Modelos astronómicos

Teorías astronómicas. Gravitación universal de Newton. Teoría de la relatividad de Einstein. Tycho Brahe. Kepler

  • Enviado por: Orly Cortés
  • Idioma: castellano
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INTRODUCCIÓN

Las teorías astronómicas más antiguas datan del 4000 a.C. , son las de los pueblos mesopotámicos, que creían que la Tierra era el centro del Universo y que todos los demás cuerpos celestes giraban alrededor de ella. Aristóteles y Tolomeo, explicaban que las estrellas se movían de noche porque estaban fijas en esferas cristalinas rotatorias. El astrónomo griego Aristarco de Samos , (270 a.C.), decía que la Tierra gira alrededor del Sol. Debido a la autoridad de Aristóteles, el concepto de que la Tierra era el centro del Universo permaneció hasta 1543, cuando el astrónomo polaco Nicolás Copérnico publicó sus teorías en De revolutionibus orbium caelestium (Sobre las revoluciones de los cuerpos celestes). Copérnico proponía un sistema en el que los planetas giraban en órbitas circulares alrededor del Sol, el cual estaba situado en el centro del Universo. Atribuía el nacimiento y la colocación de las estrellas a la rotación de la Tierra sobre su eje. El astrónomo alemán Johannes Kepler adoptó el sistema de Copérnico y descubrió que los planetas giran en órbitas elípticas a velocidad variable, de acuerdo con tres leyes bien definidas (conocidas desde entonces como leyes de Kepler). Galileo, fue uno de los primeros en observar los planetas con un telescopio, rechazó la idea de Aristóteles de que la Tierra era el centro del Universo y se convirtió en un defensor de la visión de Copérnico del mundo. El matemático y físico inglés Isaac Newton demostró que las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario podían derivarse de las leyes generales del movimiento y de la gravitación que Newton había descubierto, indicando así que estas leyes físicas eran válidas en todo el Universo.

MODELOS ASTRONÓMICOS DE LA ANTIGUEDAD

Diversos pueblos antiguos como los egipcios, mayas y chinos desarrollaron interesantes mapas de las constelaciones y calendarios de gran utilidad ,pero tal vez fueron los babilonios los que realizaron cosas más importantes. Para perfeccionar su calendario estudiaron los movimientos del Sol y de la Luna. Solían designar como comienzo de cada mes el día siguiente a la luna nueva, cuando aparece el primer cuarto lunar después del ocaso. Al principio este día se determinaba mediante la observación, pero después los babilonios quisieron calcularlo por anticipado. Hacia 400 a.C. comprobaron que los movimientos aparentes del Sol y la Luna de Oeste a Este alrededor del zodíaco no tienen una velocidad constante. Parece que estos cuerpos se mueven con velocidad creciente durante la primera mitad de cada revolución hasta un máximo absoluto y entonces su velocidad disminuye hasta el mínimo originario. Los babilonios intentaron representar este ciclo aritméticamente

dando por ejemplo a la Luna una velocidad fija para su movimiento durante la mitad de su ciclo y una velocidad fija diferente para la otra mitad. Perfeccionaron además el método matemático representando la velocidad de la Luna como un factor que aumenta linealmente del mínimo al máximo durante la mitad de su revolución y entonces desciende al mínimo a final del ciclo. Con estos cálculos los astrónomos babilonios podían predecir la luna nueva y el día que comenzaría el nuevo mes. Como consecuencia, conocían las posiciones de la Luna y del Sol todos los días del mes.

De forma parecida calculaban las posiciones planetarias, tanto en su movimiento hacia el Este como en su movimiento retrógrado. Los arqueólogos han desenterrado tablillas cuneiformes que muestran estos cálculos. Algunas de estas tablillas, que tienen su origen en las ciudades de Babilonia y Uruk, a las orillas del río Éufrates, llevan el nombre de Naburiannu (hacia 491 a.C.) o Kidinnu (hacia 379 a.C.), astrólogos que debieron ser los inventores de los sistemas de cálculo.

Astronomía griega

Los antiguos griegos hicieron importantes aportaciones a la astronomía.

