En tiempos antiguos, la gente creía que la Tierra era el centro del universo y el Sol giraba a nuestro alrededor. Muchos años mas tarde y gracias a la teoría heliocéntrica, ahora sabemos que la verdad es todo lo opuesto; el Sol es el centro de nuestro sistema solar y giramos alrededor de él.
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Significado de Heliocentrismo
La palabra “helios” en griego significa “Sol”, mientras que “heliocéntrico” significa que el Sol está en el centro. Un sistema heliocéntrico es uno en el que los planetas giran alrededor de un Sol fijo. Por lo tanto, Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter y Saturno giran alrededor del Sol. La luna es la única esfera celeste en este sistema que gira alrededor de la Tierra; sin embargo, también forma parte de la órbita de la Tierra alrededor del Sol.
¿En qué consiste la Teoría Heliocéntrica?
La revolución científica, que tuvo lugar en los siglos XVI y XVII, fue un tiempo de aprendizaje y descubrimiento sin precedentes. Durante este período, se establecieron los cimientos de la ciencia moderna, gracias a los avances en los campos de la física, las matemáticas, la química, la biología y la astronomía. Y cuando se trata de astronomía, el erudito más influyente fue indiscutiblemente Nicolás Copérnico, el hombre acreditado con la creación del modelo heliocéntrico del universo.
Sobre la base de las observaciones en curso de los movimientos de los planetas, así como también de las teorías anteriores como la geocéntrica, Copérnico propuso un modelo del universo donde la Tierra, los planetas y las estrellas giraban alrededor del Sol. Al hacerlo, resolvió los problemas matemáticos y las inconsistencias que surgieron del modelo geocéntrico y sentó las bases de la astronomía moderna.
Si bien Copérnico no fue el primero en proponer un modelo del Sistema Solar en el que la Tierra y los planetas giraban alrededor del Sol, su teoría heliocéntrica del universo fue novedosa y oportuna. Por un lado, se produjo en un momento en que los astrónomos europeos luchaban por resolver los problemas matemáticos y de observación que surgían del modelo ptolemaico del universo, basado en el geocentrismo.
Además, el modelo de Copérnico fue el primer sistema astronómico que ofreció una visión completa y detallada de cómo funcionaba el Universo. Su modelo no solo resolvió problemas derivados del sistema ptolemaico, sino que ofrecía una visión simplificada del universo que eliminó los complicados cálculos matemáticos necesarios para que el modelo geocéntrico funcionara. Con el tiempo, el modelo ganó defensores influyentes que contribuyeron a que se convirtiera en la teoría más aceptada de la astronomía.
En el siglo XVI, Nicolás Copérnico comenzó a idear su versión del modelo heliocéntrico. Al igual que otros antes que él, Copérnico se basó en el trabajo del astrónomo griego Aristarco. A principios del siglo XVI, Copérnico resumió sus ideas en un breve tratado titulado “Commentariolus”.
Principios generales
En 1514, Copérnico comenzó a circular copias entre sus amigos, muchos de los cuales eran compañeros astrónomos y eruditos. Este manuscrito de cuarenta páginas describía sus ideas sobre la hipótesis heliocéntrica, que se basaba en siete principios generales. Estos principios declararon que:
- Los cuerpos celestes no giran en torno a un solo punto.
- El centro de la Tierra es el centro de la esfera lunar (la órbita de la luna alrededor de la Tierra)
- Todas las esferas giran alrededor del Sol, el cual está cerca del centro del universo.
- La distancia entre la Tierra y el Sol es una fracción insignificante de la distancia de la Tierra y el Sol a las estrellas, por lo que no se observa paralaje en las estrellas.
- Las estrellas son inamovibles, su movimiento diario aparente es causado por la rotación diaria de la Tierra.
- La Tierra se mueve en una esfera alrededor del Sol, causando la aparente migración anual del Sol. La Tierra tiene más de un movimiento.
- El movimiento orbital de la Tierra alrededor del Sol causa el aparente retroceso en la dirección de los movimientos de los planetas.
