William Herschel, tracce per una biografia intellettuale

William Herschel, tracce per una biografia intellettuale

La vita e le opere di William Herschel hanno toccato molti aspetti della cultura del Settecento inglese e sarà necessario indagare le connessioni fra i tanti interessi di questo gentleman of science per comprendere le diverse fasi della sua vita, in particolare i passaggi da musicista ad astronomo dilettante, e da costruttore di strumenti a cosmologo. Gli interessi di Herschel non rispecchiarono l'agenda consueta per un astronomo della sua epoca, e sovente le questioni astronomiche affrontate furono influenzate da argomentazioni di stampo storico naturalistico, o musicale. Questa vastità di interessi e di contaminazioni trova probabilmente una ragione nella formazione e, più in generale, nella vita dell'astronomo. Un'altra difficoltà riguarda la sintesi delle comunicazioni presentate alla Royal Society. Esse interessarono molti aspetti dell'astronomia del periodo: dalla rotazione dei pianeti alle stelle variabili, dalle comete alla cosmologia, senza dimenticare il grande numero di oggetti scoperti, Urano su tutti ma anche nebulose e satelliti di pianeti primari.

Leggendo la corrispondenza ed i giornali astronomici tenuti nel corso di più di quaranta anni di attività, osserviamo una coesione degli argomenti trattati che ne rende difficile l'analisi. Nello stendere la biografia scientifica di quest'autore possiamo scegliere di percorrere almeno tre strade, ciascuna delle quali si rivela insufficiente a rendere l'omogeneità dell'opera. La prima è forse la più naturale e consiste nell'ordinare cronologicamente l'esposizione degli scritti secondo la data di comunicazione alla Royal Society. Questo criterio ha senz'altro il pregio di mostrare lo sviluppo dei singoli lavori di Herschel ma a mio avviso rischia di rendere frammentaria l'analisi dei singoli argomenti. Una seconda strada, meno battuta, consiste nell'ordinare gli oggetti studiati

secondo un criterio di prossimità spaziale , ma anche in questo modo si rischia di scomporre l'opera in tante parti, perdendo di vista gli elementi di continuità temporale. Infine è possibile ordinare la biografia assistendo allo sviluppo dei singoli argomenti. Anche in questo caso l'esposizione comporterebbe una difficoltà da parte del lettore di seguire la cronologia degli scritti, inoltre mancherebbero alcuni punti d'incontro fra i vari problemi, senza contare che si potrebbero trascurare tanti temi che non occupano un ruolo rilevante nelle opere pubblicate, o che non sono ben inseribili nell'ambito delle tematiche affrontate.

Tenuto conto di queste difficoltà, preferisco, comunque, focalizzare la mia attenzione sui singoli problemi stilandone un elenco commentato, e tentando di inserirlo nell'ambito delle vicende biografiche del loro autore. Questa scelta mi sembra l'unica in grado di introdurre i temi specifici che saranno trattati nei capitoli a seguire evitando lacune o ripetizioni nella narrazione.

Educazione e primi anni in Inghilterra.

William Herschel nacque a Hanover il 15 novembre 1738, terzo dei sei figli sopravissuti all'infanzia di Anna Ilse Moritzen e Isaac Herschel . Quest'ultimo preferì intraprendere la professione di musicista piuttosto che occuparsi di agricoltura come invece aveva fatto il resto della sua famiglia. Sulla figura Isaac e sulla sua formazione culturale non sono mancati apprezzamenti da parte degli storici, e lo stesso William, in alcune note autobiografiche, aveva descritto le vicissitudini della famiglia paterna, e quanto era accaduto durante i suoi primi anni di vita a Hanover. Isaac Herschel aveva dovuto acquisire da solo le conoscenze necessarie allo studio della musica, e, forse per questa ragione, insistette sull'importanza di impartire ai figli un'educazione musicale, anche se in ciò dovette scontrarsi con il parere contrario della moglie che temeva che l'istruzione avrebbe finito con l'allontanare da lei i propri figli. Tutti i figli della coppia finirono per mostrare del talento musicale, salvo la figlia maggiore Sophie, che si sposò con un collega del padre e il cui figlio entrò a far parte della corte di re Giorgio III in qualità di orchestrale.

William, ed il fratello maggiore Jacob si aggregarono alla banda militare di Hanover, di cui il padre era membro. A questo punto i fatti della Storia entrano in congiunzione con questa biografia. Nel 1756 scoppiò la guerra dei sette anni che vide Germania e Inghilterra impegnate contro Francia, Austria, Russia, Polonia e Svezia (nel 1762 anche la Spagna entrò nel conflitto).

Durante questo periodo William e Jacob soggiornarono due volte in Inghilterra. Il primo periodo, nel 1756, permise loro di costruirsi una rete di conoscenze che si rivelarono utili in seguito. Nella stessa occasione, William acquistò il Treatise on Human Understanding di John Locke. L'anno dopo, i due fratelli lasciarono l'esercito su suggerimento del padre e si rifugiarono in Inghilterra. Si tratta di un episodio controverso nella storiografia herscheliana e, nel corso degli anni, non sono mancate revisioni allo scopo di chiarire se si fosse trattato o meno di una diserzione. A partire dagli ultimi scritti di Hoskin, possiamo affermare che la versione comunemente accettata è che William Herschel fosse troppo giovane per essere iscritto nelle liste di leva e che quindi non si trattò di vera e propria diserzione

In Inghilterra i due Herschel si stabilirono inizialmente a Londra, in seguito preferirono spostarsi in provincia a causa del gran numero di musicisti che già frequentavano la città. Presto Jacob decise di tornare in Germania, dove gli era stato promesso un posto nell'orchestra imperiale, mentre William continuò a spostarsi accontentandosi di occupazioni come copista, concertista e insegnante di musica. In The Herschel s

_{Chronicle Constance Lubbock riporta alcune delle lettere di William al fratello in cui ci} sono delle lamentele per la vita errabonda cui era costretto. Nelle stesse lettere è anche possibile trovare testimonianze dell'eclettismo intellettuale del giovane, che si appassionò a vari argomenti: dalle lingue (oltre all'inglese, l'italiano, il francese, il latino, ed infine un tentativo rimasto incompiuto di apprendere il greco) all'ambito scientifico. In una lettera al matematico Charles Hutton del 1786, lo stesso William ricostruì questo succedersi di interessi:

the theory of music being connected with mathematics had induced me very early to read in Germany all what had been written upon the subject of harmony; and when not long after my arrival in England the valuable book of Dr Smith s Harmonics came into my hands, I perceived my ignorance and had recourse to other authors for information by which I was drawn on from one branch of mathematics to another

Finalmente nel 1766 il giovane poté trovare pace da quel continuo spostarsi, e si stabilì a Bath, una nota città termale che in quegli anni era particolarmente in voga. L'incarico era quello di organista presso l'Octagon Chapel, inoltre egli avrebbe potuto integrare i guadagni provenienti da questo impiego con altre esibizioni, oppure con l'insegnamento. Ben presto i suoi allievi si accorsero che l'attenzione del maestro era volta all'astronomia e non alla musica. Come sottolineò Bernard Linley, divenuto poi celebre come attore, nelle proprie Retrospections of the stage ricordando le lezioni seguite con Herschel:

His lodgings resembled an astronomer s much more than a musician s, being heaped up with globes, maps, telescopes, reflectors, &c., under which his piano was hid, and the violoncello, like a discarded favourite, skulked away in a corner

Le prime annotazioni astronomiche risalgono al 1766 e riguardarono un'eclisse di Luna e il pianeta Venere. Pochi anni dopo sua sorella Caroline soffrì questo cambiamento di interessi. William aveva portato la sorella via dalla casa materna di Hanover, dove si occupava delle mansioni domestiche, per farla trasferire con lui a Bath allo scopo di insegnarle la tecnica musicale La stessa Caroline racconta come nel viaggio fra Hanover e Bath il fratello le avesse insegnato a riconoscere le costellazioni, e che non appena giunsero in Inghilterra ebbe modo di assistere alla passione con cui William e l'altro fratello Alexander si dedicavano alla costruzione di telescopi . Per limitarci ad elencare alcune date, al 1773 risale l'acquisto di alcuni strumenti astronomici, al 1774 l'inizio della stesura di un diario delle osservazioni. Sempre in quell'anno Herschel osservò per la prima volta la nebulosa in Orione. A partire dal 1776 egli si impegnò con costanza nelle osservazioni lunari, mentre nel 1779 intraprese una rassegna di stelle. Progressivamente l'astronomia diventò da semplice passatempo una vera e propria mania. Negli anni trascorsi a Bath l'interesse per la filosofia naturale, e per l'astronomia in particolare, aumentò, tanto che ogni ora disponibile era occupata dallo studio oppure dall'osservazione astronomica. Nel 1779 il nostro autore prese la decisione di diminuire il numero di allievi giornalieri per dedicare più tempo ai suoi passatempi scientifici. Una notte di dicembre di quell'anno conobbe William Watson, che divenne una delle amicizie più importanti nella sua vita. Quest'ultimo avvicinò Herschel durante un'osservazione e lo introdusse alla Philosophical and Litterary Society di Bath di cui presto divenne uno dei membri più attivi. Il fatto che Watson facesse anche parte della Royal Society permise a Herschel di comunicare a quella società alcuni articoli. Questi

_{ultimi furono in alcuni casi pubblicati sulle Philosophical Transactions, mentre gli} interventi presentati alla società di Bath rimasero inediti fino al 1912 quando furono inclusi da Dreyer negli Scientific Papers of Sir William Herschel

Per iniziare la nostra sintesi ritengo opportuno esaminare la serie di articoli presentati alla Philosophical Society di Bath fra il 1780 ed il 1781, che riguardarono, la storia naturale, l'ottica, la morale e non ultime l'astronomia e la costruzione di lenti. Il primo articolo presentato fu "Observations on the Growth and Measurement of Corallines" , che riportava una serie di osservazioni e misurazioni effettuate al microscopio fra il 22 e il 28 gennaio 1780. Questo scritto sarà oggetto di riflessioni nei capitoli dedicati alla storia naturale anche se non conteneva conclusioni particolarmente importanti sotto questo punto di vista poiché Herschel in questa sede si preoccupò soltanto dell'adattabilità del polipo alla propria abitazione. Piuttosto, è interessante notare come egli mancò di porsi delle domande che avrebbero inserito questo scritto nel dibattito sugli zoofiti, o meglio sulla possibilità di indicare un punto di contatto fra il regno animale e quello vegetale. Paradossalmente undici anni dopo lui stesso paragonerà sé stesso a un naturalista che non riesca a demarcare i due regni pur essendo consapevole della differenza fra il perfetto animale e il perfetto vegetale . Sempre nel 1780 Herschel si impegnò in un dibattito sull'ottica di Priestley che lo portò ad alcune riflessioni sulla natura e le modalità d'azione delle forze centrali. Gli scritti presentati alla Society di Bath a riguardo furono:

"Observations on Dr. Priestley s Optical Desideratum- What becomes of Light?" Comunicato il 4 febbraio 178

"Addition to Observations on Dr. Priestley s Desideratum &c". Comunicato l' 1 febbraio 178

"On the Central Powers of the Particles of Matter"

Comunicato il 18 febbraio 178 "Proposition and Queries" Comunicato il 23 marzo 178 "On the Central Powers" Comunicato nel gennaio 178

Come è già stato evidenziato da Simon Schaffer nel 198 , in questa serie di scritti emerse una prima teoria di Herschel sulla materia, mentre le riflessioni sulla natura e sulle modalità d'azione delle forze centrali contengono un primo riferimento ad alcuni problemi riguardanti la cosmologia, su tutti la stabilità di un sistema basato su simili forze. Questi aspetti saranno esaminati nel prossimo capitolo nel tentativo di evidenziare quali dibattiti e quali teorie abbiano influenzato la formazione di Herschel come "Gentleman of Science".

Altri scritti presentati alla Society di Bath riguardavano l'elettricità

"Experiments in Electricity made by the Committee" Comunicato il 7 aprile 178

"Experiments in Electricity (continued)" Comunicato il 21 aprile 178

On the Electrical Fluid" Comunicato il 5 maggio 178

"Remarks on a Passage in Dr. Priestley History of Electricity" Comunicato il 22 dicembre 178

"Answer to the Question whether the Electrical Fire contains any sensible Degree of

Heat"

Comunicato il 22 dicembre 178 "On the Heat of Electrical Fire" Comunicato il 29 dicembre 178

"Appendix to the Electrical Experiments on the Thermometer" Comunicato il 6 gennaio 178

Altri articoli riguardarono questioni di ottica come "Experiments on Prince Rupert s Glass Drop" Comunicato il 14 aprile 178

"Continuation of the Experiments on Glass Drop" Comunicato il 19 maggio 178

"A short Account of some Curious Experiments on Glass Bottles taken from the last

Publication of the Bologna Society" Comunicato il 24 novembre 178

"Short Account of some Experiments upon Light that have been made by Zanottus, with a few Remarks upon them"

Comunicato il 1 dicembre 178

"Della Torre s Method of Making Crystal Globules to be used instead of Lenses for single Microscopes. Translated from the Italian Scelta di Opuscoli"

Comunicato il 9 febbraio 178

Altri articoli ebbero un carattere miscellaneo e riguardarono "The question, whether the Knowledge of the Classic Authors in their own Language is essentially necessary to one who would write English with Elegance and Perspicuity, considered"

Comunicato il 14 aprile 178

"On the Utility of Speculative Inquiries" Comunicato il 14 aprile 178

"On the Existence of Space" Comunicato il 12 maggio 178 "On Liberty and Necessity" Comunicato il 1 settembre 178

"Measurement of the Height of Landsdown and of Barrow Hill Infine non mancarono resoconti di osservazioni astronomiche: "Astronomical Observations on the Periodical Star in Collo Ceti "Observations on the Mountains of the Moon"

"Continuation of the Observations on the Height of the Lunar Mountains" "Communication of my Letter to the Reverend Doctor Maskelyne, On the Measurement of the Lunar Mountains

"Observations of the Occultation of Gamma Virginis, made with a view to determine whether any Effect of a Lunar Atmosphere could be perceived"

Comunicato il 17 agosto 178

"On the Periodical Star in Collo Ceti" Comunicato il 2 febbraio 178 "Account of a Comet"

Comunicato nel marzo 178

Quest'ultimo scritto fu presentato anche alla Royal Society e rappresentò una cesura nella vita di Herschel riportando la scoperta, non consapevole, di Urano.

L'alternarsi di argomenti così diversi, insieme alla sequenzialità di alcuni scritti, sembrano testimoniare oltre alla prolificità di Herschel anche la vivacità dei dibattiti che sorgevano in seno a questa Society e che probabilmente indirizzavano le riflessioni, le esperienze e le osservazioni dei membri.

Con la scoperta di Urano, e la nuova routine che Herschel dovette costruirsi in quanto King s Astronomer, concluse l'attiva partecipazione alle sedute della Philosophical Society di Bath, pur non cessando del tutto i rapporti con i suoi vecchi associati: oltre che con Watson, Herschel continuò ad avere contatti sporadici con alcuni di loro, informandosi delle sorti di questo circolo che purtroppo non sopravisse a lungo a causa della lontananza da Bath di molti suoi componenti.

La notte in cui conobbe William Watson, come abbiamo detto, Herschel era occupato in osservazioni che riguardavano l'attuazione di una rassegna di stelle e che gli fornirono materiale per lo studio sulle stelle doppie, il moto del sole e la comparazione della luminosità delle stelle, e che venne compiuta con un telescopio riflettore di sette piedi di

_{sua costruzione. Durante queste osservazioni egli vide uno strano oggetto nella} costellazione dei Gemelli, subito si rese conto che non si trattava di una stella e ipotizzò nei suoi appunti che fosse un pianeta oppure una cometa.

La scoperta di Urano.

