Astronomía

¿Por qué no podemos sentir la revolución de la Tierra?

¿Por qué no podemos sentir la revolución de la Tierra?


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Lo busqué en Google y verifiqué algunas preguntas y respuestas y solo hay cosas sobre la "rotación de la Tierra". Pero, ¿por qué no podemos sentir la revolución?

Dicen que no podemos sentir la rotación porque la Tierra gira a una velocidad constante. De acuerdo, entiendo lo que sucede con la rotación, pero ¿no es diferente cuando se trata de la revolución?

Por la noche sentimos la suma de la velocidad del verde y el azul, mientras que durante el día deberíamos sentir la suma de la velocidad del verde y el azul. menos azul, ¿no deberíamos? En otras palabras, ¿no deberíamos sentir los cambios de velocidad por tiempos?


En primer lugar, las velocidades son enormemente diferentes (alrededor de 1000 mph (1610 kph) en el ecuador para la rotación de la Tierra y 70,000 mph (112,654 kph) para la revolución), por lo que el cambio no es grande. En segundo lugar, la línea verde es mucho más recta de lo que parece en su imagen (porque la órbita es muy grande), por lo que el movimiento de la Tierra alrededor del Sol es bastante cercano al movimiento a velocidad constante, lo que Einstein nos dice que no puede cambiar el resultado de ningún experimento.


El problema de cómo lo miras es que velocidades no causan ni resultan de fuerzas, sino aceleraciones hacer. Piense en la segunda ley de Newton, $ F = m a $. El movimiento circular es un movimiento a velocidad constante pero cambia de dirección, esta dirección cambiante es un tipo de aceleración porque la velocidad es un vector (tiene dirección) y la aceleración es un cambio de velocidad.

De hecho, sentimos una diferencia debido a esta aceleración: si piensa en una esfera que gira alrededor de un eje, los puntos cerca de la intersección de ese eje con la superficie giran más lentamente que en cualquier otro lugar, por lo que si mide la aceleración gravitacional local $ g $ en los polos se obtiene un valor ligeramente mayor que en el ecuador (aproximadamente 0,3%). Esto se debe a que la rotación actúa en oposición a la fuerza de gravedad debida a la masa terrestre.

También hay un efecto muy pequeño de la órbita de la tierra alrededor del sol. En este caso, la fuerza debida a la aceleración es exactamente la misma que la fuerza que mantiene a la Tierra en órbita, por lo que puede observar los efectos gravitacionales como se hace en esta respuesta en physics.se, que obtuvo un valor de alrededor 26 partes por mil millones, o 0,0000026%. Lo interesante es que te vuelves más liviano tanto cuando el sol está en lo alto como cuando está directamente en el lado opuesto de la tierra a ti.


Lo haces, pero es demasiado pequeño para notarlo

Primero, no es correcto decir que no sentimos la rotación de la Tierra porque está girando a una velocidad constante.

Piense en conducir un automóvil o viajar en un avión. Ya sea que esté navegando por la carretera a 90 km / h o volando por el aire a 900 km / h, realmente no "siente la velocidad".

Sin embargo, cuando da un giro brusco o despega de la pista, definitivamente se siente alguna cosa. Eso es aceleración. No importa si su velocímetro se mantiene estable; si da un giro repentino de 90 grados, lo sentirá.

Los giros más relajados, como pasar por una rotonda o cuando el avión da la vuelta al aeropuerto antes de aterrizar, tienen muchas menos probabilidades de derramar su bebida.

Incluso si la Tierra gira a una velocidad constante, la El giro es un cambio de dirección, que requiere aceleración..

La aceleración es bastante notable, dependiendo de su magnitud. Incluso sentándose, puede sentir el tirón de la gravedad de 9,8 m / s² de la Tierra, el "peso" de su cuerpo, por así decirlo.

Entonces, ¿qué tan grande es la aceleración que mantiene a la Tierra en órbita? Aproximadamente 0,0059 m / s². ¿Qué pasa con la aceleración de la rotación de la Tierra? Un 0,0339 m / s² ligeramente mayor.

¡No es de extrañar que parezca que no puedes sentir estas fuerzas!


Daré una respuesta motivada biológicamente a esta pregunta:

Sentir la rotación de la Tierra no tiene ningún significado para nosotros. Siempre es aproximadamente lo mismo y combinaremos esa información de fondo y nos concentraremos en las noticias que son realmente importantes para nosotros: ¿Se acerca un peligro? ¿Hay algo de comida para ganar? ¿Qué están haciendo nuestros compañeros?

Debido a que no hubo presión evolutiva para sentir la rotación de la Tierra, no desarrollamos un sentido para ella. A esto se suma el hecho de que sea débil y realmente difícil de medir. Necesitamos un aparato como el péndulo de Foucault para ver su efecto.


¿Por qué no sentimos la rotación de la Tierra? Explicado

En 1514 A.D Nicolaus Copernicus, un astrónomo polaco postuló la teoría, afirma que la Tierra gira sobre su eje y gira alrededor del Sol. Desde entonces es un hecho científicamente probado y bien conocido. Posteriormente, los científicos pudieron calcular que la Tierra gira a una velocidad de aproximadamente 1,000 millas por hora y orbita alrededor del Sol a una velocidad de 67,000 millas por hora.

Pero, ¿se ha preguntado alguna vez si la Tierra gira con una velocidad tan enorme por qué no podemos sentir esa velocidad?