A partir de entonces, continuó recopilando datos para un trabajo más detallado, y en 1532, ya había llegado a completar el manuscrito de su obra maestra “On the Revolutions of the Heavenly Spheres” (En las revoluciones de las esferas celestes). En él, mostró sus siete argumentos principales, pero en forma más detallada y con cálculos detallados para respaldarlos.
Al colocar las órbitas de Mercurio y Venus entre la Tierra y el Sol, Copérnico pudo explicar los cambios en sus apariencias. En resumen, cuando están en el lado más alejado del Sol en relación con la Tierra, parecen más pequeños pero completos. Cuando están en el mismo lado del Sol que la Tierra, parecen más grandes y con forma de media luna.
También explicó el movimiento retrógrado de planetas como Marte y Júpiter al mostrar que los astrónomos en la Tierra no tienen un marco de referencia fijo sino uno en movimiento. Esto explicaba además cómo Marte y Júpiter podrían parecer significativamente más grandes en determinados momentos.
Sin embargo, debido al temor de que la publicación de sus teorías le llevara a una condena por parte de la iglesia católica, retuvo su investigación hasta un año antes de su muerte. No fue hasta 1542, cuando estaba a punto de morir, que envió su tratado a Nuremberg para ser publicación.
Diferencias entre la Teoría Heliocéntrica y la Geocéntrica
El modelo geocéntrico, en el que el planeta Tierra es el centro del Universo y está rodeado por el Sol y todos los planetas, ha sido el modelo cosmológico aceptado desde la antigüedad. Este modelo había sido formalizado por los antiguos astrónomos griegos y romanos, como Aristóteles, cuyas teorías sobre la física se convirtieron en la base del movimiento de los planetas, y Ptolomeo, quien propuso las soluciones matemáticas.
El modelo geocéntrico esencialmente se redujo a dos observaciones comunes. En primer lugar, para los astrónomos antiguos, las estrellas, el Sol y los planetas parecían girar alrededor de la Tierra diariamente. En segundo lugar, desde la perspectiva del observador en la Tierra, ésta no parecía moverse, convirtiéndola en un punto fijo en el espacio.
La creencia de que la Tierra era esférica (la cual se convirtió en un hecho aceptado en el siglo III a.C.), se incorporó a este sistema. En la época de Aristóteles, el modelo geocéntrico del universo afirmaba que la Tierra, el Sol y todos los planetas eran esferas y se movían en movimientos circulares perfectos.
Sin embargo, no fue hasta que el astrónomo greco-egipcio Claudio Ptolomeo liberó su tratado “Almagesto” en el siglo II a.C., que los detalles se estandarizaron. Basándose en siglos de tradiciones astronómicas, que van desde los tiempos de Babilonia hasta los tiempos modernos, Ptolomeo argumentó que la Tierra estaba en el centro del universo y que las estrellas estaban todas a una distancia modesta del centro del universo.
Cada planeta en este sistema también es movido por un sistema de dos esferas: un deferente y un epiciclo. El deferente es un círculo cuyo punto central se elimina de la Tierra, el cual se usó para explicar las diferencias en las longitudes de las estaciones. El epiciclo está incrustado en la esfera deferente, actuando como una especie de rueda dentro de una rueda. El propósito del epiciclo era explicar el movimiento retrógrado, donde los planetas en el cielo parecen estar desacelerándose, moviéndose hacia atrás y luego avanzando nuevamente.
Desafortunadamente, estas hipótesis no explicaron todas las conductas observadas en los planetas. Lo más notable es que el tamaño del bucle retrógrado de un planeta (especialmente Marte) a veces era más pequeño y más grande de lo esperado.
Para resolver el problema, Ptolomeo desarrolló el “equant”, una herramienta geométrica ubicada cerca del centro de la órbita de un planeta que hace que se mueva a una velocidad angular uniforme. Para un observador parado en este punto, el epiciclo de un planeta siempre parecería moverse a una velocidad uniforme, mientras que parecería moverse a una velocidad no uniforme desde cualquier otro punto.
