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