La respuesta está en la naturaleza del movimiento en sí. No sentimos un movimiento constante. Solo sentimos el movimiento cuando hay un cambio de velocidad o de dirección.

Por ejemplo,

Piense que está en un avión en el que viaja suavemente a una velocidad constante y una altitud constante, pero puede desabrocharse el asiento, salir a caminar y no sentir el movimiento del avión. La simple razón detrás de esto es que usted, el avión y todo lo que está dentro del avión viaja a la misma velocidad. Para seguir el movimiento, debe mirar a través de la ventana o superar un cambio repentino de velocidad para sentir el movimiento.

Al igual que no podemos sentir el movimiento del avión, de la misma manera, el gigantesco viaje espacial de la Tierra tampoco se percibe. La razón es que las velocidades de giro y orbitales de la Tierra permanecen iguales y constantes con nosotros, como resultado, no sentimos ninguna aceleración. En pocas palabras, si la Tierra gira, entonces nosotros y todas las demás cosas de la Tierra giramos con ella a la misma velocidad. Ésta es la razón por la que no sentimos ninguna aceleración.

Si hay algún cambio en la velocidad orbital de la Tierra, ciertamente sentiríamos ese movimiento.

Entonces, ¿por qué la Tierra gira tan constantemente sin interrupciones?

Simplemente porque no hay ningún obstáculo para que la Tierra lo haga. Para comprender esta comprensión, primero debemos comprender la primera ley del movimiento de Newton. De acuerdo con esta ley, un objeto en movimiento permanecerá en movimiento hasta que, o a menos que, actúe sobre él una fuerza externa o desequilibrada. En pocas palabras, la Tierra permanecerá en el mismo movimiento o aceleración a menos que se ejerza alguna fuerza sobre ella.


Física

La batalla por el copernicanismo se libró tanto en el ámbito de la mecánica como en el de la astronomía. El sistema ptolemaico-aristotélico se mantuvo o cayó como un monolito, y se basaba en la idea de la fijeza de la Tierra en el centro del cosmos. Quitar la Tierra del centro destruyó la doctrina del movimiento y el lugar naturales, y el movimiento circular de la Tierra era incompatible con la física aristotélica.

Las contribuciones de Galileo a la ciencia de la mecánica estaban directamente relacionadas con su defensa del copernicanismo. Aunque en su juventud se adhirió a la física del ímpetu tradicional, su deseo de matematizar a la manera de Arquímedes lo llevó a abandonar el enfoque tradicional y desarrollar las bases de una nueva física altamente matematizable y directamente relacionada con los problemas que enfrenta el nuevo mundo. cosmología. Interesado en encontrar la aceleración natural de los cuerpos que caen, pudo derivar la ley de la caída libre (la distancia, s, varía como el cuadrado del tiempo, t 2). Combinando este resultado con su forma rudimentaria del principio de inercia, pudo derivar la trayectoria parabólica del movimiento del proyectil. Además, su principio de inercia le permitió hacer frente a las objeciones físicas tradicionales al movimiento de la Tierra: dado que un cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento, los proyectiles y otros objetos en la superficie terrestre tenderán a compartir los movimientos de la Tierra, que por lo tanto será imperceptible para alguien de pie en la Tierra.

Las contribuciones del siglo XVII a la mecánica del filósofo francés René Descartes, al igual que sus contribuciones al esfuerzo científico en su conjunto, estaban más relacionadas con problemas en los fundamentos de la ciencia que con la solución de problemas técnicos específicos. Estaba interesado principalmente en las concepciones de materia y movimiento como parte de su programa general de ciencia, es decir, explicar todos los fenómenos de la naturaleza en términos de materia y movimiento. Este programa, conocido como filosofía mecánica, llegó a ser el tema dominante de la ciencia del siglo XVII.

Descartes rechazó la idea de que una pieza de materia pudiera actuar sobre otra a través del espacio vacío, en cambio, las fuerzas deben ser propagadas por una sustancia material, el "éter", que llena todo el espacio. Aunque la materia tiende a moverse en línea recta de acuerdo con el principio de inercia, no puede ocupar un espacio ya ocupado por otra materia, por lo que el único tipo de movimiento que puede ocurrir es un vórtice en el que cada partícula de un anillo se mueve simultáneamente.

Según Descartes, todos los fenómenos naturales dependen de las colisiones de pequeñas partículas, por lo que es de gran importancia descubrir las leyes cuantitativas del impacto. Esto fue hecho por el discípulo de Descartes, el físico holandés Christiaan Huygens, quien formuló las leyes de conservación del momento y de la energía cinética (siendo esta última válida solo para colisiones elásticas).

La obra de Sir Isaac Newton representa la culminación de la Revolución Científica a finales del siglo XVII. Su monumental Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687 Principios matemáticos de la filosofía natural) resolvió los principales problemas planteados por la Revolución Científica en mecánica y cosmología. Proporcionó una base física para las leyes de Kepler, unificó la física celeste y terrestre bajo un conjunto de leyes, y estableció los problemas y métodos que dominaron gran parte de la astronomía y la física durante más de un siglo. Mediante el concepto de fuerza, Newton supo sintetizar dos componentes importantes de la Revolución Científica, la filosofía mecánica y la matematización de la naturaleza.

Newton pudo obtener todos estos sorprendentes resultados de sus tres leyes del movimiento:

1. Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento en línea recta, a menos que se vea obligado a cambiar ese estado por la fuerza que se le imprime.

