400° - Nascita di Giovanni Domenico Cassini

Uno dei più importanti astronomi dell'età moderna, scopritore di 4 satelliti di Saturno e della macchia rossa di Giove. L'8 giugno 1625 nasceva Giovanni Domenico Cassini, padre e nonno di altri due celebri astronomi, poi naturalizzato francese come Jean Dominique Cassini.

Giovanni Domenico Cassini è stato Direttore dell'Osservatorio di Parigi dalla sua istituzione nel 1671 alla morte, 41 anni dopo. È uno dei più famosi astronomi della storia, celebre per aver scoperto, tra le altre cose, la Grande Macchia Rossa di Giove, la Divisione Cassini degli anelli di Saturno e 4 nuovi satelliti del pianeta

Giovanni Domenico Cassini, o Giandomenico, nacque l'8 giugno 1625 a Perinaldo, allora territorio appartenente alla Repubblica di Genova, oggi in provincia di Imperia. Di famiglia nobile, compì i primi studi nel Collegio dei Gesuiti di Genova, dove si appassionò all'astronomia soprattutto grazie all'amicizia con uno dei suoi insegnanti, Giovanni Battista Baliani, fisico, matematico e corrispondente di Galileo Galilei.
Finito il collegio, si dedicò all'attività di astrologo (all'epoca, astrologia e astronomia erano spesso coincidenti), senza mai tuttavia accettare questa denominazione. La notorietà, per Cassini, arrivò nel 1649 quando, leggendo gli astri, previde la vittoria delle truppe pontificie di Innocenzo X, adunate a Bologna per una spedizione militare contro il Duca di Castro. Il Papa rase al suolo la città ed espulse la famiglia Farnese, annettendo il Ducato allo Stato Pontificio.
Cassini venne quindi chiamato a Bologna dal Marchese Giovanni Malvasia come responsabile del suo osservatorio privato. Potè quindi documentarsi e studiare le stelle e, grazie al suo incarico, riuscì ad ottenere la licenza per l'insegnamento universitario dell'astronomia, anche grazie ai suoi studi astronomici e alla precisione delle sue osservazioni molto precise. Bologna, in quegli anni, era un ambiente ricco di personalità e di dibattiti culturali, favoriti dalla rivalità tra lo Studio Universitario dell'Archiginnasio e la Scuola dei Gesuiti di Santa Lucia.
Nel 1665 Cassini tuttavia accettò un incarico più remunerativo: fu infatti nominato Sovrintendente delle Acque per lo Stato della Chiesa, con l'incarico di progettare fortificazioni contro le invasioni via mare e di controllare le piene del Po per favorire lo sviluppo dell'agricoltura. Mantenne però contemporaneamente anche l'incarico di direttore dell'Osservatorio Malvasia e usò il proprio tempo libero per continuare le osservazioni astronomiche con ancora maggiore precisione, studiando le eclissi di sole e pubblicò le prime Tavole dei Pianeti.
Nel 1668, Cassini divenne il primo scienziato dell'era moderna a osservare fenomeno della luce zodiacale, da lui chiamata "spina celeste meteora". Inizialmente, non seppe spiegare l'origine di questo fenomeno, attribuendolo ad una nuova cometa, ma alcuni anni dopo giunse alla spiegazione accettata attualmente. La luce zodiacale è una debole luminosità che appare lungo l'eclittica (il percorso apparente che il Sole compie in cielo nel corso di un anno, osservato dalla Terra), in particolare nelle vicinanze del Sole. Cassini calcolò che il periodo migliore per osservarla fosse in primavera, dopo che le luci del tramonto sono completamente scomparse, e d'autunno subito prima dell'alba, ma si scontrò per anni contro un problema: la luce zodiacale è così debole da essere invisibile se la Luna è presente in cielo o se si proietta sulla Via Lattea. Cassini vide che la luce zodiacale decresceva di intensità allontanandosi dal Sole, anche se in notti molto buie verrà poi osservato un cerchio completo attorno all'eclittica. Dato che questo fenomeno luminoso è delimitato ai dintorni dell'eclittica, può essere sempre osservato entro la regione zodiacale (la fascia celeste che comprende anche i movimenti apparenti della Luna e dei pianeti) e per questo verrà denominata "luce zodiacale", anche se si scoprirà in seguito che essa copre l'intero cielo ed è responsabile per il 60% della luminosità totale di esso in una notte senza Luna. 
Cassini definì la luce zodiacale come la riflessione della luce solare da parte delle particelle di polvere presenti nei piani orbitali del sistema solare. L'ammontare di polvere necessaria risulterà sorprendentemente basso: se si trattasse di particelle grandi 1 millimetro, si troverebbero a 8 km di distanza l'una dall'altra, supponendo che esse abbiano un'albedo (potere riflettente) pari a quello della superficie lunare, che è molto scura. I successori di Cassini scopriranno poi che nella zona direttamente opposta al Sole si trova a volte una regione un poco più luminosa del resto, chiamata Gegenschein ("bagliore opposto" o "bagliore riflesso"), generata dalla riflessione della luce solare verso la Terra da parte delle polveri che permeano il piano del Sistema Solare, in modo simile alla riflessione della luce solare da parte della Luna quando si trova in opposizione rispetto al Sole.

