De Anaxímenes a Copérnico

De Anaxímenes a Copérnico

Quien observa el cielo con un mínimo de asiduidad muy pronto se encuentra con que hay astros que al paso de unos días describen trayectorias irregulares, que además recorren a velocidad variable, dando incluso lugar a inversiones de movimiento, si bien temporalmente. En el siglo VI el filosofo Jónico Anaxímenes los llamó Planetas (los errantes), término que permaneció en uso desde entonces para diferenciarlos de las estrellas.

Las primeras ideas claras sobre el movimiento de los planetas las dio Eudoxio (408 - 355 a.c). Su sistema consistía en esferas cristalinas concéntricas, que con sus movimientos regulares reproducían los movimientos planetarios, para los movimientos del Sol se requerían tres; para la Luna tres; cuatro para cada uno de los planetas conocidos, y una parte del cielo estrellado; en total veintisiete.

Aristóteles modifico el sistema de Eudoxio transformándolo en un compacto modelo mecánico, que para dar cuenta de los movimientos planetarios requería de cincuenta y cinco esferas; en ambos sistemas la tierra ocupa el centro.

Aristarco de Samos fue el primero en formular la teoría heliocéntrica, este astrónomo trabajó del 310 al 230 a.c y ya Arquímedes el mas genial de los matemáticos de la antigüedad; que vivió del 287 al 212, nos relata que “Aristarco escribió un tratado acerca de ciertas hipótesis de que las estrellas fijas y el sol permanecían inmóviles y que la tierra giraba alrededor del sol según una circunferencia, encontrándose el sol en el centro de la órbita". Hiparco astrónomo griego trabajó en la isla de Rodas, fue el recopilador del catálogo que ha llegado hasta nuestros días a través de Ptolomeo en su Almagesto.

Ptolomeo en el siglo segundo de nuestra era, efectuó la revisión de Hiparco y recopilo antiguas observaciones de eclipses. Pero caóticamente preservo la teoría geocéntrica, donde se supone que los planetas en conjunto con el sol giran alrededor de la tierra en un periodo de un año, describiendo órbitas circulares o deferentes. Además, los cinco planetas describen órbitas con movimiento uniforme sobre el deferente.

Como colapso de la astronomía la iglesia apoyo el sistema de Ptolomeo, por unos 1200 años hasta que en 1543 un clérigo polaco llamado Copérnico propuso un sistema donde los planetas giran en órbitas circulares alrededor del sol, Copérnico señalo a Aristarco como inspirador de la obra mientras que la iglesia católica no se hizo esperar, Copérnico recibió el ejemplar impreso en su lecho de muerte en 1550, en 1600 un astrónomo de nombre Giordano Bruno condenado a la hoguera por apoyar las ideas de Copérnico y en 1616 su obra fue puesta entre las heréticas.

Kepler a Newton

El primer nuevo toque importante en la astronomía teórica se dio con el trabajo de Johannes Kepler que en el siglo XVII da una descripción precisa del movimiento planetario.

Hasta los tiempos de Kepler, todas las ideas de importancia para explicar el irregular movimiento de los planetas se basaban en círculos, nunca se tomo seriamente la posibilidad de que se necesitaran otras curvas.

Kepler fue el primero que propuso la elipse y no el círculo para describir la órbita de los planetas; esta regla se enunció en su primera ley de la siguiente manera:

“CADA PLANETA SE MUEVE ALREDEDOR DEL SOL EN UNA ÓRBITA QUE ES UNA ELIPSE, EN LA CUAL EL SOL ES UNO DE SUS FOCOS “.

Kepler tenía a su disposición todos los registros astronómicos de Ticho Brahe que constituían algunas de las observaciones disponibles más perfectas. Basado en estas observaciones, Kepler pudo hacer un enunciado preciso acerca de como un planeta se mueve a lo largo de su órbita elíptica. Este descubrimiento fue enunciado en su segunda ley:

“UNA LÍNEA RECTA QUE UNA AL SOL Y UN PLANETA CUBRE ÁREAS IGUALES EN TIEMPOS IGUALES”

Finalmente la tercera ley de Kepler relaciona en una forma cuantitativa los periodos orbitales de los planetas con el tamaño de sus orbitas elípticas, en la siguiente forma:

“LOS CUADRADOS DE LOS PERIODOS DE LOS PLANETAS ESTÁN EN PROPORCIÓN DIRECTA CON LOS CUBOS DEL SEMIEJE MAYOR DE SUS ÓRBITAS”.

Cabe destacar el trabajo de Galileo que con su rudimentario telescopio fue el descubridor de los satélites de Júpiter, las fases de Venus, las manchas solares, y otros descubrimientos que ayudaron a comprobar los trabajos de Copérnico y Kepler.

Fue el genio de Isaac Newton el que vino a desentrañar el significado de las tres leyes de Kepler. Para lograr esto, Newton tuvo primero que inventar nuevos métodos matemáticos, el cálculo diferencial y el cálculo integral, que le permitieran manejar cantidades variables tales como las distancias y las velocidades de los planetas alrededor del sol. Aplicando estas nuevas herramientas matemáticas a los descubrimientos empíricos de Kepler, Newton concluyo que los planetas se mueven alrededor del sol bajo la influencia de una fuerza llamada gravedad y formulo su teoría como sigue:

“ENTRE DOS CUERPOS EXISTE UNA FUERZA GRAVITACIONAL RECÍPROCA, QUE ES PROPORCIONAL AL PRODUCTO DE SUS MASAS E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA DISTANCIA ENTRE ELLOS".

Todo cuerpo físico que posee masa también tiene un campo gravitacional; si la masa del objeto se dobla, la magnitud del campo también se dobla. Además si se sitúa un objeto a cierta distancia de otro objeto masivo se experimentara una cierta fuerza gravitacional; si se retira una distancia el doble que la anterior, la magnitud de la fuerza gravitacional será solamente una cuarta parte de la original.

Newton encontró que utilizando esta ley de gravitación y los métodos matemáticos desarrollados por él se podrían deducir todas las leyes de Kepler. En otras palabras, explicar los descubrimientos de Kepler en términos de una fuerza gravitacional de atracción que deben poseer todos los cuerpos materiales (no solamente los planetas) y además de esto, pudo explicar y predecir cierto número de fenómenos que hasta entonces no habían sido entendidos o conocidos. Ejemplo, una elipse es un miembro de una familia de curvas que se conocen como secciones cónicas y Newton probó que la órbita de un objeto alrededor del sol podría ser cualquiera de las secciones cónicas: un círculo, una elipse, una parábola o una hipérbole. En la figura se presenta un diagrama que demuestra cómo estas curvas se pueden obtener cortando un cono circular con un plano.

La órbita precisa de un objeto celeste alrededor del sol dependerá de manera muy específica de la energía que el objeto

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