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HISTORIA DE LA
ASTRONOMÍA
Una síntesis del proceso de desarrollo del conocimiento astronómico
desde la prehistoria hasta la revolución científica del Siglo XVII
Curso de iniciación
a la astronomía en
Eureka! Zientzia
Museoa. 2013
Introducción .................................................................................................................................. 2
Contenido ...................................................................................................................................... 2
Arqueoastronomía. ....................................................................................................................... 3
Megalitos y alineamientos astronómicos ................................................................................. 3
Egipto. ........................................................................................................................................... 3
Astronomía y religión. ............................................................................................................... 3
Pirámides y Templos. ................................................................................................................ 3
El Calendario y la medida del Tiempo ....................................................................................... 3
Mesopotamia. ............................................................................................................................... 4
El periodo Ammisaduqa. ........................................................................................................... 4
El Mul Apin, la Eclíptica y el Zodíaco ......................................................................................... 4
Los astrólogos Caldeos .............................................................................................................. 4
Astronomía en la Antigüedad. Los griegos.................................................................................... 4
Eudoxio y el centro del cosmos ................................................................................................. 5
Aristóteles y las esferas ............................................................................................................. 5
El catálogo de Hiparco, el Punto Aries y la precesión de los equinoccios ................................ 5
La biblioteca de Alejandría ........................................................................................................ 6
El empirismo de Ptolomeo ........................................................................................................ 6
Instrumentos de observación y medición astronómica en la antigüedad ............................... 6
Epiciclos y excéntricas ............................................................................................................... 7
Astronomía medieval .................................................................................................................... 8
El islam y la astronomía............................................................................................................. 8
Observatorios árabes ................................................................................................................ 8
Alfonso X El Sabio ...................................................................................................................... 9
La revolución científica.................................................................................................................. 9
Copérnico y el Heliocentrismo .................................................................................................. 9
Tycho Brahe en Uraniborg ...................................................................................................... 10
El telescopio de Galileo ........................................................................................................... 11
El proceso a Galileo ................................................................................................................. 12
Las leyes de Kepler .................................................................................................................. 12
GLOSARIO ................................................................................................................................ 14
Bibliografía .................................................................................................................................. 16
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Nuestro universo sería una cosa muy limitada sino ofreciera a cada época algo que
descubrir…La naturaleza no revela sus misterios de una vez para siempre.
SENECA, Cuestiones Naturales, libro 7, siglo I
Introducción
El propósito de esta jornada es presentar a los asistentes a este cursillo una síntesis del
proceso de desarrollo del conocimiento astronómico desde la prehistoria hasta la revolución
científica del Siglo XVII a través de un recorrido por los diferentes periodos, lugares y
momentos, presentando a los más destacados protagonistas en la observación y estudio del
cielo, sus métodos y sus descubrimientos.
Contenido
1.- Arqueoastronomía
Megalitos y alineamientos astronómicos
2.- Egipto
Astronomía y religión
Pirámides y Templos.
El Calendario y la medida del Tiempo
3.- Mesopotamia.
El periodo Ammisaduqa
El Mul Apin, la Eclíptica y el Zodíaco
Los astrólogos Caldeos
4.- Grecia
Eudoxio y el centro del cosmos.
Aristóteles y las esferas
El catálogo de Hiparco, el Punto Aries y la precesión de los equinoccios
La biblioteca de Alejandría
El empirismo de Ptolomeo
Instrumentos de observación y medición en la antigüedad
Epiciclos y excéntrica. Elongación y retrogradación en el geocentrismo
5.- Astronomía medieval
El Islam y la astronomía
Observatorios árabes
Alfonso X El Sabio
6.- La revolución científica
Copérnico y el Heliocentrismo
Tycho Brahe en Uraniborg
El telescopio de Galileo
El proceso a Galileo
Las leyes de Kepler
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Arqueoastronomía.
Megalitos y alineamientos astronómicos
Desde la noche de los tiempos el ser humano ha necesitado comprender el mundo, y
observando el cielo ha percibido la regularidad en el movimiento de los astros, y ha asociado
los movimientos celestes a los cambios en la naturaleza, al paso de las estaciones y a los ciclos
biológicos.
La historia de la astronomía arranca con la observación de las salidas del Sol, de la Luna y las
salidas helíacas de las estrellas más brillantes. Por las construcciones megalíticas del Neolítico
tenemos constancia de que en aquel tiempo, quienes las levantaron, ya conocían los puntos
del horizonte por donde tenían lugar las salidas o puestas de los astros, evidenciando un saber
antiguo sobre los periodos de visibilidad de las estrellas brillantes y los ciclos de la Luna y del
Sol.
Muestras de ese saber astronómico las encontramos en Stonehenge, en los círculos de piedra
de Callanish en Las Hébridas en Escocia, en el Anillo de Brodgar en las islas Órcadas, en los
círculos de piedra de Temple Wood, Learable Hill y Castle Rigg, en el Túmulo de Cairn T en
Lougherew, en el de Knowth, en el de Newgrange en Irlanda, en la celda de Xochicalco en
Méjico, en la Gran Kiva del Cañón del Chaco, en las Torres del Chanquillo en Perú.
Egipto.
Astronomía y religión.
En el creciente fértil, entre el Tigris y el Éufrates, y en las orillas y delta del Nilo, el
conocimiento preciso del ciclo solar y de las estaciones, entre otras causas, posibilitó la
agricultura, lo que supuso el nacimiento de las primeras civilizaciones con complejas
sociedades de campesinos y pastores, y la aparición de ciudades que albergaban a artesanos,
comerciantes, sacerdotes, funcionarios, mercenarios y esclavos.
Pirámides y Templos.
Los egipcios desarrollaron una fuerte vinculación entre la religión y la observación del cielo.
Construyeron pirámides y templos orientados con una gran precisión astronómica, como la
gran pirámide de Giza, o el templo de Karnak. Del periodo helénico destaca el templo de
Hathor, en Dendera, con el zodíaco de influencia mesopotámica en su techo.
También destaca el templo de Hatshepsut con la decorada tumba de Senenmut, una muestra
sorprendente del interés egipcio por el calendario y la medida del tiempo.