Nel 1657 Cassini, già residente a Parigi, realizzò nella Basilica di San Petronio a Bologna l'Eliometro, servendosene per misurare il diametro del Sole. Lunga oltre 66 metri, è ancora oggi la meridiana più grande al mondo

L'importanza di questa ricerca e delle altre svolte a Bologna rese Cassini un nome celebre fra i migliori astronomi europei del suo tempo. Nel 1669 venne invitato a Parigi da Jean Baptiste Colbert, ministro di Luigi XIV (il Re Sole), presso l'Académie Des Sciences, appena costituita (1666), per dare il suo parere sull'Osservatorio di Parigi da poco costruito. Cassini si trasferì quindi in Francia e poté lavorare in libertà e sotto la protezione del Re, presso l'istituto scientifico più avanzato dell'epoca e con alloggio direttamente nell'Osservatorio. In segno di ringraziamento, chiese la cittadinanza francese, ottenendola nel 1673 come Jean Dominique Cassini. Sposò quindi una donna francese, Geneviève Delaistre, con cui diede origine a una vera e propria dinastia di astronomi e cartografi, che per 4 generazioni saranno Direttori dell'Observatoire, fino al 1784 quando arrivò la Rivoluzione francese.
Da Parigi, Cassini rimase comunque in contatto con l'ambiente bolognese e collaborò attivamente all'istituzione della Specola dell'Istituto delle Scienze. Il Senato di Bologna sarà sempre rammaricato della sua partenza e mantenne libera per lui la cattedra di Astronomia all'Università fino alla sua morte, se mai avesse voluto tornare. E Gian Domenico Cassini tornerà, ma non per risiedervi: nel 1655 fece ritorno a Bologna per realizzare la grande meridiana della basilica di San Petronio, la più lunga linea meridiana al mondo: 66,8 m, pari esattamente alla seicentomillesima parte della circonferenza terrestre, che Cassini chiamò Eliometro. Con quello strumento, Cassini voleva determinare con precisione la lunghezza dell'anno solare, misurando il tempo trascorso tra due passaggi successivi del Sole all'equinozio di primavera, per verificare la correttezza della riforma gregoriana del calendario. 
Anche Cassini si inserì nella controversia tra geocentrismo (Aristotele e Claudio Tolomeo) ed eliocentrismo (Copernico e Galilei), concentrandosi sul movimento del Sole. I primi lo ritenevano circolare e uniforme intorno alla Terra immobile, mentre i secondi pensavano che il moto del Sole fosse invece solo apparente. Il Sole, in effetti, sembra muoversi in cielo più lentamente d'estate, quando si trova alla massima distanza dalla Terra. Ma chi si era allontanato, il Sole o la Terra? Invece la II legge di Keplero, che Isaac Newton dimostrerà pochi anni dopo Cassini, sosteneva che la Terra ha una velocità maggiore quando è più vicina al Sole e si muove più lentamente quando è più lontana o, più precisamente, che la linea che congiunge il pianeta al Sole descrive aree uguali in intervalli di tempo uguali.
Cassini, mediante l'Eliometro di Bologna, verificò tuttavia che nel corso dell'anno il diametro del Sole, quindi la sua distanza, non diminuiva nello stesso modo in cui diminuiva la sua velocità, quindi questa diminuzione di velocità non era apparente, ma reale. Era la prima conferma sperimentale al mondo della seconda legge di Keplero.
L'attività scientifica di Cassini, ormai una celebrità, vivacizzata dall'ambiente culturale francese, iniziò a ricoprire anche campi diversi dall'astronomia come idraulica, arte militare, entomologia e perfino medicina, con la partecipazione ad alcuni tra i primi esperimenti di trasfusione di sangue. Cassini osservò accuratamente a Bologna ben 3 comete e fu tra i primi a suggerire per questi corpi celesti un'orbita fortemente ellittica, ritenendoli quindi astri "ricorrenti", come verrà poi dimostrato da Edmond Halley un secolo più tardi, che però poteva fare affidamento sulla Legge della Gravitazione Universale di Newton del 1687.
Cassini, grazie al supporto dell'Osservatorio di Parigi, scoprì 4 satelliti di Saturno: Giapeto nel 1671, Rea nel 1672, Dione e Teti nel 1684. Fino a quel momento ne era stato scoperto solo 1, Titano, nel 1655 dall'astronomo olandese Christiaan Huygens: è l'unico satellite del Sistema Solare a possedere una densa atmosfera e da solo costituisce oltre il 95% della massa orbitante attorno a Saturno, anelli compresi. Per un secolo non ne verranno scoperti altri: oggi sappiamo che sono 274, di cui 62 scoperti nel solo 2023. Di questi, solo a 63 è stato assegnato un nome.
Cassini scoprì anche una separazione nel sistema di anelli del pianeta Saturno, situata fra i due anelli più brillanti del pianeta, l'anello B (interno) e l'anello A (esterno), utilizzando un telescopio rifrattore con distanza focale di 20 piedi e 90 ingrandimenti. L'astronomo ribattezzò questo spazio Divisione di Cassini. Nel 2004 la sonda Cassini-Huygens attraversò la Divisione (che si rivelerà essere non l'unica, ma la più grande, famosa e visibile dalla Terra) e scoprì che, se gli anelli sono composti da acqua ghiacciata, in essa sono presenti perlopiù carbonio e silicati. L'ipotesi più accreditata è che siano i resti di una luna, anche se non è spiegato perché queste polveri siano presenti solo nella Divisione e non negli anelli.

