Las estaciones del año y la radiación solar desde la perspectiva del uso de simuladores (Primera parte)

Sobre los movimientos de la Tierra respecto al Sol.

Preguntas muy usuales son las que se presentan entre los niños y, por qué no, entre algunos adultos sobre la duración del día y de la noche, las estaciones del año, entre otras.

Para ello debemos comenzar con la asociación de hechos familiares, para luego complejizar en conceptos un poco más elaborados.

Existe un movimiento de la Tierra que poco se menciona: El movimiento de precesión. Similar al movimiento de un trompo que gira sobre su eje, mientras se produce su rotación, efectuando un vaivén (ida y vuelta) simulando una caída que no ocurre, es lo que experimenta la Tierra, aunque en velocidades no tan abruptas.

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Trasladado al movimiento que nos interesa, se observaría algo similar.

Este movimiento, llamado de precesión, no es el único puesto que, al igual que un trompo cuando intenta detenerse, comienza a tener oscilaciones entre caer y volver a la posición en cuestión de segundos, conocido como nutación. A partir de la siguiente imagen pueden observarse los movimientos antes mencionados:

Un poco de historia...

Antiguamente, tenía vigencia la teoría geocéntrica que sostenía que la Tierra era el centro del Universo, donde todos los astros giraban en torno a ella, incluido el Sol. Formulada inicialmente por Aristóteles, en el siglo II A.C. el astrónomo y geógrafo egipcio  Claudio Ptolomeo, propuso el modelo geocéntrico como base de la mecánica celeste que tuvo vigencia hasta el siglo XVI donde fuera reemplazada por la teoría heliocéntrica.

La visión aristotélica del Universo.

Aristóteles consideraba la existencia de dos mundos: El mundo celeste y el mundo sublunar o terrestre.

En el primero, se daba lugar a la perfección y movimientos eternos o circulares. Mientras que, en el segundo los objetos son corruptibles e imperfectos.

Lo que podemos observar en la imagen del modelo geocéntrico de Aristóteles: La Tierra es inmóvil y ocupa el lugar central, los cuerpos celestes se mueven en esferas sólidas alrededor de la Tierra, observando en la última esfera la contención de las estrellas.

El modelo Ptolemaico.

A partir de la teoría pre existente, Ptolomeo construyó un modelo que explicaba el movimiento de los planetas con gran precisión, aunque debido al haber mantenido a la Tierra en el centro del Universo, le valió tener que utilizar más de 40 círculos para explicar el movimiento de retrodegradación de los planetas (movimiento en dirección opuesta a la de otros cuerpos pertenecientes a un mismo sistema)

Este modelo coloca a la Tierra inmóvil en el centro del Universo (al igual que el modelo aristotélico), los planetas realizan un movimiento circular (epiciclo) alrededor de la órbita de la Tierra (deferente). Algo particular: El centro de la órbita de los planetas no es la Tierra, sino un punto en el espacio, cercano a ella.

Copérnico y el sistema geocéntrico.

En 1543, la teoría geocéntrica recibe un fuerte cuestionamiento y replanteo: Copérnico aseguraba que, contrariamente a la doctrina imperante, la Tierra y los demás planetas rotaban alrededor del Sol.
Sin embargo, el sistema geocéntrico perduró un tiempo más, dado que el geocentrismo no aportaba mayores predicciones y, suponía una contradicción a la filosofía natural y a la formación religiosa.

Las leyes de Kepler.

Johannes Kepler acepta la invitación de Tycho Brahe, el mayor astrónomo de la historia observador del cielo, previo al invento del telescopio. Tycho basaba su obra en que el progreso astronómico no podía obtenerse con observaciones ocasionales o investigaciones puntuales, sino que debían efectuarse mediciones sistemáticas con la mayor precisión posible.
Al morir Brahe, las medidas de la posición de los planetas pasaron al poder de Kepler y las medidas del movimiento de Marte fueron esenciales para que enunciara sus tan conocidas leyes.

En el próximo posteo, abordaremos un análisis didáctico sobre estas cuestiones a través del empleo de simuladores.

Bibliografía.

• Sellés, Manuel; Solís, Carlos. Historia de la Ciencia. Pozuelo de Alarcón: Espasa. pp. 36. ISBN 84-670-1741-4.
• Datos tomados de trabajos publicados por Salvador Vilaseca Forné, José López Sánchez y Luis Enrique Ramos Guadalupe, anteriores al siglo XX.
• Ernesto R. Rodríguez Flores. Investigador auxiliar. Instituto de Geofísica y Astronomía. Cuba.
• Doval Pérez Jorge. Datos Astronómicos para Cuba, 2009. Síntesis histórica de la Astronomía en Cuba, Pág. 58-63. Instituto de Geofísica y Astronomía.
• Official Geocentricity Web Site».