El Calendario y la medida del Tiempo
A ellos debemos nuestro calendario de años bisiestos y la división del día en 24 partes iguales.
Para la medida del tiempo se servían de relojes de sombra, de sol y de clepsidras. Este interés
por el calendario está relacionado con la crecida del Nilo, un fenómeno anual fundamental
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para la agricultura egipcia. Durante algunos periodos que duraban siglos, este fenómeno
estuvo asociado a la salida helíaca de la estrella sirio. En el periodo de influencia helena el ciclo
pasó a llamarse ciclo sothíaco.
Mesopotamia.
El periodo Ammisaduqa.
En Mesopotamia, sumerios, acadios, asirios, babilonios y caldeos, realizaron exhaustivas y
metódicas observaciones que registraron sistemáticamente en tabletas de barro con escritura
cuneiforme. En las tabletas del periodo Ammisaduqa aparecen registros de los movimientos de
Venus y su ciclo de 8 años solares. Del periodo asirio nos llegan listados de salidas helíacas de
estrellas relacionadas con el paso de los meses.
El Mul Apin, la Eclíptica y el Zodíaco
De entre las listas destaca el Mul Apin, un compendio del conocimiento astronómico
babilónico en el que aparecen listados de estrellas secundarias (Ziqpu) que culminaban en el
mismo instante en el que salían las fundamentales, e indicaciones de cómo realizar las
observaciones
A partir de estos registros, los babilonios, como se puede ver en su mito de la creación Enuma
Elish, trazaron la trayectoria del movimiento del Sol entre las estrellas, trayectoria circular que
se cerraba a lo largo de un año y que dividieron en 360 unidades agrupadas en 12 partes
iguales, cada una en un signo o constelación.
Los astrólogos Caldeos
De las predicciones en las posiciones de los astros, los caldeos pasaron a la astrología,
dedicada a la interpretación de estas posiciones, que en formato de horóscopo, mostraba una
lectura de las señales del cielo ante empresas humanas significativas, un viaje, una batalla, una
boda o el nacimiento de un heredero. La astrología propició la conservación de los viejos
registros y el interés por su estudio, algo necesario para conocer los ciclos astronómicos
amplios. De este modo alcanzaron a conocer el ciclo de eclipses, uno cada de 18 años y 10 u 11
días, que hoy conocemos como el Saros. Desde épocas remotas se conocían las relaciones
periódicas simples entre la Luna y el Sol, y entre éste y los planetas, relaciones que se sabían
no exactas, pero utilizando reglas aritméticas adicionales calcularon relaciones de periodos
más amplios y precisos como el de 1151 años entre Venus y el Sol.
Astronomía en la Antigüedad. Los griegos
Los sistemas aritméticos babilónicos atrajeron el interés de hindúes y griegos. Los griegos
aplicaron racionalidad al conocimiento astronómico oriental, y lo despojaron de esoterismo y
magia. Adaptaron los métodos de cálculo sexagesimal de los babilonios a la geometría y
desarrollaron la trigonometría.
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Observando y estudiando el cosmos como un todo pronto describieron la esfera celeste con la
Tierra en el centro y los elementos fundamentales como los polos, el ecuador celeste y la
eclíptica, lo que los babilonios consideraban el trayecto anual del Sol entre las constelaciones
del zodíaco. También comprendieron que la Tierra era una esfera. Fueron los griegos quienes
entendieron que la Luna no tenía luz propia sino que era iluminada por el Sol, y fueron ellos
quienes explicaron por primera vez el fenómeno de los eclipses solares como la interposición
del disco del Sol por el de la Luna.
Eudoxio y el centro del cosmos
En el siglo V a. C. Platón formuló el problema de cómo pueden ser explicados en términos de
orden y uniformidad los movimientos de los planetas. Eudoxio de Cnido, contemporáneo
suyo, propuso una descripción del universo formado por esferas concéntricas, el primer
sistema cosmológico geocentrista, con la Tierra inmóvil en el centro, y girando alrededor de
ella, la Luna, el Sol y los 5 planetas visibles.
Pero esta descripción geométrica mostraba inconsistencias para explicar la diferente
declinación del Sol en verano y en invierno, y tenía limitaciones al describir los movimientos de
retrogradación de los planetas, y eludía la cuestión de las diferencias de brillo y tamaño de los
planetas a lo largo de su recorrido, que era una evidencia de que los planetas se alejaban y se
acercaban.
Aristóteles y las esferas
La idea del cosmos de Aristóteles, siglo IV a. C., evolucionó de la de Eudoxio hacia un universo
esférico y finito construido sobre la esfera de la Tierra, inmóvil en su centro. Para explicar las
basculaciones de la eclíptica, las retrogradaciones y los cambios de brillo, postuló la existencia
de hasta 55 esferas con diferentes funciones; con una esfera, la de las estrellas, moviéndose
eternamente e imprimiendo movimiento a las demás; el primer motor.
El modelo de Aristóteles no era únicamente una descripción geométrica sino también una
explicación mecanicista basada en la física del movimiento expresada en términos de causa y
efecto. Así, el movimiento de los astros era circular, movimiento identificado con la perfección.
Al contrario que los cuerpos en la Tierra, constituidos por una mezcla de los cuatro elementos,
agua, aire, tierra y fuego, y sometidos a los cambios y a la degradación, los cuerpos celestes
eran objetos puros y eternos, constituidos por un quinto elemento, el éter. El mundo se
dividía en un mundo supralunar eterno e inalterable en el que se hallaban la Luna, el Sol, los
planetas y las estrellas, y un mundo sublunar sometido a la mutabilidad, la generación y la
destrucción, en el que se hallaban la Tierra, los meteoros y los cometas.
El catálogo de Hiparco, el Punto Aries y la precesión de los equinoccios
Comparados con los babilónicos, los reportes de observaciones griegos fueron escasos. El
primer registro de una observación griega, según nos cuenta el historiador Herodoto, es la de
Tales de Mileto sobre el eclipse de sol del 585 a. C. Posteriormente existe constancia de la
observación de algún solsticio observado por Arquímedes, algún eclipse registrado por
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Diodoro de Sicilia, y 20 registros de ocultaciones de estrellas por la Luna realizadas por
Timocaris.
