservatorio del mondo, Pulkovo, presso San Pietroburgo. In quest'osservatorio Struve e poi suo figlio Otto (1819-1905) e i suoi successori regnarono incontrastati: si trattava di espatriati tedeschi, naturalizzati russi con grande onore, che lavoravano con strumenti tedeschi per istruire astronomi russi spesso educati alla maniera tedesca, e che trasformarono la Russia nel 1850 in un centro di eccellenza dell'astronomia, basato su un modello interamente professionale. Gli Struve esercitarono la loro influenza ben oltre il 1917.
Altre nazioni seguirono la strada tracciata dalla Russia: nel 1884, nell'Europa continentale, da Mosca a Lisbona, erano in funzione più di 70 osservatori di ricerca di una certa importanza. Tutti questi laboratori erano fondazioni professionali che operavano, o che volevano operare, secondo i principî rigorosi delineati in precedenza. Nello stesso anno si potevano contare più di 18 importanti osservatori in Asia, in Africa, in Oceania e in Sudamerica, e se nel 1800 non vi era alcun osservatorio permanente o regolare negli Stati Uniti d'America, nel 1884 ne esistevano almeno 24, cinque dei quali gestiti da privati, mentre per il resto si trattava di fondazioni professionali, come i due osservatori navali, gli osservatori civici o sostenuti da sottoscrizioni come quello di Cincinnati, e le istituzioni accademiche universitarie. Lo stile dell'astronomia professionale americana, tuttavia, si sarebbe sviluppato in modo del tutto peculiare: era un prodotto dell'economia liberale e dell'etica economica di questo paese. Si trattava di un'etica che non si rifaceva ai sistemi di educazione centralizzata e di mecenatismo autoritario del vecchio mondo, ma al libero mercato. Magnati dell'industria come Leland Stanford, Andrew Carnegie e altri fondarono e finanziarono grandi università e scuole per il conseguimento del PhD organizzate in consorzi autonomi, che non dovevano alcunché allo Stato. Le donazioni, in particolare quelle dei mercanti David Sears e Edward D. Bloomfield, resero disponibili i fondi grazie ai quali, verso la fine degli anni Quaranta dell'Ottocento, William Cranch Bond, di Boston, divenne ‒ da 'grande dilettante' quale era stato ‒ il primo direttore dell'Harvard College Observatory, con uno stipendio di 1500 dollari l'anno. In maniera analoga, i patrimoni industriali di James Lick, di Charles T. Yerkes, di John D. Hooker e di George E. Hale contribuirono alla fondazione di osservatori dotati di telescopi di grande apertura, generalmente situati in cima a una montagna, i quali a partire dal 1880 stimolarono un tipo di ricerca 'industrializzata' nel campo dell'astrofisica, creando il modello di ricerca astronomica che oggi consideriamo la norma. I primi astrofisici e astrofotografi professionisti e retribuiti che beneficiarono di questo sistema furono Edward S. Holden, James E. Keeler e l'astronomo-mecenate Hale, già ricco per suo conto.
Nel sistema americano, i college di alto livello, che spesso offrivano posti gratuiti agli studenti più dotati e possedevano osservatori propri di una certa importanza, indirizzavano gli studenti nelle grandi scuole dottorali e nelle università di Stato più prestigiose. Si creavano in questo modo nuclei di scienziati professionisti istruiti rigorosamente, una parte dei quali avrebbe lavorato in un osservatorio, nel ruolo di astronomo accademico. Edwin P. Hubble (1889-1953) può essere considerato un archetipo di questo tipo di professionista americano: cresciuto in una comunità rurale del Missouri, frequentò la Chicago University e divenne una celebrità come direttore dell'Osservatorio di Mount Wilson. La flessibilità del sistema americano produsse anche la prima direttrice professionista di un osservatorio, Maria Mitchell (1818-1889), che nel 1865 assunse il controllo del nuovo Vassar College Observatory, a Poughkeepsie (New York), dotato all'epoca di uno dei più grandi telescopi riflettori degli Stati Uniti. Maria Mitchell, inoltre, fu il primo scienziato americano a vincere un'onorificenza straniera, nel 1849, e le sue studentesse Mary Whitney e Antonia Maury proseguirono la tradizione accademica da lei inaugurata.
Il paese che nel 1800 possedeva più osservatori astronomici era però la Gran Bretagna, e mentre solo due di essi, a Greenwich e Oxford, erano rispettivamente un'istituzione statale e una accademica, ve ne erano una dozzina di privati, il più rinomato dei quali era quello di William Herschel. Immediatamente dopo il 1800, in Gran Bretagna, furono fondati molti nuovi osservatori: fu un'esplosione che superò persino quella della Germania e dei paesi che gravitavano nella sua orbita culturale. Tutti i 25 osservatori privati britannici di una certa importanza, che nel 1884 risultavano operativi oppure chiusi da poco, offrirono contributi fondamentali alla conoscenza astronomica, come anche il ristretto numero di osservatori fondato dopo il 1884. Eppure, con l'eccezione di Greenwich, con il suo astronomo reale, e di Oxford, e in seguito di Dunsink, Armagh, Cork, Durham, Edimburgo e Glasgow, diretti da professori universitari, gli altri osservatori erano istituzioni di 'grandi dilettanti', progettate, costruite, possedute e gestite da privati cittadini. Di conseguenza, in Gran Bretagna il concetto di 'astronomo professionista', ossia retribuito e impiegato, era meno chiaramente definito rispetto all'Europa continentale, anche se gli astronomi stipendiati e i grandi dilettanti erano ugualmente dediti all'eccellenza nella ricerca.
L'astrometria e le nuove scienze
Uno degli elementi che contribuì in misura maggiore a questa proliferazione di nuovi osservatori astronomici, e alla crescita conseguente della professione dell'astronomo, fu il rapido sviluppo della meccanica celeste. La ricerca della spiegazione fisica dell'Universo newtoniano era stata una delle motivazioni che avevano animato l'astronomia del Settecento. Nel primo decennio dell'Ottocento la meccanica celeste incarnava gli aspetti più nobili del metodo scientifico, in quanto le misurazioni critiche e accurate delle posizioni dei corpi celesti erano congiunte a nuovi sistemi di analisi matematica, al fine di quantificare leggi astruse ma esatte, e di descrivere l'Universo in termini precisi. Non c'è da stupirsi, quindi, che la gloria dell'astronomia fosse riconosciuta sia dai sovrani assoluti, culturalmente illuminati, sia da privati cittadini, gentiluomini di elevato livello intellettuale, i quali cercavano assiduamente di costruirsi una reputazione in questa disciplina.
