Detalle dunha pintura de Giuseppe Bertini que mostra Galilei Galileo que explica o funcionamento do seu telescopio no Doge de Venecia'une peinture de Giuseppe Bertini qui montre Galilei Galileo expliquant le fonctionnement de son télescope au doge de Venise
detalle dunha pintura de Giuseppe Bertini que mostra Galilei Galileo que explica o funcionamento do seu telescopio no Venice Doge

O modelo xeocéntrico de Claude Ptolomeo foi aceptado por máis de mil anos. Non foi ata que se presentará o inicio do Renacimiento para que se presentase un novo modelo. Este novo modelo, introducido polo astrónomo polaco Nicolaus Copérnico revolucionou a astronomía e fixo grandes avances na nosa comprensión do universo.

sistema heliocéntrico de Copérnico> Nicolas Copérnica (1473-1543) foi un intelectual que , como moitos dos seus contemporáneos, non se limitou ao estudo dunha única disciplina. Estudou matemáticas e astronomía, pero tamén a economía e a medicina. Ocupou varias posicións administrativas e políticas. Fixo observacións astronómicas detalladas e precisas que, entre outras cousas, medindo as posicións dos planetas con erros de menos de media grao.

Conversación con Deus, unha pintura de Jan Matejko mirando Copérnico eo seu modelo heliocéntrico.
Conversa con Deus, unha pintura de Jan Matejko que mostra a Copérnica eo seu modelo heliocéntrico

A súa motivación para concibir un modelo diferente do que Ptolomeo probábase en gran medida vinculado a un principio de elegancia de matemáticas e sinxeleza. O modelo de Ptolomeo, cos seus equines, epiciclos e restricións estrañas sobre un gran número de parámetros parecía demasiado complexo. A súa incomodidade co modelo de Ptolomeo levouno a deseñar un universo completamente diferente. Puxo o sol no centro do universo e os planetas, así como a Terra, rotando ao redor do sol. Dise que este é un modelo heniocéntrico. El eliminando á terra a súa posición particular e fíxolle un planeta como os outros. A lúa permaneceu en órbita ao redor da Terra. Determino a orde dos planetas baseados no período sideral, de cada un, é dicir o tempo que levaba a percorrer o sol. Os planetas que se viron ao redor do sol en menos tempo tiveron que estar máis preto como os que se viron máis tempo tiveron que estar máis lonxe. Desde o sol, os planetas son Mercurio, Venus, Earth, March, Júpiter e Saturno. Sempre influenciado pola tradición grega, as órbitas dos planetas nos seus modelos son circulares. Copérnico recoñece que as estrelas están moito máis aló da terra que é o sol e colócaos nunha esfera inmóbil. Así, o movemento aparente da esfera celeste non se debe a un movemento real da esfera, senón a un movemento da terra. Copérnico incluso recoñece que a Terra ten dous movementos distintos, a súa rotación sobre si mesma e a súa revolución ao redor do sol.

Modelo de copernic
héliocentric copernic

O modelo copérnico explica directamente o movemento retrógrado dos planetas, así como o tamaño relativo da demo. Cando a Terra xira a súa órbita, posiblemente chegue a unha órbita máis longa. Polo tanto, a liña de vista que vai desde a terra ata marzo dá unha proxección de marcas sobre a esfera celestial que ten un movemento aparente retrógrado. Isto móstrase na figura á esquerda a continuación. No modelo de Copérnico, os planetas sempre se converten na mesma dirección. Isto é moito máis sinxelo que a explicación do movemento retrógrado cos epiciclos do modelo Ptolomeo (ilustrado á dereita a continuación). Os planetas Xúpiter e Saturno fan un movemento retráctil relativamente menor que o de Marte simplemente porque están máis distantes da Terra.

