SATÉLITES ARTIFICIALES Y NAVES ESPACIALES

1. Los satélites terrestres tiene diferentes aplicaciones, entre las cuales destacamos las siguientes: satélites meteorológicos, satélites geodésicos, satélites de comunicaciones, satélites de navegación, satélites científicos.

SATÉLITES METEOROLÓGICOS

Se tratan de cuerpos provistos de cámaras fotográficas, diseñadas para tomar imágenes de extensas regiones del planeta, lo que facilita el estudio de la distribución de mantos de nubes. Por este procedimiento, es factible por ejemplo, descubrir la formación de un huracán, antes de ser detectado por técnicas convencionales.

Con los mosaicos de fotografías satelitales se pueden trazar con gran precisión las líneas de igual presión (isobaras) y delimitar los centros de alta y baja presión.

Algunos satélites meteorológicos están equipados con sensores para medir  la radiación infrarroja de la superficie terrestre. Los equipos que fotografian nubes, están limitados a su funcionamiento durante las horas del día; los sensores, en cambio, pueden trabajar durante la noche. Estos aparatos pueden distinguir la presencia de nubes ya que, como el agua absorbe parte de la radiación infrarroja, la radiación donde se hallan las nubes es menor que en aquellas en donde no hay.

Algunos de los satélites meteorológicos más importantes han sido:

• Misiones TIROS (Television Infrared Obserations Satellites; nueve artefactos lanzados entre 1960 y 1965.
• Misiones TIROS OPERATIONAL (diez artefactos enviados entre 1965 y 1969)
• Misiones IMPROVED TIROS OPERATIONAL (nueve artefactos lanzados entre 1970 y 1976)
• Misiones NIMBUS (siete artefactos puestos en funcionamiento entre 1964 y 1978)
• Misión GEOSTATIONARY OPERATIONAL ENVIROMENTAL SATELLITES (diez artefactos lanzados entre 1974 y 1987)

SATÉLITES GEODÉSICOS

La observación precisa de la posición de los satélites artificiales permite determinar la forma y dimensiones de la tierra, las características del abultamiento ecuatorial y la distribución de las masas del planeta.

Estos satélites están equipados con luces de destello muy intensas, fácilmente observables; los destellos se repiten en grupos cada cierto intervalo preciso de tiempo. Cada grupo de destellos se repite un número dado de veces por dia. Para observar estos satélites y otros más, se han montado telescopios en diversos puntos de la superficie terrestre; con ellos se puede fotografías en el cielo un campo extenso en breves intervalos de exposición.

Con la observación fotográfica de los satélites realizada desde varios lugares, se determinan sus órbitas con gran precisión y, al mismo tiempo, las coordenadas de los puntos donde se encuentran los telescopios.

Algunos de los principales satélites geodésicos puestos en órbita han sido:

• Misión GEOS ( Geodetic Satellite; cuatro artefactos enviados entre 1965 y 1975)
• Misión LAGEOS( Laser Geodynamic Satellites; lanzado en 1976)
• Misión LANDSAT (cinco artefactos lanzados entre 1972 y 1984)

SATÉLITES DE COMUNICACIONES

El primer éxito en las comunicaciones entre puntos distintos de la Tierra a través de satélites se realizó en diciembre de 1958 por medio del satélite SCORE.

Las ondas de radio que se utiliza en las comunicaciones se propagan en línea recta; aquellas llamadas de onda corta, tienen la propiedad de ser reflejadas por ciertas capas ionizadas de la alta atmósfera, reenviándolas hacia la superficie terrestre. Las microondas no sufren reflexión y atraviesan esas capas, perdiéndose en el espacio. De esta manera, las ondas cortas pueden alcanzar grandes distancias; en cambio, las microondas tienen un alcance limitado.

Un satélite que acompañara la rotación de la tierra, para un observador fijo en la superficie terrestre, permanecería estacionario en un punto del cielo, siempre al alcance de las estaciones de comunicación. Con tres satélites en órbita, se asegura una cobertura completa y continua de toda la tierra, con excepción de las regiones polares.

Históricamente, algunos de los satélites de comunicación fueron:

• Misión ECHO (cuatro artefactos lanzados entre 1960 y 1964)
• Misión RELAY(dos artefactos enviados entre 1962 y 1964)
• Misión SIRIO (italiano,1977)
• Misiones GALAXY (tres artefactos enviados entre 1983 y 1984)
• Misiones PALAPA (tres artefactos indonesios lanzados entre 1976 y 1987)

SATÉLITES DE NAVEGACIÓN

Estos aparatos son similares a los satélites geodésicos y se diferencian en que proporcionan información par que una aeronave o un barco pueda calcular su posición con mayor exactitud que por los métodos convencionales relacionados con la posición de las estrellas.

Además de su uso para la navegación, estos satélites son utilizados por el hombre, entre otras aplicaciones, para labores de catastro, exploracion geografica, instalación de industrias, aprovechamiento óptimo de recursos naturales, detección de cuencas acuíferas y seguimiento de animales (de mar, agua y tierra).

SATÉLITES CIENTÍFICOS

Este tipo de satélites fue construido principalmente para obtener información sobre diferentes aspectos vinculados con nuestro planeta, entre los que sobresalen los siguientes:

• características de la ionosfera
• campo magnético en torno a la tierra
• intensidad de la radiación recibida
• densidad y composición de la atmósfera.