Las aportaciones científicas se asocian con los nombres de los filósofos griegos Tales de Mileto y Pitágoras de Samos, pero no se conserva ninguno de sus escritos. Hacia el año 450 a.C., los griegos comenzaron un fructífero estudio de los movimientos planetarios. Filolao , discípulo de Pitágoras, creía que la Tierra,

el Sol, la Luna y los planetas giraban todos alrededor de un fuego central oculto por una `contratierra' interpuesta. De acuerdo con esta teoría, la revolución de la Tierra alrededor del fuego cada 24 horas explicaba los movimientos diarios del Sol y de las estrellas. En 370 a.C., el astrónomo Eudoxo de Cnido explicaba los movimientos observados mediante la hipótesis de que una enorme esfera que transportaba las estrellas sobre su superficie interna se desplazaba alrededor de la Tierra, girando diariamente , decía que los movimientos solares, lunares y planetarios diciendo que dentro de la esfera de estrellas había otras muchas esferas transparentes interconectadas que giran de forma diferente.

Aristarco de Samos creía que los movimientos celestes se podían explicar mediante la hipótesis de que la Tierra gira sobre su eje una vez cada 24 horas y que junto con los demás planetas gira en torno al Sol. Esta explicación fue rechazada por la mayoría de los filósofos griegos que contemplaban a la Tierra como un globo inmóvil alrededor del cual giran los ligeros objetos celestes. Esta

teoría, conocida como sistema geocéntrico, permaneció inalterada unos 2.000 años.

En el siglo II d.C. los griegos combinaban sus teorías celestes con observaciones trasladadas a planos. Hiparco de Nicea y Tolomeo determinaron las posiciones aprox. 1000 estrellas brillantes y utilizaron este mapa estelar como base para medir los movimientos planetarios. Sustituyerón las esferas de Eudoxo por un sistema de círculos, plantearon una serie de círculos excéntricos, con la Tierra cerca de un centro común, para representar los movimientos generales hacia el Este alrededor del zodíaco a diferentes velocidades del Sol, la Luna y los planetas. Para explicar las variaciones periódicas en la velocidad del Sol y la Luna y los retrocesos de los planetas, decían que cada uno de estos cuerpos giraba uniformemente alrededor de un segundo círculo, llamado epiciclo, cuyo centro estaba situado en el primero. Mediante la elección adecuada de los diámetros y las velocidades de los dos movimientos circulares atribuidos a cada cuerpo se podía representar su movimiento observado.

En algunos casos se necesitaba un tercer cuerpo. Esta técnica fue descrita por Tolomeo en su gran obra, el Almagesto .Otra pensadora , mantuvo viva la tradición de la astronomía griega en Alejandría en los primeros siglos de la era cristiana, fue Hipatia, discípula de Platón. Escribió comentarios sobre temas matemáticos y astronómicos y está considerada como la primera científica y filósofa de Occidente.

La astronomía griega se transmitió más tarde hacia el Este a los sirios, indios y árabes. Los astrónomos árabes recopilaron nuevos catálogos de estrellas en los siglos IX y X y desarrollaron tablas del movimiento planetario. Sin embargo, aunque los árabes eran buenos observadores, hicieron pocas aportaciones útiles a la teoría astronómica. La astronomía europea del siglo XIII y las traducciones árabes del Almagesto que circulaban por Europa estimularon el interés por la astronomía. Los europeos se contentaron en un primer momento con hacer tablas de los movimientos planetarios, basándose en el sistema de Tolomeo, o divulgar su teoría. El filósofo y matemático alemán Nicolás de Cusa y el artista y científico italiano Leonardo da Vinci cuestionaron los supuestos básicos de la posición central y la inmovilidad de la Tierra.

SISTEMA GEOCENTRICO DE TOLOMEO.

Tolomeo establecio la estrecha relación que eiste entre las matemáticas, la geografía y la astronomía. Por métodos matemáticos demostró la redondez de la tierra . Estudio los movimientos de los cuerpos celestes y desarrolló la teoría del sistema geocéntrico, que establece que la tierra es el centro del unoverso y el sol gira alrededor de ella. Esta teoría fue generalmente aceptada , hasta que fué sustituida por el sistema de Copérnico.

SISTEMA HELIOCÉNTRICO DE COPÉRNICO.

