Teorías sobre el Universo
INTRODUCCIÓN HISTÓRICA
El estudio del cielo lo iniciaron los sumerios (Mesopotamia) y los egipcios (valle del Nilo) hace más de 6.000 años, elaborando calendarios solares y lunares con fines agrícolas, llenado el cielo con figuras de divinidades.
- En Mesopotamia se introdujeron los meses y la semana bautizando los días por el Sol, La luna y los cinco planetas conocidos; tb. dividieron el día en 2 grupos de 12 horas, y la hora en minutos y segundos sexagesimales. La Luna cambiaba en un ciclo de 29 días (mes lunar), el cual dividieron en 4 periodos de 7 días.
- Los babilonios nombraron los 7 días de la semana con los nombres de los 7 astros que se movían librem. por los cielos: Luna, Marte, Mercurio, Júpiter, Venus, Saturno y el Sol. De aquí nuestros nombres en castellano (excepto "sábado", del hebreo "sabat" = descansar, y "domingo" = del latín "día del Señor"). En inglés: "sunday" = día del Sol, "monday" = "día de la Luna", "saturday" = "día de Satuno".
- Los egipcios dividían en 36 grupos las estrellas.- Para los chinos, los cuerpos celestes más importantes eran la estrella polar y las estrellas circumpolares, que nunca salen ni se ponen. La polar era el emperador de los cielos, las circumpolares príncipes y el resto de estrellas funcionarios.
- Rompiendo con las explicaciones míticas de las civilizaciones anteriores, los grandes filósofos y astrónomos griegos emiten las primeras teorías racionales sobre la forma de la tierra y su concepción del universo.
TEORÍAS GEOCÉNTRICAS
Eudoxus ideó por primera vez el concepto de esfera celeste.
Anaximandro de Mileto (siglo VII a.C.) (610-546 aC), dice que la tierra era de forma cilíndrica y estaba rodeada de una neblina formada por tres anillos estelares que se movían alrededor de la tierra, las estrellas, la luna y el Sol en la que de forma ocasional se abrían agujeros y entonces se podía ver que más allá brillaban el fuego y la luz (el sol, la luna y las estrellas).
Thales de Mileto predice un eclipse.
Pitágoras (siglo VI a.C.) explicó la estructura del universo en términos matemáticos. El gran fuego central, origen de todo se relacionaba con el uno, origen de los números. A su alrededor giraban la tierra, La luna, El sol y los planetas conocidos. El periodo de la Tierra en torno al fuego central era de 24 horas y ofrecía a este siempre su cara oculta, donde no habitan las personas. También se conocían los periodos de la Luna (un mes) y del Sol (1 año) . El universo concluía en una esfera celeste de estrellas fijas y más allá estaba el Olimpo. La obsesión matemática de los pitagóricos le llevó a pensar que el número de cuerpos que formaban el universo era diez, ya que este es el número perfecto. Como solo encontraban nueve supusieron que el décimo estaba entre la tierra y el gran fuego y por eso no era visible. Lo llamaron Antitierra.
Filolao de Tarento (siglo V a.C.) formuló la idea de una tierra esférica. Esta idea fue fácilmente aceptada ya que era el único modelo capaz de aceptar fenómenos como la desaparición gradual del casco y velamen de los barcos en el horizonte o que la sombra que la tierra proyecta sobre la Luna en los eclipses es circular.
En el siglo IV a. C., Platón elabora un teoría del universo basada en que la tierra esférica, ocupa el centro del universo, y los cuerpos celestes son de carácter divino y se mueven en torno a la tierra con movimientos circulares uniformes.
Aristóteles , discípulo de Platón, añade que el Cosmos está dividido en dos partes, el mundo sublunar y el mundo supralunar. El mundo sublunar está compuesto por los cuatro elementos de la región terrestre (tierra, aire, agua y fuego). El mundo supralunar es el mundo de la armonía perfecta, donde todos los planetas se mueven con movimiento circular uniforme y está compuesto por la quinta esencia el éter.
Esta concepción tenía una cierta consistencia al explicar los movimientos observados en la superficie terrestre. En esta época no se tenía en cuenta la medición y la experimentación, y era comúnmente admitido que los objetos más pesados caen más deprisa que los más ligeros. La razón es que al contener más cantidad del elemento tierra, su tendencia a situarse en su lugar natural era más acusada. Igualmente el vapor tendía a ascender por encima de la tierra hacia su lugar natural, el aire.
Esta teoría no daba una explicación satisfactoria del movimiento retrogrado que a veces parecían experimentar los planetas (estrellas errantes) ni de las variaciones de brillo observadas para esos planetas y que se asociaban (correctamente) con variaciones de distancia.
Con el debilitamiento de Atenas, surge la etapa de Alejandría, con nuevos astrónomos que desarrollaban programas de observación y valoraban la observación sistemática.
Entre ellos destaca Aristarco de Samos (III a.C.) que ideó métodos para calcular la relación entre los diámetros de la Tierra y la Luna, la distancia Tierra-Luna en función del diámetro de la Tierra y la distancia entre la Tierra y el Sol en relación con a la distancia Tierra – Luna. Los resultados no son muy exactos debido a la imprecisión de los aparatos pero los métodos son correctos. Aristarco mantenía la idea de un Universo en el que el centro es el Sol y en torno a él giran la Tierra y los demás planetas. Es el precursor del modelo heliocéntrico , que no fue aceptada en su cultura. También indica que la Tierra gira sobre su eje, basándose en los estudios de Hericlades del Porto. Un discípulo suyo, Eratóstenes de Cirene , ideó un método para medir el diámetro de la tierra.