La Divisione di Cassini è la separazione di circa 4800 km che separa i due anelli più grandi di Saturno, osservata dall'astronomo nel 1675. Non è l'unica tra gli anelli, ma è la più grande e osservabile dalla Terra. In suo onore, la sonda della NASA che esplorò il pianeta nel 2004 venne battezzata Cassini-Huygens

Assieme all'inglese Robert Hooke, Cassini è anche lo scopritore, nel 1665, della Grande Macchia Rossa di Giove. Dopo Cassini, nessuno però ne riportò la presenza fino a una volta nel 1830 e poi nel 1879, quando si iniziò a studiare. Ad oggi non è noto se la macchia attuale sia ancora quella originale o se si sia dissolta e poi ricostituita. Cassini non seppe dare una spiegazione alla macchia: oggi sappiamo che è una tempesta anticiclonica, la più grande del Sistema Solare. Non è nemmeno noto cosa determini la sua colorazione rossa: alcune teorie supportate da dati sperimentali suggeriscono che il colore possa essere generato da complesse molecole organiche, fosforo rosso o un composto dello zolfo, ma è stato in realtà osservato negli anni che la macchia varia notevolmente in gradazione negli anni, con colorazioni rosso mattone, salmone pastello, e bianco.
Attorno al 1690 Cassini fu anche il primo a osservare la rotazione differenziale dell'atmosfera di Giove. L'astronomo si accorse infatti che le sue diverse parti non ruotavano alla stessa velocità angolare ma a velocità differenti e capì che Giove, quindi, non era un corpo solido, ma liquido o gassoso, oppure composto da diverse parti indipendenti.
Nel 1672 Cassini e l'inglese John Flamsteed dimostrarono poi poi che se si usa una frazione consistente della circonferenza terrestre si può arrivare a misurare la parallasse di un pianeta, cioè la sua posizione nel cielo. In particolare, Cassini usò la distanza tra Parigi e la Cayenne, in Sudamerica, per fare due osservazioni di Marte. Flamsteed osservò invece Marte a Londra, al tramonto e all'alba. Le due misurazioni che ne risultavano sostanzialmente coincidevano: si determinò quindi la distanza del pianeta dalla Terra e, in base alla Terza Legge di Keplero (i quadrati dei tempi che i pianeti impiegano a percorrere le loro orbite sono proporzionali al cubo del semiasse maggiore) ricavarono la distanza della Terra dal Sole (circa 149,6 milioni di km), che da quel momento diventerà l'unità astronomica di base per le misure all'interno del Sistema Solare. Quando essa venne calcolata con precisione nel 1977 grazie alle moderne tecnologie, si scoprì che la distanza calcolata da Cassini e Flamsteed era imprecisa di appena il 7%. Un altro contributo di Cassini all'astronomia fu la misurazione del tempo di rotazione di Marte (24 ore e 37 minuti), con una discrepanza di soli tre minuti. 
Nell'ultima parte della sua vita tornò allo studio sistematico del sistema di Giove, realizzando le Effemeridi dei suoi satelliti, cioè le tabelle con la magnitudine e i principali parametri orbitali, compresi i periodi di occultazione dei satelliti dietro a Giove. Cassini, a tal proposito, ebbe un'intuizione: l'osservazione dell'occultazione di un satellite, visto che avveniva a intervalli regolari, gli permetteva di leggere sulle proprie tabelle l'ora precisa, determinando con precisione la longitudine del luogo in cui si era effettuata l'osservazione, che all'epoca costituiva un problema. L'occultazione di Io, però, non avveniva a intervalli regolari, nonostante il suo regolare periodo