Logró predecir los movimientos planetarios con un alto grado de precisión, y se utilizó para preparar cartas astrológicas y astronómicas durante los siguientes 1500 años. En el siglo XVI, este modelo fue reemplazado gradualmente por el modelo heliocéntrico del universo, impulsado por Copérnico, Galileo y Kepler.
Antecedentes de la Teoría Heliocéntrica
Copérnico no fue el primero en apostar por una visión heliocéntrica del Universo, por lo que su modelo se basó en el trabajo de varios astrónomos anteriores. Los primeros ejemplos registrados se remontan a la antigüedad clásica, cuando Aristarco de Samos (en el 310-230 a.C.) publicó escritos que contenían referencias que fueron citadas por sus contemporáneos (como Arquímedes).
En su tratado “The Sand Reckoner”, Arquímedes describió una obra de Aristarco en la que mostraba una hipótesis alternativa del modelo heliocéntrico. Esta hipótesis dio la noción de que debería haber un paralaje observable con las “estrellas fijas” (es decir, un movimiento observable de las estrellas entre sí a medida que la Tierra se movía alrededor del Sol).
Según Arquímedes, Aristarco afirmó que las estrellas estaban mucho más alejadas de lo que comúnmente se creía, y esta fue la razón por la que no había paralaje discernible.
El otro filósofo de la antigüedad cuyos escritos sobre el heliocentrismo han sobrevivido, es Seleuco de Seleucia, un astrónomo helenístico que vivió en el imperio seléucida del Cercano Oriente. Seleuco fue un defensor del sistema heliocéntrico de Aristarco, y se dice que demostró la teoría heliocéntrica.
Según fuentes contemporáneas, Seleuco pudo haber hecho esto al determinar las constantes del modelo geocéntrico y aplicarlas a una teoría heliocéntrica, así como también mediante el cálculo de posiciones planetarias, posiblemente usando métodos trigonométricos. Sus teorías también pudieron haber involucrado al fenómeno de las mareas, que explican que estaba relacionado con la influencia de la Luna y la revolución de la Tierra alrededor del “centro de masa” Tierra-Luna.
El filósofo romano Martianus Capella de Cartago expresó su opinión de que los planetas Venus y Mercurio giraban alrededor del Sol, como una forma de explicar las discrepancias en sus apariencias. El modelo de Capella fue discutido en la edad media por varios comentaristas anónimos del siglo IX, y Copérnico lo menciona como una influencia en su propio trabajo.
A finales de la edad media, la Obispa Nicole Oresme discutió la posibilidad de que la Tierra girara sobre su eje. En su tratado de 1440 “On Learned Ignorance” el cardenal Nicolás de Cusa preguntó si había alguna razón para afirmar que el Sol (o cualquier otro punto) era el centro del universo.
Otros astrónomos y cosmólogos también insinuaron la posibilidad de un universo heliocéntrico a finales de la edad media. En 499 a.C., el astrónomo Aryabhata publicó su magnum opus “Aryabhatiya”, en el que propuso un modelo donde la Tierra giraba sobre su eje y los períodos de los planetas se daban con respecto al Sol. También calculó con precisión los períodos de los planetas, los tiempos de los eclipses solares, eclipses lunares, y el movimiento de la Luna.
Incoherencias en la Teoría Geocéntrica
Antes del siglo X, el modelo ptolemaico del universo era el estándar aceptado por los astrónomos de Asia occidental y central. Sin embargo, con el tiempo, comenzaron a aparecer manuscritos que cuestionaban varios de sus preceptos.
Por ejemplo, el astrónomo iraní del siglo X, Abu Sa’id, contradijo el modelo ptolemaico al afirmar que la Tierra giraba sobre su eje, lo que explicaba el aparente ciclo diurno y la rotación de las estrellas en relación con la Tierra. A principios del siglo XI, el astrónomo egipcio-árabe Alhazen escribió una crítica titulada “Dudas sobre Ptolomeo” (alrededor de 1028) en la que criticaba muchos aspectos de su modelo.