En 1543 (el mismo año de su muerte), el clérigo, astrónomo y pensador neoplatónico polaco Nicolas Copernico publica en Nuremberg, impulsado por el jovén científico Georg Von Launchen (Rheticus), su libro De revolutionibus orbium caelestium. Copérnico nació en Thron en el año de 1473, a los 18 años fue a estudiar a la Universidad de Cracovia en donde probablemente se interezó por el estudio de las matemáticas y la astronomía, allí tuvo como maestro al célebre matemático Albert Brudzevsky; frecuentó las universidades más célebres de la época: Bologna, Roma, Padua; en 1536 se traslada a la ciudad de Frauenburg donde ejerció las funciones de canónigo, allí persige el ideal planetario que se había fijado.

Sintió una gran admiradción por Ptolomeo y su obra, su objetivo era construir un sistema planetario tan complejo como el mostrado en el Almagesto y encontrar el verdadero orden del universo. El De revolutionibus es el punto de partida de una gran transformación en el pensamiento astronómico y cosmológico. El libro es muy dificil para aquellos lectores poco versados en temas de geometría, matemáticas y astronomía, algunos aspectos del libro primero el cual es una introducción a la obra tal vez podrán ser comprendidos, pero los demas capitulos (libros) solo los descifrarán matemáticos consagrados. A pesar de lo que se puede creer este libro refleja en su contenido muy pocas innovaciones con respecto a las teóricas clásicas; Thomas Kuhn, al respecto nos dice:

" La mayor parte de los elementos esenciales que asociamos a revolución copérnicana, a saber, los cálculos fáciles y precisos de las posiciones planetarias, la abolición de los epiciclos y de las excéntricas, la desaparición de las esferas, la idea de un sol semejante a las estrellas y la de un universo infinito en extención, así como muchas otras, no aparecen por parte alguna en la obra de Copérnico. Excepto en lo que se refiere al movimiento terrestre, el De revolutionibus parece desde todos los puntos de vista más estrechamente vinculado a las obras de los astrónomos y cosmólogos de la antigüedad y de la Edad Media que a las generaciones posteriores.

Fueron estas últimas las que, basándose en los trabajos de Copérnico”, pusieron de manifiesto las radicales consecuencias que derivaban del texto de Copérnico.
El De Revolutionibus fue escrito por Copérnico con el objeto de solucionar el problema de las estrellas errantes o planetas. Este problema originalmente planteado por Ptolomeo en el Almagesto, tuvo una gran cantidad de modificaciones y suposiciones planteadas por matemáticos y astronómos árabes además de europeos. Estos introducieron alrededor de doce variaciones, algunas de ellas por fuera del criterio ptolemáico que dejaron en el ambiente astronómico tan solo equivocos, ambiguedades y razonamientos contradictorios. En el libro primero del De revolutionibus, Copérnico retoma, define y concreta las siguientes afirmaciones:
- Que el universo es esférico. Sea porque es la figura más perfecta, la que encierra mayor volumen, forma que asumen el Sol y la Luna, una gota de agua, es la forma asignada a los cuerpos divinos.

- Que la Tierra es también esférica. Desde todos los lados se inclina hacia el centro; para aquellos que desde cualquier punto de la Tierra se dirigen hacia el norte, la estrella polar se eleva gradualmente

- Como la Tierra, junto con el agua, forma una sola esféra. El volumen del agua debe ser menor que el de la tierra afin de que aquella no la inunde por completo, pues una y otra tienden hacia el mismo centro.

- Que el movimiento de los cuerpos celestes es uniforme, circular, o compuesto de movimientos circulares, y uniformes. El movimiento (natural) de la esfera es girar en círculos -donde no hay ni principio ni fin-

-Sobre si conviene a la Tierra un movimiento circular y de su posición en el espacio. La revolución diaria parece arrastrar el universo entero a excepción de la Tierra y de las cosas que se hallan en sus proximidades. No obstante, si se admite que la Tierra gira del oeste al este, se observará, al examinar seriamente tal suposición, lo adecuado de la misma. Y puesto que el cielo es el recptáculo de todas las cosas, ¿ por qué no atribuir el movimiento al contenido antes que al continente? Este último fue el punto de vista mantenido por los pitagóricos Heráclides y Ecfanto y, según Cicerón por Hicetas de Siracusa, quienes hacían girar la Tierra en el centro del universo y creían que las estrellas se ponen por interposición de la Tierra y salen una vez ésta ha retrocedido. Admitida la posibilidad de un movimiento de la Tierra se plantea el problema no menos grave de cuál es su posición , aunque hasta ahora casi todo el mundo haya sostenido que ocupa el centro del universo. -De hecho si la Tierra puede moverse en cualquier dirección, quizá goce de algo más que de un simple movimiento axial en torno al centro del universo; tal vez se mueva alejandose por completo de dicho centro, y hay buenas razones astronómicas para suponer que así lo hace- Supongamos que la Tierra no está exactamente en el centro del universo, sino a una distancia del mismo que, si bien pequeña comparada con las dimensiones de la esfera estelar, es considerable y aparente en comparación con las de los orbes