En el siglo II a.C. Hiparco de Nicea fue el primer astrónomo griego conocido que, basándose en
sus observaciones, aplicó los modelos aritméticos babilónicos a los modelos geométricos
poniendo las bases de la trigonometría en el cálculo astronómico. Proyectó la esfera celeste
sobre planos que involucraban círculos y triángulos tal como posteriormente se manejarían en
los astrolabios, y siguiendo la práctica babilónica dividió la circunferencia en 360 grados, y cada
grado en 60 minutos, marcando el comienzo de nuestro actual sistema de coordenadas
celestes. Elaboró un catálogo de 1022 estrellas, ordenándolas por su brillo de manera que las
más brillantes las consideró de primera magnitud, y las más débiles de sexta. Con algunas
mejoras, esta ordenación sigue utilizándose hoy en día para valorar la magnitud aparente de
las estrellas. A partir de las posiciones en declinación de algunas estrellas registradas en el siglo
III a. C. por Timocaris, Hiparco descubrió una lenta deriva de 50,2”/año del Punto Vernal,
fenómeno que hoy conocemos como la Precesión de los Equinoccios, lo que suponía que el
instante de equinoccio, es decir la primavera, se adelantaba lentamente por el calendario.
La biblioteca de Alejandría
La ciudad fundada por Alejandro Magno en el delta del Nilo, Alejandría, debido al mestizaje de
la antigua cultura egipcia con la helénica, recibió la astronomía de origen mesopotámico. El rey
Ptolomeo I Soter, en el siglo III a. C. había fundado el Museo y la Biblioteca. Durante la dinastía
de los Ptolomeo, Alejandría se erigiría como el más brillante referente intelectual del mundo
antiguo. La biblioteca, durante siglos albergó a matemáticos como Euclides, Arquímedes,
Apolonio, Menelao, Diofanto, Teón y su hija Hipatia, y también a geógrafos como Estrabón,
médicos como Galeno, etc. Y por supuesto reunió el trabajo de astrónomos como Aristilo,
Timocaris, Aristarco, Hiparco, Eratóstenes, y el más brillante, Claudio Ptolomeo.
El empirismo de Ptolomeo
Claudio Tolomeo es considerado el más grande astrónomo de la antigüedad. En la Alejandría
del siglo II d.C. redactó varios tratados reunidos posteriormente en el tratado astronómico
conocido como Almagesto, obra que se preservó, como todas las obras clásicas de ciencia, en
manuscritos árabes. Ptolomeo era heredero de la concepción del Universo dada por Platón y
Aristóteles, aunque su método de trabajo era notablemente diferente, pues mientras éstos
teorizaron sobre el cosmos, Ptolomeo era un empirista que lo observaba, lo medía y lo
estudiaba. Contaba con una gran cantidad de datos astronómicos sobre las posiciones del Sol y
de la Luna, y sobre los movimientos de los cuerpos celestes, registros reunidos a través de
siglos por los astrólogos mesopotámicos, registros a los que unió los calculados apenas unos
siglos antes por los astrónomos griegos Aristilo, Timocaris e Hiparco.
Instrumentos de observación y medición astronómica en la antigüedad
Ptolomeo, tal y como expone en su tratado Mathematiké Syntasis, utilizando instrumentos de
observación como la Armilla Meridiana pudo determinar la inclinación de la eclíptica y con el
Plinto, la latitud geográfica.
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Con la Armilla Ecuatorial pudo determinar el instante de equinoccio y la posición del Punto
Vernal, y con el Astrolabio o Esfera Armilar los valores en longitud del Sol y de la Luna; con el
Paraláctico calculó la paralaje lunar, estimando su distancia con bastante acierto en 60 veces el
radio terrestre.
El astrolabio también lo utilizaba para determinar durante la noche las coordenadas de
posición de los planetas visibles lo que le permitió contrastar las posiciones de los astros, y
construir un modelo geométrico que explicase dichas posiciones en el pasado y fuese capaz de
predecir sus posiciones futuras mediante la elaboración de tablas astronómicas. También
observó la variación temporal en los tránsitos del Sol a lo largo del año, fenómeno que hoy
explicamos mediante la Ecuación de Tiempo.
Ptolomeo afirmó explícitamente que su sistema no pretendía descubrir la realidad, sino sólo
ser un método de cálculo. Su modelo geocéntrico se oponía claramente a la física aristotélica
ya que las órbitas de su sistema eran excéntricas, en contraposición a las circulares y perfectas
de Platón y Aristóteles.
Epiciclos y excéntricas
Al sistema de sencillos Epiciclos que primeramente Apolonio e Hiparco de Nicea habían
manejado, Ptolomeo les añadió el Deferente. En su sistema, un planeta se mueve
uniformemente en una órbita circular, el Epiciclo, pero simultáneamente, el centro de éste a
su vez se mueve por el Deferente en una órbita mayor alrededor de la Tierra. El Deferente a su
vez, gira uniformemente alrededor de un punto llamado Ecuante, alineado con la Tierra, y con
el centro geométrico entre ambos.
Este último elemento era ajeno a la idea de Aristóteles del movimiento circular uniforme, pero
el modelo se ajustaba bien a la idea de las esferas, y resultaba útil para explicar los cambios de
brillo de los planetas y las variaciones en los tamaños del disco de la Luna y el Sol apreciables
durante los eclipses.
Ptolomeo jerarquizó un orden de distancias a los cuerpos celestes utilizando el criterio que
determinaba que la distancia de los planetas al centro del cosmos era proporcional a su
periodo orbital. El criterio era correcto, pero al colocar a la Tierra inmóvil en el centro del
modelo el ordenamiento se desvirtuaba.
La Luna era el cuerpo celeste más próximo tal y como los eclipses lo sugerían, además era el
único cuerpo del que se podía medir su paralaje. Los planetas superiores (exteriores) los
ordenó en orden creciente según su periodicidad respecto a la esfera de las estrellas
fijas…Marte, Júpiter y Saturno. Pero para ordenar los planetas inferiores (interiores) su criterio
de determinar la distancia a Venus y a Mercurio en función de sus periodos orbitales no era
aplicable.
