Historia del Sistema Solar

1. Escuela de Verano 2013 Historia del Sistema Solar Profesor: José Maza Sancho 14de Enero 2013

2. Resumen • El Calendario • El radio terrestre • ModeloGeocéntrico de Ptolomeo • Modeloheliocéntrico de Copérnico • Tycho, Keplery Galileo

3. El Calendario. • La unidadesbásicas de medición del tiempohansido: • 1 día = 24 horas. • 1 mes lunar (fases) = 29,53 días • 1 añotrópico = 365,2422 días • El calendarioes la forma de reconciliarestastresmedidas de tiempo.

4. El mes lunar se dividió en cuatrocuartos de 7 díascadaunoque se llamósemana. • Los cincoplanetashistóricosmás la Luna y el Sol formaban un grupo de sietecuerposcelestesqueinfluenciabancadahora del día. • Partiendo de Saturno, el máslejanodominaban en forma consecutivahasta la Luna. • Cadadíarecibió el nombre del cuerpocelestequetieneinfluencia en la primerahora. • Así, después del día de Saturnoviene el día del Sol, el de la Luna, Marte, Mercurio, Júpiter, y Venus.

5. Sucesión de los días de la semana.

6. La mayoría de los calendarios se estructuraron en base a meseslunares. • En ellos se alternabanmeses de 29 y de 30 días. • Docemeseslunares de 29,5 díaspromedioforman 354 días, 11 y un cuartodíasmenosque un año. • El antiguocalendarioromanoempezaba en marzoyterminaba en febrero. • Los mesesalternaban 29 y 30 días. • Cada dos años se intercalaba un mes extra de 22 días en el mes de febrero.

7. Al crecer el imperio se hizonecesarioestablecer un calendarioquetuviesereglasfijasyconocidas. • Julio Cesar, con el consejo de el astrónomoSosígenes, decidióabandonar “la parte lunar del calendario” distribuyendo los 11 días extra entre los docemeses. • Los meses de 29 y 30 pasaron a 30 y 31 días.

8. Julio Cesar ademásagrega un día extra al mes de febrerocadacuatroaños. • Eseaño de 366 días se lo llama bisiesto. • El largo del añojulianoes de: • (365+365+365+366)/4 = 365,25 días • El senadoromano le cambió el nombre al quintomes del año (Quintilis) por el de Julio. • Para que el equinoccio de primavera ocurriera en marzo Julio Cesar hizoque el año 46 antes de Cristo (en realidad el año 708 desde la fundación de Roma) tuviese 445 días (fuellamadoaño de la confusión).

9. Julius Cæsar

10. Augusto, dos décadasdespués de Julio Cesar, tuvoqueordenar la aplicación del calendario, al cual se le intercalabanañosbisiestoscadatresaños en lugar de cadacuatro. • El Senado Romano decidióponerle el nombre de Augusto al sextomes del año (Sixtilis). • A fin de que el mes de Augusto no fuesemenosque el de Julio el senadosubió a 31 días a Agostoybajó a septiembre (el séptimo) y a noviembre (el noveno) a 30 ysubió a octubre (el octavo) y a diciembre (el décimo) a 31 días.

11. El día extra que se agregó a Agosto se le quitó a Febrero, bajando de 29 a 28 días, salvo en los añosbisiestosquesube a 29. • El calendarioJulianotiene un error porexceso de 11 minutos 14 segundosporaño. • El calendarioJulianoacumula un error de 1 díacada 128 años. • La aplicaciónsistemática del calendarioJulianohasta fines del siglo XVI introdujo un error de 10 días en el calendario.

12. En el año 525 de nuestra era el abad de Roma Dionisio el Exiguointrodujo la costumbre de contar los añosdesde el nacimiento de Cristo. • Dionisiodefinióque el año 754 desde la fundación de Roma sería el año 1 después de Cristo y el año 753 el año 1 antes de Cristo (no consideró el cero en la cronología). • Dionisiobasósuequivalencia en unainterpretaciónerrónea de unafuentehistóricayporello Cristo nació el año 4 antes de Cristo (másclaro, Cristo nació en el año 750 después de la fundación de Roma, no en el 754).

13. En el 325 el Concilio de Niceafijóque la Semana Santa se celebraría el fin de semanasiguiente a la primeralunallenaqueocurrejunto con oinmediatamentedespués del equinoccio de primavera. • En esaépoca el equinoccioocurría el 21 de Marzo. • Con ello se fijó la Semana Santa para la primeralunallenadespués del 21 de marzo. • El papa Gregorio XIII, después del Concilio de Trento de 1563, decidióabordar la reforma del calendario. • Recibióconsejos de los astrónomos Luigi Lilioy de Cristobal Clavius.