del Sol y de los demás planetas, y, además, que las irregularidades aparentes que muestran los movimientos celestes se deben de forma única y exclusiva al hecho de no estar centrados en la Tierra. Bajo tales premisas es muy posible que pudiera aducir una causa razonable para explicar las irregularidades de los movimientos aparentes. En realidad, puesto que los astros errantes varían en su posición con respecto a la Tierra, aproximandose unas veces y alejándose en otras, se deduce necesariamente que ésta no es el centro de sus círculos.

- Porque los antiguos han creido que la Tierra está inmovil en medio del universo como su centro. Los antiguos filosofos intentaron demostrar por diversos métodos que la Tierra permanece fija en medio del universo. El principal alegato en favor de dicha tesis era la doctrina de la gravedad y la liviandad. Según ésta, la Tierra es el elemento más pesado y todas las cosas pesadas se mueven hacia ella, se precipitan hacia su centro. También intentan probar sus tesis mediante un razonamiento fundado en el movimiento y su naturaleza. Aristóteles afirma que el movimiento de un cuerpo único y simple es simple, que los movimientos simples son circulares o rectilíneos y que estos últimos pueden estar dirigidos hacia arriba o hacia abajo. Ahora bien, caer, es decir, dirigirse hacia el centro, sólo conviene a los pesados como la tierra y el agua. Por el contrario, el aire y el fuego, elementos provistos de liviandad, se elevan, se alejan del centro. Parece conveniente asignar movimiento rectilíneo a los cuatro elementos; por contra, los cuerpos celestes deben girar alrededor del centro. Así dice Aristóteles.

- Insuficiencia de las razones aducidas y refutación de las mismas. Dicen que fuera del cielo no hay ni cuerpos, ni espacio, ni vacio, ni absolutamente nada y que, por consiguiente, [nada] hay donde el cielo pueda ubicar su expanción; en tal caso, es ciertamente asombroso que alguna cosa pueda ser detenida por nada. Quizá sería más facil comprender que nada hay fuera del cielo, que todo está en su interior, sean cuales sean sus dimensiones, si se admite que el cielo es infinito y sólo está limitado por una concavidad interior; pero en este caso el cielo sería inmovil. Dejemos en manos de los filósofos naturales estas disputas acerca de la finitud o infinitud del mundo. En todo caso lo que sabemos con certeza es que la Tierra entre sus polos, está limitada por una superficie esférica. ¿ Por qué seguir vacilando en atribuirle un movimiento que se avenga con su naturaleza y forma ? ¿ Por qué sacudir violentamente el mundo entero, cuyos límites nos son desconocidos e imposibles de conocer, y no admitir que la realidad de esta revolución cotidiana pertenece a la Tierra, mientras que al cielo le corresponde su apariencia ? No hacerlo es comportarse como Eneas de Virgilio cuando dice: " Salimos del puerto y retroceden tierras y ciudades".

Si pueden ser atribuidos varios movimientos a la Tierra, y del centro del mundo. Puesto que nada se opone al movimiento de la Tierra, creo que ahora debemos exáminar si no sería conveniente atribuirle varios de ellos, con lo que quedaría equiparada con un planeta. El desigual movimiento aparente de los planetas y la variación de sus distancias con respecto a la Tierra nos

demuestran que ésta no es el centro de todas las revoluciones. Bajo el supuesto de que la Tierra efectúe otros movimientos alrededor de su centro, será necesario que sean de tipo similar a los observados en muchos fenómenos [planetarios] que tengan un periodo anual. Si transferimos el movimiento del Sol a la Tierra, concediendo la inmovilidad al Sol, la salida y puesta de las estrellas fijas, gracias a los que tan pronto amanece como anochese, se mantendrían inalterables, y veriamos que las estaciones, retrogradaciones y progresiones de los planetas tenían su origen no en el movimiento de estos, sino en el de la Tierra. Finalmente, deberemos admitir que el Sol ocupa el centro del mundo. La ley y el orden que hacen derivar unas de otras asi como la armonía existente en el mundo, nos enseñan que tales son las cosas que ocurren en el universo con sólo mirar, por decirlo, con los ojos bien abiertos.