Además, para que la Elongación de Venus y Mercurio se correspondiese con las observaciones,
recurría al artificio de considerar al centro de los respectivos epiciclos alineados siempre con la
Tierra y el Sol; y por otra parte, la retrogradación de los planetas superiores durante la
oposición exigía que la alineación del centro del epiciclo con el planeta fuese paralela en todo
momento a la de la Tierra con el Sol en medio.
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Astronomía medieval
Tras la caída del imperio romano y la destrucción de la biblioteca de Alejandría, el interés por
la astronomía despareció en occidente, y habría que esperar varios siglos a que este interés
prendiese en el mundo árabe. A principios del siglo IX, el califa de Bagdad, Abdallah alMa’mun, reunió los textos de Ptolomeo y los tradujo al árabe.
El islam y la astronomía
La filosofía de Aristóteles y la obra de Ptolomeo inspiraron posteriormente toda la astronomía
medieval tanto en occidente como en el mundo árabe. El deseo de actualizar las tablas con las
posiciones de la Luna, para utilizarlas con propósitos religiosos, alentó el desarrollo de la
astronomía y la construcción de instrumentos de observación y medición. Se construyeron
observatorios en Bagdad y en Damasco destinados a poner al día las tablas con las posiciones
del Sol, para determinar las horas en las que realizar las plegarias y fijar la dirección de La
Meca. La observación de la Luna serviría para ajustar el calendario y fijar el ramadán.
Muhammad al-Battani, en Raqqa, en el norte de la actual Siria a comienzos del siglo X,
utilizando un gnomon, un cuadrante y el instrumento paraláctico de Ptolomeo, puso al día las
posiciones de los cuerpos celestes.
Observatorios árabes
En los observatorios los instrumentos de observación eran de grandes dimensiones, los
instrumentos eran grandes cuadrantes o sextantes, construcciones pensadas para ganar
precisión al poder fraccionarse más claramente sus escalas graduadas; sin embargo debido a
los problemas de dilatación y a las deformidades de obra en muros y paredes, también
afectadas por las inclemencias del tiempo, estas construcciones no proporcionaban mayor
precisión que el Plinto de los griegos. Ante la disparidad de datos que entre los numerosos
astrónomos árabes comenzaron a proliferar, los califas determinaron en el siglo XII que debía
de crearse una única institución que asegurase resultados válidos. Así surgió en el siglo XIII,
fundado por el sobrino de Gengis Khan, Hulagu Khan, el observatorio de Maragha, en la actual
Azerbaiyán, donde trabajó uno de los mejores matemáticos de la época, Nasir al-Din al-Tusí.
Fue aquí donde comenzó una primera reforma de la astronomía ptolemaica.
Los cálculos de Ptolomeo sobre la precesión fueron corregidos, también el valor de la
inclinación de la eclíptica, observándose además que el apogeo solar, considerado fijo por el
alejandrino, se había desplazado 10 grados. También advirtieron un error en el valor de la
excentricidad del Sol. A partir de los nuevos datos y las correcciones realizadas, los árabes
fueron descubriendo que los problemas del sistema de Ptolomeo no podían resolverse dentro
de la cosmología de Aristóteles. La búsqueda de la coherencia entre la observación aparente
de los cuerpos celestes y la física de las esferas y su naturaleza, sugería que la astronomía
griega estaba llena de disparates cosmológicos. Algunos autores defienden que sin el trabajo
de al-Tusí, el cuestionamiento de Ibn al-Shatir sobre la naturaleza del éter de Aristóteles, y en
general sin la aportación de la astronomía árabe a la astronomía occidental medieval, el
proceso de evolución de la astronomía clásica griega a la astronomía del renacimiento hubiese
sido muy diferente.
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Alfonso X El Sabio
A partir de siglo XII, desde España comenzaron a circular por Europa las primeras obras
clásicas traducidas del árabe al latín por la escuela de traductores de Toledo. El Almagesto fue
traducido por Gerardo de Cremona. Astrónomos musulmanes, judíos y cristianos trabajaron
bajo el patrocinio del rey de Castilla Alfonso X el Sabio en la elaboración de una obra que
reuniese el saber astronómico de la época, los Libros del Saber de Astronomía, un compendio
que además de explicar la construcción y el manejo de instrumentos como la esfera armilar,
contenía las Tablas Alfonsinas con las posiciones actualizadas de los astros.
Tanto en la Antigüedad como a lo largo de toda la Edad Media, creer que la Tierra era el centro
del cosmos era una conclusión obvia y una opinión muy extendida que se ajustaba a la
observación de la naturaleza, a la filosofía y las creencias religiosas, por lo que, a pesar de sus
inconsistencias, el sistema geocéntrico de Ptolomeo y la filosofía aristotélica perduraron varios
siglos.
La revolución científica
Tras la caída de Constantinopla en 1453, muchos cristianos de las regiones del Mediterráneo
oriental huyeron a Europa trayendo consigo muchos textos originales en griego de autores y
filósofos clásicos que se habían salvado de la destrucción de la biblioteca de Alejandría y que
serían la semilla para el renacimiento en Europa.
Copérnico y el Heliocentrismo
El Geocentrismo estuvo vigente sin oposición ninguna hasta finales del siglo XVI cuando
Copérnico propuso el Heliocentrismo, un sistema cosmológico que ya fue formulado en la
antigüedad por Heráclides de Ponto y Aristarco de Samos, y que explicaba los fenómenos y los
movimientos de los cuerpos celestes desalojando a la Tierra del centro del cosmos y colocando
en su lugar al Sol. Copérnico en su primera obra, el Comentariolus, hacia 1514 ya decía entre
otras cosas que el movimiento diario de la esfera de la fijas no se debe a ningún movimiento
de ésta, sino al movimiento de la Tierra alrededor de sus polos fijos en el firmamento, y que el
movimiento anual del Sol es pura apariencia y se debe en realidad al movimiento de
revolución anual de la Tierra a su alrededor.