2. El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y se realiza en la dirección de la línea recta en la que se imprime esa fuerza.

3. A toda acción siempre se opone una reacción igual: o bien, las acciones mutuas de dos cuerpos son siempre iguales.

La segunda ley se puso en su forma moderna F = metroa (dónde a es la aceleración) por el matemático suizo Leonhard Euler en 1750. De esta forma, está claro que la tasa de cambio de velocidad es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre un cuerpo e inversamente proporcional a su masa.

Para aplicar sus leyes a la astronomía, Newton tuvo que extender la filosofía mecánica más allá de los límites establecidos por Descartes. Postuló una fuerza gravitacional actuando entre dos objetos cualesquiera en el universo, aunque no pudo explicar cómo se podría propagar esta fuerza.

Mediante sus leyes del movimiento y una fuerza gravitacional proporcional al inverso del cuadrado de la distancia entre los centros de dos cuerpos, Newton pudo deducir las leyes del movimiento planetario de Kepler. La ley de caída libre de Galileo también es consistente con las leyes de Newton. La misma fuerza que hace que los objetos caigan cerca de la superficie de la Tierra también mantiene a la Luna y los planetas en sus órbitas.

La física de Newton llevó a la conclusión de que la forma de la Tierra no es precisamente esférica, sino que debería abultarse en el ecuador. La confirmación de esta predicción por las expediciones francesas a mediados del siglo XVIII ayudó a persuadir a la mayoría de los científicos europeos a cambiar de la física cartesiana a la newtoniana. Newton también usó la forma no esférica de la Tierra para explicar la precesión de los equinoccios, usando la acción diferencial de la Luna y el Sol en la protuberancia ecuatorial para mostrar cómo el eje de rotación cambiaría su dirección.


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Galileo pensó que las mareas se producían debido a la rotación diaria de la Tierra alrededor de su eje y su circuito anual alrededor del sol. Para conocer su razonamiento y una explicación de esta animación, consulte el artículo.

Una teoria sensata

Galileo pensó que había descubierto la explicación correcta de las mareas, una que hundiría la otra hipótesis principal del día, a saber, que la luna desencadenaba las mareas. En 1609, el matemático alemán Johannes Kepler había escrito: “La esfera de influencia de la atracción que está en la luna se extiende hasta la Tierra e incita a las aguas a ascender desde la zona tórrida. `` Pero debido a que Kepler y otros defensores de la teoría de la luna no pudieron ofrecer una explicación científica para tal influencia, Galileo, que trabajó estrictamente sobre la base de lo que podía ver con sus propios ojos, encontró imposible creer que la teoría oliera a lo oculto, él declaró. (No fue hasta que Sir Isaac Newton publicó su ley de gravitación universal en 1687 que la "atracción" de Kepler ganó una base científica firme. Hoy, por supuesto, la mayoría de los escolares saben que Kepler tenía razón: el tirón gravitacional de la luna da lugar a las mareas.)

Galileo también pensó que su teoría de las mareas proporcionaba un poderoso apoyo a la noción de que la Tierra giraba alrededor del sol (y no al revés, como creía entonces prácticamente todo el mundo en el mundo). Esta noción fue propuesta por primera vez a mediados del siglo XVI por el astrónomo polaco Nicolaus Copernicus, quien sostuvo que la rotación de nuestro planeta y la revolución alrededor del sol explicaban el movimiento aparente de los cuerpos celestes. Galileo creía en el sistema copernicano más que en el ptolemaico, que había dominado desde Aristóteles y su sucesor Ptolomeo. La visión ptolemaica, de que la Tierra era el centro del universo y todos los cuerpos celestes giraban alrededor de ella, fue insinuada por las enseñanzas católicas para ser apoyada por la Biblia y por lo tanto fue sostenida por el Vaticano.

Sin embargo, incluso cuando publicó su teoría de las mareas en 1616, Galileo pudo haber tenido algunas dudas persistentes al respecto. Al final del "Tratado", dice que espera que su idea "no resulte engañosa, como un sueño que da una imagen breve de la verdad seguida de una certeza inmediata de la falsedad". Esto lo someto al juicio de investigadores inteligentes ''. Tales investigadores científicos no aparecerían por algún tiempo, y luego, por desgracia, lo juzgarían mal.

Galileo sabía en su corazón que Copérnico (visto aquí) tenía razón sobre los planetas que giran alrededor del sol, y finalmente dejó volar con su Diálogo.

En aguas profundas

Mientras tanto, Galileo tuvo que enfrentarse a investigadores de otro tipo: los inquisidores. En dos meses, la Inquisición colocó el libro de Copérnico en el Índice de libros prohibidos. Llamado ante el consejero teológico del Papa, el cardenal Roberto Bellarmino, Galileo se vio obligado a aceptar no defender ni sostener la doctrina de Copérnico.

Durante años, Galileo mantuvo sus pensamientos sobre el asunto cerca de su pecho, pero finalmente no pudo contenerse más. Creía fervientemente que Copérnico tenía razón y se lo diría al mundo. En 1632, Galileo publicó su Diálogo sobre los dos sistemas mundiales principales. Durante los seis años que había trabajado en él, el título provisional de Galileo para el libro había sido Sobre el flujo y el reflujo del mar, y de hecho, repitió su argumento de 1616 en la última de las cuatro secciones del libro.