La teoría aceptada en la época de Copérnico fue la geocéntrica de Tolomeo , hipótesis que haciá en extremo laborioso el cómputo de figurasde futuras posociónes de los planetas . Estas dificultades sugeriéron a Copérnico que tal teoría debía cpntener algún error básico , y en consecuencia leyó numerosas obras griegas que trataban de asuntos de astronomía , con lo que descubrió que ya se había propuesto en la antiguedad de que era el sol, y no la tierra el centro del sistema planetario

TRABAJO DE TYCHO BRAHE

Veintiseis años despues de la muerte de Copérnico Tycho Brahe en la abadia de Heridsvag observó con asombro la aparición de una nueva estrella en el firmamento el calendario era el 11 de noviembre de 1572; en 1575 Brahe escribe un libro acerca de sus observaciones, las que se prolongaron hasta el año 1574 y que le dieron la fama como el astrónomo más importante de la época. Tycho Brahe nace en el año de 1546 y es tomado en adopción por su tio Jörgen el cual carecia de descendencia. Jörgen que era una persona acaudalada apoyó con exagerada complacencia todos los caprichos de Tycho. En 1559 va a la universidad de Copenhague y en 1560 observa un eclipse que lo apasiona y le deja asombrado puesto que las efemérides lo habían pronosticado. Compro las obras completas de Ptolomeo así como unas tablas de estrellas. Su interés más que científico estaba enmarcado dentro de las teorías astrológicas muy trabajadas durante estos años, de las cuales Kepler fue también uno de sus seguidores.

En 1575 Brahe se instala en la isla de Hven y allí construye el primer observatorio moderno el "Uraniborg". Este palacio disponia de muchas comodidades además de algunas excentricidades, cada habitación estaba conectada a un sistema de distribución de agua, ademas de un sistema de teléfono primitivo, el cual consistia de tubos con estatuas en sus extremos por los cuales se enviaban los mensajes; poseía su propia imprenta y era la base de suntuosos banquetes. En instrumentación el Uraniborg poseia uno de los últimos logros en la tecnología

astronómica: Una esfera almilar ecuatorial con un anillo de declinación de 2,74 metros de diámetro, además de un gran número de compases: Sextantes (60°) y Cuadrantes (90°) en estos último el más preciso hasta ahora construido el "Cuadrante Mural". Tycho fue un excelente observador, sus medidas astronómicas eran sorprendentemente exactas a pesar de que no utilizó ningún instrumento óptico. Creó mapas estelares, midió la duración del año con tan solo un error de 1 segundo, estudio y corrigio la refracción que produce la atmósfera sobre la luz procedente de las estrellas, las observaciones de los planetas fueron las más precisas efectuadas hasta entonces, observó el cometa de 1577 y midió su paralaje desplazandose desde el observatorio en Hven hasta Praga las mediciones le llevaron a concluir que el cometa estaba mas alla de la órbita de la Luna; también observo los cometas que aparecieron en 1580, 1585, 1590, 1593 y1596.

A pesar de su gran habilidad como observador, no compartió el modelo copernicano, su oposición no partia de razones personales, sino astronómicas. Si la Tierra girase en torno al Sol cambiaría con respecto al fondo estelar durante un año, por lo tanto debería poder medir el paralaje de las estrellas más cercanas; sus observaciones meticulosas no lograron medir ninguno, lo que le llevo a desechar al propuesta heliocentrica. Aunque el astrolabio utilizado por Brahe era de los mejores hasta ahora construidos, su precisión no era lo suficientemente alta como para medir estos angulos, ademas Tycho no imaginaba las enormes distancias a las que están aún las estrellas más cercanas.
En 1597, a los 50 años parte de Hven con todo un sequito de personas, libros e instrumentos y se establece en el castillo de Benatsky en Praga, donde se encuentra con Johanes Kepler, el jovén matematico que se convertiría en el astrónomo más grande de Europa.

LEYES DE KEPLER.