14. El añotrópicotiene 365 días 5 horas 48 minutosy 46 segundo. • El calendariojuliano produce un añopromedio de 365 díasy 6 horas, 11 minutosy 14 segundosmás largo que el año. • El añotrópicotiene 365,2422 días. • La reformagregorianaelimina 3 añosbisiestos en un período de 400 años. • En 400 años hay 97 añosbisiestos • 97/400 = 0,2425 fracciónmejoradasobre el 0,25 del calendarioJuliano.

15. El 24 de Febrero de 1582 se dictó la bula Inter Gravissimas en que el papa Gregorio XIII dicta la reforma del calendario. • Al jueves 4 de octubre de 1582, le siguirá el viernes 15 de octubre (se eliminaron 10 días del calendario). • Se suprimencomobisiestos los añosterminados en doble cero, exceptoqueseandivisiblespor 400. • El equinoccio de primavera habíaocurrido el 11 de marzo de 1582 ypasó al 21 de marzo en 1583.

17. Pope Gregory XIII

18. El calendarioGregorianotodavíaesmás largo que el añotrópicoperoacumula un error de un día en 3,314 años, mucho mejorque los 128 años del calendarioJuliano. • Como el calendarioGregoriano se formuló en 1582 acumulará un día de error en el año 4896, demasiadolejanoparapreocuparnoshoy.

20. El Radio Terrestre. • El modelo de una Tierra planaprevaleciópor mucho tiempo. • Pitágorasempezó a enseñarque la Tierra esesférica. • Aristóteles, en el siglo IV a.C. señalalasrazonesparaaceptaruna Tierra esféricay le atribuye un radio un 50% muygrande. • En el sigloIIIa.C. el alejandrinoEratóstenesmidió el radio de la Tierra.

21. Método de Eratóstenes.

23. Eratóstenes se diocuentaquecuando el Sol cruzapor el cenit de Siena sólollega a 7,2 grados del cenit de Alejandría. • En un ejemplo en Chile podemosdecirque el Sol pasapor el cenit de Cerro Moreno en Antofagasta y a unos 7 grados de Ovalle. • Eratóstenesatribuyóesto a que la vertical de Siena yAlejandría no coincidíansinoqueformaban un ángulo de 7,2 grados en el centro de la Tierra. • Eratóstenesmidió la distancia entre Siena yAlejandría, obteniendo 5,000 estadios.

24. Como 7,2 gradoses 1/50 del círculo, Eratóstenesdedujoque el perímetroterrestrees de 250.000 estadios. • Posteriormenteaumentó el valor a 252.000 estadiosparaquehubiese 700 estadiosporgrado. • Desgraciadamente no sabemos el valor del estadio de Eratóstenes; sifuese de 157,5 metros el valor seríaexcelente (tendría un error menor al 1%). • El estadiopodríahabertenido 185 metros o 210 metros lo queharía al valor de Eratóstenestener un error de hasta un 30%.

25. En el año 230 a.C. Eratóstenesmidió un valor del radio terrestrequeestámuycerca del real. • Radio terrestreecuatorial: 6.378.140 m. • Radio terrestre polar: 6.356.755 m. • Radio medio [(a2b)1/3] 6.371.004 m. • 1 gradoequivale a 111,1 kilómetros.

26. UniversoGeocéntrico de Ptolomeo. • SegúnPlatón los cuerposcelestes se mueven con movimientoscircularesuniformes. • El universoestácentrado en la Tierra inmovilalrededor de la cualgirala Luna, el Sol y los planetas. • Las estrellasestán en unaesferacristalinaquegira en torno a la Tierra cada 24 horas, arrastrando a todos los cuerposcelestes en el movimientodiurno.

27. Hiparco, en el siglo II a.C. estudió el movimiento del Sol y la Luna. • Hiparcopropusopara los planetasquesumovimiento se podíarepresentarmediantecírculosexcéntricosoutilizandoepiciclosydeferentes.

28. Epicicloydeferente

30. En el siglo II d.C. Claudio Ptolomeoescribió el ALMAGESTO. • Ahída a conocersuteoríageocéntrica del Universo. • Ptolomeosubestima la distancia al Sol en un factor 20. • Suponeque lo máslejano en el universo no dista de la tierramás de 20 veces la distancia al Sol. • El puntoecuanteestá entre lo mássignificativo de Ptolomeo.