La meccanica celeste nel XIX sec. era animata dalle seguenti indagini e linee di ricerca:
a) determinare esattamente la forma dell'orbita lunare;
b) scoprire gli asteroidi e determinare le loro orbite;
c) verificare che la sequenza matematica empirica della distribuzione delle distanze dei pianeti proposta da Johann Daniel Titius (1729-1796) e da Bode (nota come legge di Bode), fosse basata su una legge fisica;
d) calcolare il grado di precisione che si aveva nel 'pesare' le masse di tutti i corpi, rispetto alla massa della Terra, seguendo la determinazione della costante G di gravitazione universale (la 'grande G') ottenuta da Nevil Maskelyne e Henry Cavendish fra il 1776 e il 1801;
e) chiarire la natura degli anelli di Saturno a partire dalle loro ripartizioni e dalle loro relazioni con il pianeta;
f) investigare i meccanismi fisici che spingevano alcune comete a orbitare intorno al Sole, mentre altre comparivano occasionalmente, senza ritornare;
g) comprendere la ragione per cui il pianeta Urano, scoperto da Herschel nel 1781, non seguiva l'orbita newtoniana calcolata e conseguentemente stabilire se le leggi di Newton avessero un valore 'universale' oltre Saturno, oppure esistessero altri pianeti non ancora scoperti;
h) verificare se la quantificazione dei moti propri delle stelle fino a una frazione di un singolo secondo di arco rendeva possibile perfezionare la scoperta di Herschel del movimento del Sole attraverso la Via Lattea e individuare stelle vicine sulle quali potevano essere condotte misurazioni della parallasse stellare;
i) verificare se le stelle binarie, il cui movimento era stato descritto per la prima volta da William Herschel fra il 1802 e il 1804, seguissero le stesse leggi newtoniane valide per gli oggetti del Sistema solare, mostrando che tali leggi erano applicabili anche nelle profondità della Via Lattea, e quindi erano universali.
La meccanica celeste esemplificava il potere dell'intelletto umano e la sua capacità di svelare i più profondi segreti dell'Universo e di formulare quelle leggi che regolano il suo passato, presente e futuro in un perfetto continuum matematico. Il Traité de mécanique céleste, pubblicato fra il 1799 e il 1825 da Pierre-Simon de Laplace, indicava il cammino che i più brillanti studiosi di astronomia avrebbero desiderato percorrere nei successivi cinquant'anni. Per definizione, incamminarsi in questa direzione implicava un processo di professionalizzazione, poiché solamente persone dedite all'astronomia a tempo pieno potevano sperare di riuscire nell'impresa. La meccanica celeste, in effetti, richiedeva investimenti per l'istruzione, disponibilità di tempo per il lavoro intellettuale e accesso ai più raffinati strumenti scientifici dell'epoca, nonché eccellenti capacità matematiche.
Queste persone furono, nell'Europa continentale, direttori accademici di osservatorio e professori universitari come Bessel, Otto Struve, Félix Savary ed Encke. In Inghilterra furono invece Sir George B. Airy, a Cambridge e Greenwich, e un gruppo di appassionati 'grandi dilettanti', di cui facevano parte John Pond ('dilettante' fino al 1811, anno in cui divenne astronomo reale), Sir John Herschel, Sir James South, l'ammiraglio William H. Smyth, William Rutter Dawes e altri ancora.
L'eccellenza nella meccanica celeste presupponeva inoltre radicali mutamenti nella strumentazione, che portarono successivamente non soltanto alla creazione di un gruppo altamente specializzato di costruttori di strumenti astronomici, ma anche all'espansione su vasta scala della professione a tempo pieno di costruttore di strumenti.
Le nuove specializzazioni
Oltre alla meccanica celeste, un altro fattore che portò alla professionalizzazione dell'astronomia fu la crescita di nuove branche di questa scienza, che richiedevano all'astronomo differenti capacità intellettuali e di osservazione, e osservatori dotati di nuove tecnologie. È interessante notare, tuttavia, che questi campi furono esplorati principalmente da astronomi che si finanziavano autonomamente e che facevano parte della tradizione dei 'grandi dilettanti', piuttosto che da astronomi stipendiati, con posizioni ufficiali negli osservatori accademici o statali. Una ragione di questo fatto è che nel 1850 la maggior parte degli osservatori ufficiali procedeva secondo un programma di ricerca definito precisamente, che orientava la preparazione del personale e la scelta della strumentazione. Questi programmi prevedevano invariabilmente vaste sequenze di osservazioni meridiane effettuate con telescopi girevoli sull'asse orizzontale, oppure ricerche sulle stelle binarie eseguite con rifrattori acromatici e oculari micrometrici, condotte in guisa di preliminari alla costruzione di tavole per la navigazione, o alle analisi nel campo della meccanica celeste.
Si potrebbe affermare, tuttavia, che gli investimenti dello Stato o delle accademie relativamente al tempo di lavoro del personale e alla strumentazione degli osservatori che impiegavano scienziati salariati non lasciavano molta libertà per le ricerche al di fuori della loro specifica area di competenza. Di conseguenza, le nuove specializzazioni, come la cosmologia elaborata con telescopi riflettori di grande apertura, la spettroscopia astronomica, la fotografia, la selenografia, e gli studi planetari, dovettero essere coltivate da privati cittadini, che possedevano il tempo e le risorse finanziarie necessari per lavorare secondo i propri ritmi, per progettare e commissionare nuovi tipi di strumenti richiesti dalle loro ricerche e, eventualmente, per commettere errori senza dover subire le pressioni esercitate dalle tabelle ufficiali e dall'allocazione dei fondi di ricerca. Gli osservatori, infatti, non impiegarono il tempo dei loro dipendenti e i fondi destinati agli strumenti in questi nuovi settori dell'astronomia fino a quando le ricerche dei grandi dilettanti non mostravano che essi potevano dare frutti intellettualmente e tecnologicamente importanti.
