Modelos planetarios en la historia

Los planetas se conocen desde hace miles de años, pero sólo cuando los griegos empezaron a preguntarse cuáles eran las causas de su movimiento comenzaron a desvelarse los misterios de sus cambios de posición en el cielo.

Casi todos los antiguos astrónomos mostraron un gran interés por el movimiento de los planetas. Cerca del año 400 a. de C. empezaron a registrarse en tablillas de arcilla los movimientos de todos los planetas visibles a simple vista, precisamente en la época en que los filósofos griegos empezaban a preguntarse no sólo cómo sino también por qué los planetas se movían por el cielo.

Los astrónomos necesitaron casi 2.000 años para identificar los movimientos orbitales correctos de los planetas. El modelo geocéntrico, propuesto en el siglo IV a. de C. por Aristóteles, permaneció vigente durante más de 1.500 años.

Busto de Aristóteles conservado en el Palazzo Altemps de Roma
Busto de Aristóteles conservado en el Palazzo Altemps de Roma.

Después, Ptolomeo y Tycho Brahe sugirieron varios sistemas de círculos para explicar los movimientos anómalos de algunos planetas. Pero finalmente se adoptó el modelo heliocéntrico de Copérnico perfeccionado por Kepler.

Lista de los principales modelos planetarios en la historia:

  • Modelo geocéntrico de Aristóteles
  • Modelo geocéntrico de Ptolomeo
  • Modelo heliocéntrico de Copérnico
  • Modelo geo-heliocéntrico de Tycho Brahe
  • Modelo heliocéntrico de Kepler

Los modelos geocéntricos de la antigua Grecia

Ya en el siglo VI a. de C., Pitágoras postuló la hipótesis de que la Tierra no era plana, sino esférica. Más tarde, el filósofo griego Aristóteles (384-322 a. de C.) atribuyó un significado religioso al concepto de esfera perfecta. Aseguraba que el universo consistía en unas esferas concéntricas de cristal sobre las cuales estaban situados los planetas, con la Tierra en el centro. En el exterior se encontraba la esfera de las estrellas fijas, perfecta e inmutable.

Según este modelo había siete planetas, porque cualquier objeto celeste que se moviese de manera independiente de las estrellas fijas era considerado un planeta. Por lo tanto, además de Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, también el Sol y la Luna se consideraban planetas. La Tierra era el centro del universo. En aquella época, Urano, Neptuno y los asteroides eran objetos desconocidos, dado que su luz es demasiado débil para observarlos a simple vista.

En la actualidad, las cosas se contemplan de manera muy diferente, pero los astrónomos modernos todavía aprecian en los antiguos filósofos griegos que crearon las bases del pensamiento científico al tratar de explorar y descifrar los mecanismos del universo. También los babilonios se dedicaron al estudio de los cuerpos celestes, pero no profundizaron en este campo.

Ilustración del planisferio geocéntrico de Claudio Ptolomeo
Ilustración del planisferio geocéntrico de Claudio Ptolomeo, publicada por Andreas Cellarius en su atlas Harmonia Macrocosmica de 1660.

Un pensador griego que estudió exhaustivamente los planetas fue Hiparco, que vivió entre los años 190 y 120 a. de C. Hiparco realizaba observaciones detalladas e intentaba sacar conclusiones de lo que había visto. Mucho tiempo después, sus trabajos los siguió y amplió otro filósofo griego, Claudio Ptolomeo (127-145 d. C.), que propuso su modelo para explicar los movimientos de los planetas.

El modelo geocéntrico de Aristóteles

Tal era el prestigio de Aristóteles, que su idea de un universo geocéntrico dominó la astronomía durante más de 1.500 años. Aristóteles consideró el círculo y la esfera como formas perfectas e inmutables, lo cual se reflejó en su concepción del universo, basada en esferas de cristal en rotación sobre las que estaban situados los planetas que orbitaban alrededor de la Tierra. También las estrellas estaban situadas sobre una esfera hueca.

El modelo geocéntrico de Ptolomeo

Ptolomeo propuso un nuevo sistema geocéntrico para superar los problemas del modelo aristotélico, que no lograba explicar el movimiento retrógrado de algunos planetas. Ptolomeo postuló que cada planeta —incluido el Sol considerándolo como tal— se movía a lo largo de un breve recorrido circular mientras efectuaba su movimiento de revolución alrededor de la Tierra.

Los siglos de oscuridad

Después del colapso del Imperio romano a finales del siglo IV d. C., Europa se sumió en una etapa que se caracterizó por una regresión económica y cultural. Durante los 800 años que siguieron, las verdaderas capitales de la cultura fueron Bagdad y Damasco, en lugar de Atenas o Roma.

En Europa, a principios del Renacimiento, la Iglesia no favoreció, sino que más bien obstaculizó, la difusión de los estudios sobre el mundo natural y prefirió promover el conocimiento de temas metafísicos. En lo referente a la astronomía, la Iglesia adoptó el sistema aristotélico, revisado después por Ptolomeo, que suponía la Tierra situada en el centro del universo, a pesar de que presentaba grandes errores en la previsión de las posiciones de los planetas.

