Johannes Kepler y las leyes que rigen al sistema solar

kepler

La historia de Johannes Kepler es verdaderamente fascinante.

Sin duda, una personalidad algo subestimada durante su propio tiempo, pero hoy en día tenemos un supertelescopio bautizado con su nombre. Tres leyes astronómicas universales también llevan su nombre. Además, el planeta más parecido a la Tierra también (Kepler 186F).


¿Te gusta leer sobre astronomía? Entonces no te puedes perder nuestro nuevo artículo sobre Púlsares: los faros para navegar en el cosmos


Por eso, en éste interesante artículo no quiero hablarte sobre ciencia o alguna teoría. Esta vez te voy a contar la interesante historia de Johannes Kepler y cómo fue que dedujo lo que hoy conocemos como las 3 leyes de Kepler, las normas que nos permiten entender la forma en que los planetas orbitan las estrellas.

Tal vez no sepas mucho sobre él porque su nombre no ha ganado tanta fama como Einstein, Copérnico o Newton, pero Johannes Kepler fue la mente maestra que triunfó donde otros genios fallaron y nos llevó a comprender la forma en que los planetas orbitan en torno a nuestro sol, un descubrimiento que fungió como piedra angular para comprender la dinámica cósmica.

Pero las cosas no estuvieron fáciles para él.

Cabe destacar que la Europa reformista en la que nació y creció Kepler no era exactamente el ambiente ideal para sus teorías científicas vanguardistas, por el contrario, las pestes, guerras y la presión político - religiosa del momento supusieron fuertes piedras en su desempeño intelectual.

De hecho, en algunas regiones de Europa todavía estaba vigente la teoría geocéntrica y se creía que el movimiento de los cuerpos celestes en el espacio estaba regido por leyes divinas.

¡Pobre Kepler!

CONTENIDO DEL ARTÍCULO

    Biografía de Johannes Kepler

    Johannes Kepler nació en Württemberg, Alemania en 1571. Destacado matemático, físico y observador astronómico, hoy en día es famoso por haber propuesto las leyes que rigen la dinámica de las órbitas planetarias de nuestro sistema solar. 

    Johannes nació en el seno una familia protestante alemana, hijo de un mercenario militar y una mujer sospechosa de brujería, la turbulenta infancia de Johannes no se perfilaba bien para terminar siendo uno de los la astrónomos más influyentes de la historia.

    Pero así fue. Kepler superó las adversidades de sus primeros años y la temprana desaparición de su padre a fuerza de ingenio, inclusive mientras trabajaba a medio tiempo en plantaciones agrícolas como un simple recolector. 

    Pero las cosas cambiaron en el año 1584, cuando a los 18 años fue aceptado en el seminario protestante de Adelberg, donde, en un principio, planeaba dedicar su vida a la teología. Sin embargo, tan pronto como entró al seminario, destacó por una compresión sobresaliente de las matemáticas, lo que le mereció un cupo en el seminario superior de Maulbronn, tan solo dos años después.

    En el año 1589 ingresa con recomendaciones a la Universidad de Tubinga, donde estudia ética, matemática, hebreo, astronomía y física pura. Por suerte, Michael Maestlin se cruza en el camino de Kepler, volviéndose su amigo y tutor académico, quien finalmente lo instruye (de manera extracurricular) en la teoría heliocentrista copernicana, lo que hoy sabemos que definiría para siempre el curso de las investigaciones y teorías propuestas por Kepler.

    Para 1594 Kepler era un reconocido matemático en alemania y se desempeñó como profesor de matemática en el instituto luterano de Graz durante varios años. Fue allí donde desarrolló una idea, que más adelante se convirtió en una obsesión por comprender la naturaleza del movimiento de los astros en el sistema solar.

    Resultaba sumamente curioso que las investigaciones de Kepler se apoyaban sobre dos piedras centrales:

    La primera sería su implacable búsqueda del conocimiento científico, al igual que su inigualable talento para los cálculos. Para Kepler, todo debía ser comprobable con números.

    Por otra parte, Kepler poseía un profundo arraigo luterano, que le hacía creer que podía usar los cálculos para demostrar que el universo era el producto de la creación divina y por lo tanto todas las piezas debían encajar en armonía perfecta.

    Obra científica de Kepler

    kepler

    En un principio, Kepler estaba convencido de que la teoría de la armonía universal de Pitágoras era aplicable para explicar el movimiento planetario en torno a nuestra estrella. Kepler creía que las órbitas, perfectamente circulares debían “calzar” dentro de los poliedros perfectos propuestos también en la teoría copernicana.

    Después de todo, Kepler no podía creer que fuera casualidad que el número de poliedros propuestos, en un comienzo por pitágoras y luego planteados en la teoría de copérnico, fuera igual que el número de planetas de nuestro sistema solar.

