I

Johannes Kepler, astrónomo alemán, naceu en Württembert, no ano 1571 e morreu en Ratisbona no 1630. As leis de Kepler son as obtidas por este astrónomo e fan referencia ao movemento dos planetas nas súas órbitas arredor do sol. Parte da teoría heliocéntrica de Copérnico (o Sol é o centro arredor do cal orbitan os demais planetas), pero trata de perfeccionala apoiándose en estudos feitos polo danés Tycho Brahe (1546 – 1601) e nas súas propias observacións dando así un paso importantísimo, pois descarta a teoría de que as órbitas planetarias son perfectamente circulares. De esta maneira, despois de longos anos, formula tres leis (tres grandes logros da Ciencia) sobre os movementos dos planetas:

Esta lei foi obtida no ano 1609 de forma empírica (mediante a observacións dos movementos aparentes dos planetas). Actualmente considérase válida para obxectos de gran tamaño orbitando arredor do Sol seguindo órbitas pechadas: planetas, asteroides, etc... .
Di o seguinte: Os planetas desprázanse arredor do Sol seguindo unha traxectoria elíptica (elipse), atopándose o Sol situado nun dos seus focos.

Debemos ter en conta que as elipses planetarias teñen unha excentricidade (grao de achatamento, a maior excentricidade maior é o achatamento da elipse) moi baixa, e hai moi pouca diferenza entre afelios (máxima distancia dun planeta ao Sol) e perihelios (mínima distancia dun planeta ao Sol).
Así, por exemplo, no caso da Terra, o Afelio anda sobre os 152 millóns de quilómetros e o perihelio sobre os 147 millóns de quilómetros. A excentricidade da Terra é de 0’017; o “planeta” de maior excentricidade é Plutón con 0’248. Órbitas con excentricidade igual a 1 denomínanse parabólicas , e as de maior que 1 denomínanse hiperbólicas.

Esta lei foi obtida no ano 1609, antes que a primeira. Coñécese como a Lei das áreas.

Di o seguinte: O raio-vector de orixe no Sol e extremo no punto de posición do planeta percorre áreas iguais en tempos iguais. (O vector posición de calquera planeta respecto do Sol, barre áreas iguais da elipse en tempos iguais).

Isto indícanos que os planetas desprázanse máis rápido cando están no perihelio que cando están no afelio.

Di o seguinte: Para calquera planeta do sistema solar, o cadrado do seu período orbital (tempo que tarda en dar unha volta arredor do Sol) é directamente proporcional ao cubo da distancia media co Sol.

Isto permite deducir que os planetas que están máis afastados do Sol orbitan a menor velocidade que os que están máis cerca.

Concluíndo coas leis de Kepler, podemos dicir que non só explican o movemento dos planetas arredor do Sol, senón que tamén explican o movemento de todos os astros e corpos do Universo.

Nicolás Copérnico , astrónomo polaco, naceu en Torun no ano 1473 e morreu en Frauenburg no 1543. Foi coñecido pola súa teoría heliocéntrica do movemento dos planetas, defendía que eran os planetas, incluída a Terra, os que xiraban entorno ao Sol, e non entorno á Terra, como se cría ata entón e defendía coa súa teoría o astrónomo Ptolomeo segundo a cal era o Sol e os demais planetas os que xiraban entorno á Terra.

A súa obra máis célebre, onde publicou todos os seus descubrimentos, foi “De revolutionibus orbium coelestium” (Sobre as revolucións dos corpos celestes), en 1530, pero non foi publicada ata o 24 de maio de 1543, pouco antes da súa morte.

O sistema de Ptolomeo: Os corpos celestes (o Sol, a Lúa e os planetas) atópanse situados en esferas ocas concéntricas á Terra e as estrelas fixas (case todos os obxectos do ceo) sitúanse nunha soa capa exterior. No centro de todas elas está a Terra e todas as esferas xiran a distinta velocidade arredor da Terra.

Grabado co sistema solar de Copérnico. De revolutionibus orbium coelestium libri vi, 2nd ed. (1566). The Adler Planetarium and Astronomy Museum, Chicago, Illinois.

O sistema de Copérnico: Partiu da idea (non orixinal) de que a Terra xiraba arredor do seu eixo unha vez ao día. Non é a Terra o centro do mundo, senón que esta, e os demais planetas xiran arredor do Sol describindo círculos.

A teoría de Copérnico dicía que a Terra xiraba sobre si mesma unha vez ao día e que tardaba un ano en dar unha volta arredor do Sol. Tamén afirmaba que no seu movemento rotatorio, a Terra inclinábase sobre o seu eixo. Deste xeito, permite explicar os cambios diarios e anuais do Sol e as estrelas.