Retrograde movemento dun planeta superior no modelo copérnico'une planète supérieure dans le modèle de Copernicmovemento retrógrado dun planeta superior no modelo copnic (á esquerda) e Ptolomeo (dereita)'une planète supérieure dans le modèle de Copernic (à gauche) et de Ptolémée (à droite) o modelo heliocéntrico do copnico Explica facilmente o movemento retrógrado sen ter que usar artificios como se mostra na figura esquerda e animación central. Ao contrario, o modelo de Ptolomeo necesitaba usar epiciclos para explicar o mesmo fenómeno (animación correcta). (Esquerda: Brian Brondel CC BY-SA 3.0, DEREITO: CLEONIS CC BY-SA 2.5)

Con todo, todo non foi á perfección no modelo de Copérnico. Non podía explicar a preferencia do zodiacal. Para solucionar este problema, introduciu epiciclos que tiñan o efecto de decentrar as órbitas dos planetas relativos ao sol. Esta adición fixo que o modelo sexa máis complexo e reutilizou o antigo concepto de epiciclos. Foi necesario esperar a Johannes Kepler, algunhas décadas máis tarde, para resolver este problema.

Copérnico publicou os seus resultados eo seu modelo o ano da súa morte, en 1543. O seu libro, de Revolutionibus Orbium coelestium foi benvido máis ben. Favorablemente, incluso polas autoridades relixiosas. Varios viron alí un novo método matemático para modelar os movementos das estrelas, pero aínda non concibiu que pode ser unha descrición real da realidade.

Non ten que notar, aínda que o modelo de Copérnico estivese máis preto Á realidade que a de Ptolomeo, as previsións que permitiu facer era máis preciso. De feito, como o modelo de Ptolomeo, o modelo de Copérnico permitiu predecir a posición das estrelas cunha precisión da orde de 5 °.

Observacións de Galileo Galilei

Galilea ( 1564-1642) foi un astrónomo e un físico italiano que contribuíu á aceptación do modelo copérnico e ao desenvolvemento da cinemática e á mecánica. Tamén foi dotado de enxeñaría e desenvolveu varios dispositivos que tiñan algún éxito comercial (incluíndo compases e telescopios). Foi por unha boa parte da súa vida en boas condicións coas autoridades relixiosas. Con todo, o seu entusiasta público para o modelo heliocéntrico do Copernic, finalmente, lle rendeu un xuízo e unha sentenza a cadea perpetua por “sospeitas de herexía”. Estaba servindo a súa sentenza por ser asignado á súa residencia durante o resto da súa vida. A súa obra Diálogo SOPRA I Due Massimi Sistemi del Mondo foi definida como o índice. En 1992, o papa John Paul II recoñeceu que a Igrexa Católica trataba mal a Galilea e expresou o pesar pola forma en que o ficheiro foi tratado.

Cristiano Banti Pintura que mostra Galilea cara á Inquisición.'Inquisition.
Cristiano Banti Pintura que mostra Galilea cara á Inquisición.

Grazas á súa Telescopios, Galilea podería facer varias observacións que apoiaban o modelo de Copérnico.

Lúas de Júpiter

Antes de Galilea, ninguén pensou que había satélites naturais ao redor doutros planetas que a Terra. A Lúa era o único satélite natural coñecido eo feito de que a terra tiña un satélite era unha garantía da posición particular que o noso planeta tiña que ocupar no universo. Ademais, a hipótese predominante era que un planeta en movemento non podía manter as lúas en órbita, estas lúas perderían finalmente no espazo. A medida que a Terra estaba inmóbil no centro, a lúa podería dar a volta á terra sen problema. Co seu telescopio, Galilee descubriu que Júpiter tamén tiña lúas. As catro caras máis grandes de Júpiter, IO, Europa, Ganymede e Callisto agora son chamadas lúas galileas e a honra deste descubrimento. Podería observar o movemento destas lúas ao redor do seu planeta. A imaxe de abaixo, tomada cun telescopio moderno, mostra as catro lúas galileanas.

