ORIGEN Y EVOLUCIÓN DEL SISTEMA SOLAR

CONTRIBUCIONES DE LOS ANTIGUOS SABIOS GRIEGOS AL CONOCIMIENTO DEL MUNDO

Anaximandro (570 a.c.)

Afirma que la tierra es cilíndrica, tres veces más ancha que profunda y únicamente con la parte superior habitada; esta Tierra está aislada en el espacio. El cielo es una esfera en el centro de la cual se sostiene, sin soportes, nuestro cilindro. Los astros pertenecen a ruedas tubulares opacas que contienen fuego y en las cuales, en ciertos puntos, un agujero deja ver ese fuego. Esas ruedas giran alrededor del cilindro terrestre: Primera noción del círculo en cosmología. Los eclipses y las fases de la Luna resultan de la obturación de sus respectivos agujeros. Además, las estrellas estaban más cerca de la Luna y el Sol.

Heráclides (500a.c.)

Le atribuye al Sol el tamaño de un pie humano y ve en él una antorcha divina que nace y muere cada día. Al mismo tiempo, hace girar sobre si misma en 24 horas mientras que el cielo está en reposo.

Tales (600a.c.)

Atribuye forma esférica a la Tierra y a todos los astros del cielo, considerando a nuestro planeta un cuerpo de segunda importancia que no esta en reposo en el centro del universo.

Anaxágoras (450 a.c.)

Dice que los planetas y la Luna son cuerpos sólidos como la Tierra, lanzados al espacio como proyectiles; da la teoría exacta de los eclipses de Luna por inmersión en la sombra de la Tierra: primera teoría de un fenómeno astronómico por una relación entre los astros.

Filolao (410a.c.)

Dice que el centro del mundo está ocupado por un cierto “fuego”; el Sol gira en un año en torno a ese fuego central en una órbita más lejana. Alrededor del fuego, rota un planeta desconocido: la “Anti-Tierra”, luego viene la Tierra, describiendo un circulo alrededor del fuego en 24 horas, pero volviendo siempre la misma cara al exterior. Más lejos coloca a la Luna, al Sol y luego a los planetas en el siguiente orden: Venus, Mercurio, Marte, Júpiter y Saturno.

Heráclides del Ponto (373 a.c.)

Dice que la tierra gira sobre sí misma en 24 horas mientras que el cielo está en reposo. También señaló que Venus gira alrededor del Sol y en torno a la Tierra, reafirmando que a veces, Venus se halla más cerca y otras más lejos

MODELO GEOCÉNTRICO Y HELIOCÉNTRICO

Desde la antigüedad el ser humano fue capaz de determinar su posición en la Tierra observando las estrellas. Por ello siempre fue muy importante conocer su posición exacta y predecir sus movimientos, especialmente de unas estrellas que se podían observar en el firmamento y que cambiaban su posición con el paso de las horas y los días, las estrellas errantes o planetas. En los tiempos antiguos la mejor técnica para determinar la posición de los planetas era suponer que la Tierra estaba inmóvil en el centro del Universo, y que todo se movía alrededor de ella. Así, se llegó a formular la teoría Geocéntrica.
La teoría Geocéntrica (de geo: tierra, y centro) afirma que la Tierra está en el centro del Universo y los planetas, incluido el Sol, giran alrededor de ella. Así aparece formulada por Aristóteles, considerado el filósofo más sabio de la Antigüedad y referente ineludible para todas las ciencias naturales. En este sistema no sólo la Tierra estaba en el centro, sino que los planetas se disponían en círculos concéntricos alrededor de ellas: Luna, Sol, Venus, Mercurio, Marte, Júpiter, Saturno y la bóveda celeste con las estrellas fijas. En realidad algunos modelos llegaron a diferenciar hasta 59 círculos concéntricos.

A pesar de que la teoría Geocéntrica era la más popular en la antigüedad no era la única. Los pitagóricos afirmaban que la Tierra era esférica y no estaba centro. Aristarco de Samos llegó a formular una teoría heliocéntrica, pero en aquella época sólo era una especulación, y no aclaraba de manera convincente el movimiento de los planetas. A la postre triunfó lo práctico. La teoría Geocéntrica era mucho más sencilla para determinar la posición en la Tierra (para orientarse) y, a la postre, la más popular.
El sistema heliocéntrico (de Helios: sol, y centro)
Copérnico hizo tres hipótesis: que el Universo es esférico, que la Tierra es esférica y que el movimiento de los cuerpos celestes es regular, circular y perpetuo. De esta manera los planetas tendrían dos movimientos, uno de rotación alrededor de un eje, que en el caso de la Tierra duraba 24 horas y marcaba la diferencia entre el día y la noche, y otro alrededor del Sol y que duraba un año. Para explicar el movimiento de la Luna esta debía de tener otro movimiento de traslación alrededor de la Tierra con una duración de 29 días. La Tierra es uno de los planetas que orbitan alrededor del Sol, y la posición de los demás planetas se obtiene dependiendo de la posición relativa en la órbita entre la Tierra y el resto de los planetas. Además, Copérnico da el orden correcto de los planetas con respecto al centro (el Sol).