Il telescopio riflettore con specchi di speculum (una lega di rame e stagno), con la sua ottica imponente e delicata dal punto di vista termico, fu una tecnologia utilizzata essenzialmente dai grandi dilettanti, a partire da Herschel negli anni Ottanta del Settecento fino a William Lassell negli anni Sessanta dell'Ottocento. Gli osservatori vincolati a una gestione efficiente delle spese non potevano permettersi i fondi per sviluppare e condurre lunghe ricerche con questi 'giganti' instabili. Eppure, essi furono utilizzati da Herschel per condurre le prime indagini generali sulla Galassia, e da William Parsons (lord Rosse), nel 1845, per individuare le prime strutture interne della Galassia, mentre Lassell, birraio di Liverpool, fu il primo, fra il 1845 e il 1858, a risolvere i problemi ingegneristici che si presentavano montando un grande telescopio riflettore sul piano equatoriale. Soltanto intorno alla fine degli anni Sessanta la tecnologia ottica e meccanica di questi grandi telescopi riflettori fu sufficientemente sviluppata e consolidata perché essi fossero inseriti nei programmi di osservazione degli osservatori pubblici o istituzionali, come quello di Melbourne, in Australia, e di Parigi.
Le righe nere dello spettro solare furono individuate per la prima volta da astronomi non dipendenti da istituzioni ufficiali: William H. Wollaston (1766-1828), medico nonché grande dilettante nel campo della fisica, e Joseph von Fraunhofer (1787-1826), celeberrimo artigiano ottico di Monaco, il cui nome, a partire dal 1814, sarebbe rimasto associato a quello delle righe spettrali. È vero che Robert Bunsen e Gustav Robert Kirchhoff ‒ i quali nel 1859 fornirono la prima interpretazione corretta di queste righe nere, osservando la loro corrispondenza con gli elementi ad altissima temperatura presenti nell'atmosfera del Sole ‒ erano scienziati professionisti dell'Università di Heidelberg, ma chimici e non astronomi. L'applicazione dello spettroscopio ai corpi celesti, in effetti, fu tentata per la prima volta da un sacerdote gesuita italiano, e da grandi dilettanti inglesi e americani. Padre Pietro Angelo Secchi (1818-1878) aveva studiato e lavorato allo Stonyhurst College Observatory, in Inghilterra, e alla Georgetown University, negli Stati Uniti, a seguito dell'espulsione dei gesuiti dall'Italia nel 1848. Al suo ritorno in patria, divenne direttore dell'Osservatorio del Collegio Romano, dove nel dicembre del 1862 iniziò ad applicare le teorie chimiche di Bunsen e dei suoi colleghi all'analisi degli spettri stellari, utilizzando il rifrattore di Merz di 24 cm in dotazione all'osservatorio. Egli elaborò, di conseguenza, una classificazione delle stelle in quattro gruppi, basata sulle loro caratteristiche spettrali, che esercitò un'enorme influenza sull'astrofisica dell'Ottocento.
Secchi, essendo un direttore di osservatorio dotato di istruzione accademica, era un astronomo professionista, anche se la sua vocazione primaria era quella di sacerdote, una vocazione che egli perseguiva mediante lo studio scientifico della Creazione divina, secondo un'impostazione che lo accomunava ad altri astronomi sacerdoti. Fra questi si possono includere i primi gesuiti, come Cristoforo Clavio, Giovanni Battista Riccioli, Ruggero Giuseppe Boscovich, il prete teatino Giuseppe Piazzi, e, successivamente, i gesuiti inglesi Stephen Perry, Aloysius L. Cortie e Walter Sidgreaves, che alla Stonyhurst School univano l'insegnamento scolastico alla ricerca astronomica e astrofisica più avanzata. Lo stesso discorso può valere per i numerosi religiosi-astronomi anglicani che lavoravano in Gran Bretagna.
Nel suo primo decennio di vita l'astrofisica fu un settore in cui lavorarono, oltre ai preti-astronomi, principalmente grandi dilettanti. William Huggins aveva ereditato dal padre l'indipendenza economica, acquisita mediante il commercio della seta, e verso la fine degli anni Cinquanta dell'Ottocento aveva fondato un importante osservatorio privato nei giardini della sua casa di Tulse Hill, a Londra. Nel corso della metà del secolo successivo, Tulse Hill sarebbe divenuto uno dei centri di eccellenza nel campo dell'astrofisica. In quest'osservatorio, Huggins mostrò nel 1864 le differenze spettrali fra le nebulose gassose e stellari e analizzò, prima manualmente, e poi fotograficamente, gli spettri di migliaia di oggetti stellari e galattici. Eppure, Huggins e sua moglie Margaret Linsay Murray, che lavorava insieme a lui, non avevano ricevuto un'istruzione scientifica formale, se non quella ricavata da vaste letture e dalla frequentazione delle riunioni di società di studiosi. Huggins non aveva un vero e proprio lavoro, se si eccettuano alcuni incarichi volontari nella Royal Society e nella Royal Astronomical Society, ma le sue ricerche scientifiche, e quelle di sua moglie, furono acclamate a livello internazionale nella forma di menzioni, di lauree honoris causa, della presidenza della Royal Society e del titolo di Sir.
Gli astrofisici americani Lewis M. Rutherfurd (1816-1892) e Henry Draper (1837-1882) lavorarono nell'ambito della stessa tradizione dei grandi dilettanti. Rutherfurd esercitava la professione di avvocato a New York, mentre Draper era professore di medicina alla New York University, nonché figlio di John W. Draper, medico accademico e astronomo dilettante, che era stato il primo scienziato a realizzare, nel 1840, un dagherrotipo della Luna, annunciando sistematicamente il suo risultato nelle maggiori riviste americane ed europee. Sia Rutherfurd sia Henry Draper sposarono ricche ereditiere, le cui fortune facilitarono in parte la fondazione di osservatori privati di astrofisica, che proseguirono il lavoro di Huggins. L'importanza di questi osservatori risiedeva nella posizione geografica di New York, di 11° più vicina all'equatore rispetto a Londra, che permetteva quindi l'osservazione di oggetti celesti nei profondi cieli meridionali.