Pochi giorni dopo l'avvistamento, il 26 aprile, Watson lesse alla Royal Society uno scritto di Herschel dal titolo "Account of a Comet in cui era annunciato l'avvistamento di una cometa. Come giustamente evidenzia Hoskin , il tono piano dell'articolo evidenzia l'ordinarietà dell'evento, poiché gli avvistamenti di comete erano piuttosto frequenti

L'articolo presentato da Watson iniziava con queste parole:

On Tuesday the 13th of March, between ten and eleven in the evening, while I was examining the small stars in the neighbourhood of H Geminorum, I perceived one that appeared visibly larger than the rest: being struck with its uncommon magnitude, I compared it to H Geminorum and the small star in the quartile between Auriga and Gemini, and finding it so much larger than other of them, suspected it to be a comet

Quell'episodio convinse Herschel a concentrarsi sullo strano oggetto per appurare se si trattasse effettivamente di una cometa. I metodi usati consistevano nella misurazione del diametro, della luminosità e del moto. Queste verifiche dettero esito positivo e fu registrato l'ennesimo avvistamento di una cometa, poiché il diametro era aumentato con il potenziamento degli ingrandimenti usati, mentre a ingrandimenti maggiori era corrisposta una diminuzione della luminosità dell'oggetto. Entrambe queste circostanze si verificano nelle osservazioni di pianeti e comete, mentre la luminosità e il diametro apparente delle stelle non risentono del variare degli ingrandimenti usati. Inoltre il moto di questo oggetto fu percepito senza difficoltà da Herschel che aveva preso come punti di riferimento le stelle presenti sullo sfondo. In particolare questo aspetto suscitò lo stupore, se non la perplessità, degli altri astronomi, sentimenti cui egli dovette in qualche modo offrire una spiegazione Ad esempio, a Messier che si diceva impressionato della facilità con cui egli aveva individuato il moto della cometa Herschel rispose descrivendo il modo e gli strumenti con cui era pervenuto alla scoperta , mentre nel rispondere ai dubbi degli altri astronomi affermò che la bontà della strumentazione in suo possesso aveva reso possibile il riconoscimento delle particolarità dell'aspetto del corpo celeste, e del suo moto rispetto alle stelle vicine. La cometa in realtà era il pianeta oggi conosciuto come Urano la cui orbita fu calcolata, indipendentemente l'uno dall'altro, da Lexel e Laplace. Si tratta del primo pianeta la cui scoperta sia stata registrata nella storia dell'astronomia. Si può, anzi, affermare che Urano sia stato anche l'ultimo pianeta scoperto su base puramente osservativa, poiché Nettuno e Plutone furono scoperti grazie al calcolo delle perturbazioni dell'orbita di Urano, per quanto riguarda Nettuno, e delle orbite di Urano e Nettuno per quanto riguarda Plutone. La particolarità della scoperta aumentò la curiosità con cui il mondo scientifico guardava al lavoro di questo dilettante. Nel rispondere alle domande degli altri astronomi Herschel tornò a banalizzare l'avvenimento. In quel periodo egli stava osservando proprio quella zona del cielo, e ciò lo avrebbe portato senz'altro a vedere quell'oggetto. Come scrisse due anni dopo a Lichtenberg se non l'avesse scoperto quella notte l'avrebbe comunque visto la notte

_successiva.

Figura 1 Estratto dalla lettera di William Herschel a Lichtenberg 15 Febbraio 178

I rapporti con la corte e quelli con gli altri astronomi.

Una volta che fu compresa l'entità di quella scoperta, la vita di Herschel cambiò bruscamente: fu insignito della medaglia Copley, eletto membro della Royal Society e tramite l'intercessione di Watson e di Banks ricevette il patrocinio della corona inglese, cosa che gli permise di abbandonare la musica per dedicarsi unicamente all'astronomia. Il passaggio ad un maggiore impegno nell'attività astronomica, e i preparativi per l'incontro a corte distrassero Herschel dalla preparazione di un concerto che risultò essere un vero e proprio fallimento e si portò dietro critiche e polemiche come questa:

The chorus singers were repeatedly at a loss whether to stand up or keep their seats; and Mr. Rauzzini had almost trampled Miss Storer to death, in endeavouring to sing from Mr. Croft s paper, instead of his own, which neither himself or the conductor of the band knew anything of

L'abbandono della carriera musicale, la scoperta di Urano, l'incontro con la vita di corte e con le più importanti personalità scientifiche, ed infine la possibilità di dedicarsi a tempo pieno all'astronomia rendono gli anni a cavallo fra il 1779 e il 1782 il periodo della vita di Herschel più ricco di spunti per un esame puramente biografico. Le tracce che seguiremo riguardano ovviamente la vita di corte e la fine della carriera musicale a Bath, che si ripercuoterà particolarmente sulla vita di Caroline . Soprattutto sarà degna di nota l'accettazione delle osservazioni e degli strumenti di Herschel. Sembra, infatti, che il primo giudizio sul suo lavoro avesse riguardato proprio le sue capacità di costruttore e di osservatore, una volta che queste furono appurate anche lui poté essere accettato a tutti gli effetti come astronomo.

Prima della concessione della pensione reale Herschel dovette rimanere a corte per un periodo piuttosto lungo. In questo lasso di tempo furono esaminati i telescopi e gli strumenti astronomici in suo possesso sia dal re sia da Maskelyne, che all'epoca era Royal Astronomer. Gli strumenti di Herschel furono trasferiti a Greenwich dove vennero esaminati e confrontati con quelli dell'osservatorio . Il risultato fu che essi si rivelarono superiori a quelli lì custoditi e Maskelyne chiese a Herschel di costruire un telescopio per l'osservatorio reale. Successivamente quest'ultimo dovette attendere che lo stesso re fosse disponibile a verificare le qualità dello strumento da lui usato. Nel frattempo si trattenne a corte, dove partecipò a vari eventi fra cui alcuni concerti eseguiti da George Griesbach figlio della sorella maggiore Sophie. Contemporaneamente dovette intrattenere la famiglia reale con osservazioni, e talvolta improvvisare rimedi alle avverse condizioni climatiche.

Il commento a questo periodo fu piuttosto caustico, egli si diceva, infatti, contrariato per lo stupore e l'ammirazione suscitati dai propri strumenti e perché la sua permanenza a

_{corte lo costringeva a tralasciare le proprie osservazioni:} Among opticians and astronomers nothing now is talked of but what they call my Great discoveries. Alas! This shows how far they are behind, when such trifles as I have seen and done are called great let me but get it again! I will make such telescopes, and see such things.that is, I will endeavour to do so

Il soggiorno a corte ebbe comunque gli effetti sperati. Herschel fu nominato King s astronomer e gli fu assegnata una pensione annua di 200 sterline, certamente inferiore ai propri proventi come musicista ma non disdegnabile se paragonata a quanto assegnato al Royal astronomer. In ogni caso questa cifra suscitò l'amarezza di Watson che commentò che:

Never brought Monarch honour so cheap

Come contropartita Herschel doveva trasferirsi vicino a Windsor ed essere disponibile a intrattenere la famiglia reale ogni volta che questa fosse stata interessata a osservazioni astronomiche. Su consiglio di Banks e Watson Herschel aveva dedicato la scoperta al re chiamando il pianeta Georgium Sidus. Fu proprio questo l'onore ricevuto da Giorgio III, e non da questi adeguatamente ricompensato, a cui si riveferiva il commento di Watson. Questa decisione era stata presa sull'esempio di quanto riportato nella letteratura latina riguardo all'attribuzione da parte di Orazio di un astro in onore a Giulio Cesare . Nello spiegare i motivi della scelta Herschel aggiunse anche che nomi di divinità non avrebbero rispecchiato lo spirito illuminato dell'epoca , e che il nome Georgium Sidus avrebbe da solo fornito indicazioni riguardo al luogo e all'epoca della scoperta, oltre che

_{essere un giusto tributo a un re promotore delle scienze e delle arti.}

Figura 2 Dedica del pianeta. Biglietto autografo di Herschel

Per quanto riguarda la parte più strettamente familiare della biografia, la scoperta di Urano, e la conseguente affermazione come astronomo, determinarono un cambiamento nel ménage di William, Caroline ed Alexander Herschel. Dopo essere stato ricevuto a corte, William poté dedicarsi a tempo pieno all'astronomia. Come abbiamo visto, una delle condizioni imposte dal re riguardava il domicilio, e Herschel, seguito dalla sorella, dovette abbandonare la casa di Bath per avvicinarsi a Windsor, mentre il fratello, che lo aveva assistito costantemente nella costruzione degli strumenti rimase a Bath dove continuò a occuparsi di musica fino alla morte avvenuta nel 1821. Pur finendo la convivenza, non cessarono i loro incontri e soprattutto la loro collaborazione, e Alexander continuò a essere una valida fonte di suggerimenti per il fratello . Da Bath William e Caroline si spostarono a Datchet, a Clay Hall. Infine, nel 1786 si stabilirono a Slough, dato che le precedenti sistemazioni si erano rivelate scelte infelici la prima perché soggetta ad alluvioni, la seconda per i cattivi rapporti con la proprietaria della casa. Le osservazioni di Herschel non risentirono in maniera significativa degli spostamenti, visto che riprendevano regolarmente non appena erano stati montati gli strumenti. Slough si rivelò una scelta migliore poiché lì Herschel si trovava in una posizione favorevole per intrattenere la famiglia reale e la corte con osservazioni astronomiche, inoltre dispose, dello spazio necessario alla costruzione del 40 piedi. Anche la sfera privata fu toccata da quella decisione; a Slough infatti William conobbe Mary Baldwin, che sposò quando questa rimase vedova del suo amico John Pitt. La felice situazione economica della consorte, insieme ai proventi derivanti dalla costruzione di telescopi, permise a Herschel di integrare la pensione concessagli da re Giorgio III. Il matrimonio avvenne nel 1788, accolto con favore dagli amici di William ma non del tutto dalla sorella che forse si vide togliere il ruolo che aveva avuto nei 16 anni in cui aveva vissuto in Inghilterra. Anche se la loro collaborazione non ne risentì, il matrimonio determinò un raffreddamento nei rapporti, tanto che Caroline distrusse i propri diari relativi a quegli anni. La riappacificazione avvenne nel 1792 con la nascita

_{di John Herschel}

Una volta stabilita la natura planetaria del nuovo astro si cercò di risalire alle precedenti occasioni in cui era stato osservato. In una lettera di De Magellan a Herschel sono riportate le conclusioni di Bode sui precedenti avvistamenti del pianeta:

Mr. Bode en faisant la révision du catalogue des étoiles fixes de Mayer, a trouvé que Mayer avait observé en 1757 une étoile dans les Poissons avec 16° 52' de long. Et 48° de lat. Austr. Qui ne s'y trouve plus. Or d'après les éléments pour l'Astre nouveau il aurait dû se trouver dans ce lieu l'année 1757, et même avec une latitude telle que Mayer l'a observé; ce qui donne une preuve, si non tout à fait décisive, au moins très probable, que cet Astre est une Planète, dont la révolution est de 82 ans. Il y a outre cela une étoile observée par Ticho, qui est dans le même cas; mais pour celle-ci la chose est plus incertaine⁷

Abbiamo già accennato a come la sua figura di osservatore e costruttore avesse causato delle riserve all'interno della comunità astronomica, e sembra proprio che il superamento di queste titubanze sia stato indispensabile perché egli potesse essere finalmente riconosciuto come un astronomo. Una prova di questo può essere la lettera di Herschel, indirizzata a Banks nel 1782, che fu successivamente pubblicata all'interno delle Philosophical Transactions con il titolo "A letter to obviate some Doubts concerning the great Magnifyng Powers used . In essa Herschel riferiva i vari metodi usati per stabilire quali fossero i poteri di ingrandimento degli specchi insieme al resoconto degli inconvenienti delle loro applicazioni. Inoltre, dal carteggio privato di quell'anno vediamo che il confronto di Herschel con gli altri astronomi non riguardò solamente la qualità degli strumenti ma anche la propria abilità di osservatore .

In alcune lettere Herschel tentò di diradare i dubbi sia ricordando la propria consuetudine con l'attività osservativa sia ipotizzando un'analogia fra il vedere e una qualunque forma d'arte. Questo atteggiamento avrebbe dovuto vincere la ritrosia mostrata dagli altri astronomi nella ricezione delle osservazioni herscheliane. Nelle lettere di questo periodo emergeva chiaramente la sua convinzione che ci fosse una somiglianza fra l'osservazione e l'attività artistica. Di conseguenza nello spiegare i propri metodi e nel cercare di condividere i propri risultati con gli altri astronomi e fellows della Royal Society, egli mutuava linguaggio ed esempi dall'arte da lui più conosciuta ovvero la musica. Nel momento in cui doveva giustificare la propria figura di astronomo scelse di educare i propri corrispondenti all'osservazione, allo stesso modo in cui aveva impartito lezioni di musica ai propri allievi negli anni trascorsi a Bath. In una lettera a Watson, ad esempio, fornì all'amico alcune indicazioni su come esercitare al meglio le proprie capacità osservative cambiando gli ingrandimenti del telescopio. Si tratta di un tema fondamentale nella vita del nostro autore perché riguardò la sua accettazione come astronomo, costruttore di strumenti e osservatore. A questo tema dedicheremo più ampio spazio all'interno del prossimo capitolo, per il momento preferisco limitarmi a elencare i momenti che portarono alla soluzione di questa impasse.

Alla sua attività di osservatore dedicheremo la gran parte della tesi, mentre per quanto riguarda, invece, la costruzione di telescopi avremo meno occasioni per tornare a parlarne. Dato che questo argomento è strettamente correlato a quello dei rapporti del nostro autore con gli altri astronomi e con il re ritengo opportuno dedicare il resto di questa sezione a questo tema biografico. La stessa perseveranza mostrata nelle osservazioni astronomiche si manifestava anche nell'attività di costruttore che Herschel aveva appreso attraverso libri di Smith e Ferguson. Nel 1773 si era procurato la strumentazione necessaria alla costruzione di telescopi riflettori, acquistandola da un artigiano della zona intenzionato a cessare questo genere di lavoro. La sempre maggiore esperienza, e la convinzione che telescopi sempre più grandi avrebbero portato contributi decisivi alla osservazione astronomica, lo convinsero a dedicarsi alla costruzione di telescopi, attività che si concretizzò in un crescendo delle loro dimensioni. Contemporaneamente le sue capacità di costruttore si erano sviluppate grazie al costante esercizio. Di tutti gli strumenti in suo possesso, i più importanti per il ruolo esercitato nell'attività osservativa, sono stati il 7 piedi con cui venne scoperto Urano, il grande 20 piedi con cui, a partire dal 1783, furono effettuate le osservazioni riguardanti la cosmologia, il 10 piedi costruito per garantirsi la possibilità di osservare più comodamente durante l'età avanzata. A questi strumenti è necessario aggiungere il

40 piedi che fu a lungo il più grande telescopio al mondo, ma che non ebbe un corrispettivo nell'attività osservativa venendo quasi subito abbandonato per una serie di problematiche, non ultima la sua difficile manutenzione e la scarsa maneggevolezza, e il telescopio 25 piedi costruito per il re di Spagna che Herschel considerò il miglior strumento da lui costruito. In realtà nel 1781, supportato dal fratello Alexander, egli aveva già tentato di costruire un telescopio di 30 piedi. Il tentativo non era andato a buon fine e la testimonianza di Caroline parlò di un fallimento dovuto alla rottura dello stampo in cui era contenuto il vetro fuso che, nel fuoriuscire, mise a serio rischio l'incolumità dei suoi due fratelli. Una volta ottenuta la protezione reale Herschel poté riprendere il progetto di costruire un telescopio di grandi dimensioni. Come da protocollo propose al re, tramite la mediazione di Joseph Banks, la costruzione di un telescopio riflettore che avrebbe dovuto avere una distanza focale di 30 o 40 piedi. Re Giorgio III scelse la seconda opzione e stanziò un finanziamento di 2000£ che dovette essere rinnovato una seconda volta. In realtà la costruzione di questo telescopio contribuì a inasprire i rapporti con il proprio protettore, che, forse, già in quegli anni cominciava a mostrare i segni di quella insania che nel 18 1 portò alla reggenza di suo figlio Giorgio IV, grazie al Regency Act del 1810. Caroline Herschel espresse anni dopo in una lettera al nipote John il proprio rammarico per la reazione del re alle richieste del fratello di un nuovo finanziamento necessario alla costruzione e alla manutenzione del 40 piedi:

but there can be no harm in telling my dear nephew, that I never felt satisfied with the support your father received towards his undertakings, and far less with the ungracious manner in which it was granted. For the last sum came with a message that more must never be asked for.