LA PRINCIPAL CONTRIBUCIÓN DE PTOLOMEO

PTOLOMEO (83 - 126 dC)

Pensador, matemático y astrónomo antigüo de la ciudad de Alejandría, en Egipto. De orígen griego, Ptolomeo dedicó gran parte de sus estudios a describir los movimentos de los astros en busca de razones matemáticas que sustentaran el modelo geocéntrico de Aristóteles.

Esencialmente, Ptolomeo así aseguró la "correcta apreciación de Aristótles" al respecto de que la Tierra existía estacionaria en el centro del Universo, en tanto los astros eran "gases luminosos" que giraban en torno a ella, cosas ligeras que flotaban en el cielo entre la Tierra y la bóveda celeste (la capa más exterior del universo a la cual estaban "adosadas" las estrellas)... Visión que sería imperante durante toda la antigüedad y la Edad Media.

Pero ciertos movimientos de los planetas eran muy difíciles de predecir. En ocasiones parecían comportarse de manera caprichosa, por lo que fue necesario ir introduciendo cambios para dar respuesta lógica a todos sus movimientos. Además, los planetas sufrían cambios en la intensidad de su brillo, cosa difícil de explicar. La forma más acabada y compleja de geocentrismo fue formulada por Claudio Ptolomeo, en el siglo II, en su obraAlmagesto. Para ello supuso unos movimientos de los planetas muy complejos, llamados epiciclos y deferentes. De esta manera los planetas tendrían un movimiento alrededor de la Tierra (deferente) y otro circular dentro de esa esfera (epiciclo), con lo que se acercaría y alejaría de la Tierra, y eso explicaría las diferencias de brillo y sus movimientos.

TEORÍA DE LOS EPICICLOS: " LOS RIZOS " que los planetas trazan en el cielo terrestre

“Los rizos que los planetas trazan en el cielo terrestre”, explicación mediante la teoría de los epiciclos.

Mediante la teoría de los epiciclos se deducía que el “rizo” mediante la combinación de los movimientos de las dos esferas interiores de las cuatro que poseía cada planeta.

SISTEMA DE COPÉRNICO : características y imperfecciones.

Sistema de Copérnico e imperfecciones.
Las ideas principales de su teoría son:
• Los movimientos celestes son uniformes, eternos, y circulares o compuestos de diversos ciclos (epiciclos).
• El centro del universo se encuentra cerca del Sol.
• Orbitando el Sol, en orden, se encuentran Mercurio, Venus, la Tierra y la Luna, Marte, Júpiter, Saturno.
• Las estrellas son objetos distantes que permanecen fijos y por lo tanto no orbitan alrededor del Sol.
• La Tierra tiene tres movimientos: la rotación diaria, la revolución anual, y la inclinación anual de su eje.
• El movimiento retrógrado de los planetas es explicado por el movimiento de la Tierra.
• La distancia de la Tierra al Sol es pequeña comparada con la distancia a las estrellas.
Sin embargo, aún mantenía algunos principios de la antigua cosmología, como la idea de las esferas dentro de las cuales se encontraban los planetas y la esfera exterior donde estaban inmóviles las estrellas

COMO TOMABAN EN SU ÉPOCA LAS IDEAS DE COPÉRNICO

En aquella época resultó difícil que los científicos lo aceptaran, ya que suponía una auténtica revolución. En una epístola fechada de noviembre de 1536, el arzobispo de Capua, Nikolaus Cardinal von Schönberg, pidió a Copérnico comunicar más ampliamente sus ideas y solicitó una copia para sí. Algunos han sugerido que esta carta pudo haber hecho a Copérnico sospechoso al publicar, mientras que otros han sugerido que esto indicaba el deseo de la Iglesia de asegurarse que sus ideas fueran publicadas. A pesar de la presión ejercida por parte de diversos grupos, Copérnico retrasó la publicación de su libro, tal vez por miedo al criticismo. Algunos historiadores consideran que de ser así, estaba más preocupado por el impacto en el mundo científico que en el religioso.



SISTEMA DE BRAHE COMPARADO CON EL DE COPÉRNICO Y PTOLOMEO.

Esquema de Brahe y comparación con el de Copérnico y Ptolomeo.
• Sistema de Brahe.
El sistema del Universo que presenta Tycho es una transición entre la teoría geocéntrica de Ptolomeo y la teoría heliocéntrica de Copérnico. En la teoría de Tycho, el Sol y la Luna giran alrededor de la Tierra inmóvil, mientras que Marte, Mercurio, Venus, Júpiter y Saturno girarían alrededor del Sol.
Brahe estaba convencido que la Tierra permanecía estática en relación al Universo porque, si así no fuera, debería poder apreciarse los movimientos aparentes de las estrellas. Sin embargo, aunque tal efecto existe realmente y se denomina paralaje, la razón por la cual no lo comprobó es que no puede ser detectado con observaciones visuales directas. Las estrellas están mucho más lejos de lo que se pensaba razonable en la época de Tycho Brahe.
La teoría de Tycho Brahe es parcialmente correcta. Habitualmente se considera a la tierra girando alrededor del sol porque se toma como punto de referencia a éste último. Pero si se considera la tierra como referencia, el sol gira en torno a la tierra, así como la luna. No obstante Tycho Brahe pensaba que la orbita de los mismos era circular, cuando en realidad son elipses. La forma de la orbitas fue propuesta por Kepler en su primera ley, basándose en las observaciones de Tycho Brahe.
En los años siguientes a las observaciones de las fases de Venus por Galileo en 1610, la Iglesia Católica abandonaría el sistema geocéntrico de Ptolomeo, y adoptaría el sistema de Tycho Brahe como su concepción oficial del Universo.