Lo studioso di fisica solare Sir Joseph N. Lockyer (1836-1920) lavorò nella medesima tradizione; era un funzionario statale sprovvisto di istruzione universitaria, che aveva avuto però la possibilità di viaggiare e di dedicarsi agli studi scientifici privati fino all'età di 21 anni; effettuava le sue ricerche da un osservatorio costruito nel suo giardino londinese. Fu proprio qui che ottenne casualmente, insieme a Pierre-Jules-César Janssen (1824-1907), astronomo francese ed ex insegnante di scuola, gli spettri delle protuberanze solari in assenza di un'eclissi solare. Gli studi di Lockyer e Janssen, che mostravano come non fosse necessaria un'eclissi totale per studiare l'atmosfera del Sole, rivoluzionarono la fisica solare. Tuttavia Lockyer, a differenza di Huggins, Draper e Rutherfurd, non appena le circostanze lo permisero, intraprese una carriera di astronomo professionista e stipendiato. Lockyer, funzionario statale astuto ed esperto nell'arte della negoziazione, riuscì a farsi assegnare nel 1881 la nuova cattedra del Royal College of Science di South Kensington (che divenne in seguito l'Imperial College della University of London) e nel 1885 la direzione dell'Osservatorio di fisica solare, a seguito di mutamenti nell'organizzazione e di tagli nel dipartimento dove prestava servizio. A South Kensington, Lockyer modificò la sua condizione di 'grande dilettante' e membro della Royal Society in quella di professore di fisica solare. Il dipartimento di Lockyer, inoltre, fu la prima istituzione accademica in Gran Bretagna in cui s'insegnavano astrofisica e fisica solare e si conducevano ricerche universitarie in questi settori, anche se la maggior parte degli strumenti erano di proprietà di Lockyer. Tuttavia, la seconda moglie di Lockyer, Thomasine Mary, era una ricca vedova il cui patrimonio finanziario e fondiario a Sidmouth, nel Devonshire, congiuntamente all'aiuto dell'amico Frank McClean, permise al marito di fondare un importante osservatorio che gli consentì non soltanto di ritornare alle sue radici di grande dilettante, ma anche di offrire al figlio Jim una base per intraprendere una carriera scientifica indipendente.
Anche se Draper aveva ottenuto un dagherrotipo della Luna, fu Warren De la Rue (1815-1889), ricco fabbricante di carta di Channel Island che viveva a Londra, a mostrare che le lastre di vetro al collodio, che permettevano un processo assai più rapido, potevano essere impiegate nella tecnica fotografica astronomica. De la Rue sviluppò il telescopio fotografico astronomico fino a farlo diventare uno strumento fondamentale di ricerca. Progettò e commissionò specchi laccati in argento e obiettivi acromatici, che funzionavano alla lunghezza d'onda della luce fotografica e non di quella visiva, e migliorò i meccanismi di regolazione equatoriale dei telescopi, in modo da ottenere immagini stabili non solo dal punto di vista visivo ma anche fotografico. Le tecniche di De la Rue offrirono all'astrofisica un importante strumento di registrazione, permisero di ottenere, durante l'eclissi del 1860, le prime fotografie della corona e delle protuberanze solari, resero possibile la fotografia degli spettri stellari, nonché altre applicazioni più generali della fotografia all'astronomia. Egli sviluppò inoltre una macchina di precisione per misurare le coordinate angolari mediante le lastre (e in particolare, fotografò l'eclissi solare totale del 1860), descritta alla Royal Society nel 1862, grazie alla quale può essere considerato l'inventore della macchina astrografica a lastre.
Tuttavia, queste ricerche inglesi e americane non furono condotte nell'ambito di carriere professionali e retribuite. Al contrario, creando questi nuovi rami della ricerca astronomica, e finanziando personalmente le innovazioni tecnologiche necessarie, un gruppo di grandi dilettanti aveva trasformato radicalmente la natura dell'astronomia. Gli straordinari risultati raggiunti, inoltre, avevano contribuito a collocare le nuove discipline dell'astrofisica e della fisica solare al centro della ricerca scientifica accademica, attraverso la fondazione e, in alcuni casi, il finanziamento dei principali dipartimenti universitari: alla Harvard University (Draper), presso la Columbia University (Rutherfurd) e alla Cambridge University, cui Robert Sterling Newall donò nel 1890 un rifrattore con apertura di 25 pollici, ponendo come vincolo l'attribuzione della 'Newall Observership' a suo figlio. Tuttavia, soltanto negli anni Settanta dell'Ottocento, quando il valore intellettuale e tecnico dell'astrofisica era ormai comprovato al di là di ogni polemica, furono fondati in Germania un osservatorio ufficiale di astrofisica, a Potsdam (1874), diretto da Hermann Carl Vogel, e uno francese a Meudon, presso Parigi (1875), diretto da Janssen.
La selenografia scientifica e lo studio delle superfici planetarie, come l'utilizzazione dei grandi telescopi riflettori, l'astrofisica e la fotografia, furono sviluppati per la prima volta da astronomi appartenenti alla tradizione dei grandi dilettanti, in particolare in Germania, prima che gli osservatori finanziati pubblicamente proseguissero l'opera. Schröter di Lilienthal fu uno dei primi selenografi, seguito da Wilhelm Gotthelf Lohrmann (1796-1840) di Dresda, mentre Johann Heinrich von Mädler (1794-1874), dotato di istruzione universitaria, non mostrò un grande interesse per l'astronomia fino a quando fu assunto nell'osservatorio privato di Wilhelm Beer, banchiere di Berlino e selenografo dilettante, il cui libro Der Mond (La Luna, 1837) divenne una pietra miliare degli studi selenografici. È probabile che il primo selenografo stipendiato sia stato il tedesco Johann Friedrich Julius Schmidt (1825-1884), che da dilettante riuscì a divenire direttore dell'Osservatorio di Atene nel 1858. I principali stimoli intellettuali che animarono la selenografia del XIX sec., tuttavia, provennero dai dibattiti sulla possibilità di osservare i mutamenti sulla superficie lunare e sull'esistenza di qualche tipo di attività vulcanica che potesse svolgere la funzione di indicatore del passato geologico della Luna.
L'astronomia e lo Stato
Sebbene Luigi XIV avesse assunto Gian Domenico Cassini, Jean Picard e altri per effettuare precisi rilievi topografici della Francia, e il generale William Roy avesse posto le basi per la fondazione della British Ordnance Survey, nel 1791, la scienza cartografica e orografica divenne essenziale per gli Stati moderni a partire dal XIX secolo. Le principali potenze marittime, Gran Bretagna, Francia e Stati Uniti, avevano fondato negli anni Trenta del XIX sec. dipartimenti idrografici nei quali lavorava personale stipendiato, spesso composto da ufficiali navali o ingegneri, i quali si dedicavano a ricerche di idrografia, cartografia e geofisica. Abbiamo già parlato dell'Osservatorio di Dorpat, posto sotto l'alto patronato dello zar, e della conseguente ascesa della carriera di Wilhelm Struve, per via dell'istruzione scientifica impartita agli ufficiali della Marina e dell'Esercito russi. Le forze armate, in effetti, furono un ambiente naturale per la professionalizzazione della scienza, con figure come Sir George Everest (lo scopritore del monte omonimo), il capitano Henry Kater (l'inventore del pendolo geodetico che porta il suo nome), l'ammiraglio Sir Francis Beaufort (ideatore di una scala per misurare i venti in mare), l'ammiraglio Robert Fitzroy (al quale si devono vari strumenti meteorologici) e altri. Inoltre, il personale militare e civile che lavorava sotto la direzione di Struve, istruttore degli ufficiali russi addetti a mansioni scientifiche, aveva effettuato fra il 1831 e il 1851 la rilevazione del meridiano geodetico che passava per la Livonia, come parte del grande arco passante per Tornio, in Lapponia, fino al Danubio.
