Evolución de los Modelos Cosmológicos: De la Antigüedad a la Era Moderna

Los Primeros Modelos Cosmológicos

  • Tales de Mileto: Consideraba que la Tierra era estática, con forma de disco, flotando y rodeada por un océano de agua.
  • Pitágoras de Samos: Proponía que la Tierra estaba rodeada por una rueda invisible (el cielo), a su vez rodeada por fuego. Esta rueda presentaba dos agujeros (el Sol y la Luna) a través de los cuales se podía ver el fuego.
  • Parménides de Elea: Creía que la Tierra era redonda, dividida en distintas capas, y que el universo era inmutable, sin cambio ni movimiento.
  • Heráclito de Éfeso: Defendía el movimiento constante de todas las cosas.
  • Empédocles de Agrigento: Imaginaba un universo finito, sólido y esférico.
  • Filolao de Tarento: Proponía una esfera que se movía en torno a un fuego central. Introdujo la idea de la «Antitierra», un planeta que se movía a la misma velocidad que el fuego central, por lo que no era observable.

El Geocentrismo

  • Aristóteles de Estagira y Ptolomeo: Máximos defensores del geocentrismo, situaban la Tierra en reposo en el centro del universo. Argumentaban la esfericidad de la Tierra y del universo, el origen de los eclipses y el movimiento de los planetas. Sin embargo, se equivocaban al explicar la sombra circular que la Tierra proyecta sobre la Luna, la desaparición de los barcos en el horizonte y la imposibilidad de ver ciertas constelaciones al mismo tiempo en diferentes latitudes.
  • Aristóteles de Estagira: Creía que los planetas no se sostenían en el aire ni flotaban por sí solos, sino que estaban sujetos a una especie de esferas cristalinas.
  • Claudio Ptolomeo: Planteó un modelo geocéntrico con epiciclos y círculos deferentes para explicar las retrogradaciones de los planetas, aunque era un modelo imperfecto.
  • Eratóstenes de Cirene: Estudió las dimensiones de la Tierra y su posición comparativa respecto al Sol y la Luna.

La Revolución Copernicana y el Heliocentrismo

  • Nicolás Copérnico: Propuso que la Tierra giraba sobre sí misma una vez al día y que, una vez al año, daba una vuelta completa alrededor del Sol. Su teoría heliocéntrica se basaba en los siguientes principios:
    1. Los movimientos celestes son uniformes, eternos y circulares o compuestos de diversos ciclos.
    2. El centro del universo se encuentra cerca del Sol.
    3. Las estrellas son objetos distantes que permanecen fijos y no orbitan alrededor del Sol.
    4. La Tierra tiene tres movimientos: rotación diaria, revolución anual e inclinación anual de su eje.
    5. El movimiento retrógrado de los planetas se explica por el movimiento de la Tierra.
    6. La distancia de la Tierra al Sol es pequeña comparada con la distancia a las estrellas.

Avances en la Observación Astronómica

  • Tycho Brahe: Conocido como el observador astronómico más meticuloso, diseñó nuevos instrumentos ópticos, creó un catálogo estelar de más de 1000 estrellas, utilizó el método del paralaje para medir la distancia a las estrellas, describió el fenómeno de la refracción de la luz y descubrió que los cometas se mueven entre las órbitas de los planetas.
  • Galileo Galilei: Inicialmente escéptico, adoptó el modelo de Copérnico. Sus principales aportes incluyen:
    • Descubrió que la Vía Láctea estaba compuesta por numerosas estrellas.
    • Construyó un telescopio de 20 aumentos.
    • Observó que los cuerpos celestes no son perfectos.
    • Descubrió los cuatro satélites mayores de Júpiter, demostrando que la Tierra no es el único centro de rotación.
    • Descubrió las fases de Venus, demostrando que este planeta pasa por delante y por detrás del Sol, lo que contradecía el sistema de Ptolomeo.

Las Leyes de Kepler y la Gravitación Universal

  • Johannes Kepler: Sus principales aportes a la astronomía incluyen:
    • Describió un sistema de leyes planetarias.
    • Describió una nueva estrella en la constelación de Serpentario.
    • Publicó el primer tratado sobre las bases numéricas de la óptica.
    • Postuló la existencia de un viento solar para explicar la dirección de la cola de los cometas.
  • Leyes de Kepler:
    1. Los planetas se mueven en órbitas elípticas, con el Sol en uno de los focos.
    2. Una línea entre un planeta y el Sol barre áreas iguales de una elipse en tiempos iguales.
    3. El periodo orbital de un planeta es proporcional al semieje mayor de su órbita, de acuerdo con la relación T2a3.

Solsticios

  • El 22 de junio es el día más largo del año en el hemisferio norte (solsticio de verano).
  • El 21 de diciembre es el día más corto del año en el hemisferio norte (solsticio de invierno).
  • Teoría de la Gravitación Universal de Newton: Establece que la fuerza que ejerce una partícula puntual con masa M sobre otra con masa m es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Conclusiones de la teoría de Newton:
    1. Las fuerzas gravitatorias son siempre atractivas.
    2. Tienen un alcance infinito (dos cuerpos, por muy alejados que se encuentren, experimentan esta fuerza).
    3. La fuerza asociada con la interacción gravitatoria es central.

    Masa de la Tierra (Mt) = 6 x 1024 kg

    Radio de la Tierra (Rt) = 6,4 x 106 m

    Gravedad = 9,81 m/s2

La Relatividad y la Expansión del Universo

  • Albert Einstein (Teoría de la Relatividad Especial): Postula que las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales y que la velocidad de la luz es independiente del movimiento de la fuente.
  • William Herschel (1781): Descubrió Urano.
  • Adams, Le Verrier y Galle (1846): Descubrieron Neptuno.
  • Clyde William Tombaugh (1930): Descubrió Plutón.
  • Nuevos planetas enanos: Eris, Makemake, Haumea.
  • El Sol es una estrella más y no es el centro del universo.
  • Edwin Hubble: Descubrió la radiación cósmica de fondo y que las nebulosas débiles son galaxias.
  • Ley de Hubble: Las galaxias se alejan unas de otras a una velocidad proporcional a su distancia.

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