(Oh! How degradated I felt even for himself whenever I thought of it)

Le aspettative create all'interno della comunità astronomica inglese, e non solo, dal progetto di costruzione di questo strumento furono enormi. La comune convinzione che a telescopi maggiori sarebbe corrisposto un maggiore potere di vedere oggetti lontani, unita alla fama acquisita da Herschel come osservatore e costruttore di strumenti, portò gli astronomi dell'epoca ad aspettare con grande fiducia e impazienza i risultati del 40 piedi. La costruzione durò fra il 1785 ed il 1789. Lo stesso re Giorgio III partecipò al clima di attesa per quest'opera e come ricordò molti anni dopo Caroline in una lettera alla moglie del nipote:

One anecdote of the Tube I must give you (if you have not already heard it). Before the optical part was finished many visitors had the curiosity to walk through it, among the rest King George III. And the Archibishop of Canterbury following the King and finding it difficult to proceed, the King turned to give him the hand saying "Come, my Lord Bishop, I will show you the way to Heaven". This was in the year 1787, August 17^th when the King and the Queen, the Duke of York and some of the Princesses were of the company

Come abbiamo detto il re si lamentò per il grande dispendio di tempo e denaro che questa opera aveva determinato, e Herschel fu costretto a fornirgli, tramite Banks, un secondo preventivo dettagliato sulle spese in cui la corona avrebbe dovuto incorrere. La realizzazione del 40 piedi non impegnò soltanto la famiglia Herschel: anche alcuni dei loro amici più stretti si improvvisarono costruttori, tanto che Caroline descrive William Watson impegnato nella costruzione dello stampo dello specchio del telescopio. Nella costruzione di alcuni dei suoi telescopi Herschel aveva sperimentato alcune innovazioni con cui modificare l'assetto newtoniano. In un primo momento egli tentò una costruzione a due oculari da lui definita Binocular Vision, ma accorgendosi di alcuni inconvenienti, fra cui quello facilmente intuibile per cui un occhio finisce con il prendere il sopravvento sull'altro, preferì abbandonare questo genere di tentativi, cosa che avvenne definitivamente nel 178 . A quell'assetto ne preferì un altro che denominò Frontal View. Entrambe queste tipologie erano già state provate nel telescopio riflettore nel 20 piedi, ma solo negli anni della costruzione del 40 piedi Herschel si rese conto della bontà del secondo metodo; in un suo appunto del settembre 1786 affermò che:

I repeated some former experiments by looking into the telescope at the front without the small reflecting mirror, and found the image as good as at the side; the light is incomparably more brilliant,& I thought sometimes that the stars were, if not better, at least full as well defined as in the Newtonian way , so that it seems I have heretofore too hastily laid it aside. () On a mature consideration we find that writing and often reading are generally done by looking nearly either more or less downwards and even perpendicularly on the paper or book; and yet these are things that can be done for many hours together without great fatigue

John Herschel nel suo scritto riguardante i telescopi pubblicato in un numero dell' Encyclopaedia Britannica e poi riedito in un volume separato nel 1861, descrisse l'assetto della Frontal View e la sua storia, attribuendone una prima ideazione a Le Maire, anche se l'uso fattone da William Herschel aveva finito per collegare questa costruzione al suo nome, tanto che i telescopi costruiti secondo questo schema erano detti herscheliani. In quelle poche pagine John Herschel elencava i pregi e i difetti di questo tipo di strumenti, fra i primi la possibilità di catturare più luce e l'adozione di una posizione più comoda per l'astronomo, appetibile soprattutto da chi svolga lunghe sedute di osservazione. Il difetto principale consisteva, invece, nel rischio di aumentare l'aberrazione dello specchio dovuta all'incidenza obliqua dei raggi su di esso. Nel paragrafo conclusivo John Herschel accennava brevemente agli sforzi paterni destinati alla costruzione di grandi telescopi:

at the epoch when Sir William Herschel commenced his astronomical labours (1776), the apparent hopelessness of constructing very large achromatic object glasses, rendered the reflecting principle the only one which offered the prospect of an unlimited increase of optical power. Devoting himself to this object, he succeeded in constructing reflectors gradually increasing in dimensions from 7, 10, 14, up to 20, 25, and even 40 feet in focal length, and with aperture proportional of 6, 8, 12, 18, 24, as far as 48 inches

Le enormi aspettative riguardanti il telescopio 40 piedi che da alcuni fu considerato l'ottava meraviglia del mondo, non vennero però mantenute dai risultati conseguiti con esso. Seppure la scoperta di due satelliti di Saturno, successivamente denominati da John Herschel Mimas ed Enceladus, fosse stata attribuita a questo strumento lo stesso Herschel fu onesto nel ribadire che già ne aveva sospettato l'esistenza in base alle osservazioni compiute con il 20 piedi. L'ammirazione per quello strumento si rivelò affrettata, e l'entusiasmo mostrato da Banks in occasione di quelle scoperte⁷⁷ non trovò ulteriori conferme. Successivamente il nostro astronomo dovette spiegare in uno scritto alla Royal Society i motivi dell'abbandono di quello strumento. Queste ragioni riguardavano la grande sensibilità alle condizioni atmosferiche, il costante bisogno di manutenzione degli specchi che ne derivava, e la scarsa praticità dello strumento. Queste difficoltà diventavano importanti soprattutto considerando l'età ormai avanzata di Herschel che gli preferì un più modesto 10 piedi. Molto probabilmente ragioni profonde di quell'abbandono sono da ricercare anche nel cambiamento di teoria cosmologica. Nel corso degli anni Herschel aveva capito che la corsa a strumenti di dimensioni sempre maggiori non si sarebbe conclusa necessariamente nella risoluzione di tutte le nebulose osservate.

La fine del 40 piedi è raccontata ancora una volta da John Herschel che nel capodanno

1841, insieme alla propria famiglia lo distrusse improvvisando un sonetto che fu eseguito con l'accompagnamento dei colpi inferti al telescopio. Vale la pena riportare questo Requiem nella sua interezza perché oltre a un episodio spensierato riporta alcuni aspetti dell'immagine di William Herschel:

In the old telescopes tube we sit,

And the shades of the past around us flit; His Requiem sing we with shout and din, Chorus: Merrily Merrily let us all sing,

And make the old Telescope rattle and ring.

Full fifty years did he laugh the storm,

And the blast could not shake his majestic form; Now prone he lies, where he once stood high,

And searched the deep heaven with his broad-bright eye. Chorus: Merrily..

There are wonders no living wight hath seen, Which within this hollow have pictured been; Which mortal record can ne'er recall,

And are known to him one who made them all. Chorus: Merrily

Here watched our Father the wintry night,

And his gaze hath been fed with pre-Adamite light; While Planets above him in mystic dance,

Sent down on his toils a propitious glance.

_{Chorus: Merrily.}

L'importanza che in pagine dedicate alla biografia di William Herschel questo sonetto può assumere è concentrata nelle ultime due stanze. Nella penultima viene ribadita la straordinarietà dello strumento che ha mostrato meraviglie che altrimenti sarebbero state destinate al solo Creatore (And are known to him one who made them all) perché irraggiungibili per occhi mortali. Nell'ultima stanza è descritta la figura del costruttore che osservando nelle notti invernali ha avuto sopra di sé i moti dei pianeti che hanno premiato i suoi duri sforzi con un'occhiata fortunata, il riferimento riguarda, molto probabilmente, la scoperta di Urano. Ancora più dense di significato per le nostre ricerche sono le righe immediatamente successive che descrivono William Herschel come qualcuno che osservando nelle notti invernali abbia avuto il proprio sguardo nutrito da una luce pre-adamitica, aggettivo che potrebbe rimandare alla correlazione fra la distanza spaziale degli oggetti e una loro distanza temporale, argomento su cui saranno incentrate alcune delle prossime pagine.

Il commercio di telescopi e la fama come osservatore e astronomo permisero a Herschel di intrattenere una fitta rete di scambi epistolari e di contatti con le personalità del periodo. Nella corrispondenza troviamo testimonianze relative a richieste di strumenti, scambi di opere, richieste di spiegazioni, e curiosità da parte di uomini di scienza (astronomi e naturalisti) verso alcune delle osservazioni di Herschel . Un'altra occasione di scambio era offerta dalle visite che nobili e gentlemen of science facevano all'osservatorio di Herschel, ed anche se talvolta impedirono lo svolgimento delle osservazioni in alcune circostanze si rivelarono dei preziosi scambi di idee. In ogni caso il fatto che tante persone desiderassero vedere gli strumenti custoditi a Slough ci offre una testimonianza della notorietà raggiunta da Herschel come costruttore e osservatore. Nel 1804 approfittando di un periodo di pace fra i due paesi, la famiglia Herschel si recò in Francia, dove incontrarono fra gli altri Laplace, Mechain, Messier e Napoleone. Piuttosto noto in particolare è un dialogo a cui William assistette fra Laplace e il primo

_{console.  Quest'ultimo, interrogando i due scienziati sulla struttura dell'universo} domandò a Laplace cosa l'avesse creato, Laplace rispose con una serie di cause naturali mentre Napoleone chiarì che intendeva indicare Dio. In un commento successivo Herschel raccontò di aver visto nella risposta del Primo Console un atto di vera e propria ipocrisia . Napoleone non rappresentò un caso isolato. Come abbiamo già detto, a partire dalla scoperta di Urano, la sua corrispondenza riportò contatti e visite intrattenuti anche per l'acquisto degli strumenti da lui costruiti. In campo non prettamente scientifico fra i clienti e corrispondenti di alto rango possiamo annoverare il già citato re di Spagna, il re di Polonia, e il fratello di Napoleone, Luciano Bonaparte principe di Canino. La corrispondenza con quest'ultimo è particolarmente interessante perché oltre ai consueti dettagli riguardanti la costruzione e la spedizione del telescopio, abbiamo anche una testimonianza dell'uso di questo strumento, poiché poco tempo dopo averlo ricevuto Luciano Bonaparte scriverà a Herschel raccontandogli delle osservazioni compiute con quel telescopio. Nella corrispondenza intrattenuta fra i due emergono chiaramente tracce della differenza fra le osservazioni di Herschel e quelle di altri astronomi. In particolare Bonaparte chiese spesso a Herschel dettagli sul "Power of penetrating into Space", e su cosa lo distinguesse da un più comune potere di ingrandimento. Inoltre in una delle sue ultime lettere Bonaparte riferì la diffidenza di alcuni osservatori italiani che preferirono non servirsi del telescopio costruito da Herschel e "conserver leurs doctes ignoranta [sic] anche se questo atteggiamento impediva loro di replicare le sue ultime scoperte.

Il mondo scientifico dispensò a Herschel sia riconoscimenti sia diffidenza. I suoi strumenti e le sue osservazioni erano stati inizialmente accolti con scetticismo e talvolta considerate millanterie quando non frutto di vera e propria insania. Particolarmente aspre dovettero essere le critiche apparse nelle Edinburgh Review ad opera di Brougham,

_{tanto che Brewster commentò che quest'autore sembrava divertirsi a ridicolizzare} Herschel . Degno di essere citato è il commento che lo stesso lord Brougham riservò allo scritto sulla natura del sole nel 1803:

To the speculations of the doctor on the nature of the Sun, contained in the last volume, we have many similar objections but they are all eclipsed by the grand absurdity which he has there committed, in his hasty and erroneous theory in the influence of the solar spots on the price of grains. Since the publication of Gulliver s voyage to Laputa nothing so ridiculous has ever been offered to the world

A mio avviso questo commento è reso ancora più velenoso dal fatto che la descrizione di Laputa e dei suoi abitanti è vista dai commentatori di Swift come una parodia delle attività della Royal Society di cui Herschel era un membro particolarmente attivo. Accanto ai dubbi e alle critiche Herschel ricevette comunque onorificenze e attestati di stima, fu eletto membro di molte società filosofiche e scientifiche, ricevette varie lauree ad honorem, e alcuni riconoscimenti come la medaglia Copley o il titolo di cavaliere dell'ordine guelfo di Hanover. Nel 1820 fu eletto presidente onorario della Royal Astronomical Society fondata fra gli altri dal figlio John. L'episodio è interessante anche per quanto riguarda i rapporti della Royal Society con altre istituzioni di carattere più specifico che si andavano formando in quegli anni. Inizialmente era stato avanzato il nome del duca di Somerset, mentre William Herschel avrebbe dovuto essere uno dei vice presidenti. La nomina a presidente fu rifiutata dal duca a causa dell'opposizione di Banks che temeva che l'emergere di nuove società come la Royal Astronomical Society, o la Royal Geological Society, avrebbe finito con lo svilire l'importanza della Royal Society. In seguito venne proposto a Herschel il titolo di presidente onorario. Quest'ultimo a causa del suo legame di amicizia con Banks rifiutò per poi accettare soltanto nel febbraio del 1821 dopo la morte dell'amico e a patto che si trattasse soltanto di un incarico "simbolico" e di essere esentato dal partecipare alle attività della society.

William Herschel morì il 20 agosto 1822, e venne sepolto a Slough, successivamente fu deposta una targa in sua memoria alla chiesa di Westminster, davanti alla sepoltura del figlio. Sulla tomba del padre John Herschel fece incidere alcuni versi a ricordo dei grandi risultati raggiunti, in particolare quello dell'esistenza di sistemi binari che John stimò essere uno dei più grandi successi in campo astronomico. La degna conclusione di questi appunti biografici di Herschel è però da ricercare in un'altra parte dell'incisione ovvero nelle parole "Perrupit coelorum Claustra" che già molti biografi a partire da Constance Lubbock hanno citato, ma che meglio di tanti esempi valgono a testimoniare la grandezza di William Herschel in quanto osservatore e indagatore della natura dei cieli.

Le stelle doppie

In queste prime sezioni abbiamo cercato di raccogliere gli argomenti più strettamente personali della biografia di Herschel in modo di poter dedicare più spazio ai temi scientifici da lui studiati a cui sarà dedicato il resto del capitolo.

La rassegna del cielo intrapresa dal 1779 è già stata menzionata. I suoi risultati gli permisero, oltre che di scoprire il pianeta Urano, anche di indagare il moto solare e di catalogare le stelle doppie. Nell'esaminare queste ultime egli si avvalse di una serie di principi teorici che riteneva necessari ai propri ragionamenti. Il primo di questi riguardava la convinzione che non ci fosse nessun legame fisico fra i componenti della coppia e che anzi la loro vicinanza angolare fosse effetto di un'illusione ottica dovuta a un allineamento casuale delle stelle rispetto all'osservatore. Ancora più vitali per lui erano i principi riguardanti l'omogeneità delle dimensioni e della distribuzione delle stelle nell'universo, il primo in particolare stabiliva una relazione inversa fra la distanza e la magnitudine apparente delle stelle. Da ciò si può concludere che in una coppia in cui un elemento sia molto più luminoso dell'altro il primo sia anche molto più prossimo all'osservatore. Poiché spostamenti di oggetti distanti sono meno percepibili rispetto a quelli compiuti da oggetti vicini, si potrà dedurre che dove la differenza di luminosità sia particolarmente accentuata ci sia anche una grande distanza fra le due stelle. L'elemento più fievole potrà, quindi, essere preso come punto di riferimento in base a cui misurare lo spostamento parallattico della stella più luminosa.

La questione della parallasse era da tempo al centro dell'attenzione degli astronomi perché avrebbe potuto fornire una prova intuitiva del moto di rivoluzione terrestre. In seguito alla scoperta dell'aberrazione annua di James Bradley, che aveva fornito la prova del moto di rivoluzione terrestre, l'angolo parallattico fu visto come un mezzo per ricavare per via trigonometrica la distanza Terra- stelle.

