Evolución de los Modelos Cosmológicos: De Ptolomeo a Newton

Evolución de los Modelos Cosmológicos

Modelos Geocéntricos vs. Heliocéntricos

• Geocéntricos: Postulan que **todo gira en torno a la Tierra**, situándola en el centro del universo.
• Heliocéntricos: Proponen que **todo gira en torno al Sol**, considerándolo el centro del universo.

El Modelo de Ptolomeo

Claudio Ptolomeo desarrolló un modelo cosmológico desde una perspectiva **geocéntrica**. Para explicar las complejas trayectorias observadas de los planetas, introdujo el concepto de **epiciclos**. En su modelo, la Tierra se encontraba inmóvil en el centro, y los planetas orbitaban a su alrededor.

El Problema de los Planetas y los Epiciclos

El modelo ptolemaico enfrentó dificultades significativas:

• Se hizo necesario añadir cada vez más **epiciclos** para ajustar las observaciones, lo que complicaba excesivamente el modelo.
• A pesar de sus inconsistencias, el modelo se mantuvo durante mucho tiempo debido a factores **políticos y religiosos** que dificultaban su cuestionamiento.
• Las predicciones del modelo no concordaban con las mediciones de los tamaños y movimientos de los planetas.

Ante estas discrepancias, Ptolomeo ideó un modelo geométrico para intentar explicar las variaciones en los **movimientos aparentes de los planetas**.

El Modelo Heliocéntrico

El **modelo heliocéntrico** fue postulado principalmente por **Nicolás Copérnico**, quien se inspiró en las ideas de **Aristarco de Samos**. Copérnico propuso que el **Sol ocupaba el centro del universo** y que todos los planetas giraban en **círculos** a su alrededor.

Contexto de Observación de Copérnico

Es importante considerar el contexto de la época de Copérnico:

• No se disponía de **telescopios** (estos serían desarrollados posteriormente por Galileo).
• Las observaciones se basaban en instrumentos que medían la **posición de los astros**.
• El **pensamiento del mundo** estaba fuertemente influenciado por la religión, con una visión antropocéntrica y teocéntrica.

Los cambios científicos a menudo están intrínsecamente ligados a transformaciones sociales, culturales y religiosas.

Tycho Brahe: Un Astrónomo Observacional

Tycho Brahe, un astrónomo danés, realizó contribuciones significativas al desarrollo de instrumentos astronómicos para medir con precisión la posición de los astros. Propuso un modelo híbrido: sostenía que el **Sol circulaba alrededor de la Tierra (inmóvil)**, mientras que los demás planetas giraban en torno al Sol.

¿Qué es un Eclipse?

Un **eclipse** es un fenómeno astronómico que ocurre cuando un cuerpo celeste bloquea la luz de otro.

• Eclipse Solar: Ocurre cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra (configuración Sol-Luna-Tierra).
• Eclipse Lunar: Ocurre cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna (configuración Sol-Tierra-Luna).

Galileo Galilei y la Revolución Telescópica

La invención del **telescopio** por Galileo Galilei marcó un hito revolucionario en la astronomía. Gracias a sus observaciones:

• Comenzó a **criticar los modelos** desarrollados por Ptolomeo y Copérnico, sentando las bases para sus propios escritos.
• Observó que la **Vía Láctea** estaba compuesta por millones de estrellas.
• Descubrió **montañas en la Luna**, **satélites orbitando Júpiter** y **manchas en el Sol**.

Johannes Kepler y las Órbitas Planetarias

Johannes Kepler, asistente de Tycho Brahe, realizó un **análisis exhaustivo del movimiento de los planetas**. Aunque inicialmente intentó demostrar que las órbitas eran circulares, sus registros y cálculos revelaron que estas tenían una **forma elíptica**.

Las Leyes de Kepler

Kepler formuló tres leyes fundamentales que describen el movimiento de los planetas:

1. Primera Ley (Ley de las Órbitas): Todos los planetas describen **órbitas elípticas en torno al Sol**.
   • Afelio: El punto de la órbita de un planeta más distante del Sol.
   • Perihelio: El punto de la órbita de un planeta más cercano al Sol.
2. Segunda Ley (Ley de las Áreas): Las áreas barridas por el **radio vector** (la línea que une al Sol con un planeta) son proporcionales a los tiempos empleados en recorrerlas. Esto implica que el planeta se mueve más rápido en el perihelio y más lento en el afelio. La fórmula asociada es v₁r₁=v₂r₂ (donde 'v' es la velocidad orbital y 'r' la distancia al Sol). Esta ley también explica las **estaciones del año**, relacionadas con la inclinación del eje terrestre y la traslación alrededor del Sol.
3. Tercera Ley (Ley Armónica o de los Periodos): Los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas alrededor del Sol son directamente proporcionales al cubo de los semiejes mayores de sus órbitas elípticas. La fórmula es T²=ka³ (donde 'T' es el periodo de revolución y 'a' es el semieje mayor de la elipse).

La Ley de la Gravitación Universal de Newton

Isaac Newton formuló la **Ley de la Gravitación Universal**, una ley que unifica la explicación de la caída de los cuerpos en la Tierra y el movimiento de los planetas en el espacio. La ley establece que:

Los cuerpos se atraen mutuamente con una **fuerza (F)** directamente proporcional al producto de sus masas (m₁ y m₂) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) que los separa. La fórmula es: F₁₂=F₂₁=G m₁m₂/r², donde 'G' es la constante de gravitación universal.