Todos los viejos argumentos estaban ahí. En un momento, por ejemplo, uno de los tres personajes principales del libro, Salviati, que es un sustituto apenas disfrazado de Galileo, dice: "Entre todos los hombres famosos que han filosofado [sobre las mareas], me pregunto más sobre Kepler que cualquiera de los demás. Aunque es un genio libre y agudo, ha prestado su consentimiento al dominio de la luna sobre los océanos y a otros sucesos ocultos y otras trivialidades similares.

De manera dramática, Galileo también rompió su promesa de obedecer el mandato de la Iglesia de no abrazar el sistema copernicano. El Diálogo representa, como lo expresó otro pensador superior, Albert Einstein, en un prólogo de una edición de 1953 del libro, y un intento descarado de cumplir con este orden en apariencia y, sin embargo, de hecho, ignorarlo. Desafortunadamente, resultó que la Santa Inquisición no pudo apreciar adecuadamente un humor tan sutil ". Galileo fue puesto bajo arresto domiciliario y el Diálogo prohibido.

En la única mención de Galileo en su clásico tratado de 1882 sobre las mareas, Lord Kelvin escribió que el astrónomo italiano encontró la idea de que la luna causara las mareas y la cuota como una lamentable pieza de misticismo. & quot

Una búsqueda extenuante

Einstein tenía una aguda comprensión de por qué Galileo actuó tan precipitadamente. En primer lugar, fue el anhelo de Galileo por encontrar una prueba mecánica del movimiento de la Tierra, sintió Einstein, lo que lo indujo a error no solo para formular sino aferrarse tan tenazmente a su teoría defectuosa sobre las mareas. El movimiento del planeta & # x27s explica las mareas, postuló Galileo, y las mareas explican el movimiento del planeta & # x27s; todo fue tan ordenado. Además, todas las observaciones astronómicas de Galileo lo convencieron de que Copérnico estaba en lo cierto, y deseaba desesperadamente probar ese hecho científicamente. Como dijo Einstein, `` Su objetivo era sustituir un sistema de ideas petrificado y estéril por la búsqueda imparcial y enérgica de una comprensión más profunda y coherente de los hechos físicos y astronómicos ''.

Incluso el mayor error de Galileo revela su mayor fortaleza como científico. Refiriéndose a la teoría de las mareas, Stillman Drake, un destacado estudioso de Galileo, escribió una vez: "La fuente principal de la eficacia de Galileo" fue su unión de las matemáticas, la astronomía y la física en una relación inseparable. Por lo tanto, incluso un ejemplo cuestionable de tal relación dado por él todavía era capaz de revelar a otros qué tipo de cosas deberían buscarse al construir una explicación científica ''.

Es decir, a pesar de que Galileo estaba equivocado en este caso, tenía razón sobre la dirección de la ciencia (y lo demostró con el ejemplo): alejarse de un enfoque más especulativo y deductivo y hacia un método experimental más empírico. Galileo no se convirtió en el papel fundamental de Lord Kelvin sobre las mareas. Pero a pesar de todo su trabajo, incluso su teoría de las mareas, se aseguró un lugar en la historia como el primer científico moderno.


¿Qué es la revolución de la Tierra?

La revolución de la Tierra se produce de dos formas distintas. La Tierra gira alrededor del sol y también gira, o gira, sobre su propio eje.

La Tierra gira alrededor del sol a una velocidad de aproximadamente 67,100 millas por hora. Una órbita o revolución completa alrededor del sol tarda aproximadamente 365,25 días, lo que equivale a un año. Los 0,25 días extra se contabilizan en el día extra en los años bisiestos cada 4 años.

El eje de la Tierra está ligeramente inclinado, lo que significa que parte del planeta está más cerca del sol y parte de él está más lejos en un momento dado. La distancia real al sol también cambia a lo largo del año, desde un máximo de 94,509,130 ​​millas alrededor del 4 de julio a un mínimo de 91,402,505 millas alrededor del 3 de enero. Debido a que la Tierra se inclina hacia el hemisferio sur en enero, significa que el hemisferio sur recibe un poco más de energía solar que el hemisferio norte durante todo el año.

La rotación de la Tierra alrededor del sol y su inclinación también producen variaciones estacionales en el clima. A medida que el hemisferio norte se inclina hacia el sol, experimenta las temperaturas más cálidas del verano. Al mismo tiempo, el hemisferio sur se aleja del sol y experimenta el invierno.


¿Por qué no sentimos que la Tierra está girando?

Respuesta corta: La Tierra gira a una velocidad constante (es decir, no hay cambios en su velocidad de rotación) y nosotros, los humanos que vivimos en la superficie, nos movemos con ella a la misma velocidad, por lo que no sentimos ningún efecto físico directo de la Tierra. girar. Esa es la misma razón por la que, cuando saltamos en el aire, aterrizamos en el mismo lugar (original).

Esto se puede entender mejor con la ayuda de la analogía & lsquotraveling in a bus & rsquo.


