Historia de la astronomía
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La astronomía es probablemente la más antigua de las ciencias naturales originándose en la antigüedad en casi todas las culturas humanas. En sus orígenes se enlaza con creencias religiosas y supersticiones alrededor de muchos fenómenos inexplicados para el hombre prehistórico cuyos vestigios se encuentran en la astrología, esta última se separa de la astronomía cuando se comienzan a sentar sus bases científicas siglo XVIII en el mundo occidental. Esta separación no ocurrió pacíficamente y muchos de los antiguos astrónomos fueron perseguidos y juzgados al proponer una nueva organización del universo que dejaba al Sol como centro del mismo y desplazaba a la Tierra a un lugar secundario. La astronomía antigua constituyó las bases del calendario y la medida de periodos temporales como la semana el mes o el año. Los astrónomos antiguos eran capaces de distinguir entre estrellas y planetas dado que las primeras permanecen fijas en sus posiciones relativas mientras que los planetas se mueven irregularmente, de hecho la palabra Planeta significa errante. El ejemplo más claro de este movimiento anormal es Marte, el planeta rojo, que tiene un movimiento retrogrado en su recorrido por el firmamento.
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[editar] Astronomía antigua
Aristarco de Samos, midió las distancias de la Tierra a la Luna y al Sol, y expuso un modelo heliocéntrico del sistema solar en el que afirmaba que el Sol era el centro del universo alrededor del cual giraban los demás planetas incluyendo la Tierra. Este modelo imperfecto en su momento pero que hoy sabemos correcto, no fue desarrollado ya que pocos creyeron en esta revolucionaria idea. No se conservan escritos de Aristarco sobre su hipótesis y la única referencia de ella se encuentra en el Arenario de Arquímedes.
De manera simultanea pero con un desarrollo independiente, los primeros habitantes del centro y norte de Europa estudiaron los movimientos de los astros, matemática y geometría. Esto les permitió construir estructuras para la práctica de la astronomía observacional, y con ellas determinaron solsticios, equinoccios y predecían los eclipses. Algunos de estos observatorios aún se conservan siendo los más famosos Stonehenge en Inglaterra y Carnac en Francia.
La astronomía antigua culmina con el desarrollo de la teoría geocéntrica expuesta en las obras de Ptolomeo, resumidas en el Almagesto. En el sistema Ptolemaico la Tierra permanece fija e inmóvil ocupando el centro del universo, con los demás astros girando a su alrededor. El modelo geocéntrico fue idea de Eudoxo y años después encontró apoyo en Aristóteles y su escuela, sin embargo no explicaba el movimiento anormal (retrogrado) de los planetas, fue Ptolomeo quien se dio la solución al modificar el sistema colocando a la Tierra fuera del centro de las esferas y dio a los planetas un epiciclo (creado por Apolonio de Pergamo y perfeccionado por Hiparco) en el que el planeta tiene un movimiento circular cuyo eje es la línea de la órbita alrededor de la Tierra llamado deferente. Como el planeta gira alrededor de su epiciclo hace que a veces se aleje de la Tierra y luego se acerque, este fenómeno observado desde nuestro planeta explica el movimiento retrogrado de los planetas. Este sistema además permitía realizar predicciones de los movimientos planetarios, aunque con una precisión muy pobre. Este esquema Ptolemaico con todo y sus complicados epiciclos persistió por muchos siglos, sobre todo por el soporte dado por la iglesia católica, al coincidir este modelo de manera casi perfecta con las escrituras.
Entre los logros más destacados de la época clásica de la astronomía fueron: Medición de la distancia a la Luna y al Sol, definición de los solsticios y equinoccios, determinación del tamaño de la Tierra, realización del primer catálogo estelar, desarrollo de un sistema de magnitudes estelares basado en la luminosidad aparente de las diferentes estrellas, determinación del ciclo de Saros para la predicción de eclipses, entre otras.