La revolución copernicana

Uno de los estudiosos que se dedicó a analizar los errores del sistema de Ptolomeo fue Nicolás Copérnico (1473-1543), que efectuó numerosas observaciones de los planetas y dedujo que la Tierra debía considerarse como un planeta más. En consecuencia, concibió una teoría audaz para su época: en el centro del sistema solar tenía que encontrarse el Sol en vez de la Tierra.

Ilustración del planisferio heliocéntrico de Nicolás Copérnico
Ilustración del planisferio heliocéntrico de Nicolás Copérnico, publicada por Andreas Cellarius en su atlas Harmonia Macrocosmica de 1660.

Sin embargo, según el modelo planetario de Nicolás Copérnico, los planetas se movían siguiendo órbitas circulares en lugar de elípticas, tal y como sabemos hoy. Este hecho no permitía casar bien las posiciones de los planetas observadas en el cielo con las previstas por su modelo planetario.

El modelo heliocéntrico de Copérnico

En el siglo XVI, Copérnico propuso un modelo heliocéntrico: de un universo con el Sol en el centro. Pero topó con la oposición de la Iglesia, que retrasó la publicación de su teoría hasta poco antes de su muerte, en 1543.

Copérnico afirmaba que los planetas se movían alrededor del Sol describiendo órbitas circulares y que su movimiento irregular se debía al hecho de que la Tierra no se encontraba en el centro del universo. Todas las obras escritas por Copérnico fueron condenadas por la Iglesia católica en el año 1616.

Un modelo imperfecto

En 1572 ocurrió un fenómeno astronómico que ayudó a superar la teoría aristotélica (modelo geocéntrico). En la constelación de Casiopea apareció un “nuevo” objeto: una supernova que duró dos años. Los astrónomos midieron su posición y descubrieron que era fijo, por lo que no podía tratarse de un planeta.

Esta nueva estrella que demostró el continuo cambio del cielo estrellado fue observada por el astrónomo danés Tycho Brahe (1546-1601), cuya habilidad para medir la posición de las estrellas en la esfera celeste era insuperable.

Ilustración del planisferio geo-heliocéntrico de Tycho Brahe
Ilustración del planisferio geo-heliocéntrico de Tycho Brahe, publicada por Andreas Cellarius en su atlas Harmonia Macrocosmica de 1660.

En 1577, Brahe observó también un cometa entre las imaginarias esferas de cristal, cuyo movimiento lo llevaba a cortar inexplicablemente estas esferas. A continuación, Brahe propuso su complicado sistema de movimientos planetarios, en el que todos los planetas, excepto la Tierra, giraban alrededor del Sol, el cual a su vez orbitaba alrededor de la Tierra. Con este sistema, el astrónomo danés pensó que era posible formular un modelo mejor que el de Copérnico.

El modelo geo-heliocéntrico de Tycho Brahe

A finales del siglo XVI, Tycho Brahe desarrolló un modelo de compromiso que superaba las objeciones expresadas por la Iglesia en contra del sistema heliocéntrico del universo. Se trataba de un modelo geo-heliocéntrico, también conocido como modelo ticónico.

En este modelo, el investigador Tycho Brahe sostenía que todos los planetas, excepto la Tierra, giraban alrededor del Sol y que, a su vez, éste orbitaba alrededor de la Tierra, que estaba fija. Además, observando la supernova de 1572, Brahe se dio cuenta de que la imaginaria esfera sobre la que se encontraban las estrellas no era inmutable en el tiempo.

El alumno supera al maestro

Brahe murió antes de poder probar su teoría, pero dejó las mediciones precisas que había efectuado a su discípulo, Johannes Kepler (1571-1630). Kepler se dio cuenta de que era posible interpretar estos datos de una manera más correcta. En efecto, además de sostener que la Tierra también formaba parte de los planetas que orbitaban alrededor del Sol, afirmó que las órbitas de los planetas no eran circulares, sino elípticas, es decir, en forma de círculos aplastados.

Las órbitas calculadas por Kepler explicaban perfectamente los movimientos de los planetas. Pero fue gracias al empleo del anteojo de Galileo, en 1610, que se pudieron aportar otras pruebas que demostraran la validez de esta teoría. Por tanto, Copérnico y Kepler dejaron como herencia un sistema solar en el que la Tierra perdía su privilegiada posición central a favor del Sol.

El modelo heliocéntrico de Kepler

Johannes Kepler fue el primero en comprender los errores de la teoría propuesta por su maestro Tycho Brahe. Después de haber estudiado atentamente los datos dejados por Brahe, halló un sistema mejor para interpretarlos. A principios del siglo XVII encontró la solución del problema: los planetas orbitaban alrededor del Sol en órbitas elípticas en lugar de circulares.

La ley de la gravitación universal

El astrónomo británico Isaac Newton (1643-1727) estableció en 1687 la ley de la gravitación universal. Su principal logro fue probar matemáticamente las leyes del movimiento planetario de Kepler. En esencia, Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos tenía que ser proporcional al producto de sus masas dividido por la distancia entre ellos al cuadrado:

\[F=G\frac{m_{1}·m_{2}}{r^2}\]

En su libro Principia, Newton explicó cómo la gravedad, que antes se pensaba que era una fuerza oculta, misteriosa e inexplicable, dirigía los movimientos de los planetas y mantenía nuestro sistema solar en funcionamiento. La teoría de la gravedad permitió a los científicos construir rápidamente un modelo heliocéntrico plausible para el sistema solar.