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La posición de la
Tierra en el Universo
Si miramos el cielo en una noche sin nubes y tratamos de ver lo
que se nos ofrece, entramos en el campo de la astronomía, la má
antigua de todas las ciencias. Y así es, la ciencia comenzó a nacer
cuando, hace algunos miles de años, alguno de nuestros
antepasados comenzó a notar ciertas regularidades en el
movimiento anual de las estrellas en esos cielos extraordinarios,
libres de contaminación, que existían en aquella época...
Ramón Mª Sola Jábega.
Dpto. de Física y Química.
I.E.S. Manuel de Falla. Maracena
(Granada)
Si observamos las estrellas durante la noche, veremos que
todas se mueven, pero mantienen siempre sus posiciones
relativas de unas con respecto a otras. Si nos encontramos
en la latitud de Europa, veremos que durante la noche las
estrellas que se ven hacia el norte van bajando hacia el
horizonte, mientras que las estrellas del este se van
levantando del horizonte. Hacia el norte hay estrellas que
son visibles durante toda la noche y describen círculos
alrededor de una estrella que permanece fija, ésta es la
estrella Polar.
Si repetimos la observación a la noche siguiente,
veremos que todas las estrellas están exactamente en la
misma posición que tenían el día anterior, pero cuatro
minutos más tarde; es decir, por ejemplo, el 8 de mayo a
las 8:56 PM las estrellas están en la misma posición que
estaban el 7 de mayo a las 9 PM. Y es así como al
oscurecer todos los días, las estrellas están desplazadas
todas hacia el oeste con respecto a la noche anterior; hacia
el este se van viendo estrellas que antes no se veían a la
misma hora, y en el oeste dejan de verse algunas estrellas;
después de un año vuelven a aparecer las mismas estrellas
del año anterior. Las estrellas circumpolares son visibles
durante todo el año.
A pesar de esa gran regularidad había algo que desconcertaba a los astrónomos.
Hay algunos astros que los antiguos llamaban “errantes”, que van cambiando su
posición con respecto a las estrellas fijas; si se miran durante una noche, parecen
moverse igual que todas las estrellas vecinas, pero si se observan durante varias
noches se puede observar que se mueven con respecto a las demás estrellas,
describiendo trayectorias caprichosas en forma de bucle, llamadas “movimiento
retrógrado” como la que se muestra en la figura. A estos astros se les llamó
“planetas”, de la palabra griega que significa, precisamente, “errante”.
Modelo aristotélico
En el siglo IV a.C. Aristóteles
estableció el primer modelo
razonado de la estructura del
Universo. Es el primero de los
denominados “geocéntricos”. Para
el padre de la filosofía el Universo
se estructuraba en forma de esferas
concéntricas, cada una de las
cuales contenía a un astro, salvo la
última que contenía a la totalidad
de las “estrellas fijas”. En el centro
de estas esferas se situaba la Tierra,
fija en el centro del Universo. Cada
esfera se movía impulsada por el
movimiento de la exterior a ella,
salvo la última, denominada
“primer motor”.
Para comprender la importancia de este modelo en la historia de la astronomía hay que
tener en cuenta el peso del pensamiento de Aristóteles en la filosofía escolástica durante
los siglos XI a XV, en especial en lo que se refiere al argumento de autoridad (auctóritas),
así como al rechazo de la comprobación empírica en favor del razonamiento puro.
Aristóteles reemplaza el mundo de las
ideas por el de las formas. Para él la forma
pura, carente de materia, es Dios, el
primer motor inmóvil que origina el
movimiento del mundo. Sostiene que
existen dos mundos divididos por la esfera
lunar: por debajo, el mundo sublunar o
terrestre, imperfecto y cambiante; por
encima, el mundo celeste, perpetuo,
perfecto, inalterable e incorruptible.
Abajo estaba lo imperfecto y arriba lo
ideal. Abajo existía el cambio y arriba lo
perpetuo. Por esta razón, a diferencia de
los cuatro elementos terrestres, tierra,
agua, aire y fuego, que son impredecibles
e imperfectos los objetos celestes están
compuestos por un quinto elemento: el
éter, perfecto e inmutable. Por esta razón
también todos los astros describen
movimientos perfectamente circulares, ya
que la circunferencia es la curva perfecta,
como corresponde al mundo celeste
perfecto.
Modelo de Ptolomeo
El modelo de Aristóteles sin embargo no
explica el movimiento retrógrado de
los planetas
En el siglo II (dC) Claudio Ptolomeo
propone un modelo, que, si bien está
basado en las ideas de Aristóteles, tiene
una formalización geométrica.
La teoría geocéntrica de Ptolomeo puede
resumirse de la siguiente forma:
1.-La Tierra es estática, y ocupa el centro del
Universo.