Casi simultáneamente con este tipo, se construyeron y enviaron al espacio satélites especialmente adaptados para la investigación astronómica. Se trata de verdaderos observatorios orbitales

Es de destacar los satélites que son utilizados exclusivamente para el estudio del sol; entre los aspectos a estudiar con estos instrumentos, sobresalen:

• tormentas en la fotosfera solar
• evolución de las manchas solares
• viento solar

Sin duda alguna, el campo más importante de utilidad de los satélites científicos astronómicos, es el estudio de las radiaciones. La atmósfera terrestre es un obstáculo para el estudio de las radiaciones del espacio; hasta que comenzaron a utilizarse satélites artificiales, el único medio de conseguir información acerca de ellas era los globos estratosféricos y los cohetes de sondeo equipados con instrumentos registradores.

Desde 1957, los satélites ofrecen grandes ventajas sobre cualquier otro sistema de detección terrestre: mayor altura y más prolongado lapso de permanencia en órbita.

Históricamente, algunos satelites mas importantes puestos en orbita han sido:

• Misiones BEACON (dos artefactos entre 1958 y 1959)
• Misiones OSO (Orbitin Solar Observatories; nueve artefactos lanzados entre 1962 y 1965)
• Misiones ISIS (dos artefactos canadienses, enviados en 1961 y 1971, respectivamente
• Misiones ESA (European Space Agency;seis artefactos enviados entre 1968 y 1978)

2. Se denomina sonda a todo artefacto enviado al espacio por medio de cohetes y provisto de instrumento de medición  y radiocomunicación que le permitan la exploración automática de un objeto particular escogido con anterioridad. Algunas sondas son enviadas a circunnavegar un planeta, a posarse sobre su superficie o simplemente a acercarse lo suficiente como para tomar datos que desde la Tierra son inaccesibles.

La utilización de sondas para la investigación de los planetas y otros astros del Sistema Solar, ha hecho que los observatorios terrestres pierdan competencia en estos temas.

Los datos enviados por las sondas han proporcionado un avance muy importante en el conocimiento científico de los astros del Sistema Solar.

3. En el caso del estudio de la Luna, las sondas empleadas pueden agruparse en cuatro tipos diferentes:

-Sondas de vuelo abierto

-Sondas de alunizaje (tanto de impacto como de alunizaje suave)

-Sondas de alunizaje con órbita intermedia alrededor de la Luna

-Satélites artificiales lunares.

4. Las naves espaciales son uno de los símbolos del siglo XX y los astronautas se identifican como una imagen del hombre “moderno”. Esta etapa comienza el 12 de abril de 1961, con los ciento ocho minutos del viaje orbital de Jurij Alekseevich Gagarin; se trata del primer vuelo del programa soviético VOSTOK, que comprendió un total de seis misiones tripuladas. La última, en la que viajó la primera mujer astronauta, se realizó en 1963. Le siguió el programa VOSHOD, con dos naves; en la segunda, el astronauta A. A. Leonov realizó la primera caminata espacial: durante 23 minutos permaneció “flotando” en el vacío, sujeto a la nave por una cable flexible.

Simultáneamente desde los EE.UU comenzaba la serie de lanzamientos de la naves MERCURY, el primero de los tres programas norteamericanos destinados a poner una hombre en la Luna.

El proyecto MERCURY comenzó en 1958 y acabó en 1963, con un total de nueve vuelos tripulados, precedidos por catorce lanzamientos de ensayo. Luego se inició el programa GEMINI, destinado al adiestramiento y ensayo de técnicas destinadas a desembarcar en nuestro satélite; se buscó probar el encuentro y atraques de naves en el espacio, el perfeccionamiento de sistemas de aterrizaje, el estudio de las reacciones de los astronautas tras largos períodos en el espacio y de su capacidad para abandonar la nave en vuelo y efectuar reparaciones; fueron doce naves lanzadas entre 1964 y 1966.

Finalmente, el programa APOLO logró que los astronautas Armstrong y Aldrin lograran alunizar el día 21 de julio de 1969, a las 2h 55m 20s, en el Mar de la Tranquilidad.

Paralelamente al programa APOLO, desde la base de Baikonur, los soviéticos iniciaron el proyecto SOJUZ, que se trataba de naves maniobrables con las cuales lograron montar una estación orbital, mediante el acoplamiento en pleno espacio de dos naves. Con estos vuelos se ensayaron nuevas técnicas de navegación y nuevas formas de trabajo en el espacio. También pusieron en órbita (en 1971) la estación SALJUT, un módulo habitable que podía funcionar tanto automáticamente como con tripulación a bordo.

Cabe destacar el proyecto en conjunto APOLO-SOJUZ de 1975, entre naves de los programas homónimos.

5. Los llamados laboratorios espaciales, fueron puestos en funcionamiento por los programas SKYLAB y MIR. Estos laboratorios son plataformas situadas en órbitas alrededor de la Tierra, con capacidad para albergar a varios tripulantes durante tiempos relativamente largos, y que disponen de los elementos necesarios para el transporte de sucesivos equipos de astronautas en viajes de ida y vuelta.