Questo problema fu trattato da Herschel in tre articoli presentati alla Royal Society fra il

1781 e il 1784 ovvero:

"On the Parallax of the Fixed Stars ; "Catalogue of Double Stars ; "Catalogue of Double Stars

A questo punto occorre soffermarci per fare alcune precisazioni. I presupposti su cui Herschel aveva basato le proprie riflessioni non erano unanimemente accettati dal mondo scientifico. Nel 1767 era apparso sulle Philosophical Transactions "An Inquiry into the Probable Parallax, and Magnitude of the Fixed Stars, from the Quantity of Light Which They Afford us, and the Particular Circumstances of Their Situation , scritto da John Michell, dove si dimostrava l'impossibilità di ammettere una distribuzione uniforme delle stelle. Su base probabilistica si stabiliva che allineamenti casuali in grado di far apparire unite due, o più, stelle poste in realtà a grandi distanze l'una dall'altra avrebbero dovuto essere considerati altamente improbabili . Questa obiezione era stata sottoposta a Herschel, che la accettò in scritti successivi, pur ritenendola prematura nel

_{1782 quando nel concludere il primo catalogo precisò che:}

I preferred that expression [double stars] to any other, such as Comes, Companion or Satellite; because, in my opinion, it us much too soon to form any theories of small stars revolving round large ones, and therefore I thought it adviseable carefully to avoid any

expression that might convey that idea. I mean very well persuaded, Flamsteed, who first

used the word Comes, meant it only in a figurative sense

Senza dubbio prese di posizione del genere erano perfettamente coerenti con i principi affermati in "On the Parallax of the Fixed Stars". In un sistema in cui le stelle sono tutte pressappoco della stessa grandezza, non si sarebbero potuti spiegare quegli esemplari in cui le stelle della coppia fossero apparsi di magnitudini molto diverse l'una dall'altra e separate da una piccola distanza angolare. Un sistema fisico non avrebbe potuto unire stelle realmente separate da grandi distanze, mentre un allineamento casuale avrebbe potuto arginare tali difficoltà. Questi principi furono più o meno esplicitamente contraddetti in varie circostanze, e la citazione di Michell solo un anno più tardi all'interno di una comunicazione sul moto del Sole ne è una prova lampante . Infine, l'osservazione offrì all'inizio del XIX secolo la prova dell'esistenza di stelle doppie fisiche. Nel 1802 tornando a osservare alcuni esemplari catalogati, Herschel, infatti, si accorse che gli spostamenti degli elementi di alcune coppie erano compatibili con un moto di rivoluzione intorno a un centro di attrazione comune, ciò dimostrò per la prima volta che la forza di gravità estendeva la propria azione ben oltre i confini del sistema solare. Questa ipotesi era condivisa dagli astronomi dell'epoca ma con quelle osservazioni era stata finalmente fornita una conferma osservativa. Tornando all'organizzazione dei due cataloghi di stelle doppie presentati agli inizi degli anni ottanta del XVIII secolo , gli esemplari furono divisi in sei classi in cui passando dalla sesta alla prima diminuivano le distanze angolari. Pur non rientrando nei criteri adottati nella classificazione delle stelle, era considerata con particolare attenzione anche la differenza di magnitudine fra gli elementi della coppia. Gli esemplari della prima classe erano i più difficili da osservare e veniva consigliato al lettore di esercitarsi prima su quelli delle classi inferiori. Date le premesse le stelle della prima classe erano anche le maggiori candidate a mostrare un angolo parallattico in quanto la vicinanza angolare avrebbe annullato le aberrazioni perché comuni a entrambe le stelle, ed allo stesso tempo la differente luminosità avrebbe testimoniato una diversa distanza degli elementi della coppia dall'osservatore.

Quanto alle stelle delle ultime tre classi Herschel prospettò una loro utilità che consisteva nel fornire una mappatura utile a misurare cambiamenti dovuti al moto del Sole e del sistema solare.

Il sole, il moto e la natura

L'osservazione del Sole fu finalizzata, da un lato a determinarne l'eventuale moto proprio, dall'altro essa era rivolta a riconoscere tutti quei segni osservabili sulla superficie che avrebbero potuto fornire indicazioni sulla sua natura. Nell'esporre le osservazioni abbiamo a disposizione una serie di dati contenuti nei diari che si estende fra il 1779 e il 1818, mentre per quanto riguarda le opere pubblicate, esse si articolano fra il 1783 e il 1806 per quanto riguarda quelle direttamente collegate al moto e alla natura del Sole, mentre fra il 1800 e il 1804 abbiamo articoli relativi a esperimenti

_{riguardanti la scomposizione di raggi di calore e di luce, e quindi, seppur indirettamente,} legati  al Sole. Nel 1718 Edmond Halley aveva pubblicato sulle Philosophical Transactions "Considerations on the change of the latitudes of some of the principal fixed stars , in cui segnalava cambiamenti nelle latitudini di tre stelle rispetto a quelle registrate dagli osservatori dell'antichità. Questi mutamenti furono considerati indicativi di un moto proprio di queste stelle percepibile grazie alla loro vicinanza all'osservatore. L'ammissione del moto delle stelle, insieme alla sempre più diffusa convinzione che ci fosse un'identità di natura del Sole e delle stelle fisse pose nel corso del XVIII secolo, dopo che era stato riconosciuto il moto proprio di alcune stelle, il problema se ammettere o meno la possibilità dell'esistenza di un moto che interessasse anche il Sole e con esso anche il sistema planetario. Nel 1748 Bradley aveva spiegato chiaramente la difficoltà di distinguere nel moto osservato in una stella la componente dovuta al suo moto proprio, da quella parallattica derivante dal moto del Sole a cui partecipa anche il sistema di riferimento dell'osservatore.

Un'ulteriore complicazione consisteva nella scarsità dei dati disponibili dato che le stelle che avevano mostrato mutamenti di coordinate erano davvero poche, che questi eventuali spostamenti erano limitati ed infine che il problema aveva una storia recente. Questi ostacoli furono sottoposti a Herschel e vedremo nelle prossime righe le soluzioni da lui proposte. Il 6 marzo 1783 fu comunicato alla Royal Society "On the Proper Motion of the Sun and Solar System; With an Account of Several Changes That Have Happened among the Fixed Stars since the Time of Mr. Flamsteed . Pochi giorni prima, il 3 marzo, Herschel aveva scritto a Edward Pigott e aveva accennato all'articolo sul moto del Sole affermando di aver risolto i moti delle stelle in effetti di un moto reale del sistema solare. In questa lettera egli aveva anticipato una possibile obiezione dicendosi consapevole che la sua ipotesi non era sufficiente a spiegare tutti i

_{moti propri osservabili nelle stelle, fra tutti quello di ! Virginis che lo stesso Pigott gli} aveva segnalato. Sempre il 3 marzo Herschel scrisse ad Alexander Wilson⁹⁷ dicendosi favorevolmente colpito dal suo articolo sul moto del Sole, anche perché lui stesso aveva da poco proposto uno scritto analogo a Banks e aggiunse che la lettura dell'articolo di Wilson lo aveva rassicurato sulla non estraneità di questo argomento agli interessi della scienza. Nella lettera il nostro autore ripropose la propria argomentazione: dai cambiamenti osservati fra le stelle fisse si può concludere che ogni stella sia in moto. Questa stessa proprietà può essere estesa al Sole per analogia, ed egli giustificò le proprie conclusioni sulla base della teoria dell'attrazione. "On the Proper Motion of the Sun and Solar System" si apriva con il riepilogo dei risultati delle tre rassegne del cielo classificati in relazione al genere di cambiamento subito dalle stelle. Dai tempi di Flamsteed esse avrebbero potuto scomparire, alterare la magnitudine, o comparire. La gran parte dei casi fu interpretata come effetto di un moto proprio della stella, che in questo modo cambiava la distanza rispetto all'osservatore e con questa anche la propria magnitudine apparente. La convinzione riguardo la non fissità delle stelle si basava sulla constatazione che ogni stella dovrebbe esercitare un'attrazione sulle vicine, ed allo stesso tempo subirla. La mutua attrazione, dunque, avrebbe interferito con lo stato di quiete di ogni stella. Ammessa questa possibilità non restava che dimostrare che anche il Sole potesse essere in moto. La difficoltà consisteva nello scomporre gli spostamenti osservati in una componente reale e in una parallattica dovuta al moto dell'osservatore. Nello spiegare questa difficoltà Herschel ricorse a un esempio storico riguardante l'accettazione del modello eliocentrico:

We see the stars and planets rise and set every day: now, as it is much more simple to admit the earth to turn once in 24 hours, than to suppose every single star to revolve round the earth in that time, we very justly ascribe a diurnal motion to the earth; but yet, since we find that the planets do not every night retain their relative place among the stars, we next admit that such deviations from the law, which all the rest seem to obey, are owing to

_{a proper motion of their own}

Il modo in cui si svolse la dimostrazione fu prettamente geometrico, e si basò sulla

_{figura sottostante.}

Figura 3 spiegazione della componente parallattica 99

Nell'illustrazione era ipotizzato che il Sole si spostasse da Sud a Nord, ed era rappresentato l'effetto parallattico per cui le stelle appariranno muoversi da Nord a Sud agli occhi di un osservatore solidale con il sistema di riferimento del Sole. Si tratta di un'illusione ottica determinata dal fatto che le proiezioni delle stelle sullo sfondo della volta celeste cambiano in relazione alla posizione dell'osservatore. Convinto che fosse una buona regola filosofica attribuire il minor numero di spiegazioni a uno stesso fenomeno Herschel si impegnò a risolvere i moti osservati nelle stelle in effetti parallattici del moto solare, e ritenne propri delle stelle soltanto quei moti non conformi alla teoria. I dati considerati sembrarono in gran parte essere favorevoli a questa interpretazione ed egli iniziò a valutare quale fosse la direzione seguita dal Sole e dalla sua compagine di pianeti. Anche questo aspetto fu affrontato con un metodo grafico, illustrando con delle linee le direzioni dei moti apparenti delle stelle. La figura ottenuta mostrava un punto di incontro che Herschel chiamò Apex vicino alla stella ! Herculis. Era comunque ammessa la possibilità che un Apex posto più a nord avrebbe risolto meglio i cambiamenti osservati nelle posizioni di alcune stelle.

Figura 4 i moti parallattici delle stelle10 .

Il 13 marzo dello stesso anno Herschel presentò un "Postscript to the Paper on the Motion of the Solar System". In quelle pagine egli accennò all'idea di Michell a proposito dell'esistenza di sistemi fisici di stelle, e appoggiandosi agli effetti della gravitazione esercitata da quei grandi aggregati stellari ipotizzò che:

a star, or sun such as ours, may have a proper motion within its own system of stars, while at the same time the whole starry system to which it belongs may have another proper motion, totally different in quantity and direction

Per rendere più esplicita questa conseguenza Herschel propose l'esempio immaginario di un abitante della quinta luna di Saturno che inizialmente sarebbe a conoscenza del solo moto intorno a Saturno, in un secondo momento avrebbe scoperto che lo stesso Saturno si muove, trascinandosi dietro i satelliti, intorno a una stella, ed infine potrebbe apprendere che anche quella stella ha un moto all'interno del sistema di stelle in cui è collocata. Nel concludere l'esempio Herschel suppose che anche quel sistema di stelle fosse in moto nello spazio assoluto. In questo modo poté essere affermata la possibilità di aumentare la portata di questa teoria risolvendo una serie di moti delle stelle fisse in effetti parallattici causati dal moto proprio del Sole. Dopo questo esempio egli rimarcò come da un punto di vista sia quantitativo sia qualitativo i moti delle stelle considerate confermassero la teoria. Da un punto di vista quantitativo la maggioranza delle stelle, ed in particolare tutte quelle della prima magnitudine e le più brillanti fra quelle delle magnitudini inferiori, mostravano moti spiegabili con la sola componente parallattica. Inoltre da un punto di vista qualitativo nessuna delle situazioni considerate contraddiceva l'ipotesi nei dati relativi sia all'ascensione retta che alla declinazione. Come spiegazione di ciò l'astronomo ipotizzò che gli effetti del moto solare avrebbero bilanciato, e forse addirittura neutralizzato, gli effetti del moto proprio della stella almeno nel caso di una delle due coordinate. Infine venne citato il brano di Tobias Mayer in cui veniva descritto un osservatore che camminando in un bosco vedesse gli alberi allontanarsi davanti a lui per poi riaccostarsi l'uno all'altro una volta che erano stati oltrepassati. Un comportamento del genere avrebbe dovuto essere riscontrato anche nelle stelle qualora si fosse verificato un moto del Sole. Diversamente da Mayer, Herschel vide nell'esempio una giusta previsione confermata dalle osservazioni. Il 15 marzo 1783

Maskelyne segnalò a Herschel alcune inesattezze contenute nell'articolo, sperando che potessero essere corrette prima della sua pubblicazione . In particolare Maskelyne non pensava che gli spostamenti delle stelle potessero essere spiegati ricorrendo al moto del Sole, e chiese se si potevano separare i due argomenti. La spiegazione proposta da Herschel per i cambiamenti osservati nelle stelle era probabilmente giustificata dalla convinzione che ci fosse una marcata somiglianza fra il Sole e le stelle fisse in modo che le qualità dell'uno fossero estendibili alle altre e viceversa, in questo caso il moto era attribuito al sole sulla base dei moti propri osservati nelle stelle. Forse Maskelyne suggerì di trattare il moto del Sole e delle stelle in due articoli distinti perché non colse le possibilità offerte da questa analogia; ma questo è soltanto un giudizio personale. Sia Herschel che Maskelyne avevano supposto che un progredire delle osservazioni avrebbe migliorato la teoria, ciò si realizzò più di venti anni dopo, nel 1805 e nel 1806, quando

_{furono presentati due nuovi articoli sul moto del Sole, rispettivamente "On the Direction}and Velocity of the Motion of the Sun, and Solar System" ¹⁰³ , e "On the Quantity and Velocity of the Solar Motion , in cui tornavano ad essere analizzate le caratteristiche del moto. Nel corso degli anni Herschel aveva affrontato temi più o meno strettamente correlati all'argomento. Al periodo fra il 1795 e il 1797 risalgono gli scritti sulla natura del Sole, e sulle cause della variabilità delle stelle, oltre ai primi tre cataloghi di comparazione della loro luminosità, al 1802 la scoperta di stelle doppie fisiche che dimostrava definitivamente come la forza di gravità estendesse la propria azione anche al di fuori dei confini del nostro sistema solare. Infine, a partire dal 1784 Herschel aveva iniziato a trattare la struttura dell'universo. Questo breve elenco dovrebbe bastare a fare intuire le connessioni fra i vari temi: lo studio delle stelle doppie ottiche e fisiche, la scoperta di legami fra due o più stelle, e l'esistenza di ammassi stellari, si inseriscono nelle considerazioni sui centri di attrazione di vario ordine di cui abbiamo letto nel Postscript, mentre gli studi sui caratteri fisici delle stelle e del Sole, e il disegno cosmologico descritto a partire dal 1790, permettono di riconoscere la coesione fra tutti i corpi celesti osservati che in questo modo diventarono specimen di una storia naturale in grado di descrivere la struttura dell'universo.

Quando nel 1805 fu pubblicato lo scritto sulla direzione del moto solare, Herschel era consapevole che l'ammissione dell'esistenza di quel moto non avrebbe permesso di risolvere tutti i moti propri delle stelle in semplici effetti parallattici, al contrario egli era stato spesso costretto ad attribuire altri moti propri alle stelle. La bontà della tesi era a suo avviso dimostrata dal fatto che l'esistenza di un moto del sistema solare avrebbe potuto integrarsi con altre problematiche. La variabilità osservata in alcune stelle, ad esempio, era generalmente considerata effetto della rotazione di una stella intorno al proprio asse in cui la superficie non avesse luminosità uniforme. Da questo Herschel dedusse l'importanza di osservare le stelle variabili, poiché se esse sono corpi in rotazione e se i corpi in rotazione possono spostarsi¹⁰⁵ allora esse potrebbero rivelarsi delle buone candidate a mostrare gli effetti di un moto proprio. Inoltre, se il moto solare può spiegare i mutamenti riscontrabili nelle posizioni delle stelle come effetti parallattici, nello stesso senso potrebbero essere interpretati fenomeni come le occultazioni di alcune di esse, alcuni mutamenti nella posizione delle stelle doppie e infine alcune anomalie riscontrabili nei loro moti.