Outro adianto é a nova orde de aliñamento dos planetas segundo os seus períodos de rotación. Así, a diferenza de Ptolomeo, Copérnico viu que a maior radio da órbita dun planeta máis tempo tardaba en dar unha volta arredor do Sol.

A teoría copernicana, pese á oposición da Igrexa Católica, foi impóndose paulatinamente debido ás observacións científicas e aos apoios de ilustres astrónomos como Kepler e Galileo.

Despois da morte de Copérnico e ata o 1600, a súa teoría contou con poucos seguidores e foi obxecto de moitas críticas, sobre todo por parte da Igrexa e debido en grande parte á negación de que a Terra fose o centro do Universo. Os seus máis importantes seguidores foron Galileo, e Kepler . No 1588 o astrónomo danés Tycho Brahe chegou a unha posición intermedia, defendía que a Terra permanecía estática e o resto dos planetas xiraban arredor do Sol, que á súa vez xiraba arredor da Terra.

Galileo Galilei , físico e astrónomo italiano, naceu en Pisa no ano 1564 e morreu en Arcetri no 1642. Xunto con Kepler, foi seguidor da teoría heliocéntrica de Copérnico, comezando así a revolución científica que culminou coa obra de Isaac Newton.
Por desobedecer as ordes da Igrexa católica para que deixara de expor as súas teorías foi condenado á reclusión perpetua.
A súa principal contribución á astronomía foi o uso do telescopio para a observación e descubrimento das manchas solares, vales e montañas lunares, os catro satélites maiores de Xúpiter e as fases de Venus. No eido da Física tamén tivo grandes contribucións, sobre todo as leis que rexen a caída dos corpos e o movemento dos proxectís.
Na historia da cultura, Galileo converteuse no símbolo da loita contra a autoridade e a liberdade na investigación.

Realmente non se pode considerar a Copérnico nin como o descubridor do heliocentrismo nin como o propagador desa teoría, pero si podemos considerar que cumpriu unha función vital neste senso inspirando aos científicos que o sucederon. A verdadeira revolución viría máis tarde e faría tremer os cimentos da Igrexa católica, que no seu afán de loita contra os avances científicos chegaron a queimar na fogueira a Giordano Bruno (1548-1600, filósofo e poeta renacentista italiano) e a facer que Galileo se retractase das súas observacións e teorías. Non obstante, foron as observacións de Galileo dos satélites “jovianos” as que constituíron a proba definitiva que lle daría a vitoria á revolución copernicana.

            Os reloxos de Sol dan a “hora solar” e os reloxos comúns dan a “hora civil”.
        O tempo solar está relacionado coa idea de que cando o Sol alcanza o seu punto máis alto (cando cruza o meridiano) é mediodía ao día seguinte, cando o Sol volva a cruzar o meridiano, volverá a ser mediodía. O tempo que transcorre entre dous mediodías sucesivos algunhas veces é maior e outras menor de 24 horas, é o chamado “día solar”.
          O tempo civil está condicionado a días de 24 horas exactas de duración, chamados “días medios”, non é real, pero é máis conveniente.
Estas pequenas variacións na duración dos días solares e os días medios van producindo maiores diferenzas entre o tempo solar e o tempo civil, que alcanzan un máximo de pouco máis de 14 minutos a mediados de febreiro (o tempo solar é lento respecto ao tempo civil) e pouco máis de 16 minutos a principios de novembro (o tempo solar é rápido respecto ao tempo civil). Estas diferenzas non se acumulan ao longo dos anos, porque o tempo civil deseñouse de tal xeito que durante un ciclo de 4 anos, incluíndo un ano bisesto, os tempos civil e solar case se igualan novamente.
Estas diferenzas xorden por dúas causas independentes:

· O plano do Ecuador non é o mesmo que o plano da órbita da Terra arredor do Sol, senón que está inclinado respecto dela polo que se coñece como o ángulo de oblicuidade.

· A órbita da Terra arredor do Sol é unha elipse e non un círculo, por iso o aparente movemento do Sol non é igual todo o ano.

A suma dos dous efectos é o que se coñece como a Ecuación do Tempo, que se define formalmente como a diferenza entre a hora dos reloxos (Tv) e a hora solar aparente (Tm). Ten a forma da curva amosada a continuación:

(É cero no: 16 de abril, 15 de xuño, 1 de setembro e 25 de decembro; ademais
ten máximos e mínimos preto de: 12 de febreiro, 15 de maio 27 de xullo e 4 de novembro)