Gli Stati moderni avevano bisogno dei servizi degli scienziati professionisti soprattutto per la determinazione e la trasmissione di segnali orari esatti. Questa necessità si era fatta sempre più pressante in seguito alla rapida espansione, nel corso degli anni Cinquanta, delle ferrovie in Europa e negli Stati Uniti. Il capitano Charles Wilkes, negli Stati Uniti, trasmise i primi segnali elettromagnetici nel 1844, fra Washington e Baltimora, ma fu Sir Airy, in Inghilterra, nel 1850, a inserire l'idea di un servizio pubblico che fornisse l'ora esatta fra i programmi operativi del Royal Observatory di Greenwich, includendolo fra le mansioni dell'astronomo professionista. Airy si avvalse di un eccellente telescopio orientabile per determinare in primo luogo il tempo con la precisione di un millesimo di secondo circa, e di strumenti elettromagnetici automatici in grado di registrare i segnali e di compararli con quelli dell'orologio dell'osservatorio. Egli inviò segnali orari agli orologi degli arsenali reali, in modo da poter regolare i cronometri della Marina e insieme a essi gli orologi pubblici e delle ferrovie, e infine il Big Ben del parlamento. Gli assistenti professionisti John Anderson, Charles Todd e Edwin Dunkin, che facevano parte del gruppo di Airy a Greenwich, contribuirono alla creazione della prima rete integrata nazionale del tempo.
Il segnale orario del meridiano di Greenwich (GMT) fu scambiato con gli Osservatori di Bruxelles, Parigi e tanti altri, non appena furono deposti i cavi elettrici nel Canale della Manica, che permettevano di connettersi alla rete telegrafica europea, in continua espansione. L'eccellente qualità del GMT e il sottile imperialismo scientifico a esso connesso ebbero un ruolo di primaria importanza nella decisione, assunta nel 1884, di considerare Greenwich il meridiano internazionale di riferimento. All'epoca, gli astronomi professionisti erano ormai necessari a tutti gli Stati moderni.
I costruttori di strumenti
Negli ultimi quattro secoli l'astronomia ha cercato in ogni modo di migliorare la percezione umana, in termini sia di misurazione angolare sia di potere di risoluzione ottica, ed è perciò una delle scienze più complesse dal punto di vista tecnico. Nel XIX sec., inoltre, questa scienza raggiunse livelli sempre più evoluti di precisione; gli strumenti graduati infatti divenivano sempre più complessi, e gli spettroscopi e i telescopi fotografici richiedevano principî ingegneristici ottici e meccanici assai articolati per produrre immagini stabili e montature di precisione. Nuove procedure nell'analisi degli errori commessi nei lavori astrometrici portarono a studiare le equazioni dell'errore personale dei singoli utilizzatori degli strumenti e all'elaborazione di complesse procedure incrociate di verifica da effettuare durante le osservazioni. A partire dal 1850, Airy applicò rigorosamente questi principî a Greenwich, e utilizzò in misura sempre maggiore strumenti di registrazione e di segnalazione e procedure per verificare l'efficienza dei singoli osservatori che lo assistevano, in modo da eliminare o codificare i piccoli errori sistematici e produrre risultati astrometrici per quanto possibile vicini alla perfezione.
Queste necessità tecniche influirono non soltanto sulla professionalizzazione dell'astronomia, ma anche sulla crescente specializzazione e sul perfezionamento della stessa professione dei costruttori di strumenti. In effetti, per produrre uno strumento che permetta di raggiungere un nuovo livello di precisione ottica o meccanica è necessario che l'artigiano stesso divenga in qualche modo uno scienziato. Non vi è dubbio che già nel XVIII sec. l'Inghilterra sia stata all'avanguardia in questo settore, poiché i vari astronomi reali lavoravano a stretto contatto con gli uomini che costruivano i loro strumenti e artigiani come John Bird, George Graham e Jesse Ramsden avevano avuto scambi alla pari con gli scienziati che servivano e, in certi casi, come quelli di Graham e Ramsden, potevano essere a loro volta eletti a far parte del consiglio della Royal Society o del Board of Longitude.
Nel XIX sec. gli scienziati-artigiani professionisti costituirono una componente essenziale della ricerca di punta. Fraunhofer, Adolf Repsold, Edward Troghton, William Simms e Sir Howard Grubb (questi ultimi tre membri della Royal Society), insieme a molti altri in Europa e negli Stati Uniti, furono noti non solamente come progettisti e costruttori di strumenti di precisione, ma anche come scienziati professionisti di primo piano. Alvan G. Clark, costruttore statunitense di telescopi, figlio di Alvan sr, nel 1862 scoprì al telescopio, mentre stava mettendo a punto un nuovo obiettivo da 18 pollici e mezzo (47 cm ca.), la stella compagna di Sirio (Sirio B), una stella relativamente debole, la cui esistenza era stata predetta nel 1844 da Bessel a partire da un rilevamento astrometrico sistematico di Sirio. Alvan Clark sr scoprì a sua volta molte stelle doppie. Nel corso della carriera il padre e il figlio ricevettero premi nazionali e internazionali per il loro lavoro scientifico. Howard Grubb (1844-1931), che aveva ricevuto un'istruzione universitaria ed era stato nominato cavaliere dalla regina Vittoria per i servigi resi alla scienza, teneva una corrispondenza, i cui toni erano di parità se non di superiorità, con i direttori di osservatorio che acquistavano le sue lenti. In effetti, i principali costruttori di strumenti astronomici britannici furono in gran parte nominati membri della Royal Society. Il fatto che questi costruttori professionisti di strumenti riuscissero a raggiungere i massimi livelli internazionali indica anche che il talento cominciava a svolgere un ruolo predominante nell'attribuzione dei riconoscimenti scientifici, in contrapposizione alla nascita o alla ricchezza ereditata. Pochi di essi, infatti, avevano frequentato l'università; la maggior parte era giunta a occupare un posto nel libero mondo della cultura a partire da un'istruzione da autodidatta e dall'apprendistato a bottega.
