1.14 Hevelio y Flamsteed - Departamento de Astronomía

UNIVERSIDAD DE CHILE
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Astronomía
Curso EH2801
Prof. José Maza Sancho
16 Junio 2016
1.14. Hevelio y Flamsteed:
1.14.01 JOHANN HEWELKE, HEVELIO (1611-1687).
En 1679 Cassini reunió sus observaciones lunares en un gran mapa de 50 cm.
de diámetro. Su carta supera las disponibles en la época, sin embargo, Cassini no
hubiera podido hacer su mapa lunar sin el trabajo previo de Langrenus y Hevelio.
Galileo y el padre Scheiner se limitaron a dibujar, en forma rudimentaria, mapas lunares
que contienen las principales manchas y cráteres. La exploración sistemática de la
topografía lunar se inicia con la obra de Langrenus, Miguel Florencio de Langren
(1600-1675), cosmógrafo belga del rey Felipe IV de España. Su carta lunar, publicada
en 1645, reproduce 270 formaciones; creó la palabra selenografía y fue el primero en
bautizar las configuraciones lunares. Su nomenclatura, sin embargo, no prosperó. Su
mapa fue pronto superado por el del alemán Hevelio.
Johannes Hewelke, más conocido por su nombre latinizado de Hevelio, (16111687), poseía una notable habilidad manual que le permitió construir grandes
instrumentos. Estudió jurisprudencia en la Universidad de Leyden. Posteriormente viajó
durante tres años por Inglaterra, Francia e Italia. Se radicó finalmente en Danzing,
Polonia, haciendo construir un observatorio en su casa, dotado de una torre giratoria,
donde instaló una serie de instrumentos junto a grandes telescopios aéreos, tan
poderosos como los de Huygens. En la planta baja instaló una imprenta para sus
publicaciones. Hijo de un rico cervecero luterano de origen alemán, su fortuna le
permitió la construcción de su observatorio particular y dedicar buena parte de su
tiempo a la Astronomía.
Hevelio (1611-1687)
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Hevelio construyó telescopios de grandes dimensiones; su mejor telescopio tenía
46 metros de distancia focal y colgaba de un mástil de 27 metros de altura. En sus
estudios lunares reconoció que las manchas oscuras son llanuras y las brillantes,
terreno montañoso. Realizó mediciones de alturas de montañas que superan en
exactitud a las hechas por Galileo. Sus mapas lunares, grabados por el mismo, integran
las 600 páginas de su libro "Selenographia sive lunar descriptio" (1647). Aun cuando las
posiciones y las dimensiones de los detalles topográficos carecen de la exactitud que se
lograría un siglo más tarde con métodos micrométricos, los grabados de Hevelio
representan la culminación de la investigación selenográfica de mediados del siglo XVII.
Telescopio de Hevelio de 46 metros de distancia focal. Esto se hacía para minimizar las
aberraciones cromáticas y esféricas.
El mapa lunar publicado por el padre jesuita Giovanni Battista Riccioli (1598 1671) en su obra "Almagestum Novum" (1651), es inferior al de Hevelio. Sin embargo,
Riccioli tiene el mérito de haber creado, con la ayuda de su hermano de orden
Francesco Grimaldi, la base de la nomenclatura selenográfica actual. A las zonas
oscuras (mares) los bautizó como Océano de las Tempestades (Oceanus Procellarum),
Mar de las Lluvias (Mare Imbrium), etc. A los cráteres les dio nombres de astrónomos o
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pensadores celebres. Riccioli rechazó el sistema copernicano en favor del de Tycho
Brahe. Por su admiración al gran astrónomo danés bautizó con su nombre al más
conspicuo cráter lunar, una formación de 90 km. de diámetro, en la región sur, centro de
un sistema extraordinario de líneas brillantes. Copérnico y Aristarco, por haber
planteado el movimiento de la Tierra, fueron arrojados, según declara Riccioli, al océano
de las Tempestades, aunque les escogió cráteres muy bellos.