6. Los grandes observatorios astronómicos puestos en órbita en los últimos años, han permitido a los científicos acceder a un caudal enorme de información acerca de los astros, el cual, desde los observatorios terrestres es inaccesible.

La atmósfera terrestre actúa como un filtro natural que sólo deja pasar las radiaciones de determinada longitud de onda, impidiendo la transmisión del resto. Algunas pequeñas porciones de la región del infrarrojo y algunas frecuencias particulares de las ondas de radio alcanzan la superficie de la Tierra, el resto de las radiaciones que componen el espectro electromagnético son absorbidas a diferentes alturas sobre el suelo terrestre (como por ejemplo, los rayos X, la radiación ultravioleta y los rayos gamma). Así, la atmósfera resulta un obstáculo para el estudio de estas radiaciones del espacio.

Se trató de buscar soluciones intentando obtener información mediante el empleo de globos y cohetes; finalmente, el desarrollo de técnicas satelitales abrió un campo de nuevos conocimientos, actualmente en pleno desarrollo.

7. 

1. GRO: Gamma-Ray Observatory

2. AXAF: Advanced X-Ray Astrophysics Facility.

3. HST: Hubble Space Telescope.

4. SIRTF: Space Infrared Telescope Facility

5. ROSAT: ROentgenSATellite

5. ULYSSES

5. HIPPARCOS

5. GALILEO

8. La Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) es una organización estatal argentina creada en 1991 y dependiente del Ministerio de Relaciones Exteriores, Comercio Internacional y Culto de ese país. La CONAE es el organismo competente para entender, diseñar, ejecutar, controlar, gestionar y administrar proyectos, actividades y emprendimientos en materia espacial en todo el ámbito de la República Argentina. Su misión es ejecutar el Plan Espacial Argentino, que culmina en el 2015.

Aquél tiene como principal objetivo la generación desde el espacio de información referida al territorio nacional de la Argentina, que combinada con la de otros orígenes, contribuya a mejorar las áreas de la actividad social y económica del país:

• Actividades agropecuarias, pesqueras y forestales.

• Hidrología, clima, mar y costas.

• Gestión de emergencias naturales.

• Vigilancia del medio ambiente y recursos naturales.

• Cartografía, Geología y producción minera.

Para cumplir con su misión la CONAE cuenta con información espacial generada por satélites construidos y diseñados en la Argentina. En conjunto con la empresa INVAP de Bariloche (Sociedad del Estado) y asociándose principalmente con la estadounidense NASA, provee la plataforma satelital y la mayoría de los instrumentos de dichos satélites. Estos son controlados desde la estación terrena Teófilo Tabanera situada en la provincia de Córdoba (está prevista para antes del 2015 la creación de dos estaciones satelitales más, posiblemente en Tierra del Fuego y en la Antártida). Tal es el caso de los denominados Satélites de Aplicaciones Científicas (SAC). Más de 80 universidades, entes, organismos y empresas nacionales participan en los proyectos y actividades de este Plan Espacial.

9. Argentina tiene un desarrollo importante en el área espacial. La CONAE ha puesto en órbita tres satélites de aplicación científica (SAC), con diferentes funciones: SAC-B; SAC-A y SAC-C. Todos fueron construidos en Argentina, por científicos argentinos.

El SAC-B fue lanzado el 4 de Noviembre de 1996. A partir de este satélite se logró el entrenamiento de un grupo de profesionales en ingeniería satelital y el desarrollo de centros de control de los satélites (hardware y software).

El SAC-A fue lanzado el 3 de Diciembre de 1998. La misión de este satélite fue un modelo tecnológico para la que luego fue la Misión del SAC-C. Puso a prueba instrumental desarrollado en el país, potencialmente aplicables para posteriores misiones. Experimentó la infraestructura de equipos de telemetría, telecomando y control.

El SAC-C fue lanzado el 21 de Noviembre de 2000. Es el primer satélite argentino de Teleobservación diseñado por la CONAE y construido por completo en la Argentina. Desde su puesta en órbita cumple exitosamente su misión de monitorear y generar información desde el espacio que se usa en estudios de los oceános, agricultura, minería, geología, cartografía, y educación, entre otros temas.

El SAC-C lleva entre su instrumental tres cámaras especiales que son las que generan las imágenes satelitales utilizadas en las aplicaciones científicas. También tiene otras importantes herramientas, aportadas por otras agencias espaciales.

La NASA, que se asoció en esta misión ofreciendo los servicios de lanzamiento y dos instrumentos para mediciones científicas. También las Agencias Espaciales de Italia, Francia y Dinamarca participaron con más tecnología. En instalaciones de la Agencia Espacial de Brasil  se realizaron las pruebas de lanzamiento.

CONAE sigue desarrollando nuevos satélites: SAC-D que estudiará los océanos, y el SAOCOM, utilizará tecnología de última generación para determinar la humedad de los suelos, información vital para la generación de modelos hidrológicos, productividad agrícola y control de inundaciones, entre otras utilidades que involucran el cuidado ambiental.