Por la misma época, el filósofo iraní Abu Rayhan Biruni discutió la posibilidad de que la Tierra girara alrededor de su propio eje y alrededor del Sol, aunque consideraba que esto era un tema filosófico y no matemático. En el observatorio de Samarkanda, la rotación de la Tierra fue discutida por varias generaciones de astrónomos entre los siglos XIII y XV, y muchos de los argumentos y pruebas presentadas se parecían a los utilizados por Copérnico.
Impacto de la Teoría Heliocéntrica
A pesar de los miedos y temores producto de la controversia, la publicación de las teorías de Copérnico resulto en una leve condena por parte de las autoridades religiosas y argumentos en contra por parte de muchos eruditos de la época. Sin embargo, en unas pocas generaciones, la teoría de Copérnico se difundió y gano más aceptación, así como también muchos defensores influyentes.
Entre ellos estuvo Galileo Galilei que, investigando los cielos usando el telescopio, resolvió lo que se consideraban fallas en el modelo heliocéntrico, así como el descubrimiento de aspectos sobre los cielos que respaldaban la teoría heliocéntrica.
Por ejemplo, Galileo descubrió lunas orbitando alrededor de Júpiter, manchas solares y las imperfecciones en la superficie de la Luna, lo que ayudó a socavar la noción de que los planetas eran orbes perfectos, en lugar de planetas similares a la Tierra. Mientras que la defensa de Galileo de las teorías de Copérnico resultó en su arresto domiciliario, otros pronto lo siguieron.
El matemático y astrónomo alemán Johannes Kepler también ayudó a refinar el modelo heliocéntrico con su aporte sobre las órbitas elípticas. Antes de esto, el modelo heliocéntrico todavía hacía uso de órbitas circulares, lo que no explicaba por qué los planetas orbitaban el Sol a diferentes velocidades en diferentes momentos.
Al mostrar cómo los planetas se aceleran en ciertos puntos de sus órbitas y disminuyen su velocidad en otros, Kepler resolvió el problema. Además, la teoría de Copérnico acerca de que la Tierra es capaz de moverse inspiraría un replanteamiento en todo el campo de la física.
Mientras que las ideas previas del movimiento dependían de una fuerza externa para instigarlo y mantenerlo (es decir, el viento empujando una vela), las teorías de Copérnico ayudaron a inspirar los conceptos de gravedad e inercia. Estas ideas serían articuladas por Isaac Newton, quien formó la base de la física y la astronomía moderna.
Aunque su progreso fue lento, el modelo heliocéntrico finalmente reemplazó el modelo geocéntrico. Al final, el impacto de su introducción fue nada menos que revolucionario. De ahora en adelante, la comprensión de la humanidad del universo y nuestro lugar en él cambiarían para siempre.
¿Quién propuso la Teoría Heliocéntrica?
El modelo heliocéntrico se construyó a través de años de estudios y observaciones al espacio de muchos genios, tales como Copérnico o Galileo. Sin embargo, el impulso para desarrollar esta teoría vino del modelo geocéntrico de Ptolomeo, que sirvió como teoría base.
Nicolás Copérnico
La teoría heliocéntrica del universo fue propuesta por el astrónomo polaco Nicolás Copérnico. Publicó primero la teoría heliocéntrica en su libro “Las revoluciones de las esferas celestes” en 1543 y murio ese mismo año.
Después de 1400 años, Copérnico fue el primero en proponer una teoría que difería del sistema geocéntrico de Ptolomeo, en la cual la tierra está en reposo en el centro y el resto de los planetas giran a su alrededor.
La afirmación de que todos los planetas giran alrededor del Sol se había desarrollado en la antigüedad, pero Copérnico fue el primero en tener éxito al describir los movimientos de los planetas usando una teoría astronómica que colocaba el sol en el centro.