• Sistema de Copérnico.
La teoría de Copérnico establecía que la Tierra giraba sobre sí misma una vez al día, y que una vez al año daba una vuelta completa alrededor del Sol. Además afirmaba que la Tierra, en su movimiento rotatorio, se inclinaba sobre su eje (como un trompo). Sin embargo, aún mantenía algunos principios de la antigua cosmología, como la idea de las esferas dentro de las cuales se encontraban los planetas y la esfera exterior donde estaban inmóviles las estrellas. Por otra parte, esta teoría heliocéntrica tenía la ventaja de poder explicar los cambios diarios y anuales del Sol y las estrellas, así como el aparente movimiento retrógrado de Marte, Júpiter y Saturno, y la razón por la que Venus y Mercurio nunca se alejaban más allá de una distancia determinada del Sol. Esta teoría también sostenía que la esfera exterior de las estrellas fijas era estacionaria.

• Sistema de Ptolomeo.
Según dicho sistema, la Tierra se encuentra situada en el centro del Universo y el sol, la luna y los planetas giran en torno a ella arrastrados por una gran esfera llamada "primum movile", mientras que la Tierra es esférica y estacionaria. Las estrellas están situadas en posiciones fijas sobre la superficie de dicha esfera. También, y según la teoría de Ptolomeo, el Sol, la Luna y los planetas están dotados además de movimientos propios adicionales que se suman al del primun movile. Ptolomeo afirma que los planetas describen órbitas circulares llamadas epiciclos alrededor de puntos centrales que a su vez orbitan de forma excéntrica alrededor de la Tierra. Por tanto la totalidad de los cuerpos celestes describen órbitas perfectamente circulares, aunque las trayectorias aparentes se justifican por las excentricidades.

REFLECCIÓN ACERCA DE LAS PALABRAS DE ALBERT EINSTEIN SOBRE EL TRABAJO DE KEPLER

Einstein nos da a entender que el conocimiento no deriva solo de la experiencia científica sino que debe haber una unión entre lo que el espíritu intuye con lo que se observa de descubrimientos anteriores.
Tycho hizo construir el observatorio más grande de su época, al que llamó Uraniborg, es decir, "ciudad del cielo". Dotó el observatorio de monumentales y perfeccionados instrumentos, algunos de los cuales fueron ideados por él mismo: cuadrantes murales, sextantes, esferas armilares, escuadras y gnomones con gigantescas escalas graduadas para obtener la mejor precisión entonces posible en la determinación de las coordenadas celestes y de las otras medidas astronómicas.

PRINCIPALES APORTES DE TYCHO BRAHE A LA ASTRONOMÍA DE SU ÉPOCA,
Y COMO INFLUYO SU TRABAJO EN EL DE KEPLER

En 1572 una estrella muy luminosa apareció en la constelación de Casiopea, alcanzando la luminosidad de Júpiter y después se fue apagando lentamente, aunque permaneció visible hasta marzo de 1574. Tycho la observó durante un año y medio, tratando de calcular con sus instrumentos y conocimientos la distancia con el método del paralaje. El astrónomo se dio cuenta que la estrella nova carecía de paralaje, lo que equivalía a admitir que se encontraba a una distancia infinita, o sea que pertenecía a la esfera de las estrellas fijas. Tycho Brahe publicó los resultados de su trabajo, provocando con él una verdadera revolución en el campo de las creencias astronómicas: por primera vez se demostró que las esferas superlunares no eran en absoluto inmutables, contrariamente a la opinión de Aristóteles.

En 1588, el astrónomo desmintió, no con simples disertaciones, sino con pruebas basadas en sus observaciones y medidas, otra teoría que en aquel tiempo era universalmente aceptada: la de la naturaleza atmosférica de los cometas. Siguió con sus instrumentos al cometa aparecido el 13 de noviembre de 1577, midió su paralaje y, por lo tanto, la distancia, y concluyó que se encontraba a aproximadamente 230 radios terrestres, es decir, más allá de la Luna, que está a 60 radios terrestres.

Tycho rechazó el sistema copernicano no por ignorancia, sino por coherencia con sus observaciones. Él razonó de esta manera: si la Tierra girara a lo largo de una órbita alrededor del Sol, como pensaba Copérnico, el observador debería notar un desplazamiento anual (paralaje) en las posiciones de las estrellas fijas. Como Tycho nunca pudo medir ese desplazamiento, se convenció de que Copérnico estaba en un error. El razonamiento de Tycho era inaceptable: fue la insuficiente precisión de sus instrumentos lo que no le permitió apreciar el pequeño paralaje de las estrellas.