Astronomía

La Revolución Científica comenzó en la astronomía. Aunque había habido discusiones anteriores sobre la posibilidad del movimiento de la Tierra, el astrónomo polaco Nicolaus Copernicus fue el primero en proponer una teoría heliocéntrica integral con el mismo alcance y capacidad predictiva que el sistema geocéntrico de Ptolomeo. Motivado por el deseo de satisfacer la máxima de Platón, Copérnico fue llevado a derrocar la astronomía tradicional debido a su supuesta violación del principio del movimiento circular uniforme y su falta de unidad y armonía como sistema del mundo. Apoyándose prácticamente en los mismos datos que poseía Ptolomeo, Copérnico dio la vuelta al mundo, colocando al Sol en el centro y poniendo a la Tierra en movimiento a su alrededor. La teoría de Copérnico, publicada en 1543, poseía una simplicidad cualitativa de la que parecía carecer la astronomía ptolemaica. Sin embargo, para lograr niveles comparables de precisión cuantitativa, el nuevo sistema se volvió tan complejo como el antiguo. Quizás el aspecto más revolucionario de la astronomía copernicana reside en la actitud de Copérnico hacia la realidad de su teoría. En contraste con el instrumentalismo platónico, Copérnico afirmó que para ser satisfactoria la astronomía debe describir el sistema físico real del mundo.

La recepción de la astronomía copernicana supuso una victoria por infiltración. Para cuando se desarrolló una oposición a la teoría a gran escala en la iglesia y en otros lugares, la mayoría de los mejores astrónomos profesionales habían encontrado indispensable algún aspecto u otro del nuevo sistema. El libro de Copérnico De revolutionibus orbium coelestium libri VI ("Seis libros sobre las revoluciones de los orbes celestiales"), publicado en 1543, se convirtió en una referencia estándar para problemas avanzados en la investigación astronómica, particularmente por sus técnicas matemáticas. Por lo tanto, fue ampliamente leído por los astrónomos matemáticos, a pesar de su hipótesis cosmológica central, que fue ampliamente ignorada. En 1551, el astrónomo alemán Erasmus Reinhold publicó el Tabulae prutenicae (“Tablas Prutenic”), calculadas por métodos copernicanos. Las tablas eran más precisas y más actualizadas que su predecesor del siglo XIII y se volvieron indispensables tanto para los astrónomos como para los astrólogos.

Durante el siglo XVI, el astrónomo danés Tycho Brahe, rechazando tanto el sistema ptolemaico como el copernicano, fue responsable de cambios importantes en la observación, proporcionando sin saberlo los datos que finalmente decidieron el argumento a favor de la nueva astronomía. Utilizando instrumentos más grandes, más estables y mejor calibrados, observó con regularidad durante períodos prolongados, obteniendo así una continuidad de observaciones que eran precisas para los planetas dentro de aproximadamente un minuto de arco, varias veces mejor que cualquier observación anterior. Varias de las observaciones de Tycho contradecían el sistema de Aristóteles: una nova que apareció en 1572 no exhibía paralaje (lo que significa que estaba a una distancia muy grande) y, por lo tanto, no era de la esfera sublunar y, por lo tanto, era contraria a la afirmación aristotélica de la inmutabilidad de los cielos de manera similar. , una sucesión de cometas parecía moverse libremente a través de una región que se suponía estaba llena de esferas sólidas y cristalinas. Tycho ideó su propio sistema mundial, una modificación del de Heracleides, para evitar varias implicaciones indeseables de los sistemas ptolemaico y copernicano.

A principios del siglo XVII, el astrónomo alemán Johannes Kepler colocó la hipótesis copernicana sobre una base astronómica firme. Convertido a la nueva astronomía como estudiante y profundamente motivado por un deseo neopitagórico de encontrar los principios matemáticos de orden y armonía según los cuales Dios había construido el mundo, Kepler pasó su vida buscando relaciones matemáticas simples que describieran los movimientos planetarios. Su minuciosa búsqueda del orden real del universo lo obligó finalmente a abandonar el ideal platónico del movimiento circular uniforme en su búsqueda de una base física para los movimientos de los cielos.

En 1609, Kepler anunció dos nuevas leyes planetarias derivadas de los datos de Tycho: (1) los planetas viajan alrededor del Sol en órbitas elípticas, un foco de la elipse está ocupado por el Sol y (2) un planeta se mueve en su órbita de tal manera que una línea trazada desde el planeta hasta el Sol siempre barre áreas iguales en tiempos iguales. Con estas dos leyes, Kepler abandonó el movimiento circular uniforme de los planetas en sus esferas, planteando así la cuestión física fundamental de qué mantiene a los planetas en sus órbitas. Intentó proporcionar una base física para los movimientos planetarios por medio de una fuerza análoga a la fuerza magnética, cuyas propiedades cualitativas habían sido descritas recientemente en Inglaterra por William Gilbert en su influyente tratado, De Magnete, Magneticisque Corporibus et de Magno Magnete Tellure (1600 “Sobre el imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán de la Tierra”). Se había anunciado la inminente unión de la astronomía y la física. En 1618, Kepler declaró su tercera ley, que era una de las muchas leyes relacionadas con las armonías de los movimientos planetarios: (3) el cuadrado del período en el que un planeta orbita alrededor del Sol es proporcional al cubo de su distancia media al Sol. .

Galileo Galilei asestó un poderoso golpe a la cosmología tradicional, quien a principios del siglo XVII utilizó el telescopio, una invención reciente de los molinillos de lentes holandeses, para mirar hacia el cielo. En 1610, Galileo anunció observaciones que contradecían muchas suposiciones cosmológicas tradicionales. Observó que la Luna no es una superficie lisa y pulida, como había afirmado Aristóteles, sino que es irregular y montañosa. El brillo de la Tierra en la Luna reveló que la Tierra, al igual que los otros planetas, brilla por la luz reflejada. Al igual que la Tierra, se observó que Júpiter tenía satélites, por lo tanto, la Tierra había sido degradada de su posición única. Las fases de Venus demostraron que ese planeta orbita al Sol, no a la Tierra.