10. SAC-C: De observación de la Tierra
Lanzado 2000, se mantiene en buen funcionamiento, a pesar de que se le estimaba un tiempo de vida de tan sólo 4 años. Se trata de un satélite mediano de 485 kg de peso, de órbita baja, para la observación de la superficie terrestre por medio de 3 cámaras. Tiene como misión el monitoreo del ambiente y de catástrofes naturales. Obtiene imágenes de todo el territorio nacional, y de países limítrofes, en tiempo real; y produce imágenes del resto del mundo en modo almacenado. Los países asociados a esta misión son: EE.UU, Italia, Dinamarca, Francia y Brasil.
Reúne diez cargas útiles pertenecientes a cinco de los seis países mencionados. De estas cargas, las más importantes para la Argentina son sus tres potentes cámaras ópticas de observación de la superficie terrestre. Fueron desarrolladas por INVAP con una combinación de "bandas", resoluciones y sensibilidades que resulta ideal para el monitoreo del ambiente terrestre y marítimo de la Argentina.

11. Una imagen satelital se puede definir como la representación visual de la información capturada por un sensor montado en un satélite artificial. Estos sensores recogen información reflejada por la superficie de la tierra que luego es enviada a la Tierra y que procesada convenientemente entrega valiosa información sobre las características de la zona representada.

Ampliando lo suficiente una imagen digital (zoom) en la pantalla de una computadora, pueden observarse los píxeles que componen la imagen. Los píxeles son los puntos de color (siendo la escala de grises una gama de color monocromática). Las imágenes se forman como una sucesión de píxeles. La sucesión marca la coherencia de la información presentada, siendo su conjunto una matriz coherente de información para el uso digital. El área donde se proyectan estas matrices suele ser rectangular. La representación del píxel en pantalla, al punto de ser accesible a la vista por unidad, forma un área homogénea en cuanto a la variación del color y densidad por pulgada, siendo esta variación nula, y definiendo cada punto en base a la densidad, en lo referente al área.

12. Las imágenes satelitales permiten en la actualidad obtener información importante para una serie de instituciones y disciplinas que centran su estudio en el territorio y sus componentes. Su uso abarca desde las relaciones internacionales hasta la prevención de desastres naturales y, aun cuando nuestro país está iniciándose en esta tecnología espacial, los objetivos apuntan a diversificar las aplicaciones y aportes en la materia.Con motivo de su lanzamiento, se llevó a cabo el pasado martes 16 de abril el Seminario titulado “Aplicación de las imágenes del satélite chileno para el desarrollo del país”, el cual apuntó a describir las posibilidades existentes para el mundo académico y social en el uso de imágenes satelitales de alta definición.La actividad, desarrollada en el Salón de Honor de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, contó con la participación del Servicio Aerofotogramétrico (SAF) dependiente de la Fuerza Aérea de Chile. Este organismo es el ente técnico y oficial del Estado destinado a la obtención y procesamiento de imágenes, sean estas aéreas o espaciales.


Imágenes satelitales

LEYES 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.

Segunda ley (1609): el radio vector que une un planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.

Tercera ley (1618): para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital el directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor de su órbita elíptica.

Donde T es el período orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol), L la distancia media del planeta con el Sol, y K la constante de proporcionalidad.

Estas leyes se aplican a otros cuerpos astronómicos que se encuentran en mutua influencia gravitatoria, como el sistema formado por la Tierra y la Luna.

Actividades

Algunos problemas resueltos...

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DEL SISTEMA SOLAR

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 (500 a.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 sí misma en 24 horas mientras que el cielo está en reposo.

TALES (600 a.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 está 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 (410 a.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 círculo 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 de nosotros.

PLATÓN: por su parte sostenía que la tierra estaba inmóvil en el centro del universo diseñando un sistema geométrico sencillo.

EUDOXIO: consideraba que cada planeta se encontraba fijo al ecuador de una esfera que rotaba uniformemente alrededor de sus dos polos

.

2. MODELO GEOCÉNTRICO: Los primeros estudios cosmológicos que tuvieron seria repercusión en las creencias humanas fueron los del filósofo griego Aristóteles.  La teoría geocéntrica es una antigua teoría que coloca la Tierra en el centro del universo, y los astros, incluido el Sol, girando alrededor de la Tierra. Dichos astros giraban circularmente teniendo todos como eje de giro a la Tierra. Además atribuyó una naturaleza celeste a dichos cuerpos: su movimiento era circular porque se consideraba el único movimiento perfecto.

En el siglo II d.C. Claudio Ptolomeo sugirió un nuevo modelo en el que dotaba a los planetas de diversos movimientos simultáneos.

MODELO HELIOCÉNTRICO: El heliocentrismo es un modelo astronómico según el cual la Tierra y los planetas se mueven alrededor de un Sol relativamente estacionario y que está en el centro del Sistema Solar. Históricamente, el heliocentrismo se oponía al geocentrismo, que colocaba en el centro a la Tierra. La idea de que la Tierra gira alrededor del Sol fue propuesta desde el siglo III a.C. por Aristarco de Samos, aunque no recibió apoyo de otros astrónomos de la antigüedad.

No fue sino hasta el siglo XVI, durante el Renacimiento, cuando un modelo matemático completamente predictivo de un sistema heliocéntrico fue presentado por el matemático, astrónomo y clérigo católico polaco Nicolás Copérnico, con la publicación en 1543 del libro “De Revolutionibus Orbium Coelestium”. Esto marcó el inicio de la “Revolución copernicana”. En el siglo siguiente, Johannes Kepler trabajó y expandió este modelo para incluir órbitas elípticas. Sus trabajos fueron apoyados por observaciones hechas con un telescopio que fueron presentadas por Galileo Galilei.