El libro de Kepler La nueva astronomía, contenía dos de las tres leyesrevolucionarias de Kepler, que resultaron indispensables para los ubsecuentes descubrimientos de Newton. Dichas leyes eran:

1.-Todo planeta sigue una órbita ovalada alrededor del Sol, la cual se llama elipse. El Sol se encuentra en un foco de la órbita elíptica. (Así podía explicar Kepler la velocidad irregular de un planeta en su órbita).

2.-Una línea imaginaria que vaya del centro del Sol al centro de un planeta recorre siempre un área igual en un tiempo igual, lo que indica que los planetas se mueven más de prisa cuando están más cerca del Sol.

3.-La tercera ley fue propuesta en la Armonía del mundo de Kepler, publicada en 1619. El tiempo que necesita un planeta para hacer un recorrido completo al rededor del Sol es su periodo. Los cuadrados de los periodos de dos planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol.

¿Cuál fue la significación de estas leyes?

En realidad, separaron a la astronomía. Además, pusieron fin a muchas creencias erróneas sobre los cielos y permitieron que el hombre imaginara una serie de cuerpos celestes sobre su cabeza, a los que afectaban las fuerzas físicas, pero que giraban libremente en el espacio.

TEORÍA DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL DE NEWTON.

Todos los cuerpos ejerecen atracción de la gravedad y ésta es proporcional a la cantidad de materia de cada uno de ellos.

Se entiende por gravitación a la fuerza de atracción recíproca que experimentan los cuerpos físicos del universo

Todos los planetas están mutuamente sometidos a la fuerza de la gravedad, como también que la atracción que ejerce cada uno de ellos, es inevitable proporcional al cuadrado de las distancias, contadas desde el centro del planeta. De ello se sigue que la atracción por todos es proporcional a su masa.

Además, como quiera que todas las partes de un planeta cualquiera, A, son atraídas a otro planeta cualquiera, denominado B, y como quiera que la gravedad de cualquier parte es a la gravedad del todo como a la masa de esa parte es a la masa del todo, el planeta B a su vez será atraído hacia todas las partes del planeta A, y la atracción que experiementa hacia el todo como la msas de esa parte es a la masas del todo. Que es todo lo que había de demostrar.

La atracción que ejerce un planeta entero se produce y se compone de la suma de las atracciones ejercidas por cada una de sus partes, de lo que tenemos ejemplo de atracciones magnéticas y eléctricas. Pues la atracción ejercida por cada una de sus partes. Al tratar de la gravedad esto puede comprender imaginando que varios planetas menores se reúnen en una sola esfera y componen una planeta mayor; en efecto, la fuerza del conjunto deberá originarse en las fuerzas de las partes que lo componen. Si alguien objetare que por todos los cuerpos tenemos junto a nosotros, conforme a esta ley debería gravitar unos hacia otros, siendo así que tal atracción de ninguna manera se percibe, respondo que la atracción que ejercen dichos cuerpos, puestos que tienen que ser a la atracción de La Tierra entera como son las masas de La Tierra entera, es con mucho menor que la que puede percibirse.

La atracción ejercida por cada una de las partículas iguales de un cuerpo es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que hay desde cada partícula. Es evidente por el de la proposición.

BALANZA DE TORCIÓN DE CAVENDISH.

Es un dispositivo que mide fuerzas eléctricas, magnéticas o gravitatorias muy pequeñas a partir del ángulo que forma un brazo al girar, antes de que la resistencia ejercida por la fuerza de torsión detenga su movimiento. Fue diseñada originalmente por el geólogo británico John Michell, y mejorada por el químico y físico de la misma nacionalidad Henry Cavendish. El instrumento fue inventado de forma independiente por el físico francés Charles de Coulomb, que lo empleó para medir la atracción eléctrica y magnética.

Una balanza de torsión está formada por dos esferas pequeñas, que suelen tener una masa del orden de 1 g y van unidas a los extremos de una varilla horizontal suspendida por su centro de un alambre fino o, en los experimentos más recientes, de una fibra de cuarzo. Si, por ejemplo, se colocan dos esferas grandes de plomo junto a las esferas de la balanza, pero en lados opuestos, las esferas de la balanza se verán atraídas por las esferas grandes y el alambre o la fibra experimentará una torsión. El grado de torsión se mide a través del movimiento de un rayo de luz reflejado por la varilla sobre una escala. Esto permite hallar la fuerza gravitacional entre las dos masas .En los experimentos eléctricos, las masas se sustituyen por conductores cargados, mientras que para estudiar los efectos magnéticos se emplean dos imanes.FENÓMENOS RELACIONADOS CON LA LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL.