La visión revolucionaria de Galileo & # 8217 ayudó a marcar el comienzo de la astronomía moderna

Dentro de una caja de cristal había un tubo de aspecto sencillo, gastado y rayado. Tirado en la calle, habría parecido un trozo de tubería vieja. Pero cuando me acerqué, Derrick Pitts & # 8212 sólo la mitad en broma & # 8212 ordenó: "¡Inclínate!"

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El objeto de aspecto anodino es de hecho uno de los artefactos más importantes en la historia de la ciencia: es uno de los dos únicos telescopios sobrevivientes que se sabe que fueron fabricados por Galileo Galilei, el hombre que ayudó a revolucionar nuestra concepción del universo. El telescopio fue la pieza central de "Galileo, los Medici y la era de la astronomía", una exposición en el Instituto Franklin en Filadelfia en 2009.

Pitts, que dirige el planetario del instituto y otros programas de astronomía, dice que recibir el telescopio del Museo Galileo de Florencia -la primera vez que el instrumento salió de Florencia- fue "algo así como una experiencia religiosa". Es comprensible: si Galileo es considerado un santo patrón de la astronomía, entonces su telescopio es una de sus reliquias más sagradas. "El trabajo de Galileo con el telescopio desató la noción de que el nuestro es un sistema solar centrado en el sol y no un sistema solar centrado en la Tierra", dice Pitts. En otras palabras, de ese viejo y feo cilindro surgió la profunda idea de que no somos el centro del universo.

Era una idea peligrosa que le costó la libertad a Galileo.

En una noche estrellada en Padua hace 400 años, Galileo dirigió por primera vez un telescopio hacia el cielo. Puede parecer la acción más natural & # 8212 después de todo, ¿qué más se puede hacer con un telescopio? Pero en 1609, el instrumento, que había sido inventado sólo el año anterior por ópticos holandeses, se conocía como un "catalejo", en previsión de sus usos militares. El dispositivo también se vendió como juguete. Cuando Galileo lo leyó, rápidamente se dispuso a hacer una versión mucho más poderosa. Los telescopios holandeses ampliaron las imágenes 3 veces. Los telescopios de Galileo las ampliaron de 8 a 30 veces.

En ese momento, la astronomía, como gran parte de la ciencia, permaneció bajo el hechizo de Aristóteles. Casi 2.000 años después de su muerte, el gigante de la filosofía griega fue tenido en tan alta estima que incluso sus pronunciamientos más sospechosos fueron considerados irreprochables. Aristóteles había sostenido que todos los objetos celestes eran esferas perfectas e inmutables, y que las estrellas realizaban un vertiginoso viaje diario alrededor del centro del universo, nuestra Tierra estacionaria. ¿Por qué escudriñar el cielo? El sistema ya se había presentado prolijamente en los libros. Los astrónomos "no desean nunca levantar la vista de esas páginas", escribió Galileo con frustración, "como si este gran libro del universo hubiera sido escrito para ser leído por nadie más que Aristóteles, y sus ojos hubieran estado destinados a ver para toda la posteridad". "

En la época de Galileo, el estudio de la astronomía se utilizó para mantener y reformar el calendario. Estudiantes suficientemente avanzados de astronomía hicieron horóscopos, se creía que la alineación de las estrellas influía en todo, desde la política hasta la salud.

Ciertas actividades no estaban en la descripción del trabajo de un astrónomo, dice Dava Sobel, autor de las memorias históricas más vendidas. Hija de Galileo (1999). "No hablaste de de qué estaban hechos los planetas", dice. "Era una conclusión inevitable que estaban hechos de la quinta esencia, material celestial que nunca cambió". Los astrónomos podrían hacer predicciones astrológicas, pero no se esperaba que descubrieran nada nuevo.

Entonces, cuando Galileo, que entonces tenía 45 años, dirigió su telescopio hacia los cielos en el otoño de 1609, fue un pequeño acto de disensión. Vio que la Vía Láctea era de hecho "un cúmulo de innumerables estrellas", más incluso de lo que su mano cansada podía dibujar. Vio la superficie picada de viruela de la luna, que, lejos de ser perfectamente esférica, estaba en realidad "llena de cavidades y prominencias, no siendo diferente a la faz de la Tierra". Pronto se daría cuenta de que Júpiter tenía cuatro lunas propias y que Venus tenía fases similares a las de la luna, a veces en forma de disco, a veces menguante en una media luna. Más tarde vio imperfecciones en el sol. Cada descubrimiento puso más en tela de juicio el sistema de Aristóteles y prestó cada vez más apoyo a la visión peligrosamente revolucionaria que Galileo había llegado a sostener en privado - # 8212 establecido sólo medio siglo antes por un astrónomo polaco llamado Nicolaus Copernicus & # 8212 de que la Tierra viajaba alrededor del Sol.

"Doy infinitas gracias a Dios", escribió Galileo al poderoso estadista florentino Belisario Vinta en enero de 1610, "que se ha complacido en convertirme en el primer observador de cosas maravillosas".

Como muchas figuras cuyos nombres han perdurado, Galileo no tuvo reparos en buscar la fama. Su genio para la astronomía fue igualado por un genio para la autopromoción y pronto, en virtud de varias decisiones astutas, la propia estrella de Galileo estaba ascendiendo.