En 1600 se le une el joven J. Kepler, con el cual tuvo una fructífera colaboración en los últimos años de su vida. Al morir dejó a Kepler las observaciones realizadas a lo largo de años y años de estudio, con la esperanza de que éste pudiera demostrar su teoría del Universo. Kepler se sirvió de los trabajos de Tycho para formular sus famosas leyes sobre los movimientos planetarios, que, en cambio, sirvieron como confirmación de la teoría de Copérnico sobre el sistema solar.

PRIMERA LEY DE KEPLER

Las leyes de Kepler fueron enunciadas por Johannes Kepler para describir matemáticamente el movimiento de los planetas en sus órbitas alrededor del Sol. Aunque él no las describió así, en la actualidad se enuncian como sigue:

• Primera ley (1609): Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas. El Sol se encuentra en uno de los focos de la elipse.

Esta ley fue de suma importancia para lograr comprender el movimiento de los planetas en sus orbitas alrededor del Sol.

IMPORTANCIA QUE TUVO PARA EL ESTUDIO DE LOS ASTROS, LA UTILIZACIÓN DEL TELESCOPIO DE GALILEO. PRUEBAS Y OBSERVACIONES DE LA TEORÍA HELIOCÉNTRICA DE COPÉRNICO

Utilizando telescopios progresivamente más potentes, Galileo realizó muchos descubrimientos de gran importancia.
El Sol, considerado hasta entonces símbolo de perfección, tenía manchas. La Luna tenía una superficie irregular con valles y montañas. Saturno tenía unos apéndices extraños, etc. Pero sus observaciones más trascendentales fueron las que realizó de Júpiter. Demostró que este planeta estaba rodeado de lunas y era similar a un mini-sistema solar, lo que constituyó un poderoso argumento en favor del universo copernicano.
El telescopio desveló, por primera vez desde la Antigüedad, muchísimas estrellas y fenómenos que eran demasiado débiles para el ojo humano, iniciándose así la Astronomía moderna.

- Principales pruebas y observaciones de Galileo para verificar la teoría heliocéntrica.
• Montañas en la Luna. Fue el primer descubrimiento de Galileo con ayuda del telescopio, publicado en el Sidereus Nuncius en 1609. Con él refuta la tesis aristotélica de que los cielos son perfectos, y en particular la Luna una esfera lisa e inmutable. Frente a eso, Galileo presenta numerosos dibujos de sus observaciones, e incluso estimaciones de la altura de montañas, si bien errados por realizar estimaciones incorrectas de la distancia de la Luna.
• Nuevas estrellas. Fue el segundo descubrimiento de Galileo, también publicado en el Sidereus Nuncius. Observó que el número de estrellas visibles con el telescopio se duplicaba. Además, no aumentaban de tamaño, cosa que sí ocurría con los planetas, el Sol y la Luna. Esta imposibilidad de aumentar el tamaño era una prueba de la hipótesis de Copérnico de la existencia de un enorme hueco entre Saturno y las estrellas fijas. Esta prueba refutaba el mejor argumento a favor del sistema ptolemaico, a saber que de ser cierta la teoría copernicana, debería observarse la paralaje, o diferencia de posiciones de las estrellas dependiendo de lugar de la Tierra en su órbita. Así, debido a la enorme lejanía de las mismas en relación al tamaño de la órbita no era posible apreciar dicha paralaje.
• Satélites de Júpiter. Probablemente el descubrimiento más famoso de Galileo. Lo realizó el 7 de enero de 1610, y provocó una conmoción en toda Europa. Cristóbal Clavio, astrónomo del Colegio Romano de los jesuitas, afirmó: “Todo el sistema de los cielos ha quedado destruido y debe arreglarse”. Era una importante prueba de que no todos los cuerpos celestes giraban en torno a La Tierra, pues ahí había cuatro planetas (en la concepción de planetas que entonces se concebía, que incluía la Luna y el Sol) que lo hacían en torno a Júpiter.
• Manchas solares (primera prueba). Otro descubrimiento que refutaba la perfección de los cielos fue la observación de manchas en el Sol que tuvo lugar a finales de 1610 en Roma, si bien demoró su publicación hasta 1612.[] El jesuita Cristoph Scheiner, con el pesudónimo de Padre Apelles, se atribuye su descubrimiento e inicia una agria polémica argumentando que son planetoides que están entre el Sol y la Tierra. Por el contrario, Galileo demuestra, con la ayuda de la teoría matemática de los versenos que están en la superficie del Sol. Además, hace otro importante descubrimiento al mostrar que el Sol está en rotación, lo que sugiere que también la Tierra podría estarlo.
• Las fases de Venus. Esta prueba es un magnífico ejemplo de aplicación del método científico, que Galileo usó por primera vez. La observación la hizo en 1610, aunque demoró su publicación hasta El Ensayador, aparecido en 1623, si bien para asegurar su autoría hizo circular un criptograma, anunciándolo de forma cifrada. Observó las fases, junto a una variación de tamaño, que son sólo compatibles con el hecho de que Venus gire alrededor del Sol, ya que presenta su menor tamaño cuando se encuentra en fase llena y el mayor, cuando se encuentra en la nueva; es decir, cuando está entre el Sol y la Tierra. Esta prueba refuta completamente el sistema de Ptolomeo que se volvió insostenible. A los jesuitas del Colegio Romano sólo les quedaba la opción de aceptar el sistema copernicano o buscar otra alternativa, lo que hicieron refugiándose en el sistema de Tycho Brahe, dándole una aceptación que hasta entonces nunca había tenido. Fases de Venus.
• Argumento de las mareas. Presentada en la cuarta jornada del diálogo sobre los dos sistemas del mundo. Es un argumento brillante y propio del genio de Galileo, sin embargo, es el único de los que presenta que estaba equivocado. Según galileo, el movimiento rotatorio de la Tierra, al moverse en su traslación alrededor del Sol hace que los puntos situados en la superficie Tierra sufran aceleraciones y deceleraciones cada 12 horas, que serían las causantes de las mares. En esencia, el argumento es correcto, y esta fuerza existe en realidad, si bien su intensidad es muchísimo menor que la que Galileo calcula, y no es la causa de las mareas. El error proviene del desconocimiento de datos importantes como la distancia al Sol y la velocidad de la Tierra. Si bien estaba equivocado, Galileo desacreditó completamente la teoría del origen lunar de estas fuerzas por falta de explicación de su naturaleza, y del problema de explicación de la marea alta cuando la Luna está en sentido contrario, pues alega que la fuerza sería atractiva y repulsiva a la vez. Sería necesario esperar hasta Newton para resolver este problema, no sólo explicando el origen de la fuerza, sino también el cálculo diferencial para explicar el doble abultamiento. Pero, aún equivocada, situada en su contexto, la tesis de Galileo presentaba menos problemas y era más plausible en su explicación de las mareas.
• Manchas solares (Segunda prueba). Nuevamente, en su gran obra, el diálogo sobre los sistemas del mundo, Galileo retoma el argumento de las manchas solares, convirtiéndolo en un poderoso argumento contra el sistema de Tycho Brahe, el único refugio que quedaba a los geocentristas. Galileo presenta la observación de que el eje de rotación del Sol está inclinado, lo que hace que la rotación de las manchas solares presente una variación estacional, un “bamboleo” en el giro de las mismas. Si bien los movimientos de las manchas se pueden atribuir al Sol o a la Tierra, pues geométricamente esto es equivalente, resulta que no es así físicamente, pues es necesario tener en cuenta las fuerzas que los producen. Si es la Tierra la que se mueve, Galileo indica que basta una explicación con movimientos inerciales: la Tierra en traslación, y el Sol en rotación. Por el contrario, si sólo se mueve el Sol, es necesario que éste esté realizando dos movimientos distintos a la vez, en torno también a dos ejes distintos, generados por motores sin ninguna plausabilidad física. Este argumento vuelve a ser una nueva prueba, junto a las fases de Venus, de carácter positivo y experimental que muestra el movimiento de la Tierra.