Moonsis de Júpiter vistas nun telescopio moderno
Lúas de vistas de Xúpiter nun telescopio moderno (Jan Sandberg)

No modelo de copérnico, as lúas están simplemente en órbitas ao redor do seu planetas que están en órbita ao redor do sol. A idea de que un planeta podería manter as súas lúas se estaba en órbita foi contradicido pola existencia das lúas de Júpiter. O lugar especial da Terra tamén foi sacudido: outros planetas tamén poderían ter lúas.

Fases de Venus

Venus é un planeta inferior. No modelo de Ptolomeo, para explicar o feito de que nunca está lonxe do sol, o centro do seu epiciclo debe estar sempre no eixe Terre-Soleil. Pero se fose o caso, nunca veriamos completamente a cara iluminada de Venus porque sempre estaría entre a terra eo sol. Galilea observou as fases de Venus co seu telescopio e deuse conta de que poderiamos ver todas as fases de Venus, incluíndo unha Venus totalmente iluminada. Estas observacións coinciden moi ben co modelo copernicano, pero non co modelo de Ptolomeo.

Fases de Venus no modelo Copernician
Fases de Venus no modelo Copernician (Rachel Knott CC BY-SA 3.0)

montañas na lúa

Galilea tamén observou montañas na lúa. Estas montañas, claramente visibles grazas ás sombras que planean, son estruturas similares ás que se atopan na Terra. A lúa é, polo tanto, un obxecto similar á Terra e aínda está en movemento. Isto apoia a idea de que a Terra se está movendo, mesmo se parece moi grande e difícil de mover.

imaxe da lúa tomada cun telescopio moderno e unha cámara de teléfono. Vemos sombras feitas polas montañas.'un téléphone. On voit des ombres faites par les montagnes.
imaxe da lúa tomada cun telescopio moderno e a cámara dun teléfono. Vemos sombras feitas polas montañas.

Spots solares

Os puntos escuros aparecen e desaparecen da superficie do sol. Estes puntos móvense na superficie. A observación destes lugares por parte de Galilee mostrou que o sol non era un obxecto eterno e inmutable: cambiou, como as cousas na terra. Isto cuestionou a hipótese de que todo o que estaba no ceo estaba conxelado para sempre. O universo parecía moito máis dinámico do que foi aceptado antes de Galileo.

Foto de puntos solares tomados polo Observatorio Solar Dynamic imaxe de puntos solares tomados polo Observatorio Solar Dynamic (NASA / SDO)

Tycho Brahe e Johannes Kepler

Tycho Brahe (1546-1601) foi unha galilea contemporánea. Foi un Dane moi hábil para tomar medidas astronómicas precisas. O rei danés Frédérick II deu Tycho Brahe un observatorio astronómico na illa de Hven: Uraniborg. Usar instrumentos suma todos os rudimentarios (non tiña un telescopio a diferenza de Galilea) mediu a posición das estrelas con precisión exemplar (da orde do deiximiento de grao). Ao usar a técnica de paralaxe, que falaremos nun capítulo posterior, foi capaz de determinar que obxectos celestes eran os máis afastados. Observou que non puido medir a paralaxe das estrelas que podería significar dúas cousas: ou as estrelas estaban moito máis aló das persoas do tempo imaxinadas, a Terra estaba inmóbil. Tycho Brahe Opta pola segunda hipótese e desenvolveu un modelo do Sistema Solar onde a Terra estaba no centro pero no que algúns planetas xiraban ao redor do sol en lugar de ao redor da Terra.

Tycho BraheEscola de supernova SN1572
Tycho Brahe (á esquerda) eo esquema da supernova SN1572 que el Observado na constelación Cassiopea (dereita).