En Toscana, el nombre de Medici había sido sinónimo de poder durante siglos. La familia Medici lo adquirió y ejerció a través de varios medios: oficina pública, banca depredadora y alianzas con la poderosa Iglesia Católica. Conquest of territory was a method favored in the late 16th century, when the head of the family, Cosimo I, seized many regions neighboring Florence. The family took a keen interest in science and its potential military applications.

The Medicis may have needed scientists, but scientists—and especially Galileo—needed the Medicis even more. With a mistress, three children and an extended family to support, and knowing that his questioning of Aristotelian science was controversial, Galileo shrewdly decided to court the family's favor. In 1606, he dedicated a book about a geometric and military compass to his student Cosimo II, the family's 16-year-old heir apparent.

Then, in 1610, on the occasion of his publication of The Starry Messenger, which detailed his telescopic findings, Galileo dedicated to Cosimo II something far greater than a book: the very moons of Jupiter. "Behold, therefore, four stars reserved for your illustrious name," wrote Galileo. ". Indeed it appears that the Maker of the Stars himself, by clear arguments, admonished me to call these new planets by the illustrious name of Your Highness before all others." (Galileo chose the name "Cosmian stars," but Cosimo's office requested "Medicean stars" instead, and the alteration was duly made.) "The Starry Messenger was a job application," says Owen Gingerich, an astronomer and science historian at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics—and, sure enough, Galileo got just what he had been seeking: the Medicis' patronage.

He could hardly have hoped for better patrons, as the Franklin exhibit made clear. It included scores of intricately wrought instruments from the family's collection. The fanciful names of the ingenious contraptions hint at their function and describe their forms: nautical planispheres, gimbaled compasses, horary quadrants, armillary spheres. One of the oldest surviving astrolabes, an instrument for calculating the position of the Sun and stars, was on exhibit, as was a set of brass and steel compasses believed to have belonged to Michelangelo, another Medici beneficiary. (Galileo's telescope and the rest of the collection have since returned to Florence.)

Though capable of measuring the world in various ways and to various ends—determining the caliber of projectiles, surveying land, aiding navigation—some of the instruments were never used, having been collected for the very purpose to which museums put them today: display. A few, such as a compass that collapses into the shape of a dagger, demonstrate the era's alliance of science and power. But they also illustrate its blending of science and art—the gleaming artifacts rival works of sculpture. They tell, too, of a growing awareness that, as Galileo said, nature was a grand book ("questo grandissimo libro") written in the language of mathematics.

Not everyone took pleasure in—or even believed—what Galileo claimed to have seen in the sky.

Some of his contemporaries refused to even look through the telescope at all, so certain were they of Aristotle's wisdom. "These satellites of Jupiter are invisible to the naked eye and therefore can exercise no influence on the Earth, and therefore would be useless, and therefore do not exist," proclaimed nobleman Francesco Sizzi. Besides, said Sizzi, the appearance of new planets was impossible—since seven was a sacred number: "There are seven windows given to animals in the domicile of the head: two nostrils, two eyes, two ears, and a mouth. From this and many other similarities in Nature, which it were tedious to enumerate, we gather that the number of planets must necessarily be seven."

Some who did deign to use the telescope still disbelieved their own eyes. A Bohemian scholar named Martin Horky wrote that "below, it works wonderfully in the sky it deceives one." Others nominally honored the evidence of the telescope but scrambled to make it conform to their preconceptions. A Jesuit scholar and correspondent of Galileo named Father Clavius attempted to rescue the idea that the Moon was a sphere by postulating a perfectly smooth and invisible surface stretching above its scarred hills and valleys.

The Starry Messenger was a success, however: the first 500 copies sold out within months. There was a great demand for Galileo's telescopes, and he was named the head mathematician at the University of Pisa.

In time Galileo's findings began to trouble a powerful authority—the Catholic Church. The Aristotelian worldview had been integrated with Catholic teachings, so any challenges to Aristotle had the potential to run afoul of the church. That Galileo had revealed flaws in celestial objects was bothersome enough. But some of his observations, especially the changing phases of Venus and the presence of moons around other planets, lent support to Copernicus' heliocentric theory, and that made Galileo's work potentially heretical. Biblical literalists pointed to the book of Joshua, in which the Sun is described as stopping, miraculously, "in the midst of heaven, and hasted not to go down about a whole day." How could the Sun stop if, as Copernicus and now Galileo claimed, it was already stationary? By 1614, a Dominican friar named Tommaso Caccini preached openly against Galileo, calling the Copernican worldview heretical. In 1615 another Dominican friar, Niccolò Lorini, filed a complaint against Galileo with the Roman Inquisition, a tribunal instituted the previous century to eliminate heresy.

These church challenges greatly troubled Galileo, a deeply pious man. It is a common misconception that Galileo was irreligious, but as Dava Sobel says, "Everything he did, he did as a believing Catholic." Galileo simply believed that Scripture was not intended to teach astronomy, but rather, as he wrote in a 1613 letter to his disciple Benedetto Castelli, to "persuade men of the truths necessary for salvation." Some members of the church held the same opinion: Cardinal Baronius in 1598 said that the Bible was meant "to teach us how to go to heaven, not how the heavens go."

Late in 1615, Galileo traveled to Rome to meet with church leaders personally he was eager to present his discoveries and make the case for heliocentrism. But Baronius' view turned out to be the minority one in Rome. Galileo was cautioned against defending Copernicanism.