Per determinare la direzione del moto solare diventava necessario individuare le stelle maggiormente indicate a mostrare un moto parallattico. Mantenendo il principio di una relazione inversa fra distanza e magnitudine apparente di una stella, Herschel propose l'osservazione delle stelle più luminose in quanto più vicine. Ancora una volta il moto apparente nei corpi celesti fu interpretato come la somma di un eventuale moto proprio e di una componente parallattica determinata dal moto del Sole. La scelta cadde, quindi, su quelle stelle che avessero seguito una stessa direzione nei loro moti. La componente parallattica risente per definizione della direzione del moto dell'osservatore, mentre un moto proprio può seguire qualunque direzione. Herschel considerò trentasei stelle osservate da Maskelyne e illustrandone i moti vide che gli archi che li rappresentavano si intersecavano in due punti, l'Apex, ovvero il punto verso cui si muove il Sole, e un punto opposto che chiamò Antapex, o centro parallattico. Herschel si appellò di nuovo a un principio di economia che proibiva di introdurre più moti, di quanti non fossero necessari a spiegare i cambiamenti osservati. La difficoltà di questa sua ricerca consisteva nel fatto che, quando venivano considerate più di due stelle si doveva necessariamente introdurre almeno in una di queste un moto reale, mentre nel caso di una coppia era possibile risolvere i due moti ricorrendo ai soli effetti parallattici. Considerando, fra quelle osservate da Maskelyne, le 6 stelle che riteneva maggiormente indicate a mostrare il moto parallattico, Herschel calcolò, attraverso una serie di figure, come la somma dei loro moti apparenti variasse al variare del punto in cui veniva fissato l'Apex. Finalmente egli individuò in Arcturus la stella maggiormente adatta a mostrare un moto parallattico seguita in ugual misura da Procyon e Sirius. Basandosi su questi dati collocò l'Apex in 245° 52' 30" di ascensione retta e a 40° 22' di declinazione nord. Come egli aveva previsto anni prima queste coordinate indicavano un

_{punto vicino, anche se più a nord, a ! Herculis.}

Figura 5 le tre illustrazioni di come variano i moti parallattici delle stelle al variare della direzione del moto solare 107

Nel 1806 Herschel comunicò alla Royal Society l'ultimo degli articoli dedicati al moto del Sole in cui tentava di determinare la quantità e la velocit ¹⁰⁸ del moto solare, dopo averne dimostrato l'esistenza, ed averne indicato la direzione negli scritti precedenti.

A Herschel premeva determinare la velocità del moto solare servendosi degli spostamenti osservati nelle altre stelle che ancora una volta erano considerati effetti parallattici. Ciò gli avrebbe permesso di assegnare al moto del Sole un valore medio. Venne attribuito, di conseguenza, alla quantità e alla velocità del moto solare un valore che fosse medio fra gli estremi individuati nei moti delle stelle Orionis e Pollux. Più della stima di questi valori mi sembrano interessanti le considerazioni a proposito delle possibili cause di questo moto. In alcune delle figure dell'articolo Herschel aveva osservato una grande compressione dei moti stellari a cui partecipava anche quello solare. Si è già accennato al fatto che un moto parallattico avrebbe spiegato l'uniformità delle direzioni in quanto dipendenti dalla direzione del moto a cui è sottoposto

_{l'osservatore, in questa sede egli si interrogò sulle eventuali cause fisiche di questo}fenomeno, ovvero su quali moti fossero dovuti alla presenza di un centro di attrazione lontano, a cui potevano essere aggiunte anche altre cause in grado di spiegare le divergenze osservate . Restava da determinare la natura di questo centro di attrazione, ed egli pensò che potesse trattarsi o di un corpo di grande massa, fino ad allora rimasto invisibile all'osservatore, oppure di un agglomerato di stelle. La prima ipotesi venne scartata perché non era verificata dalle osservazioni¹¹⁰ , mentre la seconda poteva trovare conferma nelle tante nebulose risolvibili da lui stesso catalogate. Potevano essere ipotizzate anche combinazioni di più agglomerati di stelle tanto vicini l'uno all'altro da formare un unico centro attrattivo particolarmente potente, e Herschel non escluse che alcune parti della Via Lattea potessero esercitare un'attrazione tale da causare il moto delle stelle vicine.

Per quanto riguarda il tentativo di indagare la natura dei corpi celesti attraverso l'osservazione, vedremo nelle prossime pagine come la descrizione dei fenomeni osservabili sul disco solare possa connettersi all'analisi della natura delle stelle, ed ad altri aspetti della cosmologia herscheliana. Il primo articolo sulla natura del Sole è "On the Nature and Construction of the Sun and Fixed Stars ¸ apparso nelle Philosophical Transactions del 1795. Possiamo considerarlo un'introduzione agli studi sulle stelle in generale. Herschel, infatti, oltre a presentare una breve sintesi degli studi riguardanti il Sole, e una breve antologia delle proprie osservazioni, produsse anche una serie di argomentazioni per sostenere la somiglianza fra il Sole e le stelle, fra il Sole e i pianeti, e transitivamente fra i pianeti e le stelle. Le analogie, su cui quest'articolo è basato,

_{condurranno  Herschel, e noi con lui, a contemplare riflessioni di ampio respiro} riguardanti altri corpi celesti. La prima osservazione citata risale al 1779 e riguarda una larga macchia. Nel riferirla, molti anni dopo, egli ipotizzò che le spiegazioni proposte fino a quel momento, come quella che vorrebbe le macchie solari effetto di fenomeni geologici come eruzioni vulcaniche o terremoti, non fossero credibili. Di conseguenza preferì ipotizzare che quella zona scura fosse dovuta a cambiamenti dell'atmosfera stabilendo un'analogia fra l'atmosfera terrestre e quella solare. Le macchie (scure) e le faculae (ovvero le zone più luminose) erano spiegate come cambiamenti dell'atmosfera o meglio come, rispettivamente, zone in cui non si compivano decomposizioni dei fluidi luminiferi presenti nell'atmosfera, e zone in cui quelle decomposizioni avvenivano, ed in cui la densità dell'atmosfera fosse maggiore.

L'apparenza scura della macchia sarebbe, dunque, dovuta al fatto che in quella zona determinati fenomeni atmosferici avrebbero creato uno spiraglio attraverso cui fosse visibile il corpo solido del Sole, che esattamente come la Terra, la Luna, e gli altri pianeti e satelliti ha un moto di rotazione intorno al proprio asse, presenta montagne e dislivelli e infine è circondato da un'atmosfera . Da ciò Herschel provò a dimostrare che la somiglianza fra il Sole e la Terra non potesse non riguardare anche alcuni caratteri fisici.

Sia l'atmosfera del Sole che quella della Terra possono, quindi, essere considerate veri e propri laboratori chimici in cui la decomposizione di fluidi produce fenomeni come le nuvole, con la sola differenza che nel caso dell'atmosfera solare quei fluidi avrebbero natura fosforica e produrrebbero effetti luminosi. Herschel rispose alla possibile obiezione riguardante l'estinzione di quei materiali necessari alla composizione della luce e degli altri fenomeni osservati. Inizialmente egli fece notare che dato che il Sole emana luce la stessa critica dovrebbe essere opposta a qualsiasi ipotesi venga avanzata sulla sua natura, inoltre considerò la possibilità che quei componenti necessari alla formazione dei fenomeni fosforici potessero in qualche modo essere rimpiazzati. Il rimedio contro l'estinzione del Sole fu ricercato nelle comete, che avrebbero potuto avere la funzione di vettori in grado di compensare quella materia persa dal Sole a causa delle emanazioni:

many of the operations of nature are carried on in her great laboratory, which we cannot comprehend; but now and then we see some of the tools with which she is at work. We need not wonder that their construction should be so singular as to induce us to confess our ignorance of the method of employing them, but we may rest assured that they are not a mere lusus naturae

Herschel era fermamente convinto della bontà delle proprie osservazioni e della possibilità di indagare su base puramente visiva la natura del Sole e degli altri corpi celesti. Ciò che lui credette di vedere all'interno delle macchie lo convinse dell'analogia fra il corpo solare e un qualunque altro corpo planetario: sotto la sua atmosfera il Sole aveva un suolo scuro del tutto assimilabile a quello dei pianeti. Secondo Herschel questa analogia non avrebbe toccato soltanto caratteri fisici ma avrebbe dovuto riguardare anche l'abitabilità. I passi per stabilirlo conducevano dalla somiglianza Sole- Luna che veniva ipotizzata alla somiglianza Terra- Luna che Herschel tentò di dimostrare. Si trattava di una scelta presentata come obbligata dato che la Luna è il corpo celeste a noi più vicino. Quest'analogia riproponeva un'idea presente negli appunti di Herschel già dal 1776, e che merita una breve descrizione dato che i ragionamenti proposti possono essere considerati una prima versione di quelli presenti in questo scritto del 1795.

Il 25 maggio 1776 Herschel annotò di aver osservato delle macchie sulla superficie lunare che interpretò come foreste presenti in quelle zone, poco oltre ragionando sulla validità dei ragionamenti per analogia dichiarò che solo questo tipo di dimostrazione poteva fornire una via accessibile per quegli oggetti posti al di fuori dell'osservazione

_diretta.

Figura 6 schizzo tratto dalle osservazioni lunari114

Nell'articolo del 1795 Herschel si vantò di aver ipotizzato l'abitabilità del Sole su basi osservative e non su semplici astrazioni come invece fino ad allora avevano fatto poeti e moralisti. L'osservazione   delle macchi osservabili sulla sua sperficie aveva, infatti, mostrato come il Sole avesse un suolo in tutto e per tutto simile a quello planetario; a sostegno di questa sua convinzione Herschel si concesse ancora una volta il ricorso all'analogia. Se negli appunti del 1776 egli aveva formulato ipotesi basate sull'operosità della popolazione¹¹⁵, nel 1795 si soffermò a esaminare le loro possibili condizioni di vita concludendone che:

notwithstanding the similarity which has been pointed out, there seems to be a decided difference in the two planets we have compared. My answer to this will be that every difference which is now objected, will rather strengthen the force of my argument than lessen its value; we find, even upon our globe, that there is the most striking difference in the situation of the creatures that live upon it. While man walks upon the ground, the birds fly in the air, and fishes swim in the water; we can certainly not object to the conveniences afforded by the moon, if those that are to inhabit this regions are fitted to their conditions as well as we on this globe are to ours ¹¹⁶.

Inoltre l'essere popolato avrebbe conferito maggiore nobiltà al Sole che non sarebbe stato soltanto un centro attrattivo o la fonte di luce e calore per gli abitanti dei pianeti vicini. L'ultimo passo della catena di analogie presentata nel 1795 conduceva dal Sole alla generalità delle stelle e considerava le caratteristiche comuni come la rotazione intorno all'asse, e l'eventuale presenza di macchie. Herschel ipotizzò l'esistenza di innumerevoli altri mondi, dato che ogni stella può essere abitata e circondata da pianeti a loro volta abitabili ammettendo la sola eccezione di quelle stelle connesse in Cluster molto densi o in stelle doppie in cui la scarsa distanza dei componenti della coppia avrebbe reso impossibile la presenza di orbite di pianeti e comete. Queste righe sono rilevanti non soltanto perché con esse trovava compimento la catena analogica Terra Luna, Luna Sole, Sole stelle, ma anche perché nell'esaminare i casi di stelle troppo vicine l'una all'altra per ospitare un sistema solare Herschel ammise di fatto la possibile esistenza di legami fisici fra stelle doppie ben nove anni prima di "Account of the Changes that have happened during the last Twenty- five Years, in the relative Situation of Double stars"¹¹⁷ in cui ciò veniva dimostrato.

Figura 7 ragionamento per analogia del 1776 ¹¹⁸

L'articolo presentato alla Royal Society nel 1801 con il titolo "Observations tending to investigate the Nature of the Sun, in order to find the Causes or Symptoms of its variable Emission of Light and Heat; with Remarks on the Use that may possibly be drawn from solar Observations"¹¹⁹   sostituiva le argomentazioni per analogia con un'antologia di osservazioni che avrebbe dovuto supportare la teoria sulle cause fisiche dei fenomeni percepibili sulla superficie solare. Inizialmente Herschel si occupò di descrivere e ridefinire questi fenomeni in modo di rendere più evidenti le loro relazioni reciproche. Le macchie divennero aperture (openings), le faculae divennero creste (ridges), e anche altre apparenze trovarono una definizione e una descrizione: le depressioni (shallows) che accompagnavano le aperture, i noduli (Nodules) e i pori (Pores) che sembravano essere aperture e corrugamenti in miniatura, e infine i corrugamenti (Corrugations) ovvero increspature che sembravano essere presenti in tutta la superficie accompagnate dagli incavi (Indentation) che ne rappresentavano la parte più bassa e meno luminosa. A questo punto poteva essere avanzata una nuova spiegazione dei processi atmosferici causa  di  queste  apparenze. Come  aveva  fatto  sei  anni  prima,  Herschel  ipotizzò  la presenza di due strati nuvolosi nell'atmosfera solare, uno più basso di tipo planetario¹²⁰, e uno superiore formato da un materiale luminescente. Tutti i fenomeni potevano essere spiegati e collegati l'uno all'altro dalla diversa composizione di questi due strati. All'interno dell'atmosfera solare si avrebbe una continua decomposizione di materia luminescente,  compensata  da  gas  atmosferici  prodotti  negli  strati  inferiori;  questi continui movimenti sarebbero stati simili a fenomeni osservabili anche sulla Terra come gli uragani. Le apparenze osservate venivano dunque spiegate come effetti di una maggiore o minore presenza del gas elastico necessario alla rigenerazione dello strato superiore dell'atmosfera solare. Le aperture e, in misura minore, i pori sarebbero zone in cui i due strati di nuvole lasciano passare il gas, mentre quando la resistenza offerta dallo strato superiore delle nuvole è maggiore si formano creste e noduli, dovuti al sollevamento dello strato di nuvole a causa della pressione esercitata dal gas. Infine i corrugamenti indicherebbero le zone in cui il gas proveniente dagli strati inferiori si unisce a quelli presenti negli strati superiori dell'atmosfera formando nuvole luminose, mentre gli incavi non sarebbero altro che la parte bassa di questi ultimi in cui la luce delle nuvole superiori viene riflessa dagli strati inferiori più fievoli.

Dopo questa spiegazione, Herschel poté occuparsi dello scopo che lo aveva convinto ad occuparsi della natura del Sole. Un richiamo a quest'idea è presente già nelle righe iniziali dello scritto: come gli egiziani pur non potendo minimamente influire sulla portata del Nilo, ne studiavano l'aspetto in modo di poterne prevedere i periodi di magra e le alluvioni, allo stesso modo siamo necessitati a esaminare i fenomeni che appaiono sul Sole per poterne prevedere l'influenza sul nostro pianeta, e sull'intero sistema solare. Gli strumenti che lui riteneva fondamentali per questo tipo di ricerca erano il telescopio e il termometro necessario per collegare l'aspetto astronomico e quello terrestre. Per prima cosa egli distinse fra i sintomi di una scarsità della materia luminosa nel Sole da quelli che indicavano una sua abbondanza, interpretando questi ultimi come testimonianza di una rilevante attività di emissione dei raggi. Nella prima categoria rientravano la mancanza di aperture, creste e noduli, nonché la presenza di incavi, mentre la presenza di qualunque segnale di turbolenza nello strato superiore di nuvole avrebbe significato un'abbondante emissione di materia luminosa.