COMENTARIO DEL TRABAJO DE NEWTON

El trabajo de Newton resulta sumamente útil a la hora analizar tanto los fenómenos terrestres como celestes, ya que con la ley de gravitación universal, se brinda una explicación clara sobre la atracción entre dos objetos, los cuales se encuentran a una distancia que puede ser menor o mayor. Esta ley se aplica para los fenómenos celestes y terrestre ya que explica que los objetos estén en orbita, y con respecto a la tierra explica que las personas seamos atraídas hacia el centro de esta

COMENTARIO DE LA EPOPEYA DEL DESCUBRIMIENTO DE NEPTUNO

Neptuno:
Neptuno es el octavo planeta desde el Sol. Orbita al Sol cada 165 años a una distancia promedio de 30,1 veces la de la Tierra (Unidades Astronómicas). Tiene un diámetro de 48.000 Kilómetros y una masa 17 veces la de la Tierra. Es el más lejano de los gigantes gaseosos, y tiene un período de rotación de cerca de 19 horas. La estructura del planeta es un núcleo rocoso rodeado por una funda de hielo que está, a su vez, rodeada de una atmósfera de 8.000 Kilómetros de espesor. Esta atmósfera está compuesta principalmente de hidrógeno molecular, con nubes de metano. La temperatura de lo que se ve como el disco es de -220°C.

