Teoría heliocéntrica
Sistema
geocéntrico:
órbitas
de
los
planetas
vistas desde la Tierra. Por Giovanni Por Giovanni Cassini.
Sistema heliocéntrico: órbitas de los planetas vistas desde el Sol. Harmonia Macrocosmica, deAndreas deAndreas Cellarius (1708).
El heliocentrismo (del griego: ἥλιος-helios «Sol» y κέντρον -kentron «centro») es un modelo astronómico según el cual la Tierray los planetas se mueven alrededor de un Sol relativamente estacionario y que está en el centro del Sistema
Solar. Históricamente,
el
heliocentrismo
se
oponía
al geocentrismo, que colocaba en el centro a la Tierra. La idea de que la Tierra gira alrededor del Sol fue propuesta desde el siglo III a.C. por Aristarco de Samos,1 aunque no recibió apoyo de otros astrónomos de la antigüedad. No fue sino hasta el siglo XVI, durante el Renacimiento, cuando un modelo matemático completamente predictivo de un sistema heliocéntrico fue presentado por el matemático, astrónomo y clérigo católico polaco Nicolás Copérnico, con la publicación en1543 del libro De Revolutionibus Orbium Coelestium . Esto marcó el inicio de lo que se conoce en Historia de la
ciencia como «Revolución copernicana». En el siglo siguiente, Johannes Kepler trabajó y expandió este modelo para incluir órbitas elípticas. Sus trabajos fueron apoyados por observaciones hechas con un telescopio que fueron presentadas por Galileo Galilei. Con las observaciones de William Herschel, Bessel y otros, los astrónomos terminaron por aceptar que el Sol no se encuentra en el centro del universo; en la década de 1920, Edwin Hubble demostró que formaba parte de un complejo aún mucho mayor: lagalaxia (la Vía Láctea), y que esta era tan solo una entre miles de millones de galaxias más. Índice [ocultar]
1 Primeras concepciones
o
2 Revolución copernicana o
1.1 Mundo griego y helenístico
2.1 Modelo astronómico
3 El punto de vista de la ciencia moderna o
3.1 Uso
moderno
de
«geocéntrico»
y
«heliocéntrico»
4 Percepción popular
5 Véase también
6 Referencias
7 Enlaces externos
Primeras concepciones[editar] A cualquiera que se detenga a mirar el cielo, le parecerá que la Tierra se encuentra estática en un solo lugar mientras que todo en el cielo sale por el Oriente y se mete por el Poniente una vez al día. Con algo más de escrutinio, sin embargo, se observarán movimientos más complicados. Por ejemplo, que los puntos de salida del Sol y de la Luna cambian a lo largo del año, o que algunas estrellas y planetas desaparecen durante muchos meses, o bien que los planetas a veces aparentan haberse movido en dirección contraria en relación a las estrellas de fondo (este «movimiento aparente» se conoce como retrogradación de los planetas). A medida que estos movimientos celestes fueron mejor observados y comprendidos, pudieron elaborarse mejores descripciones; la más conocida fue el «Sistema ptolemaico», que alcanzó su expresión más completa en el siglo II d.C. El sistema ptolemaico era un sofisticado sistema astronómico
diseñado para calcular las posiciones de los planetas hasta un alto grado de exactitud.2 Ptolomeo mismo, en su Almagesto, señala que todo modelo que describa los movimientos planetarios es meramente un artilugio matemático, y como no hay manera de saber cuál es real, el modelo más sencillo y que arroje los números correctos es el que deberá utilizarse.3 Sin embargo, rechazó la idea de una rotación de la Tierra por absurda, pues imaginaba que se crearían grandes vientos. Sus hipótesis planetarias eran lo suficientemente convenientes como para que las distancias de la Luna, Sol, planetas y estrellas pudieran ser determinadas «creando órbitas celestes esféricas» como si fuesen «realidades contiguas». Esto colocó a las estrellas a menos de 20unidades astronómicas 4 (un retroceso en comparación con el esquema heliocéntrico de Aristarco de Samos, que desde hacía siglos había colocado a las estrellasnecesariamente al menos dos órdenes de magnitud más lejos). Mundo griego y helenístico[editar] Véase también: Astronomía en la Antigua Grecia