Riesaminando la storia delle osservazioni solari egli si era, infatti, accorto che i periodi in cui erano visibili i sintomi di una scarsa emissione da parte del Sole erano più brevi rispetto a quelli da cui si poteva ipotizzare una normale attività; i primi vennero, quindi, interpretati come periodi eccezionali paragonabili a momenti di indisposizione del Sole¹²¹. L'interpretazione delle osservazioni del corpo solare richiedevano un elemento terrestre di riscontro e Herschel scelse la quantità di raccolto di un qualunque prodotto agricolo. Per quanto riguardava l'Inghilterra egli scelse il grano, dato facilmente controllabile poiché negli archivi era possibile ricavarne il prezzo per ogni anno. La soluzione provocò lo scetticismo e l'ironia dei contemporanei; il brano di Brougham citato precedentemente è tratto proprio da un commento a questo scritto. Il recensore non poteva perdonargli né il frequente uso di nuovi termini per indicare fenomeni conosciuti da tempo, né tantomeno la conclusione apparentemente strampalata.

In realtà il ricorso a una misura economica avrebbe dovuto indicare la facilità o meno di reperire una data materia in un periodo e in un luogo determinato. In questo modo si potevano legare all'esperienza comune i dati dell'osservazione, mentre la scelta del grano era da considerarsi puramente arbitraria, potendo ognuno riservarsi la possibilità di scegliere vegetali più consoni alle condizioni del proprio paese. Qualche anno dopo, nel rispondere ai critici riguardo all'obiezione per cui la riuscita di un raccolto non fosse vincolata esclusivamente al Sole, Herschel accentuò il ruolo di quest'ultimo come causa

_{ultima della fertilità}¹²²   _{ed espresse la necessità di limitare il controllo a un carattere} puramente locale proprio per considerare tutte le contingenze che potevano concorrere a influenzare la riuscita del raccolto.

Le stelle: luminosità spettri e correzioni al catalogo Flamsteed

Gli studi sulla luminosità delle stelle si collegano al tema della ricerca delle cause della loro variabilità. Nei primi anni Herschel dedicò alcuni scritti a due esemplari di stelle variabili,  Mira  Ceti,  e  Algol.  Al  1780  risale  "Astronomical  Observations  on  the periodical Star in Collo Ceti"¹²³ , in cui, oltre ad esporre le proprie osservazioni, Herschel citò alcune ipotesi che erano state formulate riguardo le cause di queste oscillazioni di luminosità. Fra queste c'era l'ipotesi di John Keill per cui durante la rotazione intorno al proprio asse la stella esporrebbe zone della superficie di diversa luminosit๲⁴ . Questa spiegazione fu successivamente accettata da Herschel anche se tre anni dopo, in una memoria non pubblicata fino alla riedizione di Dreyer, preferì spiegare la variabilità di Algol attraverso la presenza di un grande corpo oscuro nei pressi della stella:

It has even been surmised that the change in the appearance of periodical stars might be owing either to spots revolving on their surfaces or to dark clouds swimming in their atmospheres, and performing regular gyrations at some distances. The idea if a small Sun revolving round a large opaque body has also been mentioned in the list of such conjectures. But the present observations seem to lead us much farther and will probably furnish us with the strongest arguments & facts to verify former conjectures, of a plurality of solar and planetary systems ¹²⁵ .

Questo genere di ipotesi non venne più riproposto dall'astronomo, che preferì basare le proprie conclusioni sulla somiglianza Sole stelle, ovvero basandosi sul loro moto di rotazione. L'analogia l'aveva ispirato nell'ipotizzare che Algol potesse formare un sistema fisico e potesse essere abitata. La spiegazione a eclisse, che fu inizialmente proposta da Goodricke per spiegare i cambiamenti periodicamente osservabili in Algol, della variabilità delle stelle non fu più affermata dopo questa occasione, ma Herschel tornò più volte a ipotizzare che anche le altre stelle possedessero propri sistemi planetari, e che i corpi celesti (pianeti e stelle) potessero essere abitati. Con il primo articolo sulla natura del Sole, nel 1795, venne stabilita una doppia serie di analogie fisiche che assimilavano da un lato il Sole ai pianeti, dall'altro le popolazioni che li abitavano. Negli articoli successivi, le osservazioni dei fenomeni solari stabilivano una somiglianza fra il Sole e le stelle variabili, ipotesi non nuova nell'astronomia del periodo ma che con Herschel trovò un'applicazione terrestre in grado di misurare gli effetti dell'attività solare, e un'utilità riguardante direttamente la vita sul nostro pianeta. In questo modo fu possibile stabilire un legame fra il Sole e le stelle grazie al quale si poteva attuare sia una generalizzazione dal primo alle stelle variabili, sia una particolarizzazione in senso opposto in modo che i risultati ottenuti in un campo potessero riflettersi nell'altro.

Nel secondo scritto sulle osservazioni solari presentato nel 1801¹²⁶, Herschel ipotizzò che il Sole fosse divisibile in due zone di cui una fosse più favorevole all'emissione di raggi, e l'altra meno. In questo modo il Sole sarebbe apparso ad un osservatore posto al di fuori del nostro sistema planetario identico a una delle tante stelle variabili. Questa ipotesi, che Herschel sperava potesse essere verificata da future osservazioni, richiamava la teoria di Bolliau e Keill sulle stelle variabili.

Nel 1796 erano stati pubblicati due scritti riguardanti la variabilità delle stelle, "On the method of observing the Changes that happen to the fixed stars; with some Remarks on the Stability of the Light of our Sun. To which is added a Catalogue of comparative Brightness,  for  ascertaining  the  Permanence of  the  Lustre  of  Stars"¹²⁷     e  "On  the periodical star ! Herculis; with Remarks tending to establish the rotatory Motions of the Stars on their axes. To which is added a second Catalogue of the comparative Brightness of the Stars"¹²⁸.

Il primo era l'inizio di una serie di sei cataloghi di comparazione delle stelle che

Herschel riteneva fondamentali per individuare eventuali cambiamenti nella luminosità delle stelle¹²⁹ . Egli era convinto che le attribuzioni tradizionali della magnitudine delle stelle non potessero essere tanto vincolanti da rendere evidenti eventuali cambiamenti nella luminosità fondamentali per individuare le stelle variabili. L'idea di intraprendere questo genere di osservazioni risaliva al 1782 ma era stata abbandonata per un lungo periodo durante il quale egli si era interessato ad altri temi. Nello stabilire il grado di magnitudine  gli  astronomi  avevano  esaminato  ogni  singola  stella  confrontandola soltanto con quello che Herschel definì uno standard immaginario di magnitudine e non con le altre stelle. La mancanza di un confronto e la difficoltà insita nell'osservazione di stelle di magnitudini inferiori avevano reso ardua l'individuazione di variabilità. La soluzione proposta consisteva invece nel confrontare ogni stella con le vicine scelte in modo  che  potessero  essere  osservate  tutte  contemporaneamente  e  che  i  campioni avessero magnitudine comparabile con quella della stella esaminata. In questo modo le stelle componenti una costellazione venivano organizzate in una serie decrescente A, B, C,  D,  E,  F,  G,  .,  al  cui  interno  ogni  cambiamento  potesse  essere  riferito  alla magnitudine delle stelle immediatamente precedenti e successive per poter essere subito scoperto e quantificato. Se la stella E fosse apparsa più luminosa di D questo cambiamento avrebbe potuto essere facilmente individuato e anche D avrebbe potuto essere confrontata con gli altri elementi della serie per scoprire quale delle due avesse mutato magnitudine. Lo studio della variabilità delle stelle oltrepassava nell'interpretazione di Herschel il coinvolgimento dei soli astronomi. Data la somiglianza fra il Sole e le stelle si poteva ipotizzare che anche il Sole potesse dare segni di variabilità e la conoscenza di come si fossero comportate le stelle, avrebbe fornito un buon criterio per predire le sorti del nostro sistema solare. Il nostro Sole avrebbe potuto, quindi, riproporre le alterazioni osservate in altre stelle che nel corso dei secoli hanno diminuito, oppure accresciuto la propria luminosità; del resto era possibile rintracciare alcuni cambiamenti climatici nella storia del nostro pianeta:

Many phaenomena in natural history seem to point out some past changes in our climates. Perhaps the easiest way of accounting for them may be to surmise that our sun has been formerly sometimes more and sometimes less bright than it is at present. At all events, it will be highly presumptuous to lay any great stress upon the stability of the present order of things; and many hitherto unaccountable varieties that happen in our seasons , such as the general severity or mildness of uncommon winters or burning summers, may possibly meet with an easy solution in the real inequality of the sun's rays¹³⁰.

Il secondo articolo pubblicato nel 1796, oltre a contenere il secondo catalogo di luminosità delle stelle, riguardava la stella periodica ! Herculis. Durante un  primo periodo di osservazione Herschel aveva visto succedersi due massimi e un minimo di luminosità. Continuando l'osservazione stimò il periodo della variabilità della stella di

60 giorni, e ipotizzò che ciò fosse dovuto alla rotazione di ! Herculis intorno al proprio asse. Con questo risultato a suo giudizio veniva colmato, almeno in parte, il grande intervallo fra il periodo di 7 giorni di ! Anthinoi, ed i 331 giorni necessari a Mira Ceti per compiere un'intera oscillazione di luminosità. Trovava così una parziale risposta

l'obiezione per cui un'unica causa, in questo caso la rotazione intorno al proprio asse,

non potesse spiegare da sola la grande differenza di periodicità delle stelle variabili. Nel concludere egli ricordò ancora una volta l'importanza dello studio della variabilità delle stelle specificando che:

when a biography of stars, if I may be allowed the expression, is arrived to such perfection as to present us with a complete relation of all the incidents that have happened to the most eminent of them, we may then possibly not only be still more assured of their rotatory motion, but also perceive that they have other movements, such as nutations or changes in the inclination of their axes; which added to bodies much flattened by quick rotatory motions or surrounded by rings like Saturn, will easily account for many new phaenomena that may then offer themselves to our extended views ¹³¹.

Questa ultima frase avrà un valore fondamentale per la cosmologia di Herschel e per il suo tentativo di delineare una storia naturale dell'universo. Il secondo tema sarà essenziale per il resto della tesi, ma per il momento servirà soltanto ad introdurre la sintesi delle opere cosmologiche di Herschel.

Prima di passare a questo argomento vorrei accennare a due temi in cui si concretizzò l'osservazione delle stelle. All'interno degli Astronomical Journals sono presenti molti appunti di situazioni in cui ciò che è mostrato dal telescopio non corrisponde a quanto descritto dal catalogo Flamsteed. In quelle situazioni egli spesso non era stato in grado di riconoscere le stelle catalogate dal primo astronomo reale poiché queste avevano subito grandi cambiamenti di magnitudini, oppure erano addirittura scomparse¹³² , mentre nuovi esemplari avevano fatto la loro comparsa. Queste incoerenze oltre a spingere Herschel a studiare i motivi di questi fenomeni, ricerca che lo portò a indagare il moto solare, a redigere una catalogazione della luminosità delle stelle, a interessarsi della variabilità delle stelle e della natura del Sole, determinarono anche la sua volontà di correggere il catalogo redatto da Flamsteed. Questo compito fu affidato alla sorella¹³³, e finalmente nel 1797 fu pubblicato "A Third Catalogue of the Comparative Brightness of the Stars;

With an Introductory Account of an Index to Mr. Flamsteed's Observations of the Fixed Stars Contained in the Second Volume of the Historia Coelestis. To Which are Added, Several  Useful  Results  Derived  from  That  Index"¹³⁴ .  Anni  dopo,  la  stesura  di quell'indice valse a Caroline Herschel la medaglia d'oro della Royal Astronomical Society.

Un altro genere di annotazione che possiamo trovare nei giornali astronomici riguarda il colore delle stelle¹³⁵, e come la loro luce possa cambiare sotto questo aspetto al variare degli ingrandimenti usati. In alcuni casi Herschel sottopose quella luce alla rifrazione attraverso il prisma¹³⁶, ma al di là delle annotazioni non sembra che in questo caso egli abbia avuto l'intenzione di proseguire questo genere di indagini. In proposito è anche interessante ricordare che nel carteggio possiamo trovare il suggerimento di Collinson¹³⁷ che suggeriva questo genere di accertamento perché riteneva che potesse essere utile agli studi di Herschel sulla natura del Sole ma non sembra che Herschel abbia riposto grande attenzione in questo genere di osservazioni.

La prima cosmologia Herscheliana (1784-1791)

L'idea di redigere una biografia di una stella, o meglio il fatto stesso che sia concepibile che si possano rintracciare dei cambiamenti nella loro natura paragonabili a una vita, è un carattere fondamentale dell'opera di Herschel.

Nel 1783 egli ricevette le Connoissances des Temps, per gli anni 1782 e 1783, in cui

erano state catalogate 103 nebulose. Lo scopo di Messier, che delle Connoissances era uno degli autori, non era tanto stabilire la natura di questi oggetti, quanto piuttosto salvare i cercatori di comete dall'errore di confondere i due tipi di oggetti.

Come scrisse Herschel nel 1784, non appena quelle pagine entrarono in suo possesso egli si dedicò alla ricerca di nebulose intuendo subito che i propri strumenti avrebbero potuto dare uno sviluppo rilevante a questo campo di indagine. Nel 1784 apparve sulle Philosophical Transactions, "Account of some Observations tending to investigate the construction of the Heavens"¹³⁸. Ciò che lo aveva convinto ad affrontare questo nuovo argomento fu la consapevolezza della superiorità dei propri strumenti rispetto a quelli usati  dal  francese.  Nel  confrontare  le  proprie  osservazioni  con  quelle  di  Messier, Herschel si accorse che dove le Connoissances registravano una nebulosa senza stelle, lui riusciva spesso a vedere un cluster ricco di stelle¹³⁹. Se la superiorità dei propri telescopi fu la spinta a dedicarsi a questa ricerca, il modo con cui questa fu affrontata rispecchiava la volontà di estendere l'approccio della storia naturale a regioni in cui l'impossibilità di una visione diretta e la durata dei processi naturali avevano a lungo convinto gli osservatori dell'immutabilità dei corpi celesti. In questo primo scritto Herschel espose l'idea che si potesse parlare di una costruzione dell'universo, indagarne la  struttura,  organizzare  i  fenomeni  osservati,  misurare  le  dimensioni  della  nostra galassia, e infine che si potesse stabilire se ci fosse un'eterogeneità riguardo la natura delle nebulose. Gli esempi di cui egli si servì e le riflessioni che lo guidarono, saranno al centro dei capitoli a venire e quindi in queste pagine saranno fatti solo dei brevissimi cenni per offrire una panoramica, il più esauriente possibile, dell'opera.

Nel 1784 Herschel introdusse nel linguaggio astronomico un termine mutuato dalla storia naturale. Egli parlò, infatti, di strati composti da nebulosità (nebulous strata) oppure da ammassi di stelle (sidereal strata), lasciando intendere un'eterogeneità nella natura di quegli oggetti che fino ad allora erano stati indiscriminatamente definiti Nebulose. La stessa Via Lattea apparve come uno strato composto da stelle fisse, ed egli

annunciò la propria volontà di indagarne la figura, le dimensioni, e conseguentemente la collocazione del Sole all'interno di questo strato. Il metodo usato fu definito Star- Gages e consisteva nel dividere il cielo in campi di osservazione per scandagliare ogni zona e contare quante stelle fossero in essa osservabili. Le stelle avrebbero dovuto aumentare in prossimità della Via Lattea; con strumenti adeguati si sarebbe potuto raggiungere i confini  della  Galassia  e,  sapendo  quante  stelle  erano  state  contate,  ricavarne  la profondità. Osservando la Via Lattea e le costellazioni, Herschel interpretò l'aspetto di queste ultime come un effetto diretto della posizione dell'osservatore all'interno dello strato. Da ciò ipotizzò che il Sole si trovasse vicino alla ramificazione fra uno strato principale (di cui fa parte) ed uno secondario. Egli era anche convinto che la nebulosità della Via Lattea fosse effetto dell'insieme delle stelle che la formano e che sono troppo fievoli e lontane per essere percepite singolarmente e a occhio nudo. Lo stesso moto solare all'interno della galassia sembrava essere coerente con la forma ipotizzata. L'anno successivo Herschel comunicò alla Royal Society "On the Construction of the Heavens"¹⁴⁰ . Il nucleo di quello scritto riguardava la convinzione che tutte le nebulose fossero risolvibili in ammassi di stelle e che fosse possibile individuare cinque figure rappresentative della modalità della loro formazione.

