Astronomía Griega - Escuela de Alejandría (post Aristóteles

Astronomía Griega
- Escuela de Alejandría (post Aristóteles)
- Aristarco de Samos (310-230 ac): explicó las fases de la Luna, trató
de medir la distancia al Sol y la Luna, creía que el Sol era el centro
del Universo.
- Eratóstenes (276-195 o 196 a.c.): midió la circunferencia de la Tierra.
- Hiparco (???-??? 150 a.c.):
•Construyó un observatorio astronómico en Rodas
•Hizo un catálogo de estrellas, asignando coordenadas a cada una y definiendo sus magnitudes
•Descubrió que el polo celeste se mueve lentamente (precesión)
•Midió la distancia a la Luna como 59 veces el radio terrestre (60 es el velor correcto)
•Determinó el largo del año con 6 minutos de precisión
•Midió cuidadosamente el movimiento del Sol, la Luna y los planetas, lo que permitió predecir los eclipses
•Postuló que la órbita del Sol es excéntrica, descubrió que el perihelio era en Diciembre (ahora es a principios de
Enero).
Teoría Geocéntrica
- Se conocían cinco planetas en la antigüedad, además de la Luna y el Sol: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter
y Saturno.
- Los observadores cuidadosos de la antigüedad se dieron cuenta que los planetas se mueven con respecto a las
estrellas fijas en el cielo.
- Ese movimiento se realiza en el plano de la eclíptica.
- Planeta = Vagabundo, Errante
- Esos movimientos sobre la eclíptica no son uniformes:
•Movimiento directo: hacia el este
•Movimiento retrógrado: hacia el oeste
Movimiento Retrógrado
Los planetas se mueven hacia el Este alrededor del Sol en órbitas casi circulares en el plano de la eclíptica. Sin
embargo, a veces su movimiento aparente se frena y cambia de dirección, haciendo un lazo hacia el Oeste. Eso
se llama movimiento retrógrado.
Epiciclo
Planeta
Teoría Geocéntrica
- Los griegos creían que la Tierra estaba en el
centro del Universo: Teoría Geocéntrica
- Ptolomeo (140 ac ???) presentó esta
cosmología en el Almagesto, con su teoría de
los deferentes y epiciclos trataba de explicar los
movimientos de los planetas.
- Ptolomeo postuló que cara planeta se movía
en un círculo mayor alrededor de la Tierra
(deferente), pero describiendo una pequeña
órbita (epiciclo) como se muestra en el diagrama.
- Eso explicaba los movimientos retrógrados.
Centro del
Epiciclo
Tierra
Deferente
Teoría Geocéntrica
- Como los movimientos no parecían ser circulares uniformes, Ptolomeo propuso que los deferentes eran excéntricos,
y que los epiciclos se movían alrededor de ecuantes.
- El sistema era muy complejo, pero podía explicar las observaciones. El éxito en explicar los movimientos retrógrados
valió que esta teoría fuera aceptada hasta el siglo XVII.
- Notar el orden de los planetas.
Teoría Heliocéntrica: Copérnico
- Nicolás Copérnico (Mikolaj Kopernik, 1473-1543) estudió leyes y medicina, pero prefirió la astronomía.
- En De Revolutionibus propuso que el Sol es el centro del sistema, y que la Tierra era sólo uno de los 6 planetas
que giraban en torno al Sol.
- Sus ideas fueron aceptadas cien años después de su muerte.
- Esta teoría también explica los movimientos retrógrados.
- Además, calculó las distancias de los planetas al Sol.
PLANETA
COPERNICO
HOY
Mercurio
Venus
Tierra
Marte
Júpiter
Saturno
0.38 ua
0.72 ua
1.00 ua
1.52 ua
5.22 ua
9.18 ua
0.387 ua
0.723 ua
1.00 ua
1.52 ua
5.20 ua
9.54 ua
Orbita de Marte, Júpiter, Saturno, etc
Orbita de la Tierra
Teoría Heliocéntrica
- Copérnico además reconoció la diferencia entre los
períodos sinódicos (observados desde la Tierra) y
sidéreos (reales) de los planetas.
- Se dio cuenta de cuáles planetas están más cerca
del Sol, y más lejos (e.g. Mercurio y Venus siempre
están junto al Sol).
- Configuraciones de los planetas:
Planetas superiores:
•Conjunción
•Oposición
Oposición
Planetas inferiores:
•Conjunción superior
•Conjunción inferior
- Problema: asumía Orbitas Circulares, no elípticas.
