Pierre Bouguer importante fisico e matematico nasce il 16 febbraio 1698 a Le Croisic in Francia. È il primo a verificare la teoria della gravitazione dando un contribuendo fondamentale alla comprensione della crosta terrestre.
Bouguer e la gravità
Nella primavera del 1735 dieci scienziati si imbarcarono per il Perù, l’attuale Ecuador, per una spedizione francese organizzata dall’Académie Royale des Sciences. La spedizione, guidata da Louis Godin astronomo, da Charles-Marie de la Condamine matematico e da Pierre Bouguer, salpò da La Rochelle. Giunse dopo un anno a Quito.
Lo scopo della spedizione è quello di misurare un arco di grado all’equatore per comprendere se, in questa parte della Terra, fosse più lungo o più corto di quello misurato in Francia. Di conseguenza tale misura avrebbe permesso di calcolare la reale forma della Terra e definire se fosse schiacciata o allungata ai poli.
Bouguer attraverso le prime misure relative della gravità effettuate all’equatore riuscì ad ottenere i corretti valori della misura dell’arco di grado per ogni punto della superficie terreste alle diverse quote.
Che forma ha la Terra?
Tra la fine del ‘700 e inizio dell’800 del secolo scorso, era in atto una aspra diatriba tra Francia e Inghilterra sulla reale forma della Terra. La controversia scoppiò in seguito alla pubblicazione della teoria della gravitazione di Isaac Newton avvenuta nel 1687 con Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
Secondo i francesi, che sposavano la teoria cartesiana, la forma della Terra era allungata ai poli e schiacciata all’equatore. Ciò era frutto di misure dirette effettuate con una ragionevole accuratezza mediante il metodo della triangolazione condotte, tra il 1669 e il 1670, ad opera dell’abate Jean Picard. L’astronomo Picard misurò il tratto di meridiano passante per l’Osservatorio di Parigi, da Parigi ad Amiens, costruendo una catena di tredici triangoli. Inoltre utilizzò una base misurata a terra e gli angoli a partire da punti visibili gli uni dagli altri, come torri e campanili.
Contemporaneamente Jean Richer nel 1670, dopo il trasloco dell’orologio a pendolo da Parigi a Cayenne nella Guinea francese in Sud America, scoprì che l’orologio aveva perso circa 2,5 minuti al giorno. Richer dedusse correttamente che il cambiamento era dovuto alla variazione della gravità, come previsto dalla legge del pendolo di Galilei, e deriva dalla modifica nella latitudine da Parigi fino all’equatore.
Cassini trasferitosi a Parigi continuò, come i suoi discendenti, il lavoro di Picard estendendo la triangolazione a tutta la Francia. Il contributo è decisivo in quanto creò la prima carta geografica, basata sulla triangolazione geodetica che copriva tutto il territorio del Regno di Francia. Cassini nel 1718 dedusse che la Terra non era una sfera perfetta ma bensì uno “sferoide allungato verso i poli e schiacciato all’equatore”.
Invece dall’altra parte della Manica, Newton formulò la teoria della gravitazione attraverso calcoli matematici. Dubbi sulla teoria della gravità svanirono quando lo stesso Newton osservò le stime di Picard sulle dimensioni della Terra e l’accordo impressionante tra le osservazioni e la sua teoria. Newton dimostrò che la forma della Terra è quella di uno sferoide schiacciato ai poli e rigonfio all’equatore. Questa forma è dovuta al movimento di rotazione della Terra intorno al proprio asse e alla sua massa causando una forza centrifuga maggiore all’equatore rispetto ai poli. Pertanto la Terra presentava una differenza di gravità in ogni sua parte della superficie.
Le spedizioni scientifiche
Nel 1733, l’Académie Royale des Sciences di Francia per mettere fine a questa controversia decise di inviare, su ordine del re Luigi XV di Borbone, due missioni geodetiche per misurare gli archi di meridiano a latitudini molto differenti.
Nel 1736 la spedizione polare guidata da Pierre Louis Moreau de Maupertuis effettuò misurazioni in Lapponia al Circolo Polare Artico dimostravano l’appiattimento polare della Terra.
La seconda spedizione partì nella primavera del 1735 con destinazione Nuovo Mondo. Questa passò alla storia come la prima spedizione internazionale dell’età moderna. A bordo della nave Portefaix sono infatti imbarcati strumenti scientifici di massima precisione. Tale strumentazione è appositamente realizzata da un artigiano londinese su indicazione dallo stesso Edmond Halley, l’astronomo più famoso d’Inghilterra. Sono forniti quadranti dotati di telescopi per misurare la distanza angolare, un telescopio zenitale per l’osservazione celeste, e un orologio a pendolo che segnava i secondi per determinare la forza di gravità all’equatore.
Nel marzo del 1736 la spedizione giunse sulle coste dell’Ecuador. A maggio dello stesso anno il team di scienziati entrò a Quito.
All’equatore
Nel Nuovo Mondo, lungo il percorso che dalla costa portò a Quito, Bouguer constatò la complessa conformazione geografica. Quindi propose di svolgere le operazioni di misura presso la costa dal momento che sarebbe stato più semplici senza che fosse quindi necessario trasporre i calcoli al livello del mare. Tuttavia questa ipotesi fu scartata dagli altri membri del team scientifico. La misura dell’arco di meridiano concordata da misurare era quella che passa per Quito posta sull’altopiano, a circa 2850 metri sul livello del mare, fino a Cuenca per una lunghezza di 300 chilometri.
Bouguer effettuò molte osservazioni gravimetriche con un pendolo a diverse altitudini. Infatti mostrò subito preoccupazione sui possibili effetti determinati dall’attrazione gravitazionale delle montagne durante l’esecuzione delle misure e cercò di ovviare a questo problema. Ciò era scaturito dalle osservazioni sulle variazione della forza di gravità, misurata su un altopiano, da quella calcolata in base alla quota. Ne attribuì correttamente l’effetto della massa di rocce compresa tra ogni stazione e il livello medio del mare. Bouguer dedicò dieci anni a questa operazione pubblicando il resoconto completo nel 1749, “La figure de la terre”.
Attualmente questo effetto porta il suo nome in ambito geofisico (Correzione di Bouguer).
Riconoscimenti
Bouguer effettuò le prime misure relative della gravità all’equatore, ispirato proprio da Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, confermando così la teoria newtoniana. Lo studio di Bouguer insieme ai risultati della spedizione in Lapponia mostrarono che un grado di latitudine diminuisce in lunghezza dall’equatore ai poli, dimostrando che la forma è quella di un sferoide schiacciato ai poli, cioè il raggio equatoriale della Terra è di circa 21 km maggiore del raggio polare.
Successivamente in ambito geofisico è stato dato il nome di Anomalia di Bouguer alle piccole variazioni regionali nel campo gravitazionale terrestre risultanti da variazioni di densità nelle rocce sottostanti. Bouguer è il primo a rilevare queste piccole variazioni muovendo così i primi passi alla comprensione della crosta terrestre.
Un cratere sulla superficie di Marte porta il nome di Bouguer così come un cratere di impatto sulla Luna e un asteroide.
a cura di Maria Di Nezza