El descubrimiento de Neptuno:
La historia del descubrimiento de Neptuno es intrigante, y es tanto una historia sobre personas y sus caracteres, como una de ciencia.
Durante el siglo 19, las observaciones de las posiciones de Urano se notaban en discrepancia con las efemérides predichas. Dos matemáticos, un Francés, Urbain Leverrier, y un Inglés, John Couch Adams, analizaron estas pequeñas desviaciones de las posiciones predichas asumiendo que eran debidas a la atracción gravitacional de otro, desconocido, planeta. Adams y Leverrier trabajaron independientemente, y ambos predijeron la presencia de un nuevo planeta, en substancialmente el mismo lugar en el cielo.
Leverrier tuvo la buena fortuna de comunicar sus predicciones a Johann Galle en Berlín, quién buscó y encontró a Neptuno en 1846. Adams había intentado interesar al Astrónomo Real, Airy, en sus cálculos, pero, debido a un choque de personalidades, Airy no consideró importante el trabajo de Adams. Él sugirió que Adams debería pedir a Challis, en Cambridge, emprender una búsqueda. Challis utilizó el telescopio Northumberland, que está todavía en Cambridge, para buscar el nuevo planeta. De hecho, Challis observó a Neptuno, pero, como estaba comprometido en una búsqueda sistemática en una gran área del cielo, y buscaba cambios en la posición de alguno de los objetos que había registrado, no notó el hecho de que uno de los objetos más brillantes en el campo de búsqueda mostraba un pequeño disco, y era de hecho Neptuno.
Inicialmente a Leverrier se le dio el crédito por la predicción, y sólo fue algunos años más tarde cuando Adams recibió el crédito conjunto por el primer descubrimiento predicho de un nuevo planeta en el Sistema Solar.

LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

A través de la historia de la humanidad, el avance en las diferentes áreas del conocimiento se debe a la contribución de numerosas personas que se han dedicado a observar, comparar, buscar relaciones básicas, las causas de determinados fenómenos, y proponer hipótesis para explicarlos.

     Las leyes que se han considerado verdaderas durante un largo periodo de tiempo han tenido que dar paso a otras propuestas que se han generado a partir de nuevas observaciones.

     Los conceptos que en la actualidad se tienen como obvios y verdaderos le ha tomado muchos siglos a la humanidad construirlos y en años venideros podrán modificarse debido a las nuevas aportaciones que harán los hombres y mujeres que incursionen en los diferentes campos del conocimiento.

     La investigación del universo ha rebasado las fronteras de la Tierra, para ir más allá del espacio inmediato que la rodea. Con el creciente avance tecnológico, el hombre es capaz de explorar y descubrir cuerpos que se encuentran a distancias tales que ningún hombre hubiese podido alcanzar, aun viajando a la velocidad de la luz.

     Seguramente el hombre primitivo se dio cuenta de un suceso muy común: todas las cosas caen al suelo si se les quita el apoyo o si se les suelta de donde están sujetas. A pesar de ser un hecho cotidiano, el hombre tardó mucho tiempo en plantearse las preguntas de cómo y por qué sucede esto y en encontrar las respuestas para explicarlo. Gracias al trabajo de numerosos investigadores a través del tiempo, se sabe que hechos tan simples como la caída de una piedra lanzada por la mano y fenómenos tan complejos como la distribución de las galaxias en el universo obedecen a la ley de la gravitación universal.

La ley de la Gravitación Universal es una ley física clásica que describe lainteracción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. Ésta fue presentada porIsaac Newton en su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicado en 1687, donde establece por primera vez una relación cuantitativa (deducida empíricamente de la observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa. Así, Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa. También se observa que dicha fuerza actúa de tal forma que es como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en su centro, es decir, es como si dichos objetos fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos.

Así, con todo esto resulta que la ley de la Gravitación Universal predice que la fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas  y  separados una distancia  es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir

 es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos cuerpos, y su dirección se encuentra en el eje que une ambos cuerpos.

 es la constante de la Gravitación Universal.

Ley de gravitación universal.

Concepto:

Entre dos cuerpos de masa m1 y m2 que se encuentran a una distancia R uno del otro, actúan fuerzas de atracción mutua F12 y F21, dirigidas de un cuerpo al otro, siendo el valor de la fuerza de gravitación proporcional al producto de las masas de ambos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias entre los mismos Donde gamma es cierta magnitud constante conocida como constante de gravitación o constante gravitacional. Esta ley fue enunciada por Newton por lo que también se le conoce como Ley de gravitación de Newton

Un momento culminante en la historia de la Física fue el descubrimiento realizado por Isaac Newton de la Ley de la Gravitación Universal: todos los objetos se atraen unos a otros con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros. Al someter a una sola ley matemática los fenómenos físicos más importantes del universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. El concepto de gravitación lograba de un solo golpe:

• Revelar el significado físico de las tres leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.
• Resolver el intrincado problema del origen de las mareas 
• Dar cuenta de la curiosa e inexplicable observación de Galileo Galilei de que el movimiento de un objeto en caída libre es independiente de su peso.

VIDEOS DE LA LEY DE GRAVITACIÓN 

TRABAJO PRACTICO: ÓPTICA

La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia. Estudia la luz, es decir como se comporta la luz ante la materia.

En la Edad Antigua se conocía la propagación rectilínea de la luz y la reflexión y refracción. Dos filósofos y matemáticos griegos escribieron tratados sobre óptica: Empédocles y Euclides.

Ya en la Edad Moderna René Descartes consideraba la luz como una onda de presión transmitida a través de un medio elástico perfecto (el éter) que llenaba el espacio. Atribuyó los diferentes colores a movimientos rotatorios de diferentes velocidades de las partículas en el medio.