Artículos sobre astronomía en culturas antiguas: Arqueoastronomía
- Clásicas: Caldea | Egipcia | Griega
- Orientales: China | Hindú
- Otras: Precolombina
[editar] Astronomía medieval
Durante la edad media, periodo también conocido como el oscurantismo, en el cual se presentó un estancamiento en todas las ciencias y artes, la astronomía no fue ajena a ello y no se encuentra ningún desarrollo importante al menos en el territorio europeo. Dominaron entonces las teorías geocentristas de Ptolomeo.
En el siglo XV se renovó el interés en el estudio de los cielos gracias en parte a la escuela de traductores de Toledo, creada por el rey Alfonso el Sabio (siglo XIII) quienes empiezan a traducir textos tanto de los antiguos griegos como de los árabes.
Personajes como Regiomontanus (Johannes Müller 1436 - 1476), comenzaron a realizar observaciones astronómicas y a discutir las teorías establecidas al punto que Nicolás de Cusa (1401 - 1464), en 1464 planteó que la Tierra no se encontraba en reposo y que el universo no podía concebirse como finito, comenzando de alguna manera a resquebrajarse el sistema imperante hasta ese momento. Durante este desafortunado periodo oscurantista fueron los árabes quienes continuaron los estudios astronómicos aportando trabajos importantes y que tendrían posterior repercusión en la astronomía occidental: Tradujeron el Almagesto; dieron nombre y catalogaron muchas estrellas. Dentro de sus principales exponentes se encuentran Al Batani (858 - 929), Al Sufi (903 - 986) y Al Farghani, una autoridad en el sistema solar. Estos conocimientos llegan a Europa Central con las invasiones turcas de Europa Oriental a lo largo del siglo XV.
[editar] Astronomía moderna
[editar] El Renacimiento
Durante el siglo XV se presenta un importante crecimiento en el comercio marítimo lo cual exigía una mejoría en los sistemas de orientación para el diseño de rutas, esto estimulo el estudio a fondo de materias como la geografía, astronomía, cartografía, meteorología, así como en la búsqueda de nuevos instrumentos de medición como compases y relojes.
Nicolás Copérnico (1473-1543) inició una importante revolución astronómica, influenciado por los filósofos neoplatónicos, dedujo que el Sol al aportar luz, calor y vida era un análogo material de Dios, y propuso un sistema heliocéntrico en lugar del hasta entonces admitido. En 1512 dio a conocer sus trabajos recogidos en el manuscrito «Comentariolus». Copérnico, sin embargo, mantuvo las ideas Aristotélicas de perfección y le dio a los planetas órbitas con “movimiento perfecto” es decir circular. Esto último ocasiono que el modelo Copernicano tuviera los mismos a más errores que el que el postulado por Ptolomeo necesitando de la inclusión de epiciclos y al desplazamiento del punto central alejado del Sol para aproximarse a las observaciones realizadas. Copérnico incluyó el concepto de Unidad Astronómica (distancia promedio del Sol a la Tierra) con lo que calculó proporcionalmente el tamaño del sistemas solar. Hacia 1540 se publicó el primer informe sobre las investigaciones copernicanas "Narratio prima" escrito por G. H. Rethicus; y el año de su muerte se publicó su obra magna: "De revolutionibus orbium coelestium". Tycho Brahe (1546-1601) fue el observador más importante del siglo XVI, tenia la paciencia y el dinero suficientes para diseñar, construir y utilizar los instrumentos astronómicos más modernos de la época. En su modelo del sistema solar dejó en el centro a la Tierra inmóvil y alrededor de ella girando el Sol, y los planetas girando en torno a él. Sus observaciones le permitieron calcular la distancia y orbita de algunos cometas con lo cual los ubicó fuera de la órbita de la Luna, esto junto con la observación de una supernova en 1572 derrumbaron las ideas Aristotélicas de un universo sin cambios.