Hiparco de Nicea (siglo II a.C.) considerado el mejor astrónomo de la antigüedad, estudió el movimiento del Sol y observó que no tiene siempre la misma velocidad. Propuso un modelo en el cual es Sol se mueve en un circulo que llamo epiciclo: el centro del epiciclo a su vez se mueve en torno a la tierra describiendo otro circulo llamado deferente.
En el siglo II de nuestra era, Ptolomeo, siguiendo con los trabajos de Hiparco, sugirió un sistema geocéntrico según el cual la Tierra seguía estando inmóvil en el centro del universo y los astros, en orden de proximidad la Luna, Mercurio, Venus.
El Sol, Marte, Júpiter, Saturno y las estrellas efectuaban dos tipos de movimientos: un movimiento orbital en el llamado epiciclo del planeta, y otro movimiento que llevaba a cabo el centro del epiciclo alrededor de la tierra y que se llamaba deferente.
La esfera pequeña (epiciclo, que contiene al planeta) gira unida a una esfera mayor (deferente), también en rotación, produciéndose un movimiento retrógrado aparente sobre el fondo de las estrellas.
Ajustando adecuadamente las velocidades del movimiento del planeta y de su epiciclo y de su centro en la deferente, se podía dar una explicación bastante precisa de todos los problemas, como el movimiento retrogrado de los planetas, que tuvo una gran aceptación y se mantuvo en vigor durante muchos siglos. Mantenía el movimiento circular uniforme como movimiento natural de los cielos. El artificio de los epiciclos no satisfacía a los que abogaban por un modelo simplista como el aristotélico.
TEORÍAS HELIOCÉNTRICAS
La primera teoría heliocéntrica la formula Aristarco de Samos (siglo III a.C.) Sugiere que el esquema más simple del movimiento de los astros se obtiene si se sitúa el Sol en el centro del Universo. La Tierra tendría dos movimientos, rotación diaria y traslación anual. Esta teoría fue desechada frente a la aristotélica, porque la Tierra debía ser el centro del universo. Además se le hacía un reproche; si la teoría fuese acertada la Tierra estaría unas veces más cerca y otras más lejos de ciertas estrellas del fondo estelar, lo que haría que se vieran como si hubieran sufrido un desplazamiento sobre el fondo de las estrellas más lejanas. Nadie había observado este desplazamiento. A esto se le conoce como paralaje estelar.
Galileo fue quién apuntó, en el siglo XVII, la clave de la dificultad para medir el paralaje: las estrellas estaban mucho más lejos de lo que se pensaban. En 1838, un astrónomo alemán, Bessel, midió el primer paralaje de una estrella. El resultado que obtuvo equivaldría al tamaño del ángulo de una peseta medido desde 5 km de distancia.
Nicolás Copérnico (1473-1543) expone un sistema heliocéntrico que desecha la teoría Ptolomeica y retorna a la simplicidad de los movimientos planetarios. Sitúa al Sol en el centro del Sistema y todos los planetas, incluida la Tierra se moverían en circunferencias concéntricas. La Tierra tendría un doble movimiento de traslación y rotación.
Esta concepción del Universo es contraria a la Biblia y a las teorías de Aristóteles, por lo que no fueron aceptadas por sus contemporáneos . De hecho, Copérnico nunca publicó su obra De revolutionibus orbius caelestium (Revoluciones de las esferas celestes) que se publicó póstumamente en 1443.
Uno de los mayores aciertos de la teoría de Copérnico fue el establecimiento de los periodos orbitales de los planetas alrededor del Sol y las distancias relativas de los planetas al Sol.
También ofrecía una sencilla explicación del movimiento retrógrado de los planetas. Si observamos el dibujo, la retrogradación del planeta tiene lugar cuando la Tierra lo adelanta, debido a que su periodo de revolución alrededor del Sol es más corto.
Numeramos varias posiciones de las órbitas de la Tierra y de Marte. Si proyectamos sobre el fondo de estrellas las posiciones homólogas de ambos planetas, observamos un bucle (movimiento retrógado) en Marte (explicado en la teoría heliocéntrica por los epiciclos), debido a que la Tierra se mueve más deprisa y adelanta su órbita.
Justificó también correctamente la no observación del paralaje. Las estrellas estaban tan lejos que la diferencia era inapreciable.
Galileo Galilei (1564-1642) apoyó y desarrolló la teoría heliocéntrica de Copérnico.
En 1610 publica el Mensajero celestial donde dice:
- Júpiter tiene cuatro planetas (Kepler los llamaría después satélites) girando en torno a él. Esto venía a decir que la Tierra no era el centro de rotación de todos los cuerpos celestes y rompía con el dogma de los siete cuerpos celestes, aparte de las estrellas fijas, que se suponía constituían el universo.
- La superficie lunar no era lisa ni perfectamente esférica sino que tenía rugosidades, cadenas montañosas y valles . Esto supone atentar contra la idea de que salvo la Tierra los demás cuerpos celestes eran esféricos y uniformes.
- Las estrellas fijas no parecían aumentar a través del telescopio. Esto implicaba que estaban increíblemente lejos, lo que permite explicar la ausencia de paralajes observadas.
- La Vía Láctea estaba compuesta por una infinidad de estrellas indistinguibles a simple vista.
En 1632 publica Diálogos sobre los dos grandes sistemas del mundo, obra en la que hace una defensa del sistema Copernicano (sigue creyendo que las orbitas son circulares) y expone el principio de la inercia y la idea de la caída libre de los cuerpos independientemente de la masa, en contra de Aristóteles. Sus ideas le acarrearon problemas con la inquisición y abjuró de ellas.