En el año 1543, poco antes de su muerte, Copérnico publicó De Revolutionibus, la obra en la
que presentó su sistema heliocéntrico, la obra de su vida. En un principio, su modelo fue
recibido con indiferencia por parte de las autoridades religiosas, probablemente, el prefacio
que sin su autorización añadió su editor Ossiander, tuvo algo que ver. El prefacio decía que “el
modelo descrito en el libro no debía ser entendido como una descripción del Universo como
éste realmente era, sino como una herramienta matemática para clarificar y simplificar los
cálculos que tienen que ver con el movimiento de los planetas”.
En un primer momento la hipótesis Copernicana no causó reacción, su modelo se consideró
hipotético, pero pronto la obra tendría unas consecuencias poderosas. Al colocar a la Tierra
girando sobre sí misma y moviéndose alrededor del Sol como un planeta más describía de
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una manera más sencilla los movimientos de todos los cuerpos celestes y facilitaba
enormemente el cálculo de sus posiciones, lo que determinó que, con el consentimiento de la
iglesia, simplificando los cálculos sobre las posiciones del Sol, se avanzara finalmente en el
proceso de reforma del calendario gregoriano de 1582. Aunque seguía manteniendo las
órbitas circulares junto con algunos epiciclos, la mecánica cosmológica de las esferas de
Aristóteles saltaba por los aires, éstas ya no se tocaban, separadas por un inmenso espacio
vacío.
Tycho Brahe en Uraniborg
El danés Tycho Brahe, con apenas 14 años, había observado el eclipse de sol de 1560. Tras
estudiarlo constató que las posiciones de la Luna ofrecidas por las Tablas Alfonsinas mostraban
un error mucho mayor que las ofrecidas por las Tablas Prusianas elaboradas a partir de los
cálculos copernicanos.
En 1572 había aparecido una nueva estrella en Casiopea, un acontecimiento que abriría un
nuevo tiempo para la ciencia y llevaría a Tycho Brahe a una vida dedicada a la astronomía. En
1577 apareció un cometa muy brillante del que consiguió, por primera vez, determinar su
trayectoria en coordenadas ecuatoriales y eclípticas. Tycho interpretó que ambos sucesos
ponían en entredicho la idea aristotélica de un cielo inalterable. Para Aristóteles, los
fenómenos celestes como los cometas y los meteoros sucedían en el mundo sublunar, pero
tras las mediciones de paralaje, aquella nova se hallaba aún mucho más lejos, y al cometa, su
trayectoria lo llevaba tan alto como el sol.
El rey Federico II de Dinamarca, impresionado por los trabajos de Tycho, le ofreció la isla de
Hven y fondos para construir un observatorio donde podría instalarse con su familia y
dedicarse plenamente a la astronomía. En Uraniborg, el palacio del cielo, disponía de los
mejores instrumentos astronómicos como las reglas de Ptolomeo que el mismo Copérnico
había utilizado, esferas armilares, cuadrantes acimutales, sextantes. Destacaba un cuadrante
de 1,8 metros en una pared en el plano del meridiano con el que Tycho consiguió el más alto
grado de exactitud de todas las épocas en las mediciones astronómicas a simple vista,
observando diferencias de menos de un minuto de arco.
Su logro más destacado fue uno de los aspectos de la teoría orbital de la Luna. Contrastando
los tiempos de los eclipses de 1650 y de 1654 observó que la Luna en el primero se había
adelantado y que en el segundo se había retrasado. La luna parecía acelerarse en oposición y
retrasarse en algún otro momento de su órbita, ¿dónde? Ajustó los sextantes a medio camino
entre las sicigias y las cuadraturas y observando cuidadosamente los movimientos de la Luna
entre ambas posiciones descubrió lo que ahora se conoce como variación de la Luna. La
meticulosidad de Tycho era extraordinaria y con ella se aplicó a la detección del paralaje en las
estrellas, pensando que estás no estaban en absoluto a la misma distancia de la Tierra, pero las
estrellas observadas a simple vista, estaban muy lejos de dejar mostrar ese secreto, en
ninguna de sus muchas mediciones encontró paralaje alguno de la estrellas. Según el modelo
copernicano, observar paralaje anual en las estrellas no sería posible debido a que la esfera de
las fijas debería hallarse muy distante, pero Tycho consideraba absurdo que la esfera de las
fijas estuviera, según sus cálculos, más allá de 700 veces la distancia de la esfera del Sol a la de
Saturno. -¿Para qué crearía Dios tanto espacio vacío? Por esta razón desechó el heliocentrismo
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y propuso su propio modelo en el que los planetas girarían alrededor del Sol, y éste a su vez,
con todos ellos, alrededor de la Tierra. También este modelo traía como consecuencia que las
esferas cristalinas de Aristóteles eran imposibles ya que las órbitas de Marte y del Sol se
cortaban.
La revisión de la filosofía aristotélica abría también cuestiones sobre la física del movimiento
para las que el pensamiento de la época todavía no estaba preparado y qué aun no podían ser
respondidas. ¿Por qué no notamos que la Tierra se mueve? ¿Qué es lo que está arriba y lo que
está abajo? ¿Dónde está el cielo, y donde el infierno?
El telescopio de Galileo
A finales del año 1609, en Florencia, Galileo Galilei construyó un telescopio refractor
colocando una lente convergente en el objetivo y una divergente en el ocular, con el que
apenas conseguía 30 aumentos. Las observaciones con su telescopio le llevarían al
descubrimiento de detalles, objetos y fenómenos astronómicos nunca antes conocidos, como
el relieve lunar, las fases de Venus, las lunas de Júpiter, la peculiaridad desconcertante de
Saturno, y un sinnúmero de estrellas invisibles a simple vista en la Vía Láctea.
En su trabajo publicado en 1610 en el Sidereus Nuncius exponía una imagen de la Luna
semejante a la Tierra, con montañas y mares, contradiciendo la filosofía aristotélica de los dos
mundos, el sublunar y el supralunar. Exponía que la existencia de las lunas de Júpiter era una
evidencia de que la Tierra no era el centro de todos los cuerpos celestes; con este argumento
Galileo se declaraba copernicano; decía que en la Vía Láctea, en la espada de Orión, en el
Pesebre, en Las Pléyades, podían apreciarse muchas más estrellas que las visibles a simple
vista; que éstas no parecían aumentar de tamaño, al contrario, y que la paralaje no podía
advertirse por hallarse muy distantes.