Con las observaciones de William Herschel, Bessel y otros, los astrónomos terminaron por aceptar que el Sol no se encuentra en el centro del universo en la década de 1920, Edwin Hubble demostró que formaba parte de un complejo aún mucho mayor: la galaxia (la Vía

Láctea), y que esta era tan sólo una entre miles de millones de galaxias más.

3. El sistema ptolemaico era un sofisticado sistema astronómico diseñado para calcular las posiciones de los planetas hasta un alto grado de exactitud.

En el sistema ptolemaico, cada planeta es movido por dos o más esferas: una esfera es su deferente que se centra en la Tierra, y la otra esfera es el epiciclo que se encaja en el deferente. El planeta se encaja en la esfera del epiciclo. El deferente rota alrededor de la Tierra mientras que el epiciclo rota dentro del deferente, haciendo que el planeta se acerque y se aleje de la Tierra en diversos puntos en su órbita, inclusive haciendo que disminuya su velocidad, se detenga, y se mueva en el sentido contrario (en movimiento retrógrado). Los epiciclos de Venus y de Mercurio están centrados siempre en una línea entre la Tierra y el Sol (Mercurio más cercano a la Tierra), lo que explica porqué siempre se encuentran cerca de él en el cielo. El orden de las esferas ptolemaicas a partir de la Tierra es:

• Luna
• Mercurio
• Venus
• Sol
• Marte
• Júpiter
• Saturno

• Estrellas no fijas
• 

El modelo del deferente-y-epiciclo había sido utilizado por los astrónomos griegos por siglos, como lo había sido la idea del excéntrico (un deferente levemente desviado del centro de la Tierra).

Desafortunadamente, el sistema que estaba vigente en la época de Ptolomeo no concordaba con las mediciones, aún cuando había sido una mejora considerable respecto al sistema de Aristóteles. Algunas veces el tamaño del giro retrógrado de un planeta (más notablemente el de Marte) era más pequeño y a veces más grande. Esto lo impulsó a generar la idea de un ecuante.

El ecuante era un punto cerca del centro de la órbita del planeta en el cual, si uno se paraba allí y miraba, el centro del epiciclo del planeta parecería que se moviera a la misma velocidad. Por lo tanto, el planeta realmente se movía a diferentes velocidades cuando el epiciclo estaba en diferentes posiciones de su deferente. Usando un ecuante, Ptolomeo afirmaba mantener un movimiento uniforme y circular, pero a muchas personas no les gustaba porque pensaban que no concordaba con el dictado de Platón de un "movimiento circular uniforme". El sistema resultante, el cual eventualmente logró amplia aceptación en occidente, fue visto como muy complicado a los ojos de la modernidad; requería que cada planeta tuviera un epiciclo girando alrededor de un deferente, desplazado por un ecuante diferente para cada planeta. Pero el sistema predijo varios movimientos celestes, incluyendo el inicio y fin de los movimientos retrógrados, medianamente bien para la época en que se desarrolló.

Su aportación fundamental fue su modelo del Universo: creía que la Tierra estaba inmóvil y ocupaba el centro del Universo, y que el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas giraban a su alrededor. A pesar de ello, mediante el modelo del epiciclo-deferente, cuya invención se atribuye a Apolonio, trató de resolver geométricamente los dos grandes problemas del movimiento planetario.

• La retrogradación de los planetas y su aumento de brillo mientras retrogradan
• La distinta duración de las revoluciones siderales

Sus teorías astronómicas geocéntricas tuvieron gran éxito e influyeron en el pensamiento de astrónomos y matemáticos hasta el siglo XVI.

4. Los planetas, además de girar circularmente alrededor de la Tierra como decía Aristóteles, se desplazaban en movimientos circulares secundarios llamados epiciclos, circunferencias menores al llamado deferente (movimiento de traslación alrededor de la Tierra de Aristóteles). Por ello, los movimientos celestes eran una conjunción de movimientos circulares que vistos todos ellos desde la Tierra daban la impresión de ser un sólo movimiento irregular e imperfecto. Está claro que cada planeta tiene su movimiento propio, diferente para cada uno, con irregularidades características de cada astro. Por ello, cada movimiento planetario tenía determinados epiciclos, no correspondidos con los epiciclos de cualquier otro planeta, es decir, cada astro tenía un número diferente de epiciclos, en momentos diferentes y en situaciones también distintas. Con ello podemos observar que en vez de hablar de un modelo astronómico, estamos inmersos en un conjunto de singularidades, distintas para cada planeta y que no siguen orden alguno, no siguen un patrón que determine que estamos ante un modelo correcto: simplemente nos encontramos ante un método que reproducía el conjunto de observaciones conocidas y las ajustaba a las nuevas observaciones.

5. En 1543 la teoría geocéntrica enfrentó su primer cuestionamiento serio con la publicación de De Revolutionibus Orbium Coelestium de Copérnico, que aseguraba que la Tierra y los demás planetas, contrariamente a la doctrina oficial del momento, rotaban alrededor del Sol. Sin embargo, el sistema geocéntrico se mantuvo varios años, ya que el sistema copernicano no ofrecía mejores predicciones de las efemérides cósmicas que el anterior, y además suponía un problema para la filosofía natural, así como para la educación religiosa.