Nella prima figura una stella più grande attrae le vicine, in questo modo si ha la formazione di un cluster di forma pressoché regolare, nella seconda sono invece più stelle  ad  esercitare  un'attrazione combinata  sulle  circostanti  perché  particolarmente vicine l'una all'altra, in questo modo si otterrà un cluster irregolare la cui figura dipenderà dal numero e dalla posizione reciproca delle stelle che hanno determinato il processo di aggregazione. Nel terzo caso si ha la combinazione, anche ripetuta, dei due modelli precedenti da cui risultano cluster ramificati, mentre dalla combinazione delle prime tre forme si avranno gli esemplari contenuti nella quarta figura, l'ultima classe conterrà quei vuoti determinati dall'aggregazione di stelle in prossimità dei clusters. A partire da questo scritto la forza di gravità ricoprirà un ruolo centrale nella cosmologia herscheliana: sarà questa forza a innescare e a guidare quei processi di aggregazione e, successivamente, di  coagulazione con  cui  venne descritta la  struttura dell'universo.

 Occorre anche notare come nelle prime due figure vengano apparentemente contraddetti i principi che tante volte avevano guidato le speculazioni di Herschel, ovvero l'omogeneità nella distribuzione delle stelle e l'uniformità delle loro dimensioni, ma su questo avremo modo di tornare nei prossimi capitoli. Herschel poté considerare la distribuzione delle stelle approssimativamente uniforme, mentre il problema riguardante le diverse dimensioni delle singole stelle non trovava soddisfazione in questo scritto. Non sembrava esserci una filiazione guidata delle cinque forme, poiché esse potevano coesistere e reiterarsi dando origine a una vasta varietà di figure. Quanto alla Via Lattea, essa venne descritta come un  ammasso ramificato della terza forma sulla base dei risultati  degli  Star-Gages.  A  sostegno  della  propria  classificazione  della  galassia Herschel descrisse le osservazioni di un ipotetico personaggio che in un pianeta posto in un ammasso ramificato in una posizione simile a quella della Terra contempli il cielo notturno. In un primo momento, a occhio nudo, vedrà una "via lattea" circondare la volta celeste, in seguito, provvisto di un modesto telescopio il nostro personaggio individuerebbe in quella fascia lattea alcune delle stelle che la compongono e immaginerebbe che tutto ciò che vede sia contenuto in quello strato che lo contiene¹⁴¹ . Aumentando il potere del proprio telescopio l'osservatore vedrebbe che sia la Via Lattea, sia quelle macchie da lui chiamate nebulose, non sono altro che agglomerati di stelle, e che il loro numero aumenta con il migliorare degli strumenti, mentre per una nebulosa risolta in stelle, ne scoprirebbe altre in cui non è in grado di osservare stelle:

He then forms the idea of immense strata of fixed stars, of clusters of stars and of nebulae; till, going on with such interesting observations, he now perceives that all these appearances must naturally arise from the confined situation in which we are placed¹⁴² .

L'osservatore che ipotizza l'esistenza di strati di ammassi stellari e di nebulose ricorda l'Herschel che soltanto l'anno prima aveva ammesso l'esistenza di Nebulous Strata e che, con il tempo, si era convinto che con il progredire delle osservazioni e con il miglioramento degli strumenti si sarebbe dimostrata la natura stellare di ogni nebulosa. La  stessa  convinzione  che  un  telescopio  più  potente  sarebbe  stato  in  grado  di raggiungere i limiti della nostra galassia dimostrando se essa sia un'isola oppure se ci siano punti di contatto con altre zone dell'universo richiama alla mente il fatto che proprio quell'anno iniziarono i lavori per la costruzione del 40. Parlando della Via Lattea, Herschel tracciò una sezione ricavata sulla base dei risultati dei Gages.

Figura 8 sezione della Via Lattea ricavate grazie ai conteggi di stelle.¹⁴³

In proposito egli precisò che la figura ottenuta fosse perfettamente compatibile con la sua appartenenza alla terza categoria di nebulose. Il fatto che la formazione di ammassi di stelle fosse guidata dalla forza di gravità spinse Herschel a considerare gli effetti che questa forza avrebbe dovuto avere qualora se ne fosse considerato il tempo di azione. Considerando le modalità di azione di questa forza è chiaro che i suoi effetti andranno ad aumentare in proporzione diretta con il tempo, da ciò si può ricavare che sarà possibile stabilire l'età, cioè la fase del processo a cui è giunto l'ammasso di stelle. Oltre a questo divenne necessario per Herschel affrontare il problema della conservazione degli aggregati, dato che un'azione continuata della forza d'attrazione avrebbe inevitabilmente comportato sul lungo periodo il collasso dell'ammasso di stelle. La prima strada per rispondere a questa possibile obiezione ricalcava l'argomento proposto da Newton a proposito di un simile pericolo per il nostro sistema solare, ovvero Dio avrebbe provveduto a dotare quel sistema dei mezzi per difendersi il più da lungo possibile a quel pericolo, in particolare Herschel vide nella presenza di altre forze, che lui chiamò proiettili (projectile forces)¹⁴⁴, gli agenti in grado di bilanciare almeno in parte la forza d'attrazione.

È piuttosto interessante vedere come a questo punto Herschel avesse introdotto l'idea di

Laboratorio dell'universo:

Besides, we ought perhaps to look upon such clusters and the destruction of now and then a star, in some thousands of ages, as perhaps the very means by which the whole is preserved and renewed. These Clusters may be the Laboratories of the universe, if I may so express myself, wherein the most salutary remedies for the decay of the whole are prepared¹⁴⁵.

La nozione di Laboratorio ritornerà anche nelle parti conclusive di questo scritto quando verrà affrontato il problema dell'interpretazione di un tipo particolare di nebulose, dalla nebulosità fievole ed omogenea, per cui fu coniato il termine Planetary nebulae, nome cui era attribuita una valenza puramente descrittiva. Herschel considerò questi esemplari come agglomerati di stelle in cui l'attrazione avesse agito tanto a lungo da determinare una compressione massima all'interno dell'agglomerato, determinando una diffusa opacità invece che una luminosità evidente nel nucleo. Da ciò Herschel ipotizzò che esse rappresentassero  l'ultima  fase  dell'aggregazione,  ovvero  il  momento  prima  che  la gravità determini la distruzione dell'aggregato, che potrebbe manifestarsi con un'esplosione accompagnata da una improvvisa e violenta luminosità, come la Stella Nova del 1572 che avrebbe potuto essere la testimonianza di un evento del genere. Dunque la gravità con il tempo determinerà la distruzione degli aggregati di stelle e Herschel in questo scritto iniziò a porsi il problema di come ciò potesse accordarsi con l'idea che Dio attraverso leggi naturali potesse intervenire nello sviluppo e nella conservazione dell'universo. Questa problematica rende l'idea di Laboratorio particolarmente  interessante  nell'opera  del  nostro  autore  ma  su   questo  aspetto ritorneremo nei prossimi capitoli.

In questi primi due scritti dedicati alle nebulose, Herschel introdusse l'idea di uno sviluppo dei corpi celesti dove tempo e forza di gravità ricoprono il ruolo di guida nella formazione di ammassi stellari i cui diversi gradi di condensazione indicavano la durata dell'azione della forza di gravità esercitata sulle stelle che li compongono. Inoltre la reiterazione delle diverse forme di agglomerazione potrebbe comportare la formazione di nuovi centri di attrazione secondari e quindi una frammentazione dell'agglomerato originario in più parti al cui interno proseguirebbe il processo di aggregazione.

L'anno successivo Herschel pubblicò "Catalogue of One Thousand new Nebulae and Clusters of Stars"¹⁴⁶, in cui era catalogata una collezione di esemplari di nebulose, organizzati secondo i criteri della luminosità e della compressione delle stelle. A questo punto occorre ricordare che in questo catalogo erano nominati sia le nebulose e sia gli agglomerati. Questa distinzione non mantenne però lo stesso significato che aveva avuto nel 1784, quando era stata ammessa una reale diversità nella loro natura. La classificazione del catalogo del 1786 risente, al contrario, della teoria discussa poche righe  indietro.  Le  nebulose  e  i  cluster  sono  entrambi  composti  di  stelle,  l'unica differenza deve essere individuata nella non risolvibilità delle prime a causa di una loro maggiore distanza. Questa diversità è comunque destinata a venir meno non appena l'osservatore sarà in possesso di strumenti adeguati. Le nebulose erano divise in tre classi secondo un ordine decrescente di luminosità, mentre i cluster erano divisi in tre categorie secondo la densità, dai più ricchi di stelle alle formazioni composte da stelle sparse, in  cui  iniziassero a  essere percepibili i  primi segni di  aggregazione. Erano previste anche una quarta e una quinta classe di nebulose, nella prima erano incluse le nebulose planetarie e le stelle che mostravano una nebulosità intorno al corpo centrale, mentre la quinta classe comprendeva le nebulosità particolarmente estese.

Nel 1789 Herschel comunicò il "Catalogue of a second thousand of new Nebulae and Clusters of Stars; with a few introductory Remarks on the Construction of the Heavens"¹⁴⁷ .  In  questo  scritto  egli  riprendeva  la  catalogazione  proposta  nel  1786, accompagnandola con una serie di riflessioni riguardanti l'importanza dello studio di questi oggetti, per descrivere la natura e l'organizzazione dei corpi celesti osservati. In particolare Herschel si chiese se fosse lecito accontentarsi di una scarna enumerazione di esemplari anziché seguire l'esempio offerto dai naturalisti e delineare sulla base dell'osservazione la storia della generazione, dello sviluppo, e della degenerazione di una pianta o di un animale. Il compito di cui egli si sentiva investito era proprio l'osservazione  delle  nebulose  raccolte  nei  cataloghi  e  l'individuazione  delle  cause fisiche alla base della loro struttura. Dato che quella globulare era la forma più frequente negli aggregati di stelle¹⁴⁸, Herschel ipotizzò che quelle stelle fossero state sottoposte all'azione di forze centrali, compresa quella che guida i pianeti ad acquisire la forma sferica, e che la catalogazione degli esemplari di nebulose e clusters avrebbe fornito all'astronomo un modo per osservare i progressi dell'azione di quella forza. Egli considerò comunque la possibilità dell'esistenza di altre forze centrali da affiancare alla forza di gravità. Questo argomento non era nuovo nella sua produzione, anzi già negli anni trascorsi a Bath, erano state presentate presso la società locale alcune memorie in merito. Il secondo catalogo è ricco di esempi e analogie relativi alla storia naturale che saranno ampiamente discussi nei prossimi capitoli. Per completare questa breve sintesi occorre comunque accennare a due riflessioni contenute in questo scritto, una riguarda le misure delle stelle, l'altra la nozione di età applicabile a oggetti astronomici come le nebulose, entrambi questi argomenti sono  stati accennati nelle pagine dedicate allo scritto del 1785. Se esistono stelle più grandi rispetto alle altre in grado di attrarre le stelle vicine, allora come si può ipotizzare che tutte le stelle abbiano una stessa magnitudine intrinseca? La soluzione offerta da Herschel era coerente con l'approccio storico naturale, ovvero le grandezze delle stelle sono uniformi e ogni scarto dalla media dovrebbe essere limitato alla variabilità osservabile nei membri di una stessa specie. Anche l'idea che si potesse parlare di un'età degli oggetti, già presente negli scritti precedenti, veniva arricchita da nuove considerazioni relative alle modalità di azione delle forze centrali: dato che queste forze hanno effetti proporzionali alla durata della propria  azione  cluster  più  compressi  rappresenteranno  una  fase  più  avanzata  del processo di aggregazione. Questo risultato non era nuovo, ma nell'articolo del 1789 fu proposta una versione "relativizzata" dell'età stimando che aggregazioni che coinvolgessero un maggiore numero di stelle avrebbero avuto bisogno di più tempo per compiersi nello stesso modo in cui una quercia raggiunge il pieno sviluppo in tempi più lunghi rispetto a quelli necessari a un cespuglio.

La conclusione di questo articolo è affidata a Herschel a uno dei suoi esempi più noti, data l'importanza di queste righe mi riservo di citarlo già in queste pagine, pur rimandandone il commento alla parte finale della tesi quando sarà confrontato con le altre riflessioni sull'influenza della storia naturale sull'astronomia:

This method of viewing the heavens seems to throw them into a new kind of light. They now are seen to resemble a luxuriant garden, which contains the greatest variety of productions, in different flourishing beds; and one advantage we may at least reap from it is, that we can, as it were, extend the range of our experience to an immense duration. For to continue the simile I have borrowed from the vegetable kingdom, is it not almost the same thing, whether we live successively to witness the germination, blooming, foliage, fecundity, fading, withering, and corruption of a plant, or whether a vast number of specimens, selected from every stage through which the plant passes in the course of its existence, be brought at once to our view?¹⁴⁹

I temi che queste poche righe introducono riguardano l'analogia stabilita da Herschel con l'attività di un naturalista. L'astronomia da lui praticata si basava sull'idea di uno sviluppo individuabile anche nei corpi celesti che li rende simili alle piante di un giardino. Avremo modo di tornare sull'immensa durata temporale necessaria al compimento del processo cosmologico. Per adesso mi accontento di evidenziare che per il botanico è indifferente se scegliere una prospettiva diacronica o sincronica; mentre la contemplazione  contemporanea  di  specimen  rappresentanti  i  diversi  istanti  dello sviluppo di un aggregato di stelle rappresenta una scelta obbligata per l'astronomo a causa della disparità fra i tempi umani e quelli astronomici.

A questo punto occorre fare un passo indietro, e spiegare il motivo della convinzione di Herschel della natura stellare di tutte le nebulose. Il momento della rottura è da individuare nel periodo che separò la comunicazione del 1784 da quella del 1785, anche se alcuni esemplari problematici erano stati osservati già nel 1783. Si ricorderà che nella prima erano perlomeno menzionati gli strati contenenti nebulosità, mentre nel secondo articolo il processo descritto prevedeva solamente un'aggregazione di stelle verso un qualche centro attrattivo. Il motivo di questo cambiamento è da ricercare nell'osservazione di Herschel di alcune nebulose presenti nel catalogo di Messier, in particolare la M17 che presentavano sia una nebulosità non risolvibile che quella risolvibile: ciò fu spiegato ipotizzando che le parti in cui non fossero individuabili stelle

_{erano semplicemente più lontane rispetto all'osservatore e quindi non risolvibili.}

Una situazione del genere si ripresentò nel novembre del 1790 quando Herschel vide uno strano esemplare di nebulosa, simile a una stella dell'ottava magnitudine circondata da una nebulosità non risolvibile, a questo esemplare dedicò l'articolo "On nebulous Stars properly so called"¹⁵⁰ . L'importanza di quella stella nebulosa, oggi conosciuta come NGC1514 consiste nell'aver fornito un elemento così diverso da quelli osservati fino ad allora da determinare l'abbandono della precedente teoria. La connessione fra il corpo centrale luminoso e l'aureola circostante non poteva, in quel caso, essere messa in dubbio, ed Herschel dovette chiedersi quale delle due non fosse di natura stellare. Se la nebulosità fosse stata composta da stelle allora la luminosità centrale avrebbe dovuto appartenere ad un astro tanto grande da non poter rientrare nei parametri di dimensione caratteristici delle stelle. Altrimenti se l'oggetto osservabile al centro fosse stato realmente una stella allora sarebbe stata la chioma circostante a essere composta da parti troppo piccole per essere classificabili come tali. Herschel optò per questa soluzione confessando di essersi già imbattuto in oggetti simili ma che nessuno di essi mostrava una connessione così evidente fra le due parti. La presenza di nebulosità non risolvibili non connesse a stelle lo convinse anche che qualora ci fosse stata una dipendenza di uno dei due elementi verso l'altro, sarebbe stata la parte centrale a dipendere da quella nebulosa, e non il contrario. Da ciò si poteva ipotizzare che la stella si originasse attraverso la condensazione della nebulosità. In questo scritto Herschel prevenne l'obiezione sul perché le osservazioni di esemplari simili non fossero bastate a convincerlo a cambiare teoria cosmologica, precisando che era stato frenato da un principio di prudenza che gli avrebbe impedito di formare una teoria troppo precipitosamente, prima di aver accumulato una quantità sufficiente di esemplari. Ciò che può apparire strano è che soltanto nel 1785 aveva espresso preoccupazioni ben diverse parlando dei due possibili errori in cui avrebbe potuto incorrere:

if we would hope to make any progress in any investigation of this delicate nature, we ought to avoid two opposite extremis, of which I can hardly say which is the most dangerous. If we indulge in fanciful imagination and build words of our own, we must not wonder of our going wide from the path of the truth and nature, but these will vanish like the Cartesian vortices, that soon gave away when better theories were offered . On the other hand if we add observation to observation, without attempting to draw not only certain conclusions, but also conjectural views from them we offend against the very end for which only observations ought to be made. I will endeavour to keep a proper medium; but if I should deviate from that, I could wish not to fall into the latter error.¹⁵¹

È inoltre importante sottolineare come Herschel si sforzasse di dare risalto alla particolarità di questa nebulous star, dichiarando come la perfetta connessione (connection) di caratteri di natura stellare, e proprietà tipiche delle nebulose lo avesse finalmente fornito di quel punto della catena dell'essere in cui una categoria di oggetti finiva e ne iniziava un'altra. Ancora una volta Herschel si servì di un paragone con l'attività del naturalista paragonando la sua difficoltà a quella di chi veda la differenza fra un uomo e un albero, esemplari perfetti rispettivamente del mondo animale e di quello vegetale, ma non riesca a indicare all'interno della serie il punto in cui un regno finisce ed inizia l'altro. Si tratta probabilmente della più chiara applicazione della storia naturale all'astronomia herscheliana, il punto in cui l'analogia fra il naturalista e l'astronomo diventa pienamente convincente. La difficoltà di separare i due regni è superata da Herschel grazie all'osservazione di questo esemplare che porta in sé i caratteri evidenti sia della natura stellare, sia di quella nebulosa. Sull'esempio citato poco prima torneremo nei prossimi capitoli, per ora concludiamo la sintesi dell'articolo considerando sia come cambiò la classificazione di alcuni esemplari, sia alcune ipotesi riguardanti la natura del fluido nebuloso.