Las precisas observaciones de Tycho Brahe permitieron que Johannes Kepler (1571-1630) quien trabajó con el antes de su muerte, enunciara sus trascendentales leyes del movimiento planetario. Después de muchos años de analizar muchos modelos basados principalmente en los sólidos perfectos de Platón aceptó una oferta de trabajo de Brahe, este sin embargo al principio no le dio las observaciones completas y Kepler solo accedió a ellas después de su muerte Con estos nuevos datos y después de intensos estudios intentó utilizar elipses como modelo orbitario, con lo que encontró una coincidencia casi perfecta con las observaciones disponibles. En 1609 en su "Astronomía Nova" postuló sus dos primeras leyes: 1a. Los planetas giran alrededor del Sol en orbitas elípticas estando este en uno de sus focos 2a. Una línea dibujada entre el planeta y el sol barre áreas iguales en tiempos iguales. La tercera fue publicada años después en “Harmonices Mundi” (1619): 3a. El cubo de la distancia media de cada planeta al sol es proporcional al cuadrado del tiempo que tarda en completar una órbita.
Galileo Galilei (1564-1642) Construyó uno telescopio a partir de un invento del holandés Hans Lipperhey y fue el primero en utilizarlo en el estudio astronómico descubriendo los cráteres de la Luna, las lunas de Júpiter, las manchas solares y las fases de Venus. Sus observaciones tan sólo eran compatibles con el modelo copernicano. Galileo se considera el padre de las ciencias modernas ya que en sus trabajos utilizo el modelo científico de experimentación y comprobación. El Vaticano fue un importante soporte de los estudios iniciales de Galileo pero su insistencia en el modelo cosmológico de Copérnico, puso a la iglesia en su contra llegando a prohibir su libro " de Revolutions" Finalmente, escribió "El Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo", cuando Urbano III le brindaba su favor, en esta obra ridiculizó la posición de la iglesia a través de Simplicio el simplón. Por esta desobediencia fue llevado a juicio en donde fue obligado a abjurar de sus creencias y posteriormente recluido de por vida bajo arresto domiciliario.
[editar] Primeros Astrónomos Modernos
A partir de los desarrollos técnicos, ópticos y de las nuevas teorías matemáticas y físicas se dio un gran impulso a las ciencias y en el tema que nos toca a la astronomía. Se dio inicio al descubrimiento y organización en catálogos de miles de objetos celestes nunca antes observados. Aparecen en el Siglo XVII grandes astrónomos constructores de lo que hoy conocemos como astronomía moderna como: Simon Marius (Nebulosa de Andrómeda en 1612), Christoph Scheiner (manchas solares 1630), Johannes Hevelius (observaciones de la luna y cometas), Christian Huygens (anillos de Saturno y Titán), Giovanni Domenico Cassini (satélites de Saturno), Olaus Römer (velocidad de la luz a partir de los eclipses de los satélites de Júpiter en 1676) y John Flamsteed (fundador del Observatorio de Greenwich en 1675).
Dentro de este gran grupo de nuevos científicos uno muy destacado fue Isaac Newton (1643 - 1727), nacido el año de la muerte de Galileo. Estudio a Platón, Aristóteles y Descartes. Newton promulgó sus tres leyes que quitaron por fin el empirismo en la explicación de los movimientos celestes. Estas leyes son:
• Un cuerpo permanece en reposo o en movimiento en línea recta y a una velocidad constante a menos que una fuerza externa actúe sobre el. • La aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza que actúa sobre el (F= m.a) • Cuando un objeto ejerce fuerza sobre otro, el segundo ejerce una fuerza de igual magnitud sobre el primero pero en dirección contraria.
La leyenda dice que Newton fue inspirado por la caída de una manzana para imaginar el efecto de la gravedad, aunque esta anécdota puede ser parte de lo mágico de la ciencia sirve como modelo para explicar la ley del inverso del cuadrado: La misma fuerza gravitatoria que hace caer la manzana se extiende hacia la Luna y si no fuera por ella la Luna escaparía en línea recta alejándose de la Tierra. La Ley de la Gravitación Universal dice que:
Dos cuerpos se atraen uno al otro con una fuerza que es directamente proporcional ala masa de cada uno e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Newton modificó el diseño de los telescopios creando los reflectores Newtonianos que permitieron la observación más clara de objetos muy tenues ya que ellos pueden captar más luz que los refractores galileanos. Su obra principal fue "Philosophiae naturalis principia mathematica”, en ella expuso sus leyes y explico la dinámica del sistema solar.