La ley de la refracción fue descubierta experimentalmente en 1621 por Willebrord Snell. En 1657 Pierre de Fermat anunció el principio del tiempo mínimo y a partir de él dedujo la ley de la refracción. George Hatsian es el rey de óptico.

Véase también: Ley de Snell.

En la refracción el rayo de luz que se atraviesa de un medio transparente a otro, se denomina rayo incidente; el rayo de luz que se desvía al ingresar al segundo medio transpartente se denomina rayo refractado; el ángulo en que el rayo incidente, al ingresar al segundo medio, forma con la perpendicular al mismo, se denomina ángulo de incidencia; el ángulo que el rayo incidente forma con el rayo refractado, al desviarse, se denomina ángulo de refracción.

ESPEJOS ESFÉRICOS

Dentro de los espejos curvos, los más simples son los esféricos. Se llama así a los espejos cuya superficie puede considerarse parte de una esfera.

Pueden ser cóncavo o convexos, según se trate de la superficie interior o exterior de la esfera.

Para estudiar los espejos, se elige un eje que pasa por el centro de curvatura de la esfera, es decir, por el eje del espejo. Se denomina vértice del espejo al punto donde dicho eje intersecta la superficie esférica. En los espejos que se describirán  aquí se utilizarán rayos muy cercanos al eje del espejo o, lo que es equivalente espejos de poca corvatura. Esta aproximacion se denomina paraxial, y de acuerdo con ella son válidas las costrucciones y ecuaciones que se usaran. Algunos puntos del eje de los espejos esfericos que tiene propiedades particulares, relacionados con la forma enq ue se reflejan los rayos que pasan por ellos, son el foco y el centro de curvatura.

La particularidad del foco es que los rayos paralelos al eje, se reflejan pasando por el foco y, analogamente, si los rayos incidentes pasan por el foco los reflejados son paralelos al eje. El foco se encuentra en el punto medio entre el centro de curvatura y el vértice, sobre el eje de espejo.

Los rayos que pasan por el centro de curvatura de la esfera, son perpendiculares a la superficie de ésta y por lo tanto coninside con la normal.

Debido a esto, todos los rayos que pasan por el centro de curvatura se reflejan sobre si mismo.

En caso de los espejos convexos, el foco y el centro de curvatura se encuentran del lado de la superficie no reflectora. La luz no llega a esos puntos en estos espejos pero se tienen en cuenta las prolongaciones de los rayos. Si se toma un sistema de coordenadas, esta serán positivas en el espejo cóncavo y negativas en el espejo convexo.

Un espejo esférico está caracterizado por su radio de curvatura R. En el caso de los espejos esféricos solo existe un punto focal F=F´=R/2 cuya posición coincide con el punto medio entre el centro del espejo y el vértice del mismo. Se encontrará a la izquierda del vértice para los espejos cóncavos y a la derecha para los espejos convexos.
El aumento del espejo será A =y´/y y dependerá de la curvatura del espejo y de la posición del objeto.

FORMACIÓN DE IMÁGENES EN ESPEJOS ESFÉRICOS

Cuando un rayo incidente pasa por el centro de curvatura, el rayo reflejado recorre el mismo camino, pero en sentido inverso debido a que la incidencia es normal o perpendicular.

Asimismo, cuando un rayo incide paralelamente al eje, el rayo reflejado pasa por el foco, y, viceversa, si el rayo incidente pasa por el foco el reflejado marcha paralelamente al eje. Es ésta una propiedad fundamental de los rayos luminosos que se conoce como reversibilidad.

Con estas reglas, que son consecuencia inmediata de las leyes de la reflexión, es posible construir la imagen de un objeto situado sobre el eje principal cualquiera que sea su posición. Basta trazar dos rayos incidentes que, emergiendo del extremo superior del objeto discurran uno paralelamente al eje y el otro pasando por el centro de curvatura C; el extremo superior del objeto vendrá determinado por el punto en el que ambos rayos convergen. Cuando la imagen se forma de la convergencia de los rayos y no de sus prolongaciones se dice que la imagen es real.

En la construcción de imágenes en espejos cóncavos y según sea la posición del objeto, se pueden plantear tres situaciones diferentes que pueden ser analizadas mediante diagramas de rayos:

a) El objeto está situado respecto del eje más allá del centro de curvatura C. En tal caso la imagen formada es real, invertida y de menor tamaño que el objeto.

b) El objeto está situado entre el centro de curvatura C y el foco F. La imagen resulta entonces real, invertida y de mayor tamaño que el objeto.

c) El objeto está situado entre el foco F y el vértice V. El resultado es una imagen virtual, directa y de mayor tamaño que el objeto.

Para espejos convexos sucede que cualquiera que fuere la distancia del objeto al vértice del espejo la imagen es virtual, directa y de menor tamaño. Dicho resultado puede comprobarse efectuando la construcción de imágenes mediante diagramas de rayos de acuerdo con los criterios anteriormente expuestos.

su formula es n=360/<a-1. Donde n=numero de imagenes, 360=< perigonal, <a=angulo de abertura, -1=el objeto reflejado.

