La formulación fundamental de la ley de la gravitación universal fue precedida por tres descubrimientos notables hechos por el astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler (1571-1630) en los primeros años del siglo XVII. Ahora conocidas como “leyes de Kepler”, sus hallazgos describen las principales características del movimiento planetario y explican con éxito los fenómenos astronómicos relacionados con el movimiento de los planetas en el Sistema Solar. Las leyes de Kepler también contribuyeron, de manera decisiva, a la consolidación del modelo cosmológico heliocéntrico, sistematizado por la revolución copernicana del siglo XVI.
El trabajo de Kepler se basó en las meticulosas observaciones de Tycho Brahe (1546-1601), el renombrado astrónomo danés que dirigió el primer gran observatorio astronómico, décadas antes de la llegada de los telescopios, y que tuvo a Kepler como asistente durante los últimos meses de su carrera. .vida. Brahe había recopilado datos detallados sobre las posiciones de los planetas durante más de veinte años, determinando la posición de cada planeta a lo largo de sus órbitas con asombrosa precisión para su época, y legó ese catálogo a Kepler tras su muerte.
Armado con la base de datos de observación más precisa de su tiempo, Kepler trabajó duro tratando de ajustar los registros de Tycho Brahe a un formato definitivo para las órbitas planetarias. Sus primeros intentos fueron circunferencias, ya que las órbitas circulares eran premisas de la astronomía en ese momento. Y, de hecho, al trazar la órbita de la Tierra a partir de los datos, Kepler descubrió que la trayectoria se ajustaba muy bien a una circunferencia excéntrica, es decir, con el centro ligeramente desplazado del Sol. Sin embargo, Kepler no tuvo éxito.
Marte fue el planeta para el que hubo la mayor abundancia de datos en las notas de Tycho Brahe, con un nivel de precisión aproximadamente tres veces mayor que las mejores mediciones registradas anteriormente. Ante tal cualidad observacional, el inadaptado indicó que el error estaba en la representación circular del movimiento planetario. Después de seis años de agotador ensayo y error, Kepler finalmente ideó una forma ovalada para la órbita marciana, que reconoció como una elipse. Por lo tanto, la Primera ley de Kepler para el movimiento planetario, también conocido como “ley de las órbitas”:
La trayectoria de cada planeta alrededor del Sol es una elipse con el Sol en un foco.
Órbita elíptica en el Sistema Solar. Representación artística, no a escala. Ilustración: Emir Kaan / Shutterstock.com
La elipse es una figura geométrica construida alrededor de dos focos, que se asemeja a un círculo aplanado en una dirección determinada. La distancia entre sus enfoques, una medida de su grado de “planitud”, define una cantidad conocida como excentricidad, que varía entre 0 y 1 y está más cerca de cero cuanto más cerca está la elipse de un círculo.
La figura 1 representa una órbita elíptica en el Sistema Solar, centrada en un punto. C y con el sol ocupando el foco F. El punto POR indica la aproximación más cercana del planeta al Sol (perihelio), Tiempo LOS denota el punto de mayor distancia (afelio). Tenga en cuenta que cuanto menor sea la distancia CF, menor es la excentricidad de la órbita. La órbita terrestre, por ejemplo, tiene una excentricidad lo suficientemente baja como para que pueda representarse mediante un círculo con buena precisión.
Uno de los éxitos de la primera ley de Kepler es la simple explicación dada para la variación en las distancias de los planetas en relación con el Sol a medida que viajan a través de sus órbitas. Si bien los modelos antiguos de órbitas circulares utilizaban ingeniosos dispositivos geométricos para adaptarse a este fenómeno, las órbitas elípticas de Kepler proporcionan una razón directa para la variación natural en la distancia entre los diferentes puntos de la elipse y uno de sus focos.
Es interesante notar que la primera ley de Kepler se obtuvo después de la segunda. Para las sucesivas correcciones de ajustes a la órbita de Marte, Kepler utilizó el descubrimiento que se conoció como su segunda ley, también llamada “ley de áreas”. Ambas leyes, la primera y la segunda, fueron promulgadas en 1609, publicadas en su obra Nueva astronomía basada en causas o física del cielo junto con comentarios sobre el movimiento del planeta Marte.
Lea también:
Referencias:
HEWITT, PG Física conceptual. 10. ed. San Francisco: Pearson, 2006. p. 199-200.
KEPLER, SO; GRANIZO, MFO Astronomía y Astrofísica. São Paulo: Editora Livraria da Physics, 2014. p. 76-80.
PLATILLO, AST Evolución de las ideas en física. 2. ed. São Paulo: Editora Livraria da Physics, 2008. p. 102-111.
ROY, AE; CLARKE, D. Astronomía: principios y práctica. 4. ed. Filadelfia: IoP, 2003. p. 166-168.
Leave a Reply