31. Ptolomeositúa a la Tierra excéntrica en el epiciclo de los planetas. • El puntoecuantees el simétrico de la Tierra con respecto al centro del epiciclo. • El centro del deferente se desplaza con velocidad angular constante con respecto al puntoecuante

33. El Universopequeño, geocéntricoygeoestático de Ptolomeoperdurópor 14 siglos! • La granrevolución en astronomía la introdujoNicolásCopérnico, en 1543. • El Imperio Romano y la largaEdad Media no aportaroncosassignificativas al desarrollo de la astronomía.

34. NicolásCopérnico (1473-1543)

35. En 1543 NicolásCopérnico propone unateoríaquesitúa al Sol en el centro del Universo. • La Tierra rota en 24 horasy se trasladaalrededor del Sol en un año. • Para que la traslaciónterrestre no introduzcaparalaje en lasestrellasfijasCopérnicolassitúa a 2.000 unidadesastronómicas. • El Universo de Copérnicoes a lo menoscienvecesmásgrandeque el de Ptolomeo, en diámetro.

36. Copérnicocontinúautilizandoepiciclosydeferente. • Los métodosmatemáticos de Copérnico son igualesque los de Ptolomeo (sólogeometría). • La teoría de Copérnicotieneproblemas con la física de la época, peropuso a la astronomía en la sendacorrecta. • Copérnicoabriólaspuertas a Tycho Brahe, Kepler, Galileo y Newton.

37. Tycho Brahe (1546-1601)

39. El danésTycho Brahe se diócuentaque la únicamanera de distinguir entre PtolomeoyCopérnico era a través de mejoresobservaciones. • Tychoconstruyóinstrumentosastronómicosmuysuperiores a los de suspredecesores. • Estableció un observatorio en la isla de Hven, llamadoUraniborg. • Tychopor dos décadasobservó el planetaMartey un conjunto de estrellas.

40. Al perder el favor del Rey de DinamarcaTychoabandonósuobservatorio. • Hacia el final de suvidaTycho se traslada a Pragadondecontrató a Keplercomosuayudante. • En octubre de 1601 murióTycho en Praga. • La excelentesobservaciones de Tychopermitieron al talentosoKeplerencontrarlasleyes del movimientoplanetario.

41. Johannes Kepler (1571-1630)

42. Johannes Kepler, granastrónomoymatemáticoalemán se fue a Pragacomoayudante de Tycho Brahe en 1600. • Al morirTychoKeplerhereda el puesto de matemático imperial de Rodolfo II en Praga. • Tycho le asignó a Kepler el estudio del movimiento de Marte en el cielo. • Kepler, copernicanoconvencido, se dedicó a calcular la órbita de Marte en torno al Sol.

43. Keplercalculóprimerounaórbitaexcéntricapara la Tierra. • Luegocalculó la mejorórbitaexcéntricaparaMarte. • No pudohacercoincidirlasobservacionesysuscálculosdentro de límitesmenoresque 8 minutos de arco. • Keplertuvo la visión de no aceptaresasdiscrepanciascomo “errores de observación”. • Calculó la velocidad de Marte en suórbitallegando a la conclusiónque el radio vector queune a Martey al Sol barreáreasiguales en tiemposiguales.

44. Kepler se dedicaentonces a ver la forma quedebetener la órbitayllega a la conclusiónque el diámetro de la órbitaes mayor a lo largo de lasápsidesque perpendicular a él. • Empieza a probar con figurasovaladaspero no cumplen la ley de lasárea. • Finalmente se dacuentaqueuna de lasfigurasovalesmás simples, la elipse,cumple la ley de lasáreasyajustaperfectamente a lasobservaciones.

45. En 1609, en sulibroAstronomia Nova, Keplerda a conocerlasprimeras dos leyes del movimientoplanetario: • PrimeraLey: Las órbitasplanetarias son planas. El Sol está en el plano de la órbita. La trayectoria del planetarespecto del Sol esunaelipse de la cual el Sol ocupauno de susfocos. • SegundaLey: El radio vector queune el Sol y el planetabarreáreasiguales en tiemposiguales.

48. En 1619 KeplerpublicasulibroHarminices Mundidondepresenta la terceraley del movimientoplanetario: • TerceraLey: Los cuadrados de los períodos de revolución son proporcionales a los cubos de los semi-ejesmayores. • Kepleraplicasusleyes a lasórbitas de todos los planetas, incluyendo la Tierra y la Luna.

49. Galileo Galilei (1564-1642)

50. Galileo Galilei, contemporáneo de Kepler • Construye el primer telescopio en 1609 yhace un grannúmero de descubrimientos: • Descubre los cráteresylasmontañas de la Luna. • Descubrelasfases de Venus. • Descubre 4 satélites de Júpiter: Io, Europa, GanímedesyCalixto. • Las manchassolares. • El “cuerpo triple” de Saturno.