[editar] Nuevas teorías en el Universo
Utilizando los nuevos instrumentos se lograron observar en el firmamento aparte de los Planetas y las estrellas objetos nebulosos dispersos entre ellos. Uno de los primeros en aventurarse a una explicación de la naturaleza de estos objetos fue Inmanuel Kant (1724 -1804). El concluyó que las estrellas de la Vía Láctea estaban distribuidas en forma de disco y que las nebulosas observadas eran otros objetos galácticos a los que denominó Universos Islas. Otra teoría sobre estas nebulosas postulaba que ellas eran torbellinos de gas pertenecientes la Vía Láctea y de cuya condensación nacían las estrellas.
Durante esta etapa de emprendieron estudios de estos objetos que desde esa época reciben el nombre de objetos del espacio profundo. Uno de los precursores en este terreno fue William Herschel, músico de profesión pero que finalmente abandonó las notas por las estrellas, y su hermana Caroline Herschel. Ellos realizaron barridos de zonas del cielo, teniendo como ayuda una memoria prodigiosa que prácticamente les permitía tener un atlas del cielo en su cabeza. El primer descubrimiento importante de Herschel fue el planeta Urano en 1781, lo que le concedió un subsidio del Rey Jorge III para continuar sus estudios. Así, después descubrió Enceladus y Mimas. En 1781 estudiando el catálogo de Charles Messier pudo resolver estrellas individuales dentro de muchas nebulosas. Finalmente fue el primero en realizar un plano de la Vía Láctea y de las estrellas del hemisferio norte el cual fue completado con las del hemisferio sur por su hijo.
Durante el siglo XVIII el objetivo primordial de los astrónomos fue el de encontrar las distancias en el universo. El sistema de medición más usado fue el conocido como paralaje, consiste en realizar dos observaciones del mismo objeto desde lugares diferentes y a la misma hora, de esta manera el objeto observado parecerá desplazarse con respecto al fondo estrellado de acuerdo a su distancia : si es cercano el desplazamiento será mayor y si es lejano el desplazamiento será menor. Al calcular el ángulo de desplazamiento del objeto sobre las estrellas distantes y conociendo la distancia entre los puntos de observación se encuentra la distancia al objeto observado. La primera distancia a una estrella medida con este método por Fiedrich Bessel en el año de 1838 fue a 61 del Cisne por obteniendo una distancia de 11 años luz y luego alfa Centauro con una distancia de 4.3 años luz.
[editar] La astronomía en el siglo XX
En los albores del siglo XX el conocimiento astronómico adolecía del sufrido a causa de la teoría geocéntrica en siglos anteriores solo que en este caso a mayor escala. Se creía que el sol era el centro de la vía láctea y que ella constituía todo el universo.
Joseph Fraunhofer, cuya profesión era la de vidriero fabricó los espejos para telescopios más perfectos en su época. Alrededor de 1914 utilizando los espectros de la luz para perfeccionar sus espejos detectó centenares de rayas verticales en el espectro del Sol las cuales eran idénticas cuando observaba la Luna y los planetas, pero cuando dirigió su espectrógrafo a las estrellas estas líneas cambiaban. Estas líneas se llaman de Fraunhofer.
Aunque Fraunhofer nunca lo supo, las líneas son ocasionadas por la emisión o absorción de determinadas longitudes de onda por parte de los compuestos químicos que constituyen los cuerpos que emiten o reflejan la luz estudiada. El comportamiento y el aspecto de las líneas de Fraunhofer están afectados por la temperatura, el magnetismo y otras propiedades físicas y químicas de la materia, que es lo que ha permitido el estudio a distancia de la composición y características de los objetos celestes. Asociado con la fotografía estos adelantos dieron luz a la Astrofísica.