Pitagóricos El
modelo
no
geocéntrico
del universo fue
propuesto
por
el
filósofo pitagórico Filolao (hacia 390 a.C.). Según Filolao, hay en el centro del universo un «fuego central» alrededor del cual la Tierra, el Sol, la Luna y los planetas giran con un movimiento circular uniforme. Este sistema postulaba la existencia de un antimundo colineal con la Tierra y el fuego central, con el mismo periodo de revolución. El Sol gira alrededor del fuego central una vez por año y las estrellas están fijas; la Tierra muestra siempre la misma faz oculta de cara al fuego central, por lo que éste y la anti-Tierra son
invisibles desde la Tierra. El concepto pitagórico de «movimiento circular uniforme» para referirse a los movimientos celestes permaneció inmutable por los siguientes 2000 años aproximadamente, y fue a ellos a quienes se refirió Copérnico al mostrar que la noción de una Tierra móvil no era nueva ni revolucionaria.5 Heráclides Póntico (siglo IV a.C.) explicaba el movimiento diario aparente de la esfera celeste por medio de la rotación de la Tierra. Suele decirse que creía que Mercurio y Venus orbitaban al Sol, el cual a su vez (junto a los demás planetas) orbitaba alrededor de la Tierra.6 Aristarco de Samos La primera persona conocida que propuso un sistema heliocéntrico fue —con todo— Aristarco de Samos (c. 270 a. C.). Al igual que Eratóstenes, calculó el tamaño de la Tierra y midió el tamaño y las distancias de la Luna y del Sol en un tratado que ha sobrevivido; en éste, Aristarco concluye que el Sol es seis o siete veces más ancho que la Tierra y por ende cientos de veces más voluminoso. Revolución copernicana[editar]
Sistema
heliocéntrico
de
Copérnico
simplificado.
Extracto
de De
revolutionibus .
Modelo astronómico[editar] Artículo principal: Revolución de Copérnico
En el siglo XVI, el De revolutionibus de Nicolaus Copernicus presenta una discusión completa de un modelo heliocéntrico del universo de un modo muy parecido al que Ptolomeo, en su Almagesto, había presentado su modelo geocéntrico en el siglo II d. C. Copérnico discute las implicaciones filosóficas del sistema que propone, lo elabora geométricamente en detalle con observaciones astronómicas seleccionadas para derivar los parámetros de su modelo y escribe numerosas tablas astronómicas que permitían calcular las posiciones pasadas y futuras de las estrellas y planetas. Con esto, Copérnico movió el heliocentrismo, de la especulación filosófica, a la astronomía geométrica predictiva -en realidad, no predecía la posición de los planetas mejor de lo que ya lo hacía el sistema ptolemaico.7 El punto de vista de la ciencia moderna[editar] Las tres leyes de Kepler (comienzos de 1600) describen matemáticamente el movimiento de los planetas en sus órbitas alrededor del Sol. Tres pruebas aparentes de la hipótesis heliocéntrica fueron dadas, en 1727 por Bradley, en 1838 por Friedrich Wilhelm Bessel y en 1851 por Foucault. Bessel probó que el paralaje estelar era mayor que cero al medir un paralaje de 0.314 minutos de arco de la estrella 61 Cygni. El mismo año, Friedrich Georg Wilhelm
Struve y Thomas
Henderson midieron
los
paralajes
de
otras
dos
estrellas, Vega (estrella) y Alpha Centauri. La idea de que el heliocentrismo tampoco resultaba verdadero en un sentido estricto, fue adquirida paulatinamente. Que el Sol no era el centro del universo
sino
una
entre
innumerables
estrellas,
fue
sostenido
vehementemente por el místico Giordano Bruno. En el curso de los siglos XVIII y XIX, el estatus del Sol meramente como una estrella más entre muchas se volvió cada vez más obvio. Para el siglo XX, aún antes del descubrimiento de que hay muchas galaxias, ya no era tema de debate. El concepto de una velocidad absoluta, incluyendo el «estar en reposo» como un caso particular, está regido por el principio de relatividad, también eliminando cualquier «centro» obvio del universo como un origen de coordenadas
natural.