En el verano de 1610, Galileo dirigió por primera vez a Saturno su telescopio y se sorprendió y
extrañó por la forma ovalada de éste; a pesar de observar y estudiarlo varios años no llegó a
comprender correctamente a qué se debía su peculiar aspecto.
En febrero de 1611, Johannes Fabricius, comenzó a utilizar los primeros telescopios que su
padre vendía, en la observación del Sol, descubriendo unas manchas oscuras que al principio
pensó que eran nubes. Al observarlas en los días siguientes, cambiadas de su posición
desplazándose oblicuamente, desapareciendo tras el limbo y apareciendo nuevamente varios
días después, comprendió que se hallaban situadas sobre el mismo cuerpo del Sol en
revolución. El padre jesuita Christopher Scheiner, profesor de matemáticas, también observó
en marzo de 1611 con un pequeño anteojo, unos puntos negros en el disco solar que enseñó al
padre Cysati y a otras personas. Estas indicaron a Scheiner que no divulgase tales fenómenos
para salvaguardar sus principios peripatéticos, ya que no sabían explicar tales manchas. Sin
embargo, Scheiner, utilizando el pseudónimo de Apelles, comunicó su hallazgo, iniciando una
disputa con Galileo no solo por la explicación del fenómeno sino por la autoría de su
descubrimiento. Galileo anunció un año después, que ya en 1610 había observado y mostrado,
a amigos suyos, dichas manchas. Formuló una teoría sobre las manchas completamente
diferente a la de Scheiner, quien las consideraba planetas orbitando muy próximos al Sol, y de
acuerdo con Fabricius, expuso que las manchas estaban sobre la superficie del Sol. También
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explicó que su desplazamiento se debía al movimiento de rotación de éste en un periodo de 28
días, sobre su propio eje. Las trayectorias de los desplazamientos de las manchas indicaban
que el eje de rotación del Sol estaba inclinado respecto a la eclíptica 7 grados.
El proceso a Galileo
En un primer momento, las maravillas descubiertas se celebraron, pero pronto surgieron voces
que acusaban al heliocentrismo de ser incompatible con las sagradas escrituras. Galileo,
queriendo divulgar sus ideas, fue arrastrado de sus disputas científicas con los peripatéticos y
matemáticos jesuitas del colegio romano, a los debates teológicos con las autoridades
religiosas. Convocado por el cardenal Bellarmino ante un tribunal de teólogos enviados por el
santo oficio, se le anunció que sus proposiciones eran estúpidas y absurdas en filosofía, y
formalmente heréticas; se le conminó a no defender ni divulgar las ideas de Copérnico, a la vez
que la congregación del índice decretó la prohibición de la obra de éste, De Revolutionibus.
Con más cautela, Galileo continuó con sus trabajos y su labor de difusión del modelo
copernicano. Los descubrimientos con su refractor, sus estudios e interpretaciones, en su
mayoría correctas, mostrarían numerosas evidencias que confirmarían la realidad del modelo
heliocéntrico de Copérnico; estaba cerrando las puertas a la astronomía medieval e iniciando
una nueva época para la astronomía con la observación astronómica a través del telescopio
como método científico.
En 1630 había completado su obra Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo
Ptolemaico y Copernicano, en la que proponía una visión del mundo que desafiaba el
pensamiento filosófico y teológico dominante en la época, fuertemente tutelado por la
autoridad religiosa. La reacción de ésta, encabezada por el papa Urbano VIII fue procesar a
Galileo en 1633 y condenarlo a abjurar de sus opiniones obligándole a permanecer aislado y
encerrado en su casa.
Las leyes de Kepler
Antes de que Galileo comenzase sus observaciones con el telescopio, el matemático y
astrólogo Johannes Kepler, nacido cerca de Stuttgart y formado en astronomía por el experto
en la teoría copernicana, Michael Mästlin, trataba de averiguar la relación entre los números,
los tamaños de las órbitas, y la armonía de los movimientos de los cuerpos celestes. Mientras
enseñaba matemática en Graz y elaboraba horóscopos a personas adineradas bajo pedido,
trabajaba en su primera obra, Misterium Cosmographicum, donde propuso su extraña teoría
de los sólidos geométricos anidados según las proporciones de los tamaños orbitales de los
planetas. Esa teoría hoy solo es una curiosidad matemática, pero tuvo enorme repercusión
posterior en las formulaciones de Titius y Bode, las cuales también hoy están en desuso. El
interés de Kepler por las armonías también iba dirigido hacia sus causas. De acuerdo a su
formación copernicana entendió que la clave para explicar los movimientos planetarios se
hallaba en la posición central del Sol.
En 1600, cuando la iglesia enviaba a la hoguera al filósofo, científico y erudito Giordano Bruno,
acusado de herejía por postular, entre otras cosas, la existencia de otros mundos habitados
además del de la Tierra, Kepler comenzó a trabajar como matemático con Tycho Brahe. Tycho
se hallaba embarullado entonces con sus datos observacionales de las posiciones de Marte y
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su modelo Tychónico, y agradeció a alguien con talento matemático para proseguir con la
elaboración de las tablas astronómicas. Kepler llevaba tiempo trabajando en la elaboración de
las Tablas Rudolfinas y entendía bien el tema. Con los registros observacionales de Tycho,
Kepler no tardó en sospechar que la posición de Marte se ajustaba mejor con el Sol en el
centro de su órbita que con la Tierra, pero aún no disponía de todos los datos registrados por
el danés sobre el planeta rojo, ya que éste los guardaba celosamente.
En aquella época comenzaron a circular textos que hablaban de las fuerzas magnéticas, que, al
igual que de los imanes terrestres, emanarían del Sol y podrían explicar los movimientos
planetarios. A pesar de este endeble razonamiento, Kepler llegó al principio de las distancias,
por el que la velocidad orbital de un planeta es inversamente proporcional a su distancia al Sol.
