GRAVITACION UNIVERSAL

INTRODUCCIÓN

A pesar de ser tan obvio en este momento el concepto de gravedad, se debe tener en cuenta que pasaron muchos años para que Newton, se hiciera la gran pregunta, ¿porque se caen las cosa?

Nuestros antepasados, pudieron haber contestado que era por no tener apoyo. Pero Newton se encargo de definir a partir de teorías y ecuaciones cual era realmente la respuesta, adecuada.

Al someter a una sola ley matemática los fenómenos físicos más importantes del universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. El concepto de gravitación lograba de un solo golpe:

1. Revelar el significado físico de las tres leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.

2. Resolver el intrincado problema del origen de las mareas

3. Dar cuenta de la curiosa e inexplicable observación de Galileo Galilei de que el movimiento de un objeto en caída libre es independiente de su peso.

1. LA REVOLUCIÓN DE LA ASTRONOMÍA

El Universo de los antiguos

Los primeros astros que atrajeron la atracción de nuestros ancestros fueron el Sol y la Luna. Por eso el día solar y el mes lunar (tiempo entre dos lunas llenas) son las unidades de tiempo empleadas en primer lugar por pueblos de cualquier parte del mundo.

Las estrellas fijas y su movimiento nocturno atrajeron después la atención de los hombres. De ellas aprendieron cómo navegar orientándose por la estrella más cercana al centro del movimiento celeste.

Hagamos constar que la Polar no ha sido siempre la misma estrella: hace unos 3000 años, para los egipcios la Estrella Polar era Thuban, de la constelación del Dragón.

Además observaron que las estrellas cambiaban de posición si viajábamos a lejanas tierras. Sus observaciones de la navegación como se explica a la derecha, les llevaron finalmente a una conclusión

La importancia del zodiaco

Además del movimiento diario de la esfera de las estrellas fijas, nuestros antepasados observaron cómo el Sol cambiaba su posición diaria entre los astros. Su camino, llamado Eclíptica, atravesaba las conocidas constelaciones del Zodiaco. Aunque de origen babilónico, su división actual en doce constelaciones procede de los griegos. En la imagen adjunta podemos comprobar cómo se mueve el Sol por el Zodiaco a lo largo del año.

El calendario anual de 12 meses, usado ya por los egipcios; pero mejorado por Julio César, inventor del año bisiesto, es una consecuencia lógica de la observación del movimiento del Sol.

El cielo de Ttolomeo

Aunque los planetas se movían por la eclíptica, lo hacían de una forma irregular. El sabio alejandrino Claudio Ptolomeo explicó este movimiento como podemos ver en el modelo adjunto.

• Los planetas se mueven en círculos perfectos llamados epiciclos.

• El centro de los epiciclos sigue un círculo perfecto alrededor de la Tierra, llamado deferente.

• El centro de la deferente no coincide con la posición de la Tierra.

• Existe un punto, el ecuante, respecto al que el planeta se mueve siempre a la misma velocidad.

La hipótesis de Copérnico

Aunque no el primero en pensarlo (ya lo había hecho Aristarco, sin aceptación en la Grecia clásica), fue Nicolás Copérnico, en el siglo XVI, el que desarrolló una alternativa heliocéntrica al sistema de Ttolomeo.

1. El Sol está inmóvil en el centro de las estrellas fijas, que no poseen ningún movimiento.

2. La Tierra y los demás planetas giran en órbitas circulares respecto al Sol.

3. La Tierra tiene además un movimiento derotación diurno alrededor de su eje.

4. La Luna gira alrededor de la Tierra.

Con el modelo copernicano, los movimientos planetarios se explicaban con mayor facilidad; pero la idea de un sistema heliocéntrico, en una época en que comenzaba la reforma protestante, era muy polémica.

Galileo confirma a Copérnico

Aunque Lippershey es el reconocido inventor del telescopio, Galileo Galilei fue el primero en emplearlo para la Astronomía (hacia 1610). En la escena de la derecha se muestra Júpiter y sus satélites como los veía Galileo. Las observaciones con su telescopio le llevaron a las conclusiones siguientes:

1. Al observar el cielo nocturno vio muchas más estrellas que a simple vista. Comprendió que había estrellas que no podíamos ver a simple vista porque estaban demasiado lejos. Las estrellas están a diferentes distancias, no unidas a una superficie esférica como suponían los pensadores antiguos.

2. La Luna presentaba montañas, valles y cráteres como la Tierra. Era un planeta similar al nuestro, no el astro "perfecto" que imaginaba Aristóteles

3. Venus presentaba fases como la Luna y cambiaba de tamaño. Evidentemente Venus giraba alrededor del Sol, no de la Tierra.

4. Júpiter presentaba 4 satélites que giraban a su alrededor. Era la prueba notoria de que la Tierra no era el centro de todos los giros celestes.

2. LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL

Las leyes de KeplerContemporáneo de Galileo, Johannes Kepler también adoptó el modelo heliocéntrico. Al ser luterano y vivir fuera del alcance del Vaticano, pudo desarrollar libremente su investigación. Su hipótesis de partida era que los planetas orbitaban al Sol sobre círculos trazados en esferas perfectas, circunscritas a los poliedros regulares (tetraedro, hexaedro...). Como base de su trabajo tenía los muy precisos datos de observación de Tycho Brahe, el último geocentrista. Estos datos no casaban con su hipótesis de partida. Tras muchos esfuerzos, su espíritu científico le llevó a aceptar su error inicial:

Las órbitas de los planetas eran elípticas, no circulares.

Finalmente estableció las leyes del movimiento planetario:

En la imagen superior se ilustra el modelo inicial de Kepler. En su modelo Kepler parte de una esfera exterior, que representa la órbita de Saturno dentro de la cual va inscribiendo sucesivamente: un cubo, la esfera de Júpiter, un tetraedro, la esfera de Marte, un dodecaedro, la esfera de la Tierra, un octaedro y finalmente la esfera de Mercurio.

La

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