Algunas
formulaciones
del principio
de
Mach consideran que el marco en reposo con respecto a las masas distantes en el universo, posee propiedades especiales. Incluso si la discusión se limita al Sistema Solar, el Sol no está en el centro geométrico de la órbita de ningún planeta, sino aproximadamente en el foco de la órbita elíptica. Además, dado el hecho de que la masa de un planeta no puede despreciarse con relación a la masa del Sol, el centro de gravedad del Sistema Solar se encuentra ligeramente desplazado del centro del Sol (las masas de los planetas, principalmente Júpiter, representan el 0.14% de la del Sol). Es por esto que un astrónomo hipotético situado en unplaneta extrasolar, observaría un "bamboleo" en el movimiento del Sol. Uso moderno de «geocéntrico» y «heliocéntrico»[editar]
En cálculos modernos, los términos «geocéntrico» y «heliocéntrico» se utilizan generalmente para referirse a sistemas de coordenadas que se escogen por razones prácticas. En tales sistemas, puede seleccionarse el origen como el centro de masas de la Tierra, del sistema Tierra-Luna, del Sol, del Sol más los planetas mayores o incluso del Sistema Solar en su totalidad. Sin
embargo,
dicha
selección
de
coordenadas
«geocéntricas»
o
«heliocéntricas» tienen únicamente implicaciones prácticas y no filosóficas o físicas
Teoría geocéntrica
El modelo geocéntrico según laBiblia de Martín Lutero. La teoría geocéntrica es una antigua teoría que coloca a la Tierra en el centro del universo, y los astros, incluido el Sol, girando alrededor de la Tierra (geo:
Tierra; centrismo : agrupado o de centro). El geocentrismo estuvo vigente en las más remotas civilizaciones. Por ejemplo, en Babilonia era ésta la visión del universo1 y en su versión completada por Claudio Ptolomeo en el siglo II en su obra E Almagesto , en la que introdujo los llamados epiciclos, ecuantes y l deferentes, estuvo en vigor hasta el siglo XVI cuando fue reemplazada por la teoría heliocéntrica. Índice [ocultar]
1 Sistema ptolemaico
2 Geocentrismo y los sistemas rivales
3 El sistema copernicano
4 Gravitación: Newton y Kepler
5 Teoría geocéntrica en la actualidad
6 Véase también
7 Referencias Sistema ptolemaico[editar] En el sistema ptolemaico, cada planeta es movido por dos o más esferas: una esfera es su deferente que se centra en la Tierra, y la otra esfera es el epiciclo que se encaja en el 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, inclusive haciendo que disminuya su velocidad, se detenga, y se mueva en el sentido contrario (en movimiento retrógrado).
Los epiciclos de Venus y de Mercurio están centrados siempre en una línea entre la Tierra y el Sol (Mercurio más cercano a la Tierra), lo que explica por qué siempre se encuentran cerca de él en el cielo. El orden de las esferas ptolemaicas a partir de la Tierra es:
Luna
Mercurio
Venus
Sol
Marte
Júpiter
Saturno
Estrellas fijas
El modelo del deferente-y-epiciclo había sido utilizado por los astrónomos griegos por siglos, como lo había sido la idea del excéntrico (un deferente levemente desviado del centro de la Tierra). En la ilustración, el centro del deferente no es la Tierra sino la X, haciéndolo excéntrico (del Latín ex- o eque significa "de", y centrum que significa "centro"). Desafortunadamente, el sistema que estaba vigente en la época de Ptolomeo no concordaba con las mediciones, aún cuando había sido una mejora considerable respecto al sistema de Aristóteles. Algunas veces el tamaño del giro retrógrado de un planeta (más notablemente el de Marte) era más pequeño y a veces más grande. Esto lo impulsó a generar la idea de un ecuante.