De allí concluyó lo que hoy llamamos la 2ª ley de Kepler, la ley de las áreas, en la que establece
que -el vector del radio del Sol a un planeta, recorre áreas iguales en tiempos iguales.
Tras la muerte de Tycho, Kepler pudo acceder a los registros de Marte guardados por aquel,
estudiándolos le pareció que la órbita del planeta no era circular, así comenzó a buscar
soluciones deformado epiciclos y deferentes, hasta ovalarlos tanto que se topó con la solución
en la elipse, llegando de este modo a lo que hoy llamamos la 1ª Ley de Kepler, por la que -los
planetas se mueven en órbitas elípticas con el Sol en uno de sus focos. Estas dos leyes
aparecieron en su obra Astronomía Nova, obra publicada en 1609 y por la que empezó a ser
considerado uno de los mayores talentos intelectuales de la época. Es entonces cuando
comienza su relación epistolar con Galileo. También publicaría dos importantes trabajos sobre
óptica y desarrollaría el hoy llamado telescopio de Kepler, en el que el ocular divergente es
sustituido por uno convergente que invierte la imagen, cualidad característica en los
telescopios actuales.
En 1621 apareció su obra Epítome, una obra en la que exponía consideraciones teológicas con
las que pretendía defender el heliocentrismo y en la que aparecía su 3ª Ley, que decía que - el
cuadrado del periodo orbital de cada planeta, en años, es proporcional al cubo del semieje
mayor de la órbita del planeta. La obra también fue condenada al índice de libros prohibidos.
Kepler también introdujo en esta obra una ecuación fundamental para el cálculo de las órbitas
planetarias, la que relaciona los ángulos conocidos como anomalía excéntrica y anomalía
media. Con ellas terminó de elaborar las Tablas Rudolfinas, mucho más precisas que todas las
anteriores y con las que pudo predecir por primera vez en la historia los tránsitos de Venus y
de Mercurio.
El modelo Heliocéntrico que Copérnico, Galileo y Kepler habían descrito pasó a ser explicado
matemáticamente en 1687 por Newton en sus Philosphiae Naturalis Principia Mathematica,
inaugurando un nuevo tiempo para la astronomía, la de la Mecánica Celeste y el Cálculo de
Efemérides y una nueva ciencia, la Física.
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GLOSARIO
Anomalía Excéntrica: ángulo entre el periápside de una órbita y un punto determinado de un círculo trazado
alrededor de la órbita, visto desde el centro de la órbita. La posición de ese punto se calcula dibujando una línea
perpendicular al eje mayor a través de la posición real del cuerpo que orbita hasta que corte el círculo que rodea la
órbita.
Anomalía media: ángulo entre el periápside de una órbita y la posición de un cuerpo imaginario que orbita con el
mismo periodo que el real, pero a una velocidad angular constante. La velocidad angular asignada al cuerpo
imaginario es la velocidad angular promedio (movimiento medio) del cuerpo que orbita realmente.
Apogeo solar: el apogeo es el punto más alejado en la órbita elíptica de un cuerpo alrededor de la Tierra,
generalmente se habla del apogeo de la Luna. En el geocentrismo o cuando se habla del movimiento aparente del
Sol, al punto en el que éste se encuentra más alejado de la Tierra se le llama apogeo solar.
Ciclo Sothíaco: período de 1460 años del calendario egipcio en honor de Sothis, anteriormente Isis, representada
por la estrella sirio, cuya salida helíaca anunciaba la crecida del Nilo. Cada ciclo sothíaco, el calendario civil egipcio,
sin años bisiestos, se desfasaba un año trópico exacto, con lo que se sincronizaba con el ciclo de las estaciones.
Cuadrante: Instrumento de observación antiguo utilizado para medir ángulos. Consistía en un arco de un cuarto de
círculo grabado con una escala graduada. Del centro del círculo pendía una plomada. Las estrellas eran observadas a
través de un brazo que se elevaba sobre la escala y su altura era marcada por la cuerda de la plomada.
Cuadratura: configuración en la que un cuerpo del sistema solar tiene una elongación de 90 grados al este o al
oeste del Sol.
Ecuación de tiempo: diferencia entre el tiempo solar verdadero o aparente y el tiempo solar medio. Mientras el sol
medio se mueve uniformemente siguiendo el tiempo uniforme del reloj, el sol verdadero puede encontrarse hasta
15 minutos por delante o por detrás de aquel, debido a las desigualdades entre la supuesta uniformidad de la
rotación terrestre y la aceleración de su movimiento orbital debido a la excentricidad de la órbita por un lado, y a la
oblicuidad de la eclíptica.
Efemérides: listado o tabla que contiene las posiciones de los cuerpos celestes en un instante determinado.
Elongación: ángulo entre el Sol y un cuerpo del sistema solar visto desde la Tierra. Las elongaciones están
comprendidas entre los 0 y los 180 grados al este o al oeste del Sol, en el plano que contiene a éste, a la Tierra y al
cuerpo del que se da el valor, generalmente Venus y Mercurio de los que sus valores de elongación máxima
respectivamente son 46,33 y 22,76 grados.
Enuma Elish: poema babilónico de la creación, una de las más grandes obras de la cultura mesopotámica, pieza
clásica de poesía religiosa y saber astronómico. Sus antecedentes deben buscarse en el acervo religioso de los
sumerios y en su compleja cosmogonía y teogonía, inspiradora de las respuestas religiosas y políticas de los
sacerdotes babilonios. En el poema se narra la victoriosa lucha de Marduk, a quien se le atribuye la creación del
mundo y del hombre, contra Tiamat y sus vástagos que representan el caos.
Gnomon: parte del reloj de sol que proyecta la sombra.
Magnitud: medida del brillo de un astro. Los astrónomos griegos consideraban estrellas de primera magnitud a las
estrellas más brillantes y de sexta a las más débiles. Esta ordenación, que nos sorprende hoy en día por parecernos
ordenar el brillo de las estrellas al revés, sigue vigente pero con algunas mejoras que definen rigurosamente la
escala de magnitudes, de manera que una diferencia de una magnitud se corresponde realmente con una diferencia
de brillo en un factor de 2,512, por lo que entre las estrellas de magnitud 1 y las de magnitud 6, la diferencia de
brillo es de 100. Debemos tener en cuenta que el valor de la magnitud que apreciamos no tiene en cuenta la
distancia a la que se encuentra el objeto, por lo que debemos aclarar que el valor de la magnitud que apreciamos es
el valor de una magnitud aparente, y la distinguimos del valor de una magnitud absoluta que sí tiene en cuenta la
distancia relativa de la estrella.
