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Consejo Nacional para el Entendimiento Público de la Ciencia.

La imagen del cielo desde la antigüedad hasta los comienzos del siglo xx


Joan Josep Solaz-Portolés + Departament de Didáctica de les Ciències Experimentals i Socials. Universitat de València, España;

El Cielo en la Antigüedad

Los babilonios dieron a las constelaciones los nombres que todavía utilizamos y reconocieron las doce constelaciones del zodíaco, tras la observación de que la constelación inmediata a la salida del Sol cada amanecer iba cambiando a lo largo del año regularmente. Realizaron observaciones astronómicas: en el año 2000 a. de C. constataron que Venus volvía a la misma posición cada ocho años, y a partir del 700 a. de C. las registraron sistemáticamente. Inicialmente, consideraron que la Tierra y los Cielos eran dos discos planos apoyados en el agua que rodeaban el disco plano de la Tierra. Posteriormente, los Cielos fueron imaginados como una bóveda semiesférica que descansaba sobre el disco plano de la Tierra. Los Dioses controlaban los asuntos terrestres y los movimientos de los cuerpos celestes eran las indicaciones del destino que los Dioses asignaban a los hombres.

En el campo de la Astronomía, los egipcios realizaron menos progresos que los babilonios. Merced a las inscripciones y dibujos en las tapas de los ataúdes, sabemos que dividían en treinta y seis grupos las estrellas del cinturón ecuatorial celeste. Hacia el 2000 a de C., los egipcios regulaban su calendario por el orto de la estrella que actualmente llamamos Sirio. Representaban el Universo como una caja rectangular con Egipto en el centro de la base. El Cielo estaba soportado por cuatro montañas y las estrellas eran lámparas suspendidas del Cielo por medio de cables. Alrededor de la Tierra corría el río Nilo, por el que navegaba un barco que transportaba al Sol. Los Cielos, la Tierra, el aire y otros cuerpos y fuerzas naturalezas fueron personalizados en forma de Dioses, que se encargaban de ordenar el Universo.

En el siglo quinto a. de C. los seguidores del griego Pitágoras pensaban que el Universo se dividía en tres parte: Tierra y su esfera sublunar; Cosmos o cielos móviles limitados por la esfera de las estrellas fijas; y el Olimpo, morada de los Dioses. Tierra, cuerpos celestes y Universo eran esféricos, y los diversos cuerpos del universo se movían en movimiento circular y uniforme (para ellos forma ordenada del movimiento). Dos pitagóricos, Hicetas y Ecfanto, defendieron que la Tierra se hallaba en el centro del Universo y que rotaba diariamente en torno a su eje.

Platón (427-357 a. de C.) desarrolló la doctrina pitagórica de los cuerpos celestes en movimiento circular uniforme. Un discípulo de la Academia que fundó, Eudoxo de Cnido (409-356 a. de C.), fue el primero en unir la Astronomía cuantitativa y la mera especulación cosmológica, de manera que empezaron a tener influencia las observaciones experimentales en la configuración del Universo