Coordenadas Celestes y Evolución de los Modelos del Universo: Geocéntrico vs. Heliocéntrico

Coordenadas Celestes

• Eje Celeste: Es el eje imaginario alrededor del cual parece girar la esfera celeste y que coincide con el eje de rotación de la Tierra.
• Polos Celestes: Son los puntos en los que el eje celeste corta a la esfera. La estrella polar está muy próxima al polo norte celeste.
• Ecuador Celeste: Es el círculo máximo de la esfera perpendicular al eje celeste.
• Meridiano de un Astro: Es el círculo que pasa por los polos celestes y por el astro.
• Eclíptica: Es la trayectoria aparente que sigue el Sol sobre la esfera celeste en el transcurso de un año.
• Equinoccio de Primavera y de Otoño: Son los puntos de corte de la eclíptica y el ecuador celeste.

La Concepción Aristotélica del Universo

Aristóteles distingue dos regiones en el universo:

• Región Terrestre: Constituida por la Tierra, ocupa el centro del universo. Todos los cuerpos terrestres están formados por la combinación de 4 elementos: tierra, agua, aire y fuego. La tierra es el elemento más pesado y tiende hacia abajo, el fuego el más sutil y tiende hacia arriba.
• Región Celeste: Se compone de esferas concéntricas transparentes que rodean la región terrestre. En cada esfera está situado uno de los cuerpos celestes y en las últimas se encuentran todas las estrellas en posiciones fijas.

El Sistema Geocéntrico de Ptolomeo

Fue elaborado por Claudio Ptolomeo, quien trabajó en Alejandría y fue el astrónomo más famoso de la antigüedad. En el sistema de Ptolomeo, el Sol describe una órbita circular en torno a la Tierra con un periodo de un día. Ptolomeo describe el movimiento de los planetas mediante la composición de dos movimientos circulares:

• El planeta describe una órbita circular, llamada epiciclo.
• El centro C del epiciclo describe, a su vez, una órbita circular con centro en la Tierra.

El sistema geocéntrico se ajusta a observaciones cotidianas:

• El Sol sale, se mueve y se pone cada día.
• Las estrellas dan también una vuelta completa al firmamento cada día.
• Los planetas siguen una trayectoria determinada, incluyendo su movimiento retrógrado.

El Sistema Heliocéntrico de Copérnico

Según Copérnico, el Sol está inmóvil en el centro del universo. La Tierra y los planetas describen trayectorias circulares en un mismo plano en torno al Sol. Las estrellas están en posiciones fijas a distancias del Sol mucho mayores que los planetas, y la Tierra tiene un movimiento de rotación sobre su propio eje que dura un día.

Confrontación de los Modelos Geocéntrico y Heliocéntrico

• Modelo Geocéntrico: Seguido durante 2000 años, tenía a su favor su concordancia con las observaciones cotidianas y su correspondencia con la filosofía y la física de Aristóteles, que daban una visión integral del mundo.
• Modelo Heliocéntrico: Propuesto por Copérnico, explicaba los mismos hechos que el sistema geocéntrico, pero justificaba algunos otros, como el brillo variable de los planetas Venus y Mercurio.

Galileo aportó argumentos decisivos en apoyo del sistema heliocéntrico. Exploró el firmamento con un anteojo, y vio los cráteres de la Luna y manchas solares, que mostraban que los cuerpos celestes no eran inmutables.

Las Leyes de Kepler

• Primera Ley de Kepler: Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol, que está situado en uno de los focos de la elipse.
• Segunda Ley de Kepler: El vector posición de un planeta con respecto al Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
• Tercera Ley de Kepler: El cuadrado del periodo de revolución de cualquier planeta, T, es proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol.

Ley de Gravitación Universal

Dos cuerpos de masa m separados por una distancia r, se atraen con una fuerza directamente proporcional a las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.