Mecánica Celeste: rama de la astronomía que se ocupa de los movimientos de los cuerpos celestes que orbitan
describiendo trayectorias elípticas siguiendo las leyes de Kepler, debido a las fuerzas gravitacionales calculadas por
la Ley Gravitacional de Newton.
Nova: la nova de Tycho o SN 1572, fue una supernova en la constelación de Casiopea, una de las ocho supernovas
que han sido visibles a simple vista. Fue observada por primera vez el 11 de noviembre de 1572 por Tycho Brahe
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cuando era más brillante que Venus y fue visible en el cielo diurno durante 16 meses. En marzo de 1574, su brillo
había disminuido de nuevo y ya no era visible a simple vista. El remanente de esta supernova fue descubierta en los
años sesenta por astrónomos del Observatorio del Monte Palomar
Oposición: configuración celeste en la que un cuerpo del sistema solar se encuentra en el lugar opuesto al del Sol.
Precesión de los equinoccios: o precesión general, es el movimiento de los equinoccios a lo largo de la eclíptica,
resultado de los movimientos combinados del ecuador causados por la Luna y al Sol (precesión lunisolar), y de la
eclíptica, causados por los planetas (precesión planetaria). La precesión era un fenómeno conocido desde que
Hiparco la observó en el siglo II a.C. pero cuya causa era desconocida hasta que Newton la explicó como el
movimiento de rotación alrededor de su eje de simetría que experimenta la Tierra en revolución al exponerse a los
pares de fuerza de la gravedad del Sol y de la Luna.
Paralaje Anual: máxima diferencia aparente en la posición de una estrella cercana respecto a otras más alejadas
durante el transcurso de un año debido a la posición variable de la Tierra en su órbita en torno al Sol.
Paralaje estelar: la diferencia angular entre las direcciones de una estrella vista desde dos puntos de observación
diferente. Esa diferencia aparente será máxima cuando los puntos de observación están separados diametralmente
por un intervalo de medio año en la órbita terrestre, y se llama paralaje anual. La paralaje también puede definirse
como la distancia angular entre dos puntos vistos desde un tercero alejado en el espacio.
Paralaje lunar: ángulo subtendido en la Luna por el radio ecuatorial de la Tierra. La paralaje correspondiente a la
distancia media de la Luna a la Tierra es de 57’.
Peripatético: seguidor a ultranza de las enseñanzas de Aristóteles.
Precesión de los equinoccios: o precesión general, es el movimiento de los equinoccios a lo largo de la eclíptica,
resultado de los movimientos combinados del ecuador causados por la Luna y al Sol (precesión lunisolar), y de la
eclíptica, causados por los planetas (precesión planetaria). La precesión era un fenómeno conocido desde que
Hiparco la observó en el siglo II a.C. pero cuya causa era desconocida hasta que Newton la explicó como el
movimiento de rotación alrededor de su eje de simetría que experimenta la Tierra en revolución al exponerse a los
pares de fuerza de la gravedad del Sol y de la Luna.
Refractor: telescopio que permite observar imágenes por refracción de la luz utilizando lentes. Los primeros
telescopios eran refractores. A diferencia de los reflectores, los refractores proporcionan mayor contraste y brillo, y
resultan idóneos para observar planetas y detalles de la Luna.
Retrogradación: movimiento aparente observado desde la Tierra como un retroceso transitorio en el sentido de
desplazamiento o movimiento directo de un planeta sobre la esfera celeste
Salida u orto helíaco: momento en el que una estrella es visible en el cielo de la mañana poco después de su
conjunción con el sol. Con el paso de los días la salida del astro se adelanta respecto a la salida del sol y su tiempo
de visibilidad se irá ampliando, permaneciendo en el cielo nocturno hasta el ocaso helíaco, cuando el astro se ve por
última vez sobre el horizonte occidental antes de la salida del sol, comenzando su periodo de invisibilidad. El tiempo
en el que la estrella es visible durante la noche puede durar varios meses
Saros: periodo de 18 años y 10,3 u 11,3 días, según el año sea o no bisiesto, que se corresponde con 223 periodos
sinódicos lunares = 6585,32 días. Los Caldeos conocían que al cabo de 223 lunaciones después de un eclipse, la Luna
volvería a estar en la misma fase llena, y muy próxima al camino del Sol (el nodo lunar o cabeza del dragón en la
astronomía medieval), con lo que el eclipse volvería a repetirse en una configuración casi idéntica, con apenas una
pequeña diferencia en el valor del ángulo de separación entre la línea de nodos y el eje de sombra. No está claro
que también supieran que, acumuladamente, la separación aumentaría hasta finalizar con el ciclo de Saros tras 70
eclipses.
Sicigia: configuración en la que la longitud celeste de un planeta o de la Luna es la misma que la del Sol, o difiere de
la de éste en 180 grados. La Luna en fase llena o nueva se halla en sicigia. En el caso de los planetas ocurre cuando
se hallan en oposición o en conjunción.
Unidad Astronómica UA es una unidad de longitud que fue definida antiguamente como la distancia media de la
Tierra al Sol, y donde 1UA = 149.597.870 km
Variación: la Luna, acompañando a la Tierra en su viaje alrededor del Sol, puede encontrarse a diferentes distancias
de éste, lo que causa variaciones de la atracción gravitatoria que se traducen en una variación de la curvatura de su
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órbita elíptica y en los valores de longitud de ésta; puede definirse como una perturbación periódica en la longitud
celeste de la Luna causada por cambios en la atracción gravitacional del Sol a medida que la Luna orbita la Tierra.
Tiene una amplitud de 40’ y un periodo de 14.76 días, la mitad del periodo sinódico.
José Antonio Carrasco Izaguirre
Departamento de Astronomía de la Sociedad de Ciencias Aranzadi
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