Johannes Kepler y el movimiento de los planetas

Tiempo de lectura: 5 minutos

Cuando Johannes Kepler nació a fines del siglo XVI, se pensaba que los planetas del sistema solar viajaban en órbitas circulares alrededor de la Tierra. Marte parecía revertir el rumbo repentinamente, y esto parecía contradecir los postulados vigentes en la época. Kepler no solo defendió firmemente la idea de que los planetas orbitan alrededor del sol, sino que también reveló que sus trayectorias no eran círculos perfectos.

Sus descripciones de los movimientos planetarios se conocieron como las leyes de Kepler. Hoy en día, estas leyes no solo describen el movimiento planetario sino que también determinan las órbitas de los satélites y las estaciones espaciales.

Nacido en diciembre de 1571 en Weil der Stadt, el joven Johannes Kepler era hijo enfermizo de padres pobres. Le otorgaron una beca para la Universidad de Tübingen, donde estudió para convertirse en sacerdote luterano. Mientras estaba allí, le mostraron los trabajos de Nicolás Copérnico, quien había escrito que los planetas orbitaban alrededor del Sol en lugar de la Tierra.

En 1594, Kepler se convirtió en profesor de matemáticas en un seminario en Graz, Austria, así como en creador de calendarios. En su tiempo libre, continuó estudiando astronomía y astrología (que eran prácticamente lo mismo en aquellos tiempos). En 1596, Kepler escribió la primera defensa pública del sistema copernicano. Esta era una postura peligrosa, dado que en 1539, Martín Lutero, fundador de la iglesia luterana, se burló de la teoría cuando la escuchó por primera vez, mientras que la iglesia católica consideró herética esa posición en 1615 (posteriormente sometieron al astrónomo Galileo Galilei a arresto domiciliario por sus publicaciones).

La época en la que Kepler vivió fue de tremenda convulsión y cambio. Los líderes religiosos se mostraban reacios a renunciar a sus ideas sobre el cielo. Los astrónomos hablaban de un cielo lleno de objetos que se movían en órbitas no circulares y otros fenómenos que iban en contra de un modelo centrado en la Tierra y esto amenazaba sus creencias.

En realidad, la motivación de Kepler no fue molestar a la iglesia. Más bien, su defensa del modelo copernicano no se basaba en motivos físicos o matemáticos: el argumento de Kepler era religioso. Dijo que dado que el hijo de Dios estaba en el centro de la fe cristiana, el sol debería estar en el centro del universo.

Sin embargo, y para evitar problemas, Kepler y su primera esposa, Bárbara, crearon un código con el cual escribir cartas entre sí para que su correspondencia no los pusiera en riesgo de persecución.

En pos de ampliar sus medios Kepler contactó con el astrónomo Tycho Brahe. Un noble danés, rico y astrónomo, que construyó un observatorio en Praga donde rastreaba los movimientos de los planetas y era la persona que tenía las observaciones más precisas del sistema solar en ese momento. En 1600, Brahe invitó a Kepler a trabajar con él.

Brahe, sin embargo, comenzó a sospechar y no estaba dispuesto a compartir sus notas con su nuevo asistente. En cambio, le asignó a Kepler resolver el misterio de Marte, uno de los problemas más desconcertantes de la astronomía en ese momento. Irónicamente, el haberse focalizado en el desafiante planeta fue la clave para que Kepler entendiera cómo funcionaba el sistema solar.

Cuando Brahe murió en 1601, Kepler logró conservar las observaciones del danés antes de que su familia pudiera utilizarlas para su beneficio financiero.

En 1901, los científicos abrieron la tumba de Brahe y afirmaron encontrar mercurio en sus restos. Kepler fue acusado póstumamente de envenenar a su benefactor con el fin de conseguir sus notas cuidadosamente guardadas. Pero cuando el cuerpo de Brahe fue exhumado nuevamente en 2010, las pruebas revelaron que el contenido de mercurio en su cuerpo no era lo suficientemente alto como para matarlo.

«De hecho, los análisis químicos de los huesos indican que Tycho Brahe no estuvo expuesto a una carga de mercurio anormalmente alta en los últimos cinco o diez años de su vida», dijo el investigador Kaare Lund Rasmussen, profesor asociado de química en la Universidad del Sur de Dinamarca. quien analizó los niveles de mercurio en la barba y los huesos de Brahe.

Leyes de Kepler

El problema marciano, que Kepler dijo que resolvería en ocho días, tomó casi ocho años. Los astrónomos habían trabajado durante mucho tiempo para descubrir por qué Marte periódicamente aparecía «viajando» hacia atrás a través del cielo nocturno. Ningún modelo del sistema solar, ni siquiera el de Copérnico, podría explicar el movimiento retrógrado.

Usando las observaciones detalladas de Brahe, Kepler se dio cuenta de que los planetas viajaban en círculos «estirados» conocidos como elipses. El sol no estaba exactamente en el centro de su órbita, sino que se encontraba a un lado, en uno de los dos puntos conocidos como focos. Algunos planetas, como la Tierra, tenían una órbita que estaba muy cerca de un círculo, pero la órbita de Marte era una de las más excéntricas o extensas. El hecho de que los planetas se muevan en trayectorias elípticas se conoce como la Primera Ley de Kepler.

Copérnico había sugerido que las observaciones hechas desde una Tierra en movimiento (en lugar de una situada en el centro) podrían ser la causa del movimiento retrógrado, pero las órbitas circulares perfectas que él postuló todavía requerían que los epiciclos explicaran los caminos de los planetas. Kepler se dio cuenta de que dos planetas, viajando en elipses, crearían la apariencia del movimiento hacia atrás del planeta rojo en el cielo nocturno.

Kepler también se fijó en los cambios de las velocidades de los planetas. Se dio cuenta de que un planeta se movía más lento cuando estaba más lejos del sol que cuando estaba cerca. Una vez que entendió que los planetas viajaban en elipses, determinó que el radio vector que une un planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales. Postuló esto, su Segunda Ley, junto con la primera, que publicó en 1609.

La Tercera Ley de Kepler fue publicada una década más tarde, y afirmaba que para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor de su órbita elíptica. Si bien sus dos primeras leyes se centran en los detalles del movimiento de un solo planeta, la tercera es una comparación entre la órbita de dos planetas.

«Fue esta ley, no una manzana, lo que llevó a Newton a su ley de la gravedad. Kepler realmente puede llamarse el fundador de la mecánica celeste», afirma la NASA en su biografía de Kepler.

Otros descubrimientos de Kepler

Aunque Kepler es más conocido por definir leyes relacionadas con el movimiento planetario, hizo otras contribuciones notables a la ciencia. Fue el primero en determinar que la refracción afecta a la visión en el ojo y que tener dos ojos permite la percepción de profundidad. Creó anteojos para la vista de cerca y de lejos, y describió científicamente cómo funcionaba un telescopio.

Kepler afirmó que la gravedad era causada por dos cuerpos, en lugar de uno, y como tal, la luna era la causa del movimiento de las mareas en la Tierra. Sugirió que el sol se mueve y gira y creó la palabra «satélite». Kepler también intentó calcular el año de nacimiento de Cristo.

En reconocimiento a su contribución para la comprensión del movimiento de los planetas, la NASA le puso su nombre al telescopio de búsqueda de planetas en honor al genial astrónomo alemán.