DE PLATÓN A KEPLER

Platón (428 - 347 a.C.) fue el primero en proponer, por razones fundamentalmente estéticas, que los cuerpos celestes deberían moverse siguiendo órbitas circulares con movimiento uniforme, ya que este tipo de movimiento se consideraba perfecto ("sin principio ni final").

Claudio Ptolomeo (85- 165), perfeccionó el modelo de universo geocéntrico que habían propuesto Eudoxo (390-337 a. C) y Aristóteles (384-322 a.C).

Según este modelo la Tierra se encontraba en el centro del Universo y el Sol y los planetas giraban alrededor situados en esferas transparentes. Para explicar el movimiento de los planetas el modelo incorporaba esferas más pequeñas en rotación, llamadas epiciclos, unidas a la esfera mayor, deferente. En la esfera más exterior estaban situadas las estrellas. Ajustando el tamaño de las esferas y las velocidades de rotación se lograba una descripción de las órbitas planetarias muy aproximada a la realidad.

Nicolás Copérnico (1473-1543) propuso su teoría heliocéntrica en la que el Sol era el centro del Universo y todos los planetas (incluida la Tierra) giraban en torno suyo describiendo órbitas circulares.

Años más tarde (el 11 de noviembre de 1572) Tycho Brahe (1546-1601), un astrónomo danés, consideraba que la única manera de poder decidir entre el modelo de Copérnico y el de Ptolomeo era aumentando la precisión de los datos astronómicos.

A partir del análisis de la gran cantidad de datos acumulados para las posiciones de las estrellas y los planetas, elaboró un modelo propio, de compromiso, en el que aunque el Sol giraba alrededor de la Tierra los demás planetas lo hacían alrededor del Sol.

Diversos acontecimientos hicieron que Tycho Brahe perdiera el apoyo del rey danés, pasando a ser protegido de Rodolfo II, Emperador del Sacro Imperio Romano-Germánico, que lo nombra matemático imperial y pone a su disposición el castillo de Benatek, cerca de Praga, para que monte un observatorio similar a Uraniborg.

En febrero de 1600, Tycho recibe en el castillo de Benatek a un joven matemático y astrónomo, llamado Johannes Kepler, que en 1596 había publicado un libro titulado Mysterium Cosmographicum en el que afirmaba que había descubierto la estructura básica del Universo, el patrón geométrico a partir del cual se había concebido el cosmos, y en el que se planteaba una pregunta capital:

¿Cuál es la relación existente entre las velocidades de los planetas en su giro alrededor del Sol y el tamaño (radio) de su órbita?

Tycho encarga a Kepler la resolución de un problema en el cual todos los astrónomos de la época habían fracasado: la resolución de la órbita de Marte. Kepler asume el reto a la par que asegura que resolverá el problema en ocho días. Contaba para ello con una gran cantidad de datos observacionales muy precisos de las posiciones del planetas, su gran intuición y un gran dominio de las matemáticas necesarias.

Durante su estancia con Tycho le fue imposible acceder a los datos de los movimientos aparentes de los planetas ya que Tycho se negaba a dar esa información. Ya en el lecho de muerte de Tycho y después a través de su familia, Kepler accedió a los datos de las órbitas de los planetas que durante años se habían ido recolectando. Gracias a esos datos, los más precisos y abundantes de la época, Kepler pudo ir deduciendo las órbitas reales planetarias.

Afortunadamente, Tycho se centró en Marte, con una órbita elíptica muy acusada. De otra manera le hubiera sido imposible a Kepler darse cuenta de que las órbitas de los planetas eran elípticas. Inicialmente, Kepler intentó la circunferencia por ser la más perfecta de las trayectorias, pero los datos observados impedían un ajuste correcto, lo que entristeció a Kepler, ya que no podía saltarse un pertinaz error de ocho minutos de arco. Kepler comprendió que debía abandonar la circunferencia, lo que implicaba abandonar la idea de un "mundo perfecto". De profundas creencias religiosas, le costó llegar a la conclusión de que la tierra era un planeta imperfecto, asolado por las guerras. En esa misma misiva incluyó la cita clave: "Si los planetas son lugares imperfectos, ¿por qué no han de serlo las órbitas de los mismos?". Finalmente utilizó la fórmula de la elipse, una rara figura descrita por Apolonio de Pérgamo en una de las obras salvadas de la destrucción de la biblioteca de Alejandría. Descubrió que encajaba perfectamente en las mediciones de Tycho.

Había descubierto su primera ley, la primera ley de Kepler:

Los cuerpos celestes tienen movimientos elípticos alrededor del Sol, estando éste situado en uno de los 2 focos que contiene la elipse.

Después de ese importante salto, en donde por primera vez los hechos se anteponían a los deseos y los prejuicios sobre la naturaleza del mundo. Kepler se dedicó simplemente a observar los datos y sacar conclusiones ya sin ninguna idea preconcebida. Pasó a comprobar la velocidad del planeta a través de las órbitas llegando a la segunda ley:

Las áreas barridas por los radios de los cuerpos celestes son proporcionales al tiempo usado por aquellos en recorrer el perímetro de esas áreas.

Durante mucho tiempo, Kepler sólo pudo confirmar estas dos leyes en el resto de planetas. Aun así fue un logro espectacular, pero faltaba relacionar las trayectorias de los planetas entre sí. Tras varios años, descubrió la tercera e importantísima ley del movimiento planetario:

El cuadrado de los períodos de la órbita de los cuerpos celestes guarda proporción con el cubo de la distancia que hay respecto al Sol.

Esta ley, llamada también ley armónica, junto con las otras leyes, permitía ya unificar, predecir y comprender todos los movimientos de los astros.

BIBLIOGRAFIA:

https://fisquiweb.es/Apuntes/Apuntes2Fis/Platon_Newton.pdf

https://espaciociencia.com/las-leyes-de-kepler/

https://es.wikipedia.org/wiki/Johannes_Kepler