LAS MAREAS

El fenómeno de las mareas se atribuye a la fuerza de gravedad que la luna ejerce sobre los océanos , al situarse diariamente frente a estos. También influye la masa solar , y la masa terrestre .

TEORÍA DE LA RELATIVIDAD DE EINSTEIN.

Desde los tiempos de Isaac Newton, los físicos y químicos habían intentado comprender la naturaleza de la materia y la radiación, su interacción en algunos modelos unificados del mundo. La hipótesis que sostenía que las leyes mecánicas eran fundamentales se denominó visión mecánica del mundo. La hipótesis que mantenía que eran las leyes eléctricas las fundamentales recibió el nombre de visión electromagnética del mundo. Ninguna de las dos concepciones era capaz de explicar con fundamento la interacción de la radiación y la materia al ser observadas desde diferentes sistemas de inercia de referencia, o sea, la interacción producida en la observación simultánea por una persona parada y otra moviéndose a una velocidad constante.

En 1905, Einstein se dio cuenta de que la solución no estaba en la teoría de la materia sino en la teoría de las medidas. En su teoría restringida de la relatividad se encontraba el hallazgo de que toda medición del espacio y del tiempo es subjetiva. Esto le llevó a desarrollar una teoría basada en dos premisas: el principio de la relatividad, según el cual las leyes físicas son las mismas en todos los sistemas de inercia de referencia, y el principio de la invariabilidad de la velocidad de la luz, según el cual la velocidad de la luz en el vacío es constante. De este modo pudo explicar los fenómenos físicos observados en sistemas de inercia de referencia distintos, sin tener que entrar en la naturaleza de la materia o de la radiación y su interacción, pero nadie entendió su razonamiento.

En su cuarto artículo, Einstein dedujo la famosísima fórmula E = m·c2 que relaciona la energía (E) con la masa (m) y la velocidad de la luz (c). Como el valor de c es muy elevado, una pequeña masa equivale a una gran cantidad de energía.

SISTEMA SOLAR.

Sistema formado por el Sol, nueve planetas y sus satélites, asteroides, cometas y meteoroides, y polvo y gas interplanetario. Las dimensiones de este sistema se especifican en términos de distancia media de la Tierra al Sol, denominada unidad astronómica (UA). El planeta más distante conocido es Plutón, su órbita está a 39,44 UA del Sol. La frontera entre el Sistema Solar y el espacio interestelar —llamada heliopausa— se supone que se encuentra a 100 UA. Los cometas, sin embargo, son los más lejanos del Sol, sus órbitas son muy raras, extendiéndose hasta 50.000 UA o más. El Sistema Solar es el único sistema

planetario existente conocido, aunque en 1980 se encontraron algunas estrellas relativamente cercanas rodeadas por un envoltorio de material orbitante de un tamaño indeterminado o acompañadas por objetos que se suponen que son enanas marrones o enanas pardas. Muchos astrónomos creen probable la existencia de numerosos sistemas planetarios de algún tipo en el Universo.

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE CADA PLANETA.

Mercurio es muy denso, en apariencia debido a su gran núcleo compuesto de hierro. Con una atmósfera tenue, Mercurio tiene una superficie marcada por impactos de asteroides.

Venus tiene una atmósfera de dióxido de carbono (CO2) 90 veces más densa que la de la Tierra; esto causa un efecto invernadero que hace que la

atmósfera venusiana conserve mucho el calor. La temperatura de su superficie es la más alta de todos los planetas: unos 477 °C.

Tierra es el único planeta con agua líquida abundante y con vida. Existen sólidas pruebas de que

Marte tuvo, en algún momento, agua en su superficie, pero ahora su atmósfera de dióxido de carbono es tan delgada que el planeta es seco y frío, con capas polares de dióxido de carbono sólido o nieve carbónica.

Júpiter es el mayor de los planetas. Su atmósfera de hidrógeno y helio contiene nubes de color pastel y su inmensa magnetosfera, anillos y satélites, lo convierten en un sistema planetario en sí mismo.