Ammettendo l'esistenza della vera nebulosità, Herschel dovette riconsiderare la successione degli esemplari raccolti, in particolare le nebulose planetarie non furono più viste come aggregati di stelle prossimi alla dissoluzione a causa dell'alto grado di condensazione al loro interno, piuttosto divennero uno dei passi della coagulazione del fluido nebuloso, e furono collocate fra le nebulosità estese e le Nebulous Stars. In questo

_{modo la loro opacità veniva interpretata come una testimonianza dello svolgimento del} processo di coagulazione, che ancora non avrebbe raggiunto la formazione di un nucleo centrale luminoso¹⁵². Abbandonata l'ipotesi di una natura stellare di tutte le nebulose, Herschel dovette affrontare il compito di unire in una stessa serie oggetti apparentemente eterogenei: le nebulose vere e proprie, e gli aggregati di stelle. Questa concatenazione di specimen doveva esprimere una loro reale connessione prevedendo la formazione delle stelle a partire dalla condensazione del liquido nebuloso. Ancora più interessante può essere la congettura a proposito della formazione del fluido. Herschel assegnò alla luce una natura corpuscolare, coerentemente suppose che la luce emessa dagli astri potesse essere attratta dai vari sistemi siderali deviando dal proprio moto rettilineo. In questo modo si determinerebbe una prima aggregazione di particelle che potrebbe spiegare la formazione del fluido nebuloso. Si tratta di una congettura, che non verrà ripresa in seguito. Nel corso dell'articolo si realizzò, ad ogni modo, un ciclo guidato dall'azione della  forza  di  gravità  dove  le  particelle  di  luce  emesse  dagli  astri  risentono dell'attrazione esercitata dai sistemi siderali e una volta deviate dal proprio moto si aggregano formando un fluido e in un secondo momento una nebulosità. Sotto la guida dell'attrazione quest'ultima inizierà a condensarsi originando nelle varie fasi di questo processo una Planetary nebula, una nebulous star, infine una stella. Infine i singoli astri subiranno l'attrazione esercitata secondo varie modalità da vicini centri attrattivi e si aggregheranno secondo le  modalità descritte nel 1785,  mentre i  corpuscoli da loro emessi torneranno a essere sottoposti al processo appena descritto.

La seconda fase cosmologica herscheliana

Il cambiamento determinato dall'articolo del 1791 si espresse concretamente a partire dal 1802 quando fu pubblicato il terzo e ultimo catalogo di nebulose e ammassi di stelle dal titolo "Catalogue of 500 New Nebulae, Nebulous Stars, Planetary Nebulae, and

Clusters of Stars; With Remarks on the Construction of the Heavens"¹⁵³ .

Oltre a riprendere i due cataloghi precedenti (1786; 1789) Herschel incluse una serie di riflessioni su alcune categorie di esemplari, in modo di stabilire un legame fra le classi che in questa nuova fase della cosmologia stava individuando.

Senza dubbio fattori come l'osservazione della Nebulous Star del 1790, insieme ai vari studi che egli aveva intrapreso in quegli anni a proposito della natura del Sole e delle stelle, e infine la scoperta di cambiamenti avvenuti nelle stelle doppie che ne dimostravano il legame fisico e non ottico e che venne comunicata nel 1803 avevano minato la fiducia nel modo in cui gli esemplari erano stati fino ad allora classificati. Lui stesso spiegando la struttura di questo terzo catalogo ben espresse questa nuova prospettiva  paragonando  le  precedenti  classificazioni  ad  una  biblioteca  ordinata seguendo criteri sbagliati come potrebbe essere la dimensione dei volumi¹⁵⁴ .

Le riflessioni contenute nella prima parte dell'articolo servono, dunque, a ovviare all'artificiosità della classificazione proposta. Da quel momento in poi, non saranno soltanto aspetti come la luminosità e l'estensione a determinare l'appartenenza o meno di un esemplare a una data classe. Ciò che Herschel si proponeva di fare era offrire al lettore un primo elenco di spiegazioni della natura degli oggetti. La divisione proposta nei cataloghi precedenti non poteva continuare ad essere accettata alla luce della cosmologia che si andava delineando, perché veniva a mancare quell'identità di natura che permetteva a Herschel di sorvolare su molti problemi, uno su tutti l'esistenza degli oggetti ambigui. Anche se formalmente era rispettata la classificazione già adottata, sotto vari aspetti questo terzo catalogo si diversificava dai precedenti. Gli esemplari inventariati come agglomerati di stelle rappresentavano un numero limitato rispetto agli anni precedenti: per quanto riguarda la prima classe¹⁵⁵   fra il 1790 ed il 1799 furono avvistati solamente sette esemplari, mentre per quello che riguarda la seconda¹⁵⁶   e la terza classe¹⁵⁷  il catalogo conteneva, rispettivamente, dodici e dieci esemplari avvistati fra 1788 ed il 1799. Per poter correttamente interpretare questi numeri occorre forse ricordare che il terzo catalogo conteneva cinquecento esemplari fra nebulose ed agglomerati di stelle, e che quindi in questo elenco gli agglomerati di stelle rappresentavano una parte minoritaria nel numero complessivo. Inoltre, l'organizzazione proposta nei cataloghi precedenti fu arricchita dall'enumerazione di alcune nuove tipologie di esemplari. Parlando degli oggetti di natura stellare Herschel considerò: le stelle isolate, le stelle doppie, i sistemi composti da tre o più stelle e alcuni tipi di clusters e di nebulose. In questi raggruppamenti il ruolo principale è giocato, ancora una volta, dalla forza di gravità che in varia misura agisce su tutti gli astri. Questo scritto anticipò di un anno il resoconto dei cambiamenti osservati nelle stelle doppie e che provavano l'esistenza di sistemi fisici. Esaminando le prime combinazioni di stelle, sistemi  binari  o  composti  da  più  di  tre  stelle,  Herschel  considerò  le  possibili combinazioni dei loro moti, e valutò la natura del loro centro attrattivo, o meglio se si trattasse di un punto occupato da un corpo di grande massa come avviene nel caso dei sistemi planetari intorno a stelle isolate, oppure se potesse trattarsi di un centro attrattivo vuoto.

Altre riflessioni riguardarono l'idea che il proseguimento dell'azione della forza di gravità in sistemi compositi come la Via Lattea potesse determinare un'ulteriore frammentazione in zone, mentre la considerazione della natura dei centri attrattivi può aiutare a stabilire una distinzione fra i sistemi composti da più stelle e i sistemi planetari¹⁵⁸.

Mentre  nei  casi  di  aggregati di  stelle  Herschel  aveva  potuto  affidarsi  a  riflessioni presenti già negli scritti precedenti, nell'esame della parte nebulosa dell'universo non

_{disponeva  di  questo  genere  di  ausilio.  Egli  dovette  quindi  procedere  cautamente} ammettendo che alcune nebulosità e alcune stellar nebulae potessero essere in realtà clusters resi fievoli dalla distanza e che quindi servissero migliori strumenti per svelarne la natura. Oltre a parlare della distanza spaziale di questi oggetti, Herschel introdusse una dimensione temporale. Accennando alla necessità di avere strumenti sufficientemente potenti per raggiungere gli oggetti più lontani, egli precisò che quel genere di telescopi avrebbero avuto anche un "Power of penetrating into Past", dato che avrebbero convogliato all'osservatore un'immagine dell'oggetto così come questo era al momento della partenza dei raggi di luce. Considerata la velocità finita della luce l'immagine sarebbe, quindi, risalita a tanti anni prima quanti fossero stati quelli ad essa necessari per raggiungere l'osservatore. Tornando all'esame degli esemplari di nebulose ciò che colpisce in questo scritto è l'atteggiamento in apparenza cauto con cui Herschel tentò di stabilire le connessioni fra i vari tipi. Ho parlato di apparenza perché pur ammettendo le difficoltà derivate dalla presenza di oggetti ambigui egli stabilì una serie di categorie in cui talvolta è possibile stabilire una successione. Una serie del genere sarà tracciata nell'articolo del 1811, su cui ci concentreremo nelle prossime righe. Per concludere l'esposizione di questo terzo catalogo mi limito a sottolineare che, forse per la prima volta, Herschel stabilì una derivazione fra le Planetary Nebulae, le Planetary Nebulae provviste di un nucleo e le Nebulous Stars. Ciò che deve essere sottolineato è che a proposito di quest'ultime egli aveva confessato di essere perplesso su come spiegarne l'aspetto, ma anche di essere sicuro della natura stellare del punto centrale. Seppure in maniera implicita veniva quindi stabilita una prima connessione della parte nebulosa e della parte stellare della Construction of the Heavens, e i prossimi articoli che esamineremo ne rappresenteranno il compimento. Il 20 giugno 1811 fu letto alla Royal Society, "Astronomical observations relating to the Construction of the Heavens"¹⁵⁹. Per prima cosa egli dichiarò di essere sempre stato interessato alla conoscenza della struttura dell'universo, e si disse convinto che una giusta classificazione degli esemplari ne avrebbe fatto risaltare la natura e i rapporti reciproci. Ammise anche di aver cambiato spesso  opinione  durante  gli  anni,  anche  riguardo  principi  precedentemente ritenuti fondamentali come quelli riguardanti la magnitudine e la distribuzione delle stelle. I problemi che ci eravamo posti in precedenza riguardo l'incoerenza fra il postulare che le stelle siano disposte uniformemente e abbiano grandezza simili, e i processi cosmologici descritti  a  partire  dal  1785  trovarono  finalmente  una  risposta,  anche  se  soltanto abbozzata. Facendo appello alle tante osservazioni fatte, Herschel confessò apertamente che queste non sono coerenti con i principi che tante volte aveva dato per certi. Continuando in questo tentativo di far chiarezza delle sue precedenti affermazioni, egli citò espressamente il caso della distribuzione omogenea delle stelle, contraddetta dall'esistenza della Via Lattea e degli aggregati di stelle, e l'idea che tutte le nebulose siano risolvibili in clusters di stelle, in entrambe le situazioni aveva finito per negare ipotesi in passato affermate decisamente. Ciò che Herschel si proponeva di fare era mostrare le somiglianze fra esemplari contenuti in categorie contigue messe secondo un ordine adeguato. Per spiegare questa finalità egli paragonò la serie di classi proposta a una serie di ritratti di una stessa persona fatti a brevi intervalli di tempo. Su questo esempio e sulla sua fortuna avremo modo di tornare nei prossimi capitoli, per adesso basterà evidenziare la fiducia riposta dall'autore nell'ordine proposto e nelle somiglianze rintracciabili in esemplari vicini, e nel fatto che le nebulose raccolte in quelle categorie dovevano essere concepite come tipi rappresentativi in grado di mostrare la stretta correlazione fra una classe e l'altra.

L'esposizione degli esemplari si articolò in trentacinque punti in cui venivano elencate e descritte le nebulose appartenenti alle singole classi. Con questa organizzazione trovava una soluzione la difficoltà riscontrata nel 1802. Riprendendo nebulose già catalogate e organizzandole in  un  nuovo  ordine  Herschel  pensava  probabilmente di  sistemare  i volumi contenuti nella biblioteca dell'esempio di nove anni prima non più secondo le dimensioni ma finalmente secondo il contenuto, ovvero di classificare le nebulose in categorie che non solo ne indicassero l'aspetto ma che ne ricostruissero i processi di formazione. Le trentacinque parti di questo scritto rappresentavano, quindi, altrettanti momenti dell' attuazione di un processo. Gli esemplari formavano una serie ordinata in cui i cambiamenti diventavano facilmente osservabili, non diversamente da quanto avveniva nei cataloghi di comparazione della luminosità delle stelle.

In questa sintesi non seguiremo Herschel passo passo nell'elenco delle singole classi, ma tenteremo di individuare il modo in cui la successione di quelle classi è stata resa possibile.  Il  primo  tipo  descritto  è  la  nebulosità  estesa  di  cui  era  evidenziata  la fievolezza. In seguito attraverso alcune classi intermedie Herschel giungeva a esaminare le nebulose di dimensioni più piccole che riteneva avere la stessa natura nelle nebulosità estese e che come queste apparivano fievoli e non osservabili a grandi distanze. Considerando le varie tipologie di nebulose egli intraprese l'esame di quegli esemplari che fossero più brillanti in uno o più luoghi individuando in questo aspetto un segno di un processo di condensazione. Questa conclusione ha un'importanza fondamentale in questo e negli articoli successivi, i vari momenti della condensazione corrisponderanno pressoché immancabilmente alle classi da lui descritte. Sarà quindi opportuno dedicare il resto della sintesi di questo articolo al modo in cui venne spiegato il processo di condensazione. Le  nebulose  che  mostravano  più  zone  luminose  indicavano al  loro interno la presenza di più centri attrattivi, e ciò avrebbe portato alla loro frammentazione in altrettante parti quanti erano stati i punti luminosi. I momenti successivi avrebbero portato alla formazione di una nebulosa di forma globulare in cui fosse gradualmente evidente una zona centrale più luminosa, che avrebbe testimoniato la formazione di un nucleo avvenuta attraverso la condensazione. Il processo descritto si basava sull'azione aggregante di una forza, che egli individuò esplicitamente nella gravità. Tale azione avrà effetti proporzionali al tempo di applicazione. Uno dei parametri indicati come testimonianza dell'avanzare del processo di condensazione era la figura globulare, e Herschel spiegò le deviazioni da questa figura, non come effetti di una particolare disposizione della materia nebulosa, caso troppo particolare e contrario alle probabilità, piuttosto come un'indicazione della brevità dell'azione della forza. Il termine brevità in questo caso ha un valore approssimativo perché come spiegò lui stesso "in this case millions of years, perhaps are but moments"¹⁶⁰. Il fattore temporale non era l'unico in grado di spiegare le irregolarità osservabili, un esemplare avrebbe potuto essere ritardato nel processo di aggregazione da una disposizione originariamente caotica della materia