Orbita de Mercurio o Venus
Conjunción
Inferior
Tierra
Sol
Conjunción
Superior
Conjunción
Mejor
Elongación
Occidental
Teoría Heliocéntrica
- Filosóficamente, la teoría de Copérnico revolucionó el mundo científico: la Tierra no es nada especial, es sólo
uno de los planetas.
- Ese es el Principio Cosmológico de Copérnico.
No somos el centro del
Universo.
Observaciones de Tycho
- Tycho Brahe (1546-1601) realizó mediciones cuidadosas de las posiciones del Sol, la Luna y los planetas por
20 años.
- Usando sus ojos como instrumentos midió posiciones en el cielo con una precisión de 1´.
- Determinó la duración del año con un segundo de precisión.
- Aunque el no lo creía, sus observaciones demostraron más tarde que la teoría heliocéntrica es correcta.
- También observó varios cometas, y determinó que estaban más distantes que la Luna y que orbitaban en torno
al Sol.
- Además, observó una supernova en 1572.
- Se equivocó al medir los tamaños de las estrellas.
Galileo
Galileo Galilei (1564-1642) estudió medicina, pero prefirió matemáticas y astronomía.
Sus descubrimientos astronómicos fueron publicados en el Sidereus Nuncius (Mensajero Sideral) y en el Dialogo
dei Due Massimi Sistemi.
El Dialogo fue escrito en italiano, con dos personajes discutiendo los movimientos celestes.
Galileo influenció profundamente la ciencia. Fue el padre de la mecánica, haciendo experimentos sobre los
movimientos de los cuerpos (plano inclinado, péndulo, etc).
Fue uno de los científicos más prolíficos de la historia humana, con legados importantes:
- Defendió con sus observaciones la teoría heliocéntrica, fue perseguido por la Iglesia y condenado por la inquisición.
- Contribuciones a la mecánica (e.g. Ley de inercia).
- Construyó sus propios telescopios refractores, el mejor tenía 3 lentes y 30x, e hizo numerosos descubrimientos.
- Descubrió manchas en el Sol, y dedujo que éste rotaba.
- Descubrió mares, cráteres y montañas de la Luna.
- Descubrió 4 satélites de Júpiter: un mini-Sistema Solar.
- Descubrió las fases de Venus.
- Descubrió que cúmulos cercanos están compuestos de estrellas.
- Descubrió estrellas en la Vía Láctea.
- Descubrió que Saturno era extraño (Huygens 1695 descubrió los anillos).
- Fue exonerado en 1982 por el Papa Juan Pablo II.
Kepler
- Johannes Kepler (1571-1630) era un matemático estudiante de Tycho.
- Trabajó por 20 años estudiando las observaciones de Tycho.
- Estudió los movimientos del planeta Marte con gran detalle.
- Dió las 3 leyes fundamentales que determinan las órbitas planetarias.
Leyes de Kepler
1. Todos los planetas de mueven en órbitas elípticas, con el sol en uno de sus focos.
Leyes de Kepler
2. Una línea que conecta el sol y el planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
Velocidad areolar constante
Perihelio
B
A
C
Afelio
3. El Cuadrado de los periódos de revolución de los planetas alrededor del sol son proporcionales al cubo del
semieje mayor
Datos Aproximados del Sistema Solar
PLANETA
Masa
(tierra=1)
Diámetro
(tierra=1)
Mercurio
Venus
Tierra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
Plutón
0,54
0,814
1,0
0,107
318,35
95,3
14,58
17,26
0,1
0,38
0,97
1,0
0,52
10,97
9,03
3,72
3,38
0,45
Perímetro
(T)
87,97 d
224,7 d
365,3 d
1,88 a
11,86 a
29,46 a
84,02 a
164,79 a
247,7 a
Constantes del Sistema Solar
Tierra
-Masa
-Radio Ecuatorial
-Distancia Media al Sol
Luna
-Masa
-Radio
-Distancia Media a la Tierra
Sol
- Masa
- Radio
30
2 x 10 Kg
7 x 10 8 m
24
6 x 10 Kg
6,4 x 106 m
1,49 x 10 11 m = 1 u. a.
22
7,3 x 10 Kg
6,4 x 10 6 m
1,49 x 10 8 m = 1 u. a.
Excentricidad DistanciaMedia
al Sol (tierra=1)
de la órbita
0,206
0,007
0,017
0,093
0,048
0,056
0,047
0,009
0,249
0,39
0,72
1,0
1,52
5,2
9,54
19,19
30,07
39,51
a3 / P 2 = m1+m 2