El desarrollo de la espectroscopia permitió demostrar que las nebulosas elípticas no tenían características de ser nubes de gases sino más bien cúmulos de estrellas. El estudio de estrellas variables (estrellas que varían en brillo periódicamente), iniciado principalmente por Harlow Shapley lo llevó a descubrir un tipo especial de ellas llamadas variables cefeidas, debido a que fue en la constelación de Cefeo se detectó la primera de ellas. El ciclo de variación de brillo de las cefeidas se relaciona de manera directa con brillo intrínseco (su brillo real), este importante hallazgo estuvo a cargo de Henrietta Swan Leavitt. Esta propiedad de las cefeidas permitió conocer su magnitud absoluta: si se conoce el brillo intrínseco y la magnitud aparente de una estrella y se le aplica la ley del cuadrado inverso en que el brillo disminuye de acuerdo al cuadrado de la distancia, se puede calcular la distancia a la que se encuentra la estrella. Shapley al aplicar esta técnica encontró que los cúmulos globulares están mucho más alejados del sol que del centro de la galaxia y de esta manera el sistema solar debería estar localizado en la periferia de la Vía Láctea. De esta manera se desplazo al Sol como centro del universo conocido a una periferia de él.
A principios del siglo XX pervivía la teoría de los universos isla esbozada por Kant y seguida por Herschel pero no se tenían pruebas que la sustentaran. Estas pruebas llegarían a partir de las observaciones de Edwin Hubble realizadas e el observatorio de Monte Palomar. Hubble el 19 de Febrero de 1924 escribió a Shapley su contradictor quien defendía la existencia de una sola galaxia: "Seguramente le interesará saber que he hallado una variable cefeida en la nebulosa de Andrómeda". De esta manera se reveló la presencia de otros universos isla en el espacio.
En la primera década del siglo XX Albert Einstein expuso su Teoría de la Relatividad General de la que se deduce que el universo no es estático sino que se expande, Einstein sin embargo le introdujo una constante llamada cosmológica para “detener” la expansión y adecuar su teoría a los conocimientos de la época.
Vesto Slipher quien trabajaba en el observatorio Lowell bajo las ordenes del célebre Percival Lowell, estaba encargado del estudio de las nebulosas, durante sus investigaciones encontró que aparte de la rotación de dichas nebulosas espirales muchas tenían un corrimiento al rojo persistente en sus espectros (un objeto que se aleja del observador alarga las longitudes de onda por el emitidas corriéndose hacia el rojo en el espectro estudiado). Sin embargo Slipher no encontró la explicación a su hallazgo. En trabajo independiente Hubble al medir las distancias de 25 galaxias encontró una correlación directa entre su distancia y el grado de corrimiento o en otras palabras la velocidad a la que se alejan.
El hombre que fusionó los resultados de la investigaciones de Slipher, Hubble y Einstein fue un matemático sacerdote llamado Georges Lemaitre quien en 1927 publicó un artículo donde desarrollaba la relación del corrimiento al rojo con un universo en expansión. Cuando su artículo se divulgó la comunidad científica concluyó que si el universo se encuentra en expansión alguna vez debió estar unido en un punto de luz al cual llamó singularidad o "átomo primordial" y su expansión "Gran Ruido". El astrónomo Fred Hoyle contradictor de esta teoría la llamo despectivamente "Big Bang" que es como se conoce en la actualidad a la teoría más aceptada como origen del universo.
[editar] La astronomía en el siglo XXI
En la actualidad sabemos que habitamos un minúsculo planeta del un sistema solar regido por el Sol que avanza en el primer tercio de su vida y que está localizado en la periferia de la Vía Láctea, una galaxia espiral barrada compuesta por miles de millones de soles, que posee como las demás galaxias un agujero negro súper masivo en su centro y que hace parte de un conjunto galáctico llamado grupo local, el cual, a su vez, se encuentra dentro de un supercúmulo de galaxias. El universo esta constituido por miles de millones de galaxias como la vía láctea y se le ha calculado una edad entre 13 a 15 mil millones de años, y su expansión se acelera constantemente.
Muchos adelantos científicos y técnicos nos abren nuevas ventanas al estudio del espacio tenemos poderosos telescopios terrestres y orbitales, sondas interplanetarias llegan a los confines del sistema solar y robots se encuentran en la superficie de otros mundos aumentando la capacidad del hombre de su maravilloso entorno astronómico.
