Historia de la astronomía

Trabajo de Física 2° BachilleratoAlberto Ruiz Mañanes

Indice :

1. Historia de la astronomía

2. Kepler

2.1. Leyes de Kepler

3. Teoría Heliocentrista

4. Gravitación

Historia de la astronomía

La historia de la astronomía es el relato de las observaciones, descubrimientos y conocimientos adquiridos a lo largo de la historia en materia astronómica. La astronomía surge desde que nace la humanidad debido a que el ser humano siempre tuvo curiosidad por los astros. Desde tiempos inmemorables se ha interesado en los mismos, estos han mostrado ciclos constantes e inmutabilidad durante el corto periodo de la vida del ser humano lo que fue una herramienta útil para determinar los periodos de abundancia para la caza y la recolección o de aquellos como el invierno en que se requería de una preparación para sobrevivir a los cambios climáticos adversos.

La práctica de estas observaciones es tan cierta y universal que se han encontrado a lo largo y ancho del planeta en todas aquellas partes en donde ha habitado el hombre. Se deduce entonces que la astronomía es probablemente una de los oficios más antiguos, manifestándose en todas las culturas humanas. 

La inmutabilidad del cielo, está alterada por cambios reales que el hombre en sus observaciones y conocimiento primitivo no podía explicar, de allí nació la idea de que en el firmamento habitaban poderosos seres que influían en los destinos de las comunidades y que poseían comportamientos humanos y por tanto requerían de adoración para recibir sus favores o al menos evitar o mitigar sus castigos. Este componente religioso estuvo estrechamente relacionado al estudio de los astros durante siglos hasta cuando los avances científicos y tecnológicos fueron aclarando mucho de los fenómenos en un principio no entendidos. Esta separación no ocurrió pacíficamente y muchos de los antiguos astrónomos fueron perseguidos y juzgados al proponer una nueva organización del universo. Actualmente estos factores religiosos superviven en la vida moderna como supersticiones.

Historia de la astronomía

Kepler

Johannes Kepler (1571-1628). Nació en Leonberg, Alemania, donde comenzó a estudiar en el colegio latino. En 1584 ingresó en el seminario protestante de Adelberg y en 1589 comenzó su educación universitaria en teología en la Universidad Protestante de Tübingen. Allí le influenció un profesor de matemáticas, Michael Maestlin, partidario de la teoría heliocéntrica del movimiento planetario desarrollada en principio por el astrónomo polaco Nicolás Copérnico. Kepler aceptó inmediatamente la teoría copernicana al creer que la simplicidad de su ordenamiento planetario tenía que haber sido el plan de Dios.

En 1594 marchó a Graz (Austria), donde elaboró una hipótesis geométrica compleja para explicar las distancias entre las órbitas planetarias, que se consideraban circulares erróneamente. Kepler planteó que el Sol ejerce una fuerza que disminuye de forma inversamente proporcional a la distancia e impulsa a los planetas alrededor de sus órbitas. Publicó sus teorías en un tratado titulado Mysterium Cosmographicum en 1596. Esta obra es importante porque presentaba la primera demostración amplia y convincente de las ventajas geométricas de la teoría copernicana.

Modelo de universo según Kepler

Excepto por Mercurio, el sistema de Kepler funcionaba de manera muy aproximada a las observaciones. Debido a su fama como matemático, Kepler fue invitado por Tycho Brahe a Praga para que trabajara con él como asistente y calculara las nuevas órbitas de los planetas basándose en sus observaciones. Al morir Tycho, en el año 1601, fue nombrado su sucesor en el cargo de matemático imperial, puesto que ocupó hasta 1612.

Una de sus obras más importantes durante este periodo fue Astronomía nova (1609), la gran culminación de sus cuidadosos esfuerzos para calcular la órbita de Marte. Este tratado contiene la exposición de dos de las llamadas leyes de Kepler sobre el movimiento planetario. Según la primera ley, los planetas giran en órbitas elípticas, con el Sol en uno de los focos. La segunda, o regla del área, afirma que una línea imaginaria desde el Sol a un planeta recorre áreas iguales de una elipse durante intervalos iguales de tiempo. En otras palabras, un planeta girará con mayor velocidad cuanto más cerca se encuentre del Sol.

Kepler

En 1612 Kepler se hizo matemático de los estados de la Alta Austria. Mientras vivía en Linz, publicó su Harmonices mundi Libri (1619), cuya sección final contiene otro descubrimiento sobre el movimiento planetario (tercera ley): la relación entre el cubo de la distancia media (o promedio) de un planeta al Sol y el cuadrado del periodo de revolución del planeta es una constante y es la misma para todos los planetas.

Hacia la misma época publicó un libro, Epitome astronomiae copernicanae (1618-1621), que reúne todos los descubrimientos de Kepler en un solo tomo. Igualmente importante fue el primer libro de texto de astronomía basado en los principios copernicanos, y durante las tres décadas siguientes tuvo una influencia capital para muchos astrónomos.