Hevelio también se destacó por sus observaciones de cometas. El del año 1652,
que tuvo en el perihelio una cabeza tan grande como la Luna y el de 1664, le dieron
oportunidad a Hevelio de estudiar estos enigmáticos objetos. Reconoció que los
cometas no se mueven en órbitas circulares, como pensara Copérnico, ni en
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trayectorias rectilíneas, como sugiriera Kepler, sino en órbitas parabólicas, en cuyo
interior está ubicado el Sol. Aunque sin precisar la ubicación exacta del Sol dentro de la
parábola y sin mencionar la ley de las áreas, Hevelio dio un gran paso hacia la verdad
newtoniana.
Los “mares” y el cráter de Tycho (en la parte inferior izquierda) se ven muy prominentes.
Hevelio construyó un gran catalogo estelar, dando por primera vez las posiciones
estelares mediante las coordenadas ascensión recta y declinación. Pese a haber
construido excelentes telescopios, utilizó para medir posiciones estelares grandes
instrumentos con pínulas, sin óptica. Su catalogo es el último gran catalogo estelar
construido sin la ayuda del telescopio. El catálogo de Hevelio rivaliza con el de Tycho
en cuanto a precisión, logrando lo mejor que puede conseguirse a ojo desnudo.
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Mapa lunar de Hevelio
Cuando Robert Hooke de Inglaterra, puso en duda la exactitud de las
observaciones de Hevelio, éste desafió a su adversario requiriendo que la Sociedad
Real de Londres enviara un perito que dictaminara sobre la calidad de sus trabajos. La
Royal Society envío a Edmond Halley, quien después de trabajar en Danzig con Hevelio
tuvo que admitir que las mediciones de Hevelio, a simple vista, eran tan precisas como
las suyas, a través de un telescopio.
Hevelio tuvo mala fortuna. Un incendio en 1679 destruyó totalmente su
observatorio, sus instrumentos y gran parte de sus manuscritos, perdiéndose muchas
de sus observaciones inéditas. Se ha dicho incluso que la plancha de cobre que fue la
matriz con la cual imprimió su famoso mapa lunar fue convertida más tarde... ¡en una
tetera!.
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1.14.02 JOHN FLAMSTEED (1646-1719):
La determinación de la longitud en el mar era un problema que preocupaba
enormemente a Inglaterra en el siglo XVII. Como alternativa a la observación de los
satélites de Júpiter, un francés de nombre Saint Pierre había ofrecido al gobierno
británico un método basado en la posición de la Luna en el cielo. La posición de la
Luna, tabulada en función de la hora de algún meridiano de referencia, podría ser
medida desde un barco y con ello determinar la hora del meridiano de referencia; con
ello se determina la longitud del lugar de observación al conocer la hora local, que se
obtiene mediante observaciones del Sol1. El Reverendo John Flamsteed fue designado
miembro de un comité que debería informar sobre el método propuesto. Dicho comité,
actuando principalmente bajo la opinión de Flamsteed, informó en contra del método
por ser poco práctico, pues las posiciones de las estrellas y el movimiento de la Luna no
eran conocidos con la exactitud suficiente. Sugirieron la creación de un observatorio
nacional ya que un mejor entendimiento de los cuerpos celestes podía conducir a un
método para determinar longitudes. El rey Carlos II aceptó la proposición ordenando
que se construyera un observatorio y se elaboraran catálogos estelares que fuesen
útiles a los marinos británicos. Un decreto del 4 de Marzo de 1675 dispuso la
construcción del Observatorio. Luego, el 12 de Junio de 1675, John Flamsteed fue
designado primer Astrónomo Real, con un sueldo anual de 100 libras y la garantía de la
construcción de un observatorio en el parque real de Greenwich, que era un pequeño
pueblo muy a las afueras de Londres.