El ecuante era un punto cerca del centro de la órbita del planeta en el cual, si uno se paraba allí y miraba, el centro del epiciclo del planeta parecería que se moviera a la misma velocidad. Por lo tanto, el planeta realmente se movía a diferentes velocidades cuando el epiciclo estaba en diferentes posiciones de su deferente. Usando un ecuante, Ptolomeo afirmaba mantener un movimiento uniforme y circular, pero a muchas personas no les gustaba porque pensaban que no concordaba con el dictado de Platón de un "movimiento circular uniforme". El sistema resultante, el cual eventualmente logró amplia aceptación en occidente, fue visto como muy complicado a los ojos de la modernidad; requería que cada planeta tuviera un epiciclo girando alrededor de un deferente, desplazado por un ecuante diferente para cada planeta. Pero el sistema predijo varios movimientos celestes, incluyendo el inicio y fin de los movimientos retrógrados, medianamente bien para la época en que se desarrolló. Geocentrismo y los sistemas rivales[editar] No todos los griegos aceptaban el modelo geocéntrico. Algún pitagórico creyó que la Tierra podía ser uno de los varios planetas que circundaban en un fuego central. Hicetas y Ecphantus, dos pitagóricos del siglo V aC., y Heraclides Ponticus en el siglo IV antes de nuestra era, creían que la Tierra gira sobre su eje pero permaneciendo en el centro del universo. Tal sistema todavía se califica como geocéntrico. Fue restablecido en la Edad Media por Jean Buridan. Heraclides Ponticus también es citado en ocasiones por haber propuesto que Venus y Mercurio circundaban el Sol más que la Tierra,
pero la evidencia de esta teoría no estaba clara. Martianus Capella puso definitivamente a Mercurio y Venus en epiciclos alrededor del Sol. Aristarco de Samos (siglo II a.c.) fue el más radical. Escribió un libro, que no ha sobrevivido, sobre el heliocentrismo, diciendo que el Sol era el centro del Universo, mientras que la Tierra y otros planetas giraban alrededor suyo. Su teoría no fue popular, y solo tenía un seguidor conocido, Seleuco de Seleucia. El sistema copernicano[editar] En 1543 la teoría geocéntrica enfrentó su primer cuestionamiento serio con la publicación de De Revolutionibus Orbium Coelestium de Copérnico, que aseguraba que la Tierra y los demás planetas, contrariamente a la doctrina oficial del momento, rotaban alrededor del Sol. Sin embargo, el sistema geocéntrico se mantuvo varios años, ya que el sistema copernicano no ofrecía mejores predicciones de las efemérides cósmicas que el anterior, y además suponía un problema para la filosofía natural, así como para la educación religiosa. La teoría de Copérnico establecía que la Tierra giraba sobre sí misma una vez al día, y que una vez al año daba una vuelta completa alrededor del Sol. Además afirmaba que la Tierra, en su movimiento rotatorio, se inclinaba sobre su eje (como un trompo). Sin embargo, aún mantenía algunos principios de la antigua cosmología, como la idea de las esferas dentro de las cuales se encontraban los planetas y la esfera exterior donde estaban inmóviles las estrellas, lo cual es falso por comprobaciones astronómicas hechas hoy en día, gracias a la tecnología y sus avances. Gravitación: Newton y Kepler[editar]
Johannes Kepler, después de analizar las observaciones de Tycho Brahe, construyó sus tres leyes en 1609 y 1619, basado en una visión heliocéntrica donde los planetas se mueven en trayectorias elípticas. Usando estas leyes, él era el primer astrónomo en predecir con éxito un tránsito de Venus (cerca del año 1631). En 1687, Isaac Newton ideó su ley de la gravitación universal, que introdujo la gravitación como la fuerza que mantiene a los planetas en órbita, permitiendo que los científicos construyan rápidamente un modelo heliocéntrico plausible para el Sistema Solar. Utilizando la ley de gravitación universal pueden calcularse con precisión las órbitas de todos los planetas del sistema solar, a excepción de Mercurio, cuyo perihelio tenía una precesión que no puede explicarse mediante las leyes de gravitación de Newton. A pesar de este problema