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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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LA HISTORIA DE LA ASTRONOMÍA

Isaac Newton

 

De la antigüedad a la edad media
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La astronomía en Mesopotamia
La astronomía de Egipto antiguo
La astronomía griega
La astronomía en tierra de Islam

La llegada de la astronomía moderna
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Tycho Brahe
Johannes Kepler
Galileo Galilei
Isaac Newton
La mecánica celeste

El nacimiento de la astrofísica
Las ondas luminosas
El análisis espectral, la temperatura y la composición química
El análisis espectral, el efecto Doppler y otras aplicaciones

La astronomía de los siglos XX y XXI
Anteojos y telescopios
La alta resolución angular
La radioastronomía
La astronomía en otras longitudes de onda
 

 

 

detalle_ocular_telescopio_de_La_Plata

Detalle del ocular del telescopio refractor Gran Ecuatorial Gautier en el observatorio de La Plata, provincia de Buenos Aires, Argentina.

Isaac Newton

Después de los trabajos de Kepler y Galileo, la descripción del movimiento de los planetas era por fin correcta. Esta descripción no era, sin embargo, completa, no proporcionaba ninguna información sobre la causa de estos movimientos, y no explicaba porqué las órbitas eran elipses en vez de otra forma cualquiera.

Es Isaac Newton, un físico inglés nacido en 1642, quien proporciona la respuesta a estas cuestiones y acabó así la búsqueda de una descripción completa de los movimientos planetarios.

 

Sir_Isaac_Newton

 

Isaac Newton (25 de diciembre de 1642 JU – 20 de marzo de 1727 JU) fue un físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés, autor de los Philosophiae naturalis principia mathematica, más conocidos como los Principia, donde describió la ley de la gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica (que se presentan principalmente en su obra Opticks) y el desarrollo del cálculo matemático. Crédito: Wikimedia Commons

 

Las mismas leyes para todos los cuerpos

Cuando Newton empezó su carrera de físico, la descripción del movimiento de los cuerpos todavía distinguía la Tierra y los cielos. De un lado, se encontraba el movimiento de los cuerpos celestes que obedecía las leyes de Kepler; del otro, el movimiento de los cuerpos terrestres que seguía las leyes propuestas por Galileo.

Los dos conjuntos de leyes parecían completamente diferentes e irreconciliables. Pero, en 1666, Isaac Newton hizo un razonamiento que abrió la vía a una reconciliación de las dos descripciones.

Imaginemos que coloquemos un cañón en la cumbre de una montaña. Imaginemos también que sea posible utilizar este cañón para tirar balas con una potencia arbitrariamente grande, y que las balas no sean frenadas por la atmósfera terrestre.

Si colocamos poca pólvora en el cañon, enviaremos la bala a algunas decenas de metros. Aumentando la cantidad de pólvora, podremos enviarla cada vez más lejos, a un kilómetro, diez kilómetros, etcétera. La bala estará sometida a la gravedad de la Tierra y obedecerá a las leyes de Galileo sobre el movimiento de los cuerpos.

Pero si multiplicamos aún la potencia del cañón, a partir de un determinado momento, conseguiremos enviar la bala al otro lado de la Tierra. Por fin, aumentando aún la velocidad, llegará un punto donde la bala dará la vuelta a la Tierra antes de pasar sobre nuestra cabeza y seguir su vuelo. La bala describirá entonces un círculo o una elipse alrededor de la Tierra: estará en órbita y se ajustará a las leyes de Kepler sobre el movimiento de los cuerpos celestes.

Con este razonamiento muy teórico, Newton reconciliaba los distintos tipos de movimiento, la órbita kepleriana de la bala-satélite se identificaba al movimiento galileano de la bala-proyectil. Tras esta revelación, Newton procuró transformar su intuición en una teoría matemática capaz de describir el movimiento de cualquier cuerpo.

La ley de la gravitación universal

Como las primeras pruebas no estuvieron a la altura de sus ambiciones, abandonó el tema durante un período largo y fue necesario esperar más de 20 años para que Newton ponga a punto su teoría y finalmente la publique, en 1687, en Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principios matemáticos de la filosofía natural).

En esta obra, Newton mostró que numerosos fenómenos, en particular el movimiento de los astros y la caída de los cuerpos, podían explicarse por la acción de una fuerza que hacía atraerse mutuamente todos los objetos. Era, por ejemplo, la fuerza de atracción del Sol que regulaba el movimiento de los planetas, y la fuerza de atracción de la Tierra que hacía caer los cuerpos a su superficie.

Apoyándose en las leyes de Kepler, Newton consigue dar una expresión matemática a esta fuerza, y pudo enunciar la ley de la gravitación universal: la intensidad de la fuerza de atracción entre dos cuerpos es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de su distancia mutua.

Numerosas aplicaciones

A partir de la ley de la gravitación universal, Newton se halló en situación de analizar matemáticamente numerosos fenómenos.

Demostró que los planetas debían efectivamente seguir elipses alrededor del Sol, y confirmó todas las leyes descubiertas por Kepler.

Mostró que los movimientos de los cuerpos celestes no eran siempre elipses. Ciertos objetos, en particular ciertos cometas, seguían otras trayectorias, llamadas parábolas e hipérbolas. Estas curvas, contrariamente a las elipses, eran abiertas, y los cuerpos que las recorrían terminaban por alejarse indefinidamente del Sol.

Newton también fue el primero en estimar las masas relativas de la Tierra, el Sol y otros planetas.

Finalmente, la ley de la gravitación universal le permitió explicar fenómenos terrestres como la marea, debida a la fuerza de atracción de la Luna sobre la Tierra, o bien la forma de nuestro planeta y su abultamiento ecuatorial.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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