Gli strumenti complessi e altamente specializzati sviluppati da questi e altri scienziati e artigiani presupponevano un'utilizzazione adeguata da parte degli stessi astronomi. Questi strumenti dovevano essere sfruttati proficuamente, anche dal punto di vista economico, al fine di accumulare lunghe serie di dati da sottoporre ad analisi rigorose, ed era perciò necessario non 'sprecare' le notti limpide. Nel 1830, la maggior parte degli osservatori di un certo livello reputò necessario assumere un numero di astronomi sufficiente a rendere possibili turni di osservazione, per utilizzare tutti i momenti di visibilità del cielo. Inoltre, poiché gli strumenti in uso già all'inizio del secolo rendevano possibile l'osservazione telescopica meridiana delle stelle durante il giorno, i programmi di osservazione continua divennero abituali. Il consiglio della Royal Society, per rispondere a queste esigenze, senza dubbio influenzato dal modello tedesco, nel 1822 raccomandò all'Osservatorio reale di aumentare il personale da due a quattro unità. Nel 1830 furono aggiunti altri due assistenti, e dopo il 1835 Airy introdusse il programma di osservazione di ventiquattro ore.
La rapida espansione dell'astrofisica negli anni Settanta dell'Ottocento fu resa possibile in buona parte dall'applicazione della fotografia, che accelerò notevolmente il processo di accumulazione e di analisi dei dati. Invece di dover impiegare numerose notti, in certi casi, per registrare manualmente lo spettro di una singola stella, la lastra fotografica permetteva di svolgere questo lavoro in pochi minuti. Le immagini sulle lastre potevano poi essere misurate e analizzate mediante macchine deputate a questo scopo in un ufficio o un laboratorio, durante le ore di lavoro diurne, da un gruppo di astronomi diverso da quello che aveva trascorso la notte sui telescopi. Questa divisione del lavoro rese possibile la vera e propria ondata di nuovi dati astrofisici prodotta dopo il 1880, massimizzando il tempo di osservazione al telescopio con l'uso di tecniche rapide di registrazione. Analogamente, gli apparecchi fotografici per l'astrografia utilizzati per la Carte du ciel dopo il 1887 e il lavoro nelle profondità del cielo condotto dagli Osservatori di Lick, Yerkes e di altre località statunitensi resero possibile la costituzione di grandi biblioteche di lastre astrografiche di precisione, che potevano essere studiate e analizzate dagli astronomi che lavoravano durante il giorno sugli apparecchi preposti a misurarle. Questa procedura iniziò a schiudere le porte dell'astronomia di professione alle donne, le quali non potevano svolgere il lavoro notturno, considerato all'epoca sconveniente per loro, ma potevano dedicarsi al lavoro diurno sulle lastre fotografiche celesti. Henrietta Leavitt, Annie June Cannon e altre, che lavoravano all'Harvard College Observatory, e Dorothea Klumpe (successivamente Roberts) e il gruppo della Carte du ciel di Parigi, furono fra le prime donne a lavorare da professioniste nell'astronomia; esse iniziarono le loro carriere misurando le immagini degli astri sulle lastre.
Gli astronomi nelle università
Anche se in alcuni imperi del XIX sec. i direttori degli osservatori nazionali erano talvolta militari o rivestivano un ruolo privilegiato nelle corti, essi, insieme al loro personale, avevano sviluppato, rispetto agli astronomi di corte delle epoche precedenti, un approccio differente nei confronti del proprio lavoro. Essi dovevano sempre meno render conto al sovrano delle loro attività, e il loro punto di riferimento naturale diveniva la comunità estesa degli scienziati, e non la corte. Gli astronomi avevano sempre desiderato viaggiare o lavorare all'estero, per progredire nella carriera. Struve, come già detto, vi lavorò tutta la vita. Lo scozzese John Larmont lavorò a Monaco, mentre Schumacher iniziò la sua carriera accademica come giurista a Gottinga e a Dorpat, per lavorare poi come astronomo stipendiato negli Osservatori di Gottinga, Amburgo, Copenaghen e infine Altona. Giovanni Schiaparelli (1835-1910), ingegnere torinese, si dedicò in seguito all'astronomia, lavorando negli Osservatori di Berlino e di Pulkovo, prima di divenire direttore dell'Osservatorio di Brera a Milano, dotato di nuovi strumenti, dove utilizzò il nuovo rifrattore di Merz per portare a termine nel 1877 un famoso studio su Marte. In aggiunta agli spostamenti lavorativi interni all'Europa, i danni causati dalle guerre e dalle rivoluzioni spinsero numerosi astronomi di vari paesi a emigrare negli Stati Uniti.
Gli astronomi dell'Ottocento, come gli altri scienziati, si avvalevano delle comunicazioni rapide offerte dai treni, dai battelli a vapore e dalla posta, per scambiarsi visite e intrattenere corrispondenze. Le riviste e i libri di lettere ufficiali di Airy a Greenwich rendono l'idea della gran quantità di lavoro e di comunicazioni che venivano scambiati nell'ambito della comunità degli astronomi intorno al 1850. I direttori degli osservatori e altri astronomi importanti effettuavano viaggi estivi per visitare i colleghi, per partecipare a convegni scientifici e per costruire reti di relazioni sociali nell'ambito della disciplina.
Questo crescente processo di internazionalizzazione è evidente nella circostanza della scoperta di Nettuno. Nel settembre del 1846, il parigino Urbain-Jean-Joseph Le Verrier incaricò i tedeschi Heinrich Louis d'Arrest e Johann Gottfried Galle, dell'Osservatorio Encke di Berlino, di cercare il pianeta di cui aveva previsto teoricamente l'esistenza. Airy apprese dell'esistenza di Nettuno da una lettera ricevuta a Gotha, in Germania, dove si era recato per visitare il suo amico Peter Andreas Hansen, direttore dell'osservatorio. È evidente che esisteva, intorno alla metà del secolo, uno spirito di corpo fra i più importanti astronomi, che indicava la loro consapevolezza di appartenere a una élite professionale ben definita che travalicava i confini nazionali, i protocolli di corte, nonché le fonti di finanziamento.