di rivoluzione: quando la Terra si trovava più vicina a Giove, l'occultazione poteva essere osservata in anticipo di 14 minuti rispetto a quando la Terra si trovava più lontana. Ciò portò Cassini a supporre che la luce avesse una velocità finita e quindi, con più spazio da percorrere, impiegasse più tempo ad arrivare a Terra, nonostante i suoi contemporanei fossero per lo più convinti che la luce avesse velocità infinita, come sosteneva Cartesio. Nel 1676 Cassini e il suo giovane collaboratore Ole Roemer riuscirono per la prima volta a misurare la velocità della luce in 210,8 milioni di m/s (poi via via precisato in quello attuale di 299.792.458 m/s).
L'ultima opera di Cassini, che ebbe vasta eco, fu la sua grande mappa della Luna, realizzata con delicate osservazioni micrometriche che gli consentirono di studiare le variazioni dell'orbita del nostro satellite: questo lo portò ad elaborare quella che è considerata la prima teoria moderna dei moti lunari. In particolare, dalle sue ricerche dedicate allo studio delle attrazioni mareali tra i pianeti e i loro satelliti, simili a quelle che si esercitano tra Luna e Terra, presero spunto tre leggi espresse da Cassini nel 1693.
Al termine di una lunghissima carriera, Giovanni Domenico Cassini morì a Parigi il 14 settembre 1712, a 87 anni, e venne sepolto nella chiesa di Saint Jacques de Haut-Pas, nella capitale. La comunità astronomica gli ha dedicato il cratere Cassini sulla Luna, il cratere Cassini su Marte, la regione Cassini su Giapeto, satellite di Saturno, e l'asteroide 24101 Cassini, oltre alla missione della sonda spaziale Cassini, che ha esplorato Saturno e Titano tra il 1997 e il 2017.
Come Direttore dell'Osservatorio di Parigi gli succedette il figlio Jacques (Cassini II), che prese anche il suo seggio all'Academie des Sciences. Jacques descrisse il meridiano perpendicolare di Francia (Meridiano di Parigi), studiò inoltre l'inclinazione dei satelliti e degli anelli di Saturno ed ebbe numerosi incarichi amministrativi.
Nel 1740 Jacques si ritirò e lasciò la direzione dell'Osservatorio al figlio Cèsar François Cassini (Cassini III), che mantenne l'incarico ma si dedicò alla cartografia, sua grande passione. È passata alla storia la sua monumentale Carta della Francia in 182 fogli, che fu pubblicata, benché incompiuta, dall'Académie Des Sciences dal 1744 al 1793, base di tutte le carte successive.
Suo figlio Jean Dominique Cassini (Cassini IV), come il bisnonno, era nato nelle stanze dell'Osservatorio nel 1748. Alla morte del padre, nel 1784, gli subentrò alla direzione ma, dopo la Rivoluzione, si scontrò con il rifiuto del Direttorio a stanziare ulteriori fondi per la risistemazione e il potenziamento dell'edificio. Con le sue dimissioni (e il suo arresto), il 6 settembre 1793, finì dopo 121 anni il legame tra l'Osservatorio e la famiglia Cassini. Il più giovane dei suoi 5 figli, Henri Cassini (Cassini V), divenne invece botanico e studiò le Asteracee, la famiglia dei girasoli, scoprendo una nuova specie di 52 piante tra Australia e Nuova Zelanda, il genere Cassinia. Henri morì senza figli e la casata, che in Francia aveva dignità nobiliare, venne fusa dalla sorella Aline con la famiglia de Vuillefroy, a cui apparteneva il marito, a cui passarono tutti i possedimenti detenuti dalle generazioni precedenti, tra cui il Castello di Fillerval a Thury Sous Clermont, dove avevano vissuto tutti i precedenti celebri Cassini.