Kepler

La última obra importante aparecida en vida de Kepler fueron las Tablas rudolfinas (1625). Basándose en los datos de Brahe, las nuevas tablas del movimiento planetario reducen los errores medios de la posición real de un planeta de 5° a 10'. Más adelante, Isaac Newton se basó en las teorías y observaciones de Kepler para formular su ley de la gravitación universal.

Las 3 leyes de Kepler :

Son tres leyes empíricas que Johannes Kepler confeccionó a partir de las tablas astronómicas recopiladas por el más anciano colega Tycho de Brahe. Han tenido un valor fundamental en la reforma de la astronomía que se realizó entre los siglos XVII y XVIII, porque rompieron los antiguos esquemas del sistema del mundo, en el que los planetas se hacían girar en esferas cristalinas o bien en perfectas órbitas circulares.

Kepler

Las tres leyes se pueden resumir así:

1.- Los planetas recorren órbitas elípticas, donde el Sol ocupa uno de los dos focos.

Leyes de Kepler

Una elipse es básicamente un círculo ligeramente aplastado. Técnicamente se denomina elipse a una curva plana y cerrada en donde la suma de la distancia a los focos (puntos fijos, F1 y F2) desde uno cualquiera de los puntos M que la forman es constante e igual a la longitud del eje mayor de la elipse (segmento AB). El eje menor de la elipse es el segmento CD, es perpendicular al segmento AB y corta a este por el medio.

2.- Las áreas recorridas por la recta Sol-planeta (radio vector) son proporcionales a los tiempos empleados en recorrerlas.

La 2da. ley de Kepler:

A los segmentos AB y CD les lleva el mismo tiempo el recorrerlo.

Una elipse es un óvalo elongado simétrico, con dos focos localizados simétricamente hacia las orillas más "agudas"--un foco contiene al Sol, y el otro está vacío. (Dibuje dicha elipse). Si acercamos los focos cada vez más, la elipse se parece cada vez más a un círculo, y cuando se traslapan, finalmente tenemos un círculo.

Leyes de Kepler

3.- Los cuadrados de los tiempos de revolución son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de las órbitas.

Leyes de Kepler

Esta es una ley matemática, y sus estudiantes necesitan calculadoras con raíces cuadradas, también potencias a la 3/2 y 2/3 (y tal vez también raíces cúbicas o potencias a la 1/3 que es lo mismo)…

Si dos planetas (o dos satélites de la Tierra funciona igual) tienen períodos orbitales T1 y T1 de días o años, y distancias medias desde el Sol A1 y A2, entonces la fórmula expresando la tercera ley es

 

(T1 / T2)2 = (A1 / A2)3

Teoría Heliocentrísta

Kepler aceptó la teoría copernicana al creer que la simplicidad de su ordenamiento planetario tenía que haber sido el plan de Dios.

En 1594 marchó a Graz (Austria), donde elaboró una hipótesis geométrica compleja para explicar las distancias entre las órbitas planetarias, que se consideraban circulares erróneamente. Kepler planteó que el Sol ejerce una fuerza que disminuye de forma inversamente proporcional a la distancia e impulsa a los planetas alrededor de sus órbitas. Publicó sus teorías en un tratado titulado Mysterium Cosmographicum en 1596. Esta obra es importante porque presentaba la primera demostración amplia y convincente de las ventajas geométricas de la teoría copernicana.

Gravitación

Antes de entender las ideas de Newton y Einstein sobre cómo actúa la gravedad, tenemos que distinguir entre lo que llamamos masa y peso. Masa y peso son conceptos muy diferentes: la masa(cantidad de materia que tiene un cuerpo) es una propiedad intrínseca al cuerpo (da igual si la medimos aquí o en la Luna) mientras que el peso es una fuerza que sí depende de la masa del planeta donde la medimos: en la Luna, un cuerpo pesa seis veces menos que en la Tierra, y en Júpiter, dos veces y media más (un kilogramo, que en la Tierra pesa un kilopondio, en Júpiter pesaría dos kilopondios y medio). Ahora definamos lo que es la gravedad:

Gravitación

Llamamos interacción gravitatoria (o fuerza de la gravedad) a la atracción entre masas (cuerpos).La gravedad es una fuerza básica en el universo. Es la que nos mantiene sujetos al planeta Tierra, la que mantiene unida la propia materia de la Tierra y no permite que la Tierra se despedace ni que la atmósfera se escape, la que mantiene unida la materia que forma el Sol y las demás estrellas, la que hace que el Sistema Solar no se disgregue, la que permite que existan galaxias y que las galaxias se unan en cúmulos de galaxias. La gravedad es lo que da unidad y cohesión al cosmos, es ciertamente una de las fuerzas más fundamentales en el universo.

Gravitación

Formulario

F

𝑔=−𝐺𝑀𝑚𝑟 2

p

Fuerza

Gravitación

Trabajo

FIN