Johannes Kepler (1571-1630) foi o asistente de Tycho Brahe. Na morte de Brahe, herdou a súa posición de matemática imperial e comezou a analizar detalladamente os datos que levantara con Brahe. A diferenza do seu xefe, Kepler estaba convencido da validez do modelo copérnico. Ferru de Mathematics, descubriu nos datos tres leis que rexen o movemento das estrelas. Estas leis corrixiron un pouco o modelo de copérnico e permitido explicar moito máis elegantemente a preferencia do zodiacal e proporcionar previsións moito máis precisas da posición das estrelas.

Johannes Kepler
Johannes Kepler

Primeira Lei de Kepler

Os planetas xiran ao redor do sol ao longo das órbitas en forma de elipse e o sol está nunha das casas destes elipses.

Este descubrimento é maior. Por primeira vez dos antigos gregos, un modelo do sistema solar cae a figura do círculo para as órbitas dos planetas.

Unha elipse parece un círculo aplanado. O diámetro máis grande chámase o gran eixe ou o eixe principal e o pequeno eixe pequeno ou o eixe menor. Unha elipse ten dúas casas que se poden confundir (no caso dun círculo) ou moi distante no caso dunha elipse moi achatada. A excentricidade dunha elipse mide a súa achatería. Unha elipse cunha excentricidade de cero é un círculo, unha elipse cunha excentricidade preto de 1 é moi plana.

Ellipses
tres elipses con excentricidades crecentes abaixo (ag2gaeh cc by-sa 4.0)

Grazas a brahe datos, Kepler puido determinar a excentricidade das órbitas dos planetas coñecidos.Resulta que algúns planetas, como Venus, teñen case cero excentricidade e, polo tanto, en órbitas circulares. Por outra banda, outros planetas teñen excentricidades moito maiores. O mercurio, por exemplo, ten unha excentricidade de 0,206.

segundo Lei Kepler

O segmento correcto que conecta un planeta a Sun Sweeps Áreas iguais en tempos iguais.

Esta lei significa que os planetas se moven máis rápido cando están máis preto do sol. Kepler non ofrece unha explicación válida para este fenómeno, era necesario esperar a que Newton obteña unha explicación física válida.

ilustración das tres leis de Kepler
Ilustración das tres leis de Kepler (Hankwang CC BY-SA 3.0)

Esta lei o fai posible explicar a preferencia do zodiacal. Cando o planeta está máis lonxe do sol (na súa posición chamada Aphelia) vai máis lento polo que permanece máis tempo contra as constelacións correspondentes. Na súa posición máis próxima ao Sol, a Perihelia, o planeta vai máis rápido e segue sendo menos tempo a visualización das constelacións desta rexión do ceo.

terceira lei de Kepler

O cadrado do período sideral dun planeta é proporcional ao cubo do eixe medio grande da súa órbita.

Esta lei, máis matemática, di basicamente que canto máis un planeta está lonxe do sol, máis tempo necesario para percorrer o sol é longo. Este concordia perfectamente co feito de que os planetas próximos ao Sol como Venus e Mercury teñen períodos de menos dun ano mentres que os planetas máis lonxe do sol como Saturno e Júpiter teñen períodos de poucas décadas.

Exercicios

  1. Como o modelo copérnico explica o movemento retrógrado dos planetas?

  2. Explicar tres diferenzas entre o modelo Ptolomeo e o Modelo Copérnico.

  3. Que idea querida para os antigos gregos copér sonidos preservados no seu modelo?

  4. Debuxar as liñas de vista que Vaia da terra a un planeta superior en diferentes momentos para ilustrar a medida que o movemento retrógrado explícase no modelo de Copérnico.

  5. True ou falso? O modelo de Copérnico permitiu facer predicións da posición dos planetas moito máis precisos que o modelo de Ptolomeo.

  6. Nomear catro observacións de Galilea e explicar como apoiaron o modelo. De copér sono.

  7. Establecer a excentricidade dunha elipse.

  8. Indique as tres leis de Kepler.

Leave a comment

O teu enderezo electrónico non se publicará Os campos obrigatorios están marcados con *