Copérnico realizó sus estudios durante muchos años y conocía bien la teoría ptolemaica. Para explicar los movimientos exactos de los planetas, fue necesario agregar más y más esferas a lo largo de las cuales se mueven los planetas.
Copérnico notó que todos los planetas, además del sol, tienen el mismo movimiento anual, y pensó que este movimiento podría explicarse por el movimiento anual de la Tierra alrededor del sol. Su hipótesis de que todos los planetas giran alrededor del Sol fue reforzada por las características únicas del Sol, que le da luz y calor a todos los otros planetas. Por lo tanto, era lógico pensar que el Sol sirviera como el centro del sistema planetario.
El movimiento diario de todas las estrellas alrededor de la Tierra, afirmó Copérnico, podría explicarse por la rotación de la Tierra sobre su eje en un período de 24 horas. La vista experimentada por un objeto que gira alrededor de sí mismo es idéntica a la vista experimentada cuando todos los otros objetos giran alrededor de ella.
En su libro, Copérnico explicó el movimiento de los planetas y las estrellas de una manera más simple que la teoría ptolemaica. Sin embargo, no se puede señalar ninguna diferencia de observación entre las dos teorías. Ambos predicen movimientos planetarios idénticos.
Galileo Galilei
Galileo Galilei fue un físico y astrónomo italiano muy influyente. En 1609, usó sus conocimientos de matemáticas y habilidades técnicas para mejorar el catalejo y construir un telescopio. Ese mismo año, se convirtió en la primera persona en mirar la Luna a través de un telescopio y hacer su primer descubrimiento de astronomía.
Descubrió que la Luna no era lisa, sino montañosa y picada, como la Tierra. Posteriormente, utilizó su telescopio recién inventado para descubrir cuatro de las lunas que rodeaban a Júpiter, estudiar Saturno, observar las fases de Venus y las manchas solares.
Las observaciones de Galileo fortalecieron su creencia en la teoría heliocéntrica de Copérnico de que la Tierra y todos los demás planetas giran alrededor del Sol, mientras la mayoría de la gente de esa época creía que la Tierra era el centro del universo y que el Sol y los planetas giraban en torno a ella.
La Iglesia Católica, que fue muy poderosa e influyente en los días de Galileo, apoyando firmemente la teoría de un universo geocéntrico o centrado en la Tierra. Después de que Galileo comenzó a publicar artículos sobre sus descubrimientos de astronomía y su creencia en un universo heliocéntrico o centrado en el Sol, fue llamado a Roma para responder a los cargos presentados contra él por la Inquisición.
A principios de 1616, Galileo fue acusado de ser un hereje. Galileo fue absuelto de cargos de herejía, pero se le advirtió que ya no debería declarar públicamente su creencia de que la Tierra se movía alrededor del Sol.
Sin embargo, en 1632 publicó un libro que decía, entre otras cosas, que la teoría heliocéntrica de Copérnico era correcta, lo que trajo como consecuencia que fuera declarado culpable de herejía. Fue condenado a cadena perpetua en 1633.
Aristarco de Samos
Aristarco de Samos fue astrónomo griego que sostenía que la Tierra gira sobre su propio eje y orbita alrededor del Sol. Sobre esta base, el filósofo griego Cleantes declaró en su contra diciendo que debería ser acusado de impiedad “por poner en movimiento el corazón del universo”.
La obra de Aristarco sobre el movimiento de la Tierra no ha sobrevivido, pero sus ideas son conocidas por referencias del matemático griego Arquímedes, el biógrafo griego Plutarco y el filósofo griego Sextus Empiricus.
Arquímedes dijo en su “Sand-Reckoner” que Aristarco había propuesto una nueva teoría que, de ser cierta, haría que el universo fuera mucho más grande de lo que entonces se creía. (Esto se debe a que una Tierra en movimiento debería producir un paralaje o cambio anual en las posiciones aparentes de las estrellas fijas, a menos que las estrellas estén realmente muy lejos).