2.- Las estrellas están fijas en una inmensa
esfera que gira en torno a la Tierra.
3.- El Sol, la Luna y los demás planetas giran
en torno a la Tierra en órbitas
complejas descritas por el modelo
epiciclo/deferente.
El planeta se encaja en la esfera del epiciclo. El deferente rota alrededor de la tierra mientras
que el epiciclo rota dentro del deferente, haciendo que el planeta se acerque y se aleje de la
tierra en diversos puntos en su órbita.
Modelo copernicano
Nicolás Copérnico está considerado el padre de
la astronomía moderna. Su teoría sitúa al Sol, y
no a la Tierra en el centro del Universo. Es por
tanto una teoría heliocéntrica, aunque no la
primera, que se debe a Aristarco de Samos ( S III
a.C.)
De Revolutionibus Orbium Coelestium (1543)
1.- El Sol está inmóvil en el centro del Universo.
2.- La Tierra tiene dos movimientos: rotación sobre sí misma y traslación alrededor del Sol.
3.- La Luna gira en torno a la Tierra.
4.- Los planetas giran en torno al Sol a distintas distancias, describiendo en su desplazamiento
órbitas perfectamente circulares.
5.- La esfera de las estrellas fijas está muy lejana e inmóvil.
Galileo Galilei
Galileo Galilei (Pisa, 1564) está
considerado como uno de los más
importantes científicos de todos los
tiempos, no sólo por sus aportaciones
al campo de la física, sino por su
forma, completamente nueva, de
entender la manera en que se
construye la ciencia, basándose
siempre en la experimentación.
Galileo Galilei, por Ottavio Leoni (1624)
Galileo realizó notables aportaciones
científicas en el campo de la física, que
pusieron en entredicho teorías consideradas
verdaderas durante siglos. Así, por ejemplo,
demostró la falsedad del postulado aristotélico
que afirmaba que la aceleración de la caída de
los cuerpos -en caída libre- era proporcional a
su peso, y conjeturó que, en el vacío, todos los
cuerpos caerían con igual velocidad.
Entre otros hallazgos notables
figuran las leyes del movimiento pendular
(sobre el cual comenzó a pensar, según la
conocida anécdota, mientras observaba
una lámpara que oscilaba en la catedral de
Pisa) y las leyes del movimiento
acelerado.
Una de las más decisivas
aportaciones de Galileo fue el
desarrollo y mejora del
telescopio, que había sido
inventado algunos años antes.
Este aparato permitía, con una
adecuada combinación de
lentes, la observación de
objetos lejanos como si
estuviesen mucho más cerca, lo
cual tenía una indudable
aplicación comercial y militar.
Sala Bertini, Villa Andrea Ponti
El “problema” surgió cuando a
Galileo se le ocurrió dirigir su
telescopio al cielo, lo que le
permitió observar más de cerca los
astros. Descubrió varias cosas que
desmentían no sólo las teorías
geocéntricas, sino también muchas
ideas que, desde Aristóteles
seguían estando vigentes:
Descubrió la existencia de cráteres y
montañas en la Luna, que según
Aristóteles debería ser perfectamente
esférica y uniforme.
Descubrió que Venus pasa por fases, igual que la Luna, lo cual sólo puede ser justificado
si el planeta gira en torno al Sol.
El telescopio le permitió
observar asimismo la existencia
de cuatro satélites de Júpiter, que
orbitaban en torno a él.
Estos satélites, hoy llamados
satélites “Galileanos” son : Io,
Europa, Ganímedes y Calisto.
Hoy conocemos un total de 61
satélites del mayor planeta de
nuestro sistema solar.
Johannes Kepler (1571-1630)
A principios del S XVII Joahnes Kepler
tuvo acceso a los datos de las
observaciones realizadas por Tycho Brahe,
astrónomo real de la corte de Dinamarca,
observando una discrepancia de 8 minutos
de arco con las órbitas que suponía
circulares de acuerdo con el modelo de
Copérnico. Propuso entonces una
modificación al modelo copernicano en el
que los planetas describirían orbitas
elípticas en torno al Sol, que se situaría en
uno de los focos de la elipse.
Tycho Brahe (1546-1601)
Rodolfo II, Emperador del Sacro Imperio Romano
Germánico
A partir de estas órbitas elípticas definió sus tres leyes del movimiento planetario,
vigentes aún en la actualidad:
1.- Los planetas describen órbitas elípticas en torno al Sol, que se sitúa en uno
de los focos de la elipse.
2.- Las líneas rectas (radiovectores) que unen un planeta con el Sol barren
áreas iguales en tiempos iguales.
3.- El cuadrado de los períodos de la orbita de los planetas es proporcional al cubo de
las distancias medias al Sol.
Isaac Newton (1643-1727)
Balanza de torsión de Cavendish