El rey destinó la modesta suma de 500 libras para la construcción del
observatorio, proyectado por Christopher Wren, presupuesto que sólo fue excedido en
20 libras. Desgraciadamente al Observatorio no se le asignaron fondos para adquirir
instrumentos ni presupuesto para la contratación de ayudantes. Gracias a sus propios
instrumentos, donaciones de amigos generosos y a sus propias expensas, Flamsteed
fue dotando de instrumentos el nuevo observatorio. Su amigo Jonas Moore le prestó un
sextante de 7 pies de radio (2,1 metros). Años después el gobierno le otorgó fondos
para contratar a una persona que hiciera trabajos pesados y le recomendó que, si
necesitaba ayuda calificada, la obtuviera contratando a alguien a sus expensas. Fue así
como, de su pecunio personal remuneró a su ayudante Abraham Sharp (1651 - 1742).
Con la importante ayuda de Sharp construyó un cuadrante mural que él emplazó en el
meridiano. La destreza de Sharp para hacer círculos graduados le dio gran calidad al
cuadrante de Flamsteed. Su escaso sueldo, disminuido por estos gastos, lo obligó a
hacer clases particulares, distrayendo de este modo parte de su tiempo.
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La Luna se mueve en el cielo 13 grados por día, esto es 0,54 grados por hora – 33 minutos de
arco por hora – por lo cual si se determina la posición de la Luna con una precisión de 1 minuto
de arco en el cielo se tendría la hora con una precisión de unos 2 minutos de tiempo. Esto a su
vez equivale a conocer la posición de un barco en el mar con una incertidumbre de unos 55
kilómetros [sobre el ecuador; el error va como 55xcos(ϕ) donde ϕ es la latitud del lugar]. Como
determinar la posición de la Luna con una precisión de 1 minuto de arco no es fácil se ve que el
método propuesto no es de mucha calidad.
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John Flamsteed (1646-1919)
John Flamsteed nació en Denby, Derbyshire, Inglaterra, en 1646, único hijo de
un comerciante adinerado. La prematura muerte de su madre cuando John era un niño
le produjo dificultades en su niñez, combinadas con problemas de salud. Su padre no
fue partidario que el joven asistiese a la universidad por lo cual, entre 1662 y 1669 John
estudió astronomía por su cuenta. Gracias a Jonas Moore, que habló con el Rey Carlos
II logró obtener un grado académico de la Universidad de Cambridge, un M.A. [Master
of Arts], en 1674. Sacerdote protestante, se consagró desde muy joven a los estudios
astronómicos. Fue siempre de una constitución más bien débil y muy sensible.
Flamsteed era un perfeccionista y difícil de carácter lo cual lo hacía poco popular en su
tiempo. En particular sostuvo diversas disputas con Isaac Newton y muy especialmente
con Edmond Halley.
La principal obra de Flamsteed fue la construcción de un gran catálogo estelar, al
cual consagro 30 años de observaciones. También observó el Sol, la Luna y, en menor
medida, otros cuerpos celestes. Flamsteed adoptó nuevos instrumentos, premunidos de
telescopios y nuevos métodos de observación como los sugeridos en Francia por
Picard. Determina la ascensión recta de las estrellas por observaciones meridianas,
utilizando un reloj de péndulo. Su gran habilidad observacional, combinada con su
pulcritud en la reducción de las observaciones, hace que su catalogo estelar, de casi
3.000 estrellas, sea notablemente más preciso que los de sus antecesores. Los errores
típicos en su catalogo son de sólo 10" en la posición de las estrellas, por lo menos 3
veces menores que el de las mejores observaciones de Tycho Brahe, un siglo antes
[téngase en cuenta que Tycho había observado a ojo desnudo sin embargo Flamsteed
utilizó un telescopio; la resolución angular del ojo desnudo es de ~ 2 minutos de arco y
la resolución angular de un telescopio es de ~2 segundos de arco].