Saturno rivaliza con Júpiter, con una estructura de anillos más complicada y con mayor número de satélites, entre los que se encuentra Titán, con una densa atmósfera.

Urano y Neptuno tienen poco hidrógeno en comparación con los dos gigantes; Urano, también con una serie de anillos a su alrededor, se distingue porque gira a 98° sobre el plano de su órbita.

Plutón parece similar a los satélites más grandes y helados de Júpiter y Saturno; está tan lejos del Sol y es tan frío que el metano se hiela en su superficie.

TEORÍA DE EXPANCIÓN DEL UNIVERSO.

También llamada la teoría del Big Bang .En 1948 George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión ,cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos. Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios de la Gran Explosión, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas .Sin embargo, la teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble.

Según se expandía el Universo, la radiación residual de la Gran Explosión continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría de la Gran Explosión.

Evolución del Universo

Uno de los problemas sin resolver en el modelo del Universo en expansión es si el Universo es abierto o cerrado (esto es, si se expandirá indefinidamente o se volverá a contraer).

Un intento de resolver este problema es determinar si la densidad media de la materia en el Universo es mayor que el valor crítico en el modelo de Friedmann. La masa de una galaxia se puede medir observando el movimiento de sus estrellas; multiplicando la masa de cada galaxia por el número de galaxias se ve que la densidad es sólo del 5 al 10% del valor crítico. La masa de un cúmulo de galaxias se puede determinar de forma análoga, midiendo el movimiento de las galaxias que contiene. Al multiplicar esta masa por el número de cúmulos de galaxias se obtiene una densidad mucho mayor, que se aproxima al límite crítico que indicaría que el Universo está cerrado. La diferencia entre estos dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias visibles. Hasta que se comprenda el

fenómeno de la masa oculta, este método de determinar el destino del Universo será poco convincente.

Como la luz de las galaxias más alejadas ha estado viajando cientos de miles de años, el Universo se observa como aparecía en el pasado lejano. Al utilizar nuevos detectores infrarrojos conocidos como series de gran formato, los astrónomos del Observatorio Mauna Kea, en Hawaii, han registrado cientos de galaxias, las más mortecinas jamás observadas, la mayoría de ellas agrupadas a una distancia de 600.000 años luz. Una anomalía en esta visión del Universo de

hace 600.000 años es que, más que una mezcla de tipos galácticos, predomina un tipo: una clase de galaxias pequeñas y compactas que contienen muchas menos estrellas que la Vía Láctea u otras de su clase. Las jóvenes galaxias espirales y elípticas que se observan en la actualidad se pueden haber formado por la fusión de fragmentos galácticos de masa baja, relativamente tarde en la historia del Universo, mucho después de la Gran Explosión, y pueden representar cada uno de los estadios en la evolución del Universo.

Muchos de los trabajos habituales en cosmología teórica se centran en desarrollar una mejor comprensión de los procesos que deben haber dado lugar a la Gran Explosión. La teoría inflacionaria, formulada en la década de 1980, resuelve dificultades importantes en el planteamiento original de Gamow al incorporar avances recientes en la física de las partículas elementales. Estas teorías también han conducido a especulaciones tan osadas como la posibilidad de una infinitud de universos producidos de acuerdo con el modelo inflacionario. Sin embargo, la mayoría de los cosmólogos se preocupa más de localizar el paradero de la materia oscura, mientras que una minoría, encabezada por el sueco Hannes Alfvén, premio Nobel de Física, mantienen la idea de que no es la gravedad sino los fenómenos del plasma, la clave para comprender la estructura y la evolución del Universo.

GLOSARIO

Astronomía.- Ciancia que trata de todo cuanto se refiere a los astros.

Cosmología.- Parte de la astronomía que trata de las leyes generales , del

origen y de la evolución del universo.

Cosmológico.- Relativo a la cosmología.

Gravedad.- Fuerza en virtud de la cual los cuerpos tienden a dirigirse al

centro de la tierra.

CONCLUSIÓNES.

Los modelós astronómicos han cambiado desde la antigüedad , hasta nuestros tiempos han cambiado en una manera positiva . Desde el principio las culuras antiguas se davan una muy buena idea de lo que es el universo , y esas fueron las bases para que , con más conocimientos los nuevos astrónomos investigaran más sobre el universo.