    El problema es que para el momento no existía el telescopio como lo conocemos hoy y solo se conocían 6 de los 9 planetas del sistema solar, La Tierra más los otros 5 visibles en el cielo nocturno sin telescopio (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno). Urano, Neptuno y Plutón tardarían un par de cientos de años aún en ser descubiertos.

    ¡Vaya dato que le faltaba a Kepler!

    Durante muchos años, Kepler intentó por todos los medios encontrar la prueba científica de su teoría, pero jamás logró la armonía entre los poliedros perfectos y las órbitas circulares. Eventualmente, dejaría la idea en reposo y aceptaría un trabajo en Dinamarca, para hacer una colaboración con Tycho Brahe, quien había construido el observatorio astronómico más avanzado de la época.

    Kepler estaba convencido de que, para lograr una explicación matemática para sus teorías, necesitaría los instrumentos y la capacidad de observación astronómica a la que únicamente Tycho podía acceder. Lamentablemente, Tycho murió solo dos años después, antes de que lograran consolidar las teorías con las observaciones.

    Pero no todo fue en vano.

    Los planetas trazan elipses al orbitar

    Sin embargo, durante sus dos años de colaboración Kepler, si logró comprobar algo (o más bien descartar algo): los planetas no se mueven en las órbitas circulares perfectamente armónicas que describía Copérnico, esto echó por tierra definitivamente su concepción de que el sistema solar había sido diseñado de manera perfecta por Dios, usando figuras geométricas simples.

    Por suerte, el quiebre en la fé de Kepler solamente sirvió para impulsarlo aún más en su investigación, inclusive siguió trabajando al enviudar de su primera esposa, probando durante años miles de diferentes combinaciones posibles para las órbitas, usando todo tipo de círculos, óvalos y finalmente, elipses.

    Al llegar a probar elipses para describir trayectorias orbitales de los planetas dio en el clavo.

    Kepler usó los cálculos obtenidos de estas teorías para publicar sus famosas tres leyes en un ensayo llamado Astronomia Nova. Éstas, más adelante serían rebautizadas como Leyes de Kepler, por el físico Isaac Newton, con quien Kepler intercambió más de una docena de cartas para discutir sus teorías.

    Las Leyes de Kepler

    leyes de kepler

    Es importante destacar la importancia que tuvieron las leyes de Kepler en la transformación del estudio de la Fisica durante el siglo XVII, inclusive para el planteamiento de teorías muy importantes, como la teoría de la gravitación universal de Newton.

    Sin saberlo, Kepler había comprendido el efecto de la fuerza gravitacional del sol en el recorrido orbital de los planetas. Es decir, cuanto más cerca se encuentre un planeta de su estrella, más rápidamente éste se moverá. Algo que expresó en la segunda Ley de Kepler.

    Primera Ley de Kepler

    Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas. El Sol se encuentra siempre en uno de los focos de la elipse.

    Hoy en día lo vemos como algo muy básico, pero si lo piensas bien, Kepler logró consolidar los cálculos que hoy en día nos permiten saber con precisión la forma en que los planetas se mueven y eso nos permite predecir dónde estará un planeta en un momento determinado, bien sea en relación al sol o en relación a los demás planetas del sistema.

    Segunda Ley de Kepler

    El radio vector que une a un planeta y el Sol recorre áreas iguales en tiempos iguales.

    Si ya hemos dicho que los planetas se mueven más rápido al acercarse al perihelio (distancia más cercana al sol en la órbita) por efecto de su fuerza gravitacional, ¿Como es posible que la órbita recorre distancias iguales en tiempos iguales?

    Esto ocurre porque las áreas recorridas por el planeta de acuerdo a su órbita son equivalentes a la constancia del momento angular.

    Lo que quiere decir es que, no importa a qué velocidad se desplace el planeta, éste siempre habrá cubierto la misma área de su propia órbita, ya que mientras se desplaza más rápido, lo hace en un ángulo más cerrado en referencia al sol y cuando se desplaza más lento, lo hace en un ángulo más abierto, cubriendo mayores áreas en menos tiempo.

    Tercera Ley de Kepler

    Para cualquier planeta, el cuadrado de su periodo orbital es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor de su órbita elíptica.

    La tercera Ley de Kepler, aunque incurre en cálculos matemáticos complicados, la verdad nos ha servido en la actualidad para poder calcular el tiempo que un planeta debe tardar en recorrer la órbita en torno a su propia estrella. Esta Ley ha sido demostrada y es aplicable para todos los planetas descubiertos hasta el momento.

    Los comentarios para este artículo se han cerrado.

    Subir