Inoltre, per essere accettati nella comunità degli astronomi professionisti, a partire dal 1850, era necessario possedere uno o più riconoscimenti internazionali, a prescindere dal tipo di impiego effettivo, legato a un'istituzione o a un finanziamento privato. Nell'Europa continentale, e in particolare nell'orbita culturale della Germania, questo requisito si traduceva nel possesso di un dottorato di ricerca e di una cattedra; in Inghilterra, invece, fino a dopo il 1900 i diplomi di dottorato ottenuti a seguito dello svolgimento di una tesi di ricerca non erano la norma, mentre un diploma di First class bachelor o una qualificazione come First o Second wranglership nell'esame di matematica di Cambridge indicavano eccellenti attitudini per la ricerca scientifica di alto livello. I dottorati nelle università inglesi erano generalmente attribuiti a titolo onorifico, come riconoscimenti dei meriti acquisiti da scienziati di chiara fama e anche da astronomi 'dilettanti' come Lassell, alcuni dei quali non erano neppure laureati. Era possibile, tuttavia, sostenere un esame per il dottorato di ricerca nelle università scozzesi, generalmente in diritto civile piuttosto che in filosofia.
Un altro riconoscimento del ruolo professionale era l'elezione in un'importante società scientifica o in un'accademia. Fra queste, si possono citare l'Accademia di Bologna, l'Accademia delle Scienze di Berlino, l'Institut de France, la Royal Society, la Royal Astronomical Society (dopo il 1820) e l'American National Academy of Sciences (1863). Il conferimento delle medaglie, delle menzioni e di altre onorificenze attribuite da queste e da altre accademie, quindi, era una conferma del livello internazionale di un astronomo, poiché questi titoli di merito venivano attribuiti sulla base delle ricerche originali e delle innovazioni intellettuali di una certa importanza. Il possesso di uno di questi titoli candidava uno studioso all'attribuzione di una cattedra di professore, o alla direzione di un osservatorio, oppure attirava l'attenzione della comunità internazionale se lo scienziato in questione era un grande dilettante.
Nell'ambiente dei grandi dilettanti, tuttavia, la carriera non era articolata secondo le tappe che scandivano l'ascesa degli astronomi professionisti nel sistema tedesco, ossia il passaggio dal livello scolastico fino agli studi più avanzati, quindi la carica di assistente di un osservatorio accademico, la cattedra universitaria e infine la direzione di un prestigioso osservatorio. Tuttavia, se uno scienziato che si finanziava autonomamente desiderava che il suo lavoro venisse preso in considerazione, doveva essere valutato e riconosciuto dalla comunità internazionale dei più importanti studiosi. Questo riconoscimento consisteva nell'attribuzione di lauree honoris causa da parte delle principali università, nel divenire membro effettivo di una prestigiosa società o accademia nazionale, o membro corrispondente di un'accademia straniera, come l'Institut de France, nel ricevere medaglie di distinzione d'oro e d'argento, o in altre menzioni. Sir John Herschel (1792-1871), figlio di Sir William, fu probabilmente tra i più illustri studiosi di questo genere: ricevette ciascuno dei riconoscimenti sopra citati e gli furono attribuite numerose onorificenze per le sue ricerche sull'ottica, sulla meccanica celeste e sulla cosmologia; tuttavia non ottenne mai un impiego scientifico retribuito, né mai diresse un osservatorio che non fosse di sua proprietà. Anche il birraio Lassell, l'impiegato civile Sir Lockyer e il gentiluomo Sir Huggins ricevettero onorificenze e, come Sir William e Sir John Herschel, furono insigniti dell'ordine di cavaliere per il loro lavoro scientifico.
Questi astronomi erano accomunati, però, dalla totale dedizione all'astronomia. Sia che avessero raggiunto una posizione di indipendenza intellettuale salendo i gradini di una carriera professionale e retribuita, sia che ci fossero arrivati mediante le ricchezze personali, in entrambi i casi condividevano una dedizione completa all'eccellenza nella ricerca astronomica, che non può non essere considerata professionale.
Gli assistenti professionisti
Oltre agli astronomi professionisti stipendiati, che divennero direttori di osservatorio o scienziati di rilievo in istituzioni universitarie, durante il XIX sec. andò creandosi e sviluppandosi la categoria degli 'assistenti professionisti', in particolare in Gran Bretagna. Tuttavia, la posizione di questi astronomi era paradossale; infatti costoro se da un lato per svolgere le loro mansioni dovevano essere assai intelligenti e possedere notevoli capacità scientifiche, dall'altro la mancanza di mezzi economici e di qualificazioni accademiche di alto livello impediva loro di occupare la posizione di direttore di osservatorio. Questi assistenti spesso entravano negli osservatori all'età di 15 anni, dopo aver ottenuto un diploma in una scuola secondaria di indirizzo umanistico, nella quale dovevano aver dimostrato buone attitudini nella matematica; la situazione familiare aveva infatti impedito loro di frequentare l'università. Attraverso l'apprendistato, però, i giovani che possedevano le capacità necessarie giungevano a conoscere profondamente gli strumenti e le procedure dell'Osservatorio di Greenwich, e potevano andare in pensione all'età di 65 anni avendo raggiunto il ruolo di sovrintendente di un dipartimento: meridiano, transito, magnetico o altazimutale lunare. Nel 1860 il Royal Observatory di Greenwich aveva sette 'assistenti incaricati' di questo tipo, oltre a più di una dozzina di giovani osservatori e 'calcolatori', assunti con un contratto di breve durata. Quasi tutti gli osservatori ufficiali e accademici britannici, come Cambridge, Armagh, Dunsink ed Edimburgo, operavano in questo modo, sebbene con un personale assai ridotto e con scarse prospettive di promozione rispetto a Greenwich. Inoltre, nell'Osservatorio di Greenwich, al grado di ciascun assistente corrispondevano differenze di retribuzione. Nel 1856, per esempio, l'astronomo reale Airy percepiva un salario annuo di 1000 sterline, oltre all'alloggio gratuito e alla pensione di appannaggio reale conferita alla moglie. Il suo assistente principale, il reverendo Robert Main, che aveva conseguito un Master of Arts, e che in seguito divenne direttore del Radcliffe Observatory di Oxford, riceveva 470 sterline e doveva provvedere da solo all'alloggio. I salari degli assistenti incaricati, o professionisti, partivano da una somma annua di circa 130 sterline, per raggiungere un massimo di 290. Gli assistenti a breve termine percepivano generalmente meno di 50 sterline, e spesso, nonostante le loro capacità matematiche, abbandonavano l'astronomia all'età di 25 anni per cercare un lavoro come impiegati d'ufficio. Tuttavia, alcuni degli assistenti professionisti di Airy furono premiati per il loro lavoro scientifico; James Glaisher, Edwin Dunkin e William Ellis furono eletti membri della Royal Society in riconoscimento del lavoro scientifico svolto a Greenwich, e ciò li inserì decisamente nella comunità degli scienziati professionisti stipendiati, pur essendo la loro retribuzione assai modesta.