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John Flamsteed (1646-1919)
Flamsteed demoró la publicación de su catalogo a fin de asegurar la máxima
exactitud en los valores publicados. Cada estrella del catálogo era observada muchas
veces y todas los observaciones debían ser verificadas individualmente antes de tomar
promedios finales. Desgraciadamente, esto le valió una agria disputa con miembros de
la Royal Society, particularmente con Newton y Halley. En 1704 se reunieron Newton y
Flamsteed en Greenwich; Newton le solicitó una relación del catálogo de estrellas que
esperaban todos los astrónomos. Flamsteed lo tenía a punto de imprimir, pero
consideró que aún no estaba todo preparado, enviando a una comisión de la Royal
Society una copia de sus observaciones y un manuscrito incompleto del catálogo.
Aclaró además que el catálogo no estaba en condiciones de ser impreso pues faltaba
completarlo y contrastarlo. Autorizó en cambio que se publicasen las observaciones.
Cuatro años más tarde Flamsteed aún no presentaba el catálogo terminado.
Finalmente en 1711 la Royal Society encargó a Halley editar las observaciones y el
catálogo de Flamsteed, que fue finalmente impreso en 1712. Halley agregó páginas
enteras de su propia factura y un prólogo no muy del agrado del autor; se imprimieron
400 copias. Flamsteed se indignó con esa publicación no autorizada por él y tras 3 años
de disputa, logró incautar las copias que aún quedaban (unas 300) y las quemó
públicamente. Flamsteed murió en 1720 (correspondió al 31 de Diciembre de 1719 en el
calendario Juliano, en uso en Inglaterra por esa época) y no alcanzó a ver su obra
completa. Sus ayudantes Abraham Sharp y Joseph Crosthwait, editaron el tercer
volumen de su obra, publicada finalmente en 1725, bajo el nombre “Historia Coelestis
Britannica”.
Los errores en el catálogo estelar de Flamsteed fueron estimados un siglo
después por el astrónomo alemán Bessel en la cercanía de los 10ʺ; con esto se puede
apreciar que el catálogo de Flamsteed es notoriamente mejor que el de Tycho y el de
Hevelio, ambos hechos sin la ayuda de un telescopio. Después de Flamsteed nadie
volvió a intentar un catálogo estelar con instrumentos carentes de óptica. Los avances
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en la tecnología habían impuesto un nuevo estándar de calidad a los catálogos
estelares. Lástima que Tycho Brahe, el más grande observador de todos los tiempos,
no pudiese disfrutar de la revolución telescópica.
Flamsteed introdujo la costumbre de numerar las estrellas en las constelaciones.
Las estrellas más brillantes en cada una de ellas se las designa con las letras del
alfabeto griego para luego continuar con números. Así, por ejemplo, la estrella más
brillante de cada constelación se la llama Alfa seguida del nombre de la constelación
(Alfa Orionis, Alfa Crucis, Alfa Carina, etc.). La segunda más brillante se la llama Beta,
luego Gamma, etc. Por ejemplo, la luego famosa estrella 61 Cygni, es la estrella
número 61 de la constelación de Cygnus, el cisne, de acuerdo al catálogo de
Flamsteed. Nueve años más tarde del fallecimiento de Flamsteed sus ayudantes
publicaron, en 1729, su Atlas Estelar, que prestara grandes servicios a la astronomía
mundial.
John Flamsteed en 1702
BIBLIOGRAFIA:
G. Abetti, "Historia de la Astronomía", Fondo de Cultura Económica, Breviario #119,
México, 1956.
A. Berry, “A Short History of Astronomy”, Dover, N. York, 1961.
F. Hoyle, "Astronomy", Crescent Books, Londres, 1962.
P. Moore, "Astronomía", Vergara, Barcelona, 1963.
A. Pannekoek, “A History of Astronomy”, Dover, N. Cork, 1989.
D. Papp y J. Babini, "Panorama General de Historia de la Ciencia" Vol. VII,
Espasa-Calpe, B. Aires, 1954.
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