Eight years later, a new pope, Urban VIII, ascended and Galileo again requested permission to publish. Pope Urban granted permission—with the caveat that Galileo present the theory as a hypothesis only. But the book Galileo finally published in 1632, Dialogue Concerning the Two Chief World Systems, came off clearly in favor of the Copernican view, infuriating the pope.

And so, in what Pope John Paul II would deem, more than three centuries later, a case of "tragic mutual incomprehension," Galileo was condemned by the Holy Office of the Inquisition for being "vehemently suspected of heresy, namely of having held and believed the doctrine which is false and contrary to the Sacred and Divine Scriptures, that the Sun is the center of the world." He was sentenced to imprisonment, which was commuted to house arrest for the by then ailing 69-year-old man.

Despite repeated requests for clemency, the astronomer spent his last eight years confined to his home, forbidden to speak or write of the topics that had so captivated him. (Meanwhile, forbidden copies of his Dialogue are thought to have been widely sold on the black market.) Blindness overcame him, and as he wrote to a friend in 1638, "The universe which I with my astonishing observations and clear demonstrations had enlarged a hundred, nay, a thousandfold beyond the limits commonly seen by wise men of all centuries past, is now for me so diminished and reduced, it has shrunk to the meager confines of my body."

The exact composition of some of Galileo's telescopes remains a mystery. A written fragment—a shopping list jotted on a letter—allows historians to surmise the materials Galileo used for his lenses. And so the ingredients for one of the most famous telescopes in history—an organ pipe, molds for shaping lenses, abrasives for polishing glass—are thrown in with reminders to buy soap, combs and sugar.

It's a humdrum list—as plain as the lusterless tube in a museum display. Yet what came from that tube, like the man who made it, was anything but ordinary. Galileo "was one of those who was present at the birth of modern astronomy," says Harvard-Smithsonian's Gingerich.

In the dedication of The Starry Messenger, addressed to Cosimo II, Galileo hailed the effort to "preserve from oblivion and ruin names deserving of immortality." But the moons of Jupiter he named the Medicean have come to be more commonly known as the Galilean moons, and in 1989, the spacecraft NASA launched to study them was named Galileo. And 2009 was named the International Year of Astronomy by the United Nations in honor of the 400th anniversary of Galileo's first telescopic observations.

The fame Galileo sought and obtained, he earned. "Galileo understood what was fundamentally important" about his telescopic observations, says Gingerich. "Namely, that they were showing us a whole new universe."

David Zax has written for Smithsonian about Elvis in the Army, a party of Santas and George Washington's boyhood home.


If you hover any distance above the earth (in a helicopter, for example) for a day or so, why aren't you and the helicopter occupants on the other side of the world if the Earth is going through its normal revolution?

I am glad you asked this question because it gives all of us a chance to think about things we take for granted we know until some one asks about it and then we realize we don't know what we thought we did. We discover that something that was obvious is not so clearly understood.

When you hover in a helicopter you are hovering in air. This air is moving along with the earth. In other words, the earth and the air above it are moving around and around on the earth's axis together.

Do you find this hard to believe? Many people do and so many people wonder, like you did, why this helicopter would not circle the earth by standing still for one day. But, this is why your question is so good. It is the kind of question that makes one stop and think of things that we normally do not think about and when we do we find ourselves surprised.

So, let's think about it for a second. What would it be like if the air did not circle the earth with us? Do you have any idea how fast the earth is spinning on its axis? The earth is about 6 million meters in radius. So its circumference is 2r which is about 6 million times two times which comes to about 38 million meters around the equator. The earth travels this distance in one day so that's 38 million meters divided by 24 hours giving us about one and a half million meters per hour which comes to about a thousand miles per hour. A hurricane can have winds of about 150 miles per hour and that causes a lot of damage. Can you imagine a constant wind of 1,000 miles per hour? ¡Guau! Some storm!

So, you can see that it is a good thing that the air we live in moves around the earth with us. If you place a helicopter in that air, or a leaf, or a balloon, it will move with the air and not the earth!
Answered by: Tom Young, M.S., Science Teacher, Whitehouse High School, Texas

Yours is the same argument made long ago by proponents of the 'stationary Earth, moving Sun' philosophy. 'If the Earth is moving,' they asked, 'shouldn't the ground move beneath my feet when I jump straight up, causing me to land elsewhere as the Earth moves along without me?'

You can see for yourself, on a smaller scale, how this works as you travel in a car or airplane at a constant velocity. Toss a ball straight up and it will drop straight back down relative to you, NOT falling behind as you move on ahead. The ball maintains its initial forward MOMENTUM in addition to its up and down motion. An observer outside your vehicle would see the ball travel along a parabolic path, combining its horizontal with its vertical motion.

Newton's first law says that an object in uniform motion will continue that motion as long as it is not acted upon by an outside force. It the case of a jumping person, a thrown ball, or a helicopter, the initial horizontal motion (or angular motion on the larger scale of a round Earth) that any object has when it leaves the Earth's surface stays with it even after contact with the surface is lost. That, by the way, is why satellites are launched to the east and near the equator, where the Earth's velocity provides the most 'free' momentum before the rocket even gets off the ground.
Respondido por: Paul Walorski, B.A., Instructor de física a tiempo parcial

'Where the telescope ends, the microscope begins. Which of the two has the grander view?'


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