la comunidad científica creía tanto en las leyes de Newton que incluso se postuló la existencia de un planeta, Vulcano, para justificar la órbita de Mercurio. La precesión del perihelio de Mercurio no pudo ser explicada hasta que en 1915 Albert Einstein expuso su Teoría General de la Relatividad. Sin embargo, un marco geocéntrico es útil para los astrónomos en muchos aspectos científicos. Para el estudio de objetos fuera del sistema solar, donde las distancias son mucho mayores que la distancia de la tierra al sol, se simplifica su estudio al tomar a la tierra como centro. Teoría geocéntrica en la actualidad[editar]
Algunos fundamentalistas religiosos, mayormente creacionistas, todavía interpretan sus escrituras sagradas indicando que la Tierra es el centro físico del Universo;2 esto es llamado geocentrismo moderno o neogeocentrismo . Por su parte, los Astrólogos, mientras que pueden no creer en el geocentrismo como principio, todavía emplean el modelo geocéntrico en sus cálculos para predecir horóscopos. La Asociación Contemporánea para la Astronomía Bíblica, conducida por el físico Gerhardus Bouw, sostiene una versión modificada del modelo de Tycho Brahe, que llaman geocentricidad. Sin embargo, la mayor parte de los grupos religiosos en la actualidad aceptan el modelo heliocéntrico. El 31 de octubre de 1992, el Papa Juan Pablo II rehabilitó aGalileo 359 años después de que fuera condenado por la Iglesia. Si bien esto no significa que se haya declarado que el heliocentrismo es una verdad absoluta, descarta toda noción de que haya herejía en creer en la teoría heliocéntrica. Cabe aclarar que el objetivo fue primordialmente reconciliar la noción de que la ciencia y la fe pueden estar unidas y el rechazo anterior al heliocentrismo de Galileo no debe seguirse interpretando como una discordia entre ambos.3 El sistema solar es aún de interés para los diseñadores de planetarios dado que, por razones técnicas, dar al planeta un movimiento de tipo ptolemaico tiene ventajas sobre el movimiento de estilo Copernicano. Existen algunos elementos que podemos aplicar para contrastarlos con el sistema geocéntrico: el sistema de años bisiestos, la inclinación del eje de rotación y el ciclo de fases de la Luna.
Si la Tierra no se trasladara en torno al Sol, sería el Sol el que se trasladaría en torno a la Tierra una vez cada 24 horas, de modo que la Tierra tampoco tendría movimiento de giro en torno a su eje de rotación. La idea de que el Sol diera una vuelta a la Tierra en 24 horas significa que tendría que dar 365,25 vueltas a la Tierra para que se cumpliese un año, pero alguna autoridad institucional habría tenido que establecer dicho número, y lo racional sería un número entero. El sistema del día del año bisiesto ideado por la Iglesia sería la adaptación del calendario racional al supuesto de que cada 4 ciclos de 365,25 vueltas a la Tierra, el Sol acumularía una vuelta, la 366ª o 366º día. Pero según la Naturaleza, los 366,25 giros (365,25 días) es la cantidad de giros que le da tiempo a dar al planeta durante su tiempo de órbita al Sol, y por ello es una medida dada por el Universo. Suponiendo que la Tierra estuviera quieta, es decir que no sólo no se trasladaría en torno al Sol sino que tampoco giraría en torno a su eje, tampoco su eje bambolearía, de modo que su inclinación no tendría razón de ser. Entonces sería la órbita del Sol la que tendría que estar inclinada 23,5 grados y también tendría que dar ella misma una vuelta cada ciclo de 365 vueltas a la Tierra (cada año), y también oscilar, para que desde cada punto del planeta se viviesen los solsticios y equinoccios con las correspondiente variación gradual de la duración de días y noches y de temperatura entre invierno y verano. Por su lado, la Luna cumple su ciclo de fases (ciclos sinódicos o lunaciones) cada 29 días y medio, lo que le lleva a cumplir 12,4 ciclos fásicos por año. Si el Sol diese una vuelta a la Tierra cada 24 horas, veríamos a la Luna cumplir un
ciclo de fases completo cada día (a cada vuelta del Sol a la Tierra) de modo que veríamos 365 ciclos de fases lunares cada año.