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, lo cual es falso por comprobaciones astronómicas hechas hoy en día, gracias a la tecnología y sus avances.

Las ideas principales de su teoría eran:

1. Los movimientos celestes son uniformes, eternos, y circulares o compuestos de diversos ciclos (epiciclos).
2. El centro del universo se encuentra cerca del Sol.
3. Orbitando alrededor del Sol, en orden, se encuentran Mercurio, Venus, la Tierra y la Luna, Marte, Júpiter, Saturno. (Aún no se conocían Urano y Neptuno.)
4. Las estrellas son objetos distantes que permanecen fijos y por lo tanto no orbitan alrededor del Sol.
5. La Tierra tiene tres movimientos: la rotación diaria, la revolución anual, y la inclinación anual de su eje.
6. El movimiento retrógrado de los planetas es explicado por el movimiento de la Tierra.
7. La distancia de la Tierra al Sol es pequeña comparada con la distancia a las estrellas.

6. La ruptura básica que representaba para la ideología religiosa medieval, la sustitución de un cosmos cerrado y jerarquizado, con el hombre como centro, por un universo homogéneo e indeterminado (y a la postre incluso infinito), situado alrededor del Sol,hizo dudar a Copérnico de publicar su obra, siendo consciente de que aquello le podía acarrear problemas con la Iglesia.

Poner en tela de juicio que el hombre está en el centro del Universo para contemplarlo significa ir en contra del más grande de los ideales: el de la contemplación por parte del hombre de la majestuosidad de los cielos hechos por Dios. La importancia de la obra de Copérnico es ser una obra revolucionaria, precursora de grandes cambios científicos.

Copérnico tuvo en contra al cristianismo de la época que hizo suyos los presupuestos aristotélicos del mundo antiguo. Fue objeto de numerosas críticas, en especial de la Iglesia, por negar que la Tierra fuera el centro del Universo.

7. SISTEMA DE BRAHE:  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 esa época.

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 Brahe pensaba que la órbita de los mismos era circular, cuando en realidad son elipses.

Sistema de Brahe

8. Las palabras de Albert Einstein nos dan a entender que es tan importante la experiencia como los conocimientos previos que el investigador tiene acerca de un tema.

9. Hizo que se construyera Uraniborg, un palacio que se convertiría en el primer instituto de investigación astronómica. Los instrumentos diseñados por Brahe le permitieron medir las posiciones de las estrellas y los planetas con una precisión muy superior a la de la época. Atraído por la fama de Brahe, Johannes Kepler aceptó una invitación que le hizo para trabajar junto a él en Praga. Tycho pensaba que el progreso en astronomía no podía conseguirse por la observación ocasional e investigaciones puntuales sino que se necesitaban medidas sistemáticas, noche tras noche, utilizando los instrumentos más precisos posibles.

Tras la muerte de Brahe las medidas sobre la posición de los planetas pasaron a posesión de Kepler, y las medidas del movimiento de Marte, en particular de su movimiento retrógrado fueron esenciales para que pudiera formular las tres leyes que rigen el movimiento de los planetas. Posteriormente, estas leyes sirvieron de base a la ley de la gravitación universal de Newton.

A raíz de una conjunción entre Júpiter y Saturno que se produjo el 24 de agosto de 1563, fue cuando se dio cuenta de los errores en que incurrían las previsiones astronómicas: hasta de un mes, e incluso en las tablas más precisas varios días. Brahe se percató de la necesidad de compilar nuevas y precisas observaciones planetarias que le permitieran realizar tablas más exactas.

Se instaló a principios de 1569 en Augsburgo donde continuó con sus observaciones astronómicas ayudándose de un gigantesco cuadrante de 6 metros de radio que se hizo construir.

En 1572 observó un extraño acontecimiento en la constelación de Casiopea: había aparecido una nueva estrella que fue visible durante dieciocho meses. Sus observaciones sobre el astro, hoy conocido como la supernova SN 1572 o Nova Tycho, las resumió en un libro titulado De nova stella, en el que aparece por primera vez en el vocabulario astronómico la palabra nova. Inicialmente la estrella era tan brillante como Júpiter pero pronto superó la magnitud -4, siendo visible incluso de día. Poco a poco fue desvaneciéndose hasta dejar de ser visible hacia marzo de 1574. Cuando Tycho publicó las observaciones detalladas de la aparición de esta supernova se convirtió instantáneamente en un respetado astrónomo. Llamó a la estrella Stella Nova.

En la isla de Hven Tycho Brahe construyó un segundo observatorio además de Uraniborg, Stjerneborg, que estaba equipado con el mejor instrumental de la época. También instaló una imprenta y hasta una fábrica de papel para asegurarse la publicación de sus obras.

La labor principal que desarrolló Tycho Brahe en las dos décadas que pasó trabajando en Uraniborg fue la rutinaria de medir las posiciones de los planetas con respecto a las estrellas fijas. El 13 de noviembre de 1577, divisó un cometa, fueron sus cálculos los que se consideraron la demostración definitiva de que su órbita discurría entre los planetas y no entre la Tierra y la Luna.