ESPEJOS CONVEXOS.
Son espejos esféricos que reflejan los rayos por su cara convexa. comprueba inmediatamente que es imposible obtener imágenes reales de los objetos que se colocan ante tales espejos; sólo dan imágenes virtuales derechas y más pequeñas que el objetos.

su formulas es : -1/f=1/x+1/x' 
Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto.

Son espejos esféricos que reflejan los rayos por su cara convexa. comprueba inmediatamente que es imposible obtener imágenes reales de los objetos que se colocan ante tales espejos; sólo dan imágenes virtuales derechas y más pequeñas que el objetos. 

VIDEO DE ESPEJO CONVEXO

ESPEJOS CONCAVOS

La superficie reflectante es en el interior de un casquete esférico. Los haces de luz reflejados convergen en el foco.

formula: 1/f= 1/f+1/x'
1. Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto.
2. Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto.
3. Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto.
4. Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito.
5. Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual, y conserva su orientación. Su tamaño es mayor que el objeto.

Formación de imágenes en los espejos cóncavos

Un cuerpo iluminado o que emite o refleja luz se considera  unObjeto en óptica geométrica.  Colocando un objeto delante de un espejo cóncavo este formará una Imagen real de ese objeto.

Todos los rayos emitidos por la punta de la vela Q son reflejados por el espejo y se cruzan en Q' (se enfocan en ese punto).  Todos los rayos emitidos por el punto M del objeto llegan, una vez reflejados, al punto M'. Cada punto del objeto vela, situado sobre QM emitirá rayos. Todos juntos darán la  imagen correspondiente, Q'M'. Colocando una pantalla en esta zona se formará sobre ella una imagen nítida y claramente definida. Debido a que la imagen  se puede formar sobre una pantalla, se llama imagen real. Si vamos alejando la pantalla,  la imagen se va  haciendo cada vez menos nítida. Si miramos el objeto a través de un espejo es exactamente en el punto de enfoque (convergencia de los rayos) donde nos parece que está situado el objeto. REFRACCIÓN EN SUPERFICIES CURVAS Las lentes son parte de la tecnologia desde hace muchos siglos. Revolucionaron el conocimiento del Universo, montadas en telescopios, en la epoca de Galileo, y hoy forman parte de un reproductor de CD. Permiten corregir problemas de vision y explorar bacterias con un microscopio. Su funcionamiento se basa en la Ley de Refraccion, aplicada a superficies curvas. LENTES Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el lado de la lente opuesto al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas. Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más pequeña que el objeto. Si la distancia del objeto es menor que la distancia focal de la lente, la imagen será virtual, mayor que el objeto y no invertida. En ese caso, el observador estará utilizando la lente como una lupa o microscopio simple. El ángulo que forma en el ojo esta imagen virtual aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que el ángulo que formaría el objeto si se encontrara a la distancia normal de visión. La relación de estos dos ángulos es la potencia de aumento de la lente. Una lente con una distancia focal más corta crearía una imagen virtual que formaría un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. La potencia de aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y es diferente del aumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la relación entre las dimensiones reales de la imagen real y las del objeto aumenta según aumenta la distancia focal. La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como la superficie que ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de la distancia focal de la lente, la intensidad luminosa de la superficie de la imagen es directamente proporcional al diámetro de la lente e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida por una lente de 3 cm de diámetro y una distancia focal de 20 cm sería cuatro veces menos luminosa que la formada por una lente del mismo diámetro con una distancia focal de 10 cm. La relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo de una lente es su relación focal, llamada también número f. Su inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con la misma abertura relativa tienen la misma luminosidad, independientemente de sus diámetros y distancias focales. LENTES CONVERGENTES Y DIVERGENTES Las lentes tiene dos superficies, que las limitan y desvían los rayos. La trayectoria de estos depende de la forma de estas dos superficies y también del índice de refracción de la lente, relativo al medio que la rodea. A continuación, salvo que se especifique lo contrario, se supondrá que el medio exterior es aire. De los diferentes tipos de lentes que existen, se estudiaran dos grandes grupos: las lentes convergentes, que concentran los rayos de luz, y las divergentes, que los dispersan. La refracción de los rayos luminosos a través de una lente  permite que se vean imágenes de objetos, amplificadas o disminuidas. Este cambio de tamaño se debe al cambio de ángulo de los rayos luminosos que llegan al ojo, ya que la percepción de tamaño de un objeto está relacionada con el ángulo de observación. Las lentes son medios transparentes limitados por dos superficies, siendo curva al menos una de ellas. Tipos de lentes convergentes Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por el borde, y concentran (hacen converger) en un punto los rayos de luz que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la separación entre él y la lente se conoce como distancia focal (f). Observa que la lente 2 tiene menor distancia focal que la 1. Decimos, entonces, que la lente 2 tiene mayor potencia que la 1. La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal y se mide en dioptrías si la distancia focal la medimos en metros.  Si las lentes son más gruesas por los bordes que por el centro, hacen diverger (separan) los rayos de luz que pasan por ellas, por lo que se conocen como lentes divergentes. Tipos de lentes divergentes

Si miramos por una lente divergente da la sensación de que los rayos proceden del punto F. A éste punto se le llama foco virtual. En las lentes divergentes la distancia focal se considera negativa.