Per uno studioso che avesse iniziato la propria carriera nella comunità degli assistenti professionisti il modo migliore di acquisire prestigio era abbandonare gli Osservatori di Greenwich e Cambridge e svolgere la funzione di sovrintendente stipendiato in un osservatorio privato. John Russel Hind lasciò Greenwich nel 1844, dopo aver lavorato per soli quattro anni come assistente all'Osservatorio reale, per dirigere l'osservatorio privato di George Bishop, situato in Regent's Park a Londra, dove divenne famoso per la scoperta di due comete e dieci asteroidi. Dopo il 1853 Hind coniugò la direzione dell'osservatorio privato di Bishop con il posto di sovrintendente dell'ufficio dell'almanacco nautico, di gran prestigio accademico e politico. Questo astronomo autodidatta, assunto da un privato, fu insignito dei più prestigiosi riconoscimenti dell'astronomia professionale: ricevette la medaglia d'oro della Royal Astronomical Society, fu eletto membro della Royal Society, ricevette le medaglie dell'Institut de France e dell'Institut Lalande, fu eletto membro corrispondente dell'Accademia delle Scienze svedese, dell'Academia Scientiarum Imperialis Petropolitana di San Pietroburgo e dell'Académie des Sciences, e ricevette infine numerose lauree honoris causa. Altri studiosi si trasferirono all'estero, come Charles Todd, assistente di Greenwich, che per l'importante lavoro scientifico svolto in Australia fu eletto membro della Royal Society e insignito dell'ordine di cavaliere. Anche nell'Europa continentale si verificarono simili progressioni di carriera. Il succitato selenografo tedesco Schmidt iniziò la sua carriera scientifica come assistente in un piccolo osservatorio privato presso Düsseldorf, prima di coronare la sua carriera con la prestigiosa direzione dell'Osservatorio di Atene. Mädler, che iniziò come assistente all'osservatorio selenografico privato di Beer, a Berlino, intraprese una prestigiosa carriera di professore a Dorpat. Al contrario, Albert Marth, che aveva studiato presso l'Osservatorio di Königsberg, lavorò successivamente come assistente professionista in molti osservatori privati britannici.
Sebbene il lavoro in astronomia fosse una prerogativa quasi esclusivamente maschile, alcune donne lavorarono nel settore come assistenti professioniste a partire dal 1870. Anne Walker lavorò come assistente stipendiata nell'Osservatorio dell'Università di Cambridge dal 1879 ‒ quando quindicenne aveva lasciato la scuola ‒ fino al 1903. Tuttavia, quando lasciò l'Osservatorio di Cambridge aveva già stabilito due primati: era infatti di gran lunga la donna che aveva lavorato di più nel settore, con i suoi 24 anni di servizio, e la più pagata, con un salario di 100 sterline annue. Essa però non aveva prospettive di promozione, e di lei non si seppe più nulla dall'età di 39 anni. Alice Everett e Annie Russel Maunder, entrambe laureate in matematica all'Università di Cambridge, divennero, nel 1890, le prime donne a lavorare con un contratto breve a Greenwich. Sebbene possedessero qualifiche universitarie molto elevate, il loro sesso le relegò a posti di assistente assai umili (erano pagate circa 50 sterline l'anno), che entrambe abbandonarono presto per dedicarsi ad altre attività. Le donne che effettuavano misurazioni sulle lastre alla Harvard University, assunte da Edward C. Pickering, erano effettivamente ancora assistenti professioniste, con prospettive di promozione assai ridotte, a dispetto della loro istruzione universitaria.
L'unico osservatorio britannico che, com'era costume nell'Europa continentale, assumeva assistenti laureati con contratti di breve durata, invece di professionisti a lungo termine, era quello di Durham, diretto da Temple Chevallier.
Conclusioni
Lo sviluppo della professionalizzazione dell'astronomia ottocentesca fu il risultato di specifiche esigenze intellettuali e di domande poste alla scienza per rispondere a questioni nuove e sempre più complesse sulla natura dell'Universo. Questa complessità diede origine a nuove esigenze tecnologiche che richiedevano nuovi mezzi economici e quindi l'intervento di un forte mecenatismo e di altre forme di finanziamento, che permettessero di retribuire anche le ore di lavoro degli scienziati. All'inizio del XX sec., però, l'impegno necessario, in termini di istruzione, tempo e risorse, segnò l'inizio del declino, tecnico e intellettuale, della tradizione dei grandi dilettanti che fra il 1780 e il 1900 avevano contribuito a sviluppare e avevano sostenuto numerosi nuovi rami dell'astronomia. Il fotografo britannico di galassie Isaac Roberts (1829-1904) e Sir Lockyer furono due fra gli ultimi rappresentanti di questa categoria.
Tuttavia, uno degli sviluppi più significativi della seconda metà dell'Ottocento in Gran Bretagna, nel resto di Europa e negli Stati Uniti fu proprio l'emergere di astronomi dilettanti di una certa serietà. Si trattava di persone per le quali l'astronomia non era un'attività a tempo pieno finanziata con mezzi propri, ma uno svago di tipo creativo. Dal 1859, momento in cui il reverendo Thomas W. Webb iniziò a galvanizzare questi dilettanti e in cui furono fondate società astronomiche specialistiche per soddisfare le loro aspirazioni, orientate verso l'osservazione piuttosto che verso la teoria, questo movimento crebbe a livello internazionale. Gli astronomi dilettanti, se ben equipaggiati, svolgono, ancora oggi, una gran quantità di lavoro utile e di eccezionale valore per i professionisti, pur non essendo più la punta di diamante delle ricerche astronomiche. Questo tipo di osservazioni includono lo studio degli asteroidi e delle comete, gli studi sulle eclissi, il controllo delle stelle variabili e le 'ricognizioni' fotoelettriche periodiche delle galassie distanti al fine di individuare le supernovae.
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