Entre 1587 y 1588 expuso un modelo del universo intermedio entre el de Ptolomeo y Copérnico, en el que aunque la Tierra se considera fija y el Sol gira en torno a ella, era el Sol el centro de las órbitas de los demás planetas.

Llegó a compilar un catálogo de unas mil estrellas fijas en 1595 cuyas posiciones midió con una precisión muy superior a la alcanzada hasta entonces. Las mejores medidas de Tycho alcanzaban precisiones de medio minuto de arco. Estas medidas le permitieron mostrar que los cometassno eran fenómenos meteorológicos sino objetos más allá de la Tierra.

Tycho Brahe y Johannes Kepler e entrevistaron por primera vez el 4 de febrero de 1600. Desde el principio las relaciones entre ambos fueron tensas. Finalmente las cosas se arreglaron hasta el punto de que juntos recopilaron unas nuevas tablas de posiciones estelares, que serían posteriormente conocidas como Tablas rudolfinas.

En su lecho de muerte encomendó a Kepler la tarea de terminar las Tablas rudolfinas y le cedió la responsabilidad de todos sus datos astronómicos con el encargo expreso de que demostrara en base a ellos la validez de su modelo del universo frente al de Copérnico.

Tycho Brahe fue el último de los grandes astrónomos observadores de la era previa a la invención del telescopio.

El conjunto completo de observaciones de la trayectoria de los planetas fue heredado por Johannes Kepler, ayudante de Brahe en aquel tiempo. Gracias a estas detalladas observaciones Kepler sería capaz, unos años más tarde, de encontrar las hoy denominadas leyes de Kepler que gobiernan el movimiento planetario.

10. 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 permitió afirmar el modelo heliocéntrico propuesto por Copérnico y explicar los movimientos que realizan los planetas en torno al sol.

11. El telescopio que construyó Galileo en el año 1609, se componía de un tubo de 1500 mm.a 2000 mm. , tenía un objetivo plano-convexo y la parte que se correspondía con el ocular era un plano cóncavo que se encontraba dentro de un pequeño tubo que le permitía ajustarlo para hacer enfoque. Con este primer telescopio, obtenía entre 15 y 20 aumentos. Es el único de la época que consigue obtener una imagen derecha gracias a la utilización de una lente divergente en el ocular. Utilizando telescopios progresivamente más potentes, Galileo realizó muchos descubrimientos de gran importancia.

Cuando Galileo observó la Vía Láctea, detectó que la misma estaba compuesta por una inmensa cantidad de estrellas. Observaba con su instrumento, que le proporcionaba pocos aumentos (llegó a obtener 30 aumentos), estrellas y más estrellas que no eran visibles a simple vista.

También observó la Luna, describió y dibujó su superficie percibiendo que la misma tenía montañas, cráteres y llanuras.

Observó a los planetas, descubriendo en 1610 cuatro objetos algo difusos en las cercanías del planeta Júpiter, los que hoy conocemos como los cuatro satélites galileanos de Júpiter, observó al planeta Saturno pero no alcanzó a interpretar sus anillos.

Otro de los descubrimientos de Galileo, fueron las manchas solares, este descubrimiento provocó rechazo en los círculos religiosos dado que decían que el Sol era un símbolo de Dios y consideraban que debía ser absolutamente perfecto.

12. Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas.

13. El 13 de marzo de 1781 Herschel con un telescopio de 6.2'' descubrió lo que hoy conocemos como planeta Urano. Cerca de la estrella H Geminorum encontró una estrella que no figuraba en sus catálogos y al cambiar de aumentos notó un cambio apreciable en el tamaño y a su vez fue capaz de distinguir un disco y su limbo. Herschel notificó su hallazgo a la Royal Society. Podemos decir pues que el descubrimiento de Urano se debió casi a la casualidad.

Tiempo después Anders Lexell se encargaría de determinar los elementos orbitales, llegando a que el periodo orbital del nuevo planeta estaba entre 82 y 83 años y la distancia al Sol era de unas 19 unidades astronómicas (ua). Recordemos que 1 ua es igual a la distancia que separa la Tierra del Sol, que es aproximadamente 149.59 millones de km.

La elección del nombre para el nuevo planeta no estuvo exenta de polémica. Tras varios nombres propuestos, E. Bode, el astrónomo de la famosa ley que lleva su nombre y que explica la regularidad en las órbitas de los planetas, optó por Urano, que en la mitología es el padre de Saturno, por lo que el nombre tenía toda su lógica.

Como era de esperar, al nuevo planeta se le hizo un seguimiento a lo largo del tiempo y de los años y con ello empezaron los problemas. Según el astrónomo francés A. Bouvard la trayectoria de Urano antes de 1781 era incompatible con las observaciones posteriores a 1820. En este intervalo de años Urano parecía ir más rápido de lo normal y su velocidad iba incrementándose de año en año. Posteriormente el planeta empezó a ralentizarse como si hubiera una fuerza que lo frenase. T.J. Hussey fue el primero en sugerir la existencia de un cuerpo que perturbara el movimiento de Urano y pidió ayuda a G. Airy del Royal Observatory en Greenwich.

En este punto entran en escena dos astrónomos talentosos a los que más tarde se les otorgaría el descubrimiento del nuevo planeta. Se trata del inglés John Couch Adams y del francés Urbain Le Verrier.