En el siglo XVI, Aristarco fue una inspiración para el trabajo del astrónomo polaco Nicolás Copérnico. En su manuscrito de seis libros sobre las revoluciones de los orbes celestiales, Copérnico citó a Aristarco como una antigua autoridad que había defendido el movimiento de la Tierra. Sin embargo, Copérnico más tarde tachó esta referencia, y la teoría de Aristarco no fue mencionada en el libro publicado.
Isaac Newton
Isaac Newton era un físico y matemático inglés (descrito en su época como un “filósofo natural”) que es ampliamente reconocido como uno de los científicos más influyentes de todos los tiempos y como una figura clave en la revolución científica. Su libro “Principios Matemáticos de la Filosofía Natural”, publicado por primera vez en 1687, sentó las bases de la mecánica clásica.
El matemático y astrónomo Joseph-Louis Lagrange a menudo decía que Newton era el genio más grande que jamás haya existido, y una vez agregó que Newton también fue “el más afortunado, ya que no podemos encontrar más de una vez un sistema del mundo para establecer”.
Newton se le atribuye la ley de la gravitación entre dos masas. Dado que el Sol era el objeto con mayor masa del sistema planetario, todos los planetas se sentirían naturalmente atraídos por él y girarían a su alrededor, de la misma manera que la Luna gira alrededor de la Tierra.
Basado en las obras de Galileo y Kepler, Newton publicó “Principia” en 1687. En este libro, Newton planteó la teoría de la gravedad, en la que la fuerza que hace que los planetas se muevan alrededor del Sol es la misma fuerza que hace que un objeto caiga en la Tierra, es decir, la fuerza de gravedad.
En su teoría, Newton dedujo que la gravedad es una fuerza de interacción mutua de un cuerpo con masa y esta fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los objetos.
El modelo heliocéntrico fue establecido por Newton, pero hubo algunas incógnitas sobre la gravedad, por ejemplo, su acción a distancia. Incluso Newton tenía dudas sobre la acción de la gravedad a distancia. ¿Cómo pueden atraerse objetos masivos a distancia sin mediación de nada? ¿Y cómo puede la fuerza de atracción entre ellos ser instantánea sin un tiempo de acción?
Newton finalmente escribió sobre la gravitación y la teoría heliocéntrica en “Principia Mathematica” en 1687, a instancias de otro famoso astrónomo, Edmund Halley. Halley usó las ecuaciones de Newton para predecir que un cometa visto en 1682 volvería en 1758. El regreso del cometa de Halley dio la prueba final de la teoría heliocéntrica y ahora se conoce como el “El Cometa Halley”.
La “prueba” final, según la teoría heliocéntrica para el sistema solar, llegó en 1838, cuando F.W. Bessel determinó el primer paralaje trigonométrico firme en dos estrellas. Sus elipses de paralaje (diferencia en la dirección aparente de un objeto visto desde dos puntos diferentes) eran consistentes con el movimiento orbital de la Tierra alrededor del Sol.
La Teoría Heliocéntrica en la actualidad
El pensamiento de que la visión heliocéntrica tampoco era del todo correcta en sentido estricto se logró por etapas. El hecho de que el Sol no era el centro del universo, sino una de las innumerables estrellas del universo, fue fuertemente defendido por el místico Giordano Bruno.
En el transcurso de los siglos XVIII y XIX, el estado del Sol como una estrella entre muchas se hizo cada vez más evidente. El concepto de un velocidad absoluta, que incluye estar “en reposo” como un caso particular, fue descartado por el principio de la relatividad, eliminando también cualquier “centro del universo” como origen natural de las coordenadas.
Incluso hablando del sistema solar, el Sol no se encuentra en el centro geométrico de la órbita de ningún planeta, sino aproximadamente en un foco de la órbita elíptica. Sin embargo, es importante aclarar que si bien la teoría heliocéntrica no era del todo acertada, fue una base fundamental para la comprensión de lo que hoy conocemos como universo.