J. C. Adams supuso que el elemento perturbador de la órbita era un planeta que se hallaba a una distancia de 38 unidades astronómicas. La particularidad de este número se debe a lo que los astrónomos conocían en su tiempo como ley de Bode. Esta ley da cuenta de las distancias de los planetas con respecto al Sol, las cuales siguen una sencilla regla numérica. Este patrón de distancias se había comprobado para todos los planetas, incluido Urano y había permitido incluso deducir la existencia del cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter.

En 1843 Adams envió sus cálculos a George Airy, astrónomo real del Royal Observatory en Greenwich, quien pidió a aquel datos más claros. Desde entonces la falta de interés de Airy por los resultados de Adams hizo que éste dejara de prestar más atención.

Al mismo tiempo en que se gestaba todo esto en Inglaterra, Urbain Le Verrier, director del Observatorio de París, se interesó por el mismo problema. Le Verrier usó teoría de perturbaciones y el cálculo de órbitas desarrollado unos años antes por Gauss. El problema a resolver en este caso era bastante arduo, pues se trata de un problema de perturbaciones inverso, es decir, mediante el método de perturbaciones, conociendo el movimiento principal de un astro, se puede predecir su movimiento futuro por la presencia de otro astro que altera la órbita. En el caso de Urano lo que vemos ya es el movimiento perturbado, del cual se ha de deducir cuales son las características del astro que altera el movimiento de Urano.

Le Verrier partió de varias hipótesis para explicar el peculiar comportamiento de Urano.

Desde 1781, año del descubrimiento de Urano, hasta 1822, el movimiento del planeta fue acelerándose cada vez más, y luego retrasándose, como ya constatara A Bouvard. A medida que nos acercamos a 1822 el supuesto planeta perturbador acelera el movimiento de Urano pues la fuerza con la que tira del planeta es mayor porque disminuye la distancia. Pasado ese año la tendencia se invierte al aumentar la distancia entre ambos. Este modelo es puramente cualitativo y no cuantitativo, por lo que no puede predecir exactamente donde se hallará el planeta perturbador de la órbita. Le Verrier llegó a pensar incluso que un gran cometa podría haber colisionado con Urano sacándolo un poco de su órbita. Y aún llegó más allá atreviéndose incluso a decir que la ley de la gravitación universal de Newton no era completamente cierta.

El descubrimiento

Tanto Airy como Adams hicieron sus predicciones. En los años de las observaciones sus medidas son coincidentes en lo que a distancias heliocéntricas respecta. Con estos resultados Le Verrier presentó en agosto de 1846 una memoria en la Academia de Ciencias de Francia y escribió a Jean Gottfried Galle del observatorio de Berlín. El 23 de septiembre llegó la carta a Berlín y Johann Encke autorizó el uso del telescopio esa misma noche. Y en esa maravillosa noche Jean G. Galle encontró un punto luminoso que no figuraba en ninguna de las cartas que tenían en el observatorio. Este punto se encontraba a menos de 1º de la posición prevista por Le Verrier y a 12º de la calculada por Adams.

La polémica

Desde el mismo momento del descubrimiento ya empezó la polémica en la que se podían distinguir dos frentes. Por una parte, ¿quién había sido el descubridor del nuevo planeta? Resulta claro que tanto Le Verrier como Adams hicieron sus predicciones. Las del primero resultaron ser las más acertadas y el segundo tuvo la mala fortuna de no ser apoyado y asesorado. Igualmente también posee mérito Galle ya que fue quien apuntó el telescopio y vio el nuevo planeta.

El otro frente vino a consecuencia del nombre que se le iba a dar al nuevo astro. Galle sugirió que se bautizara con el nombre de “Janus” y Le Verrier nada menos que con su propio nombre “Le Verrier”.

Los ingleses amenazaron con cambiar a Urano de nombre y rebautizarlo como “Herschel”, como no podía ser de otra manera. Al final se calmaron los ánimos y el nuevo mundo pasó a llamarse Neptuno y el casi rebautizado “Herschel” volvió a ser Urano.

La disputa por la titularidad del descubrimiento se resolvió al final de manera equitativa, por lo que Neptuno figura como el único descubrimiento tripartito de la historia de la astronomía. Sus descubridores fueron evidentemente Adams, Le Verrier y Jean G. Galle.

Últimos ajustes de la órbita de Neptuno

La historia no acaba aquí. El nuevo mundo, allende Urano, dio de nuevo que hablar cuando el astrónomo americano Sears Cook Walker y el alemán Petersen empezaron a hacer una recopilación de las cartas celestes de la época del astrónomo francés Lalande, años más tarde del descubrimiento. Estos astrónomos llegaron a la conclusión de que el francés llegó a observar Neptuno entre el 8 y el 10 de mayo de 1795. Walker rehizo los cálculos con los datos de Lalande y encontró que la posición de Neptuno en la época del descubrimiento (1846) era compatible con la calculada por Le Verrier, pero este último falló en la distancia de Neptuno al Sol. Según los cálculos de Walker, corroborados años más tarde, la distancia de Neptuno al Sol es de unas 30 unidades astronómicas. Así las cosas podemos resumir en la siguiente tabla los resultados obtenidos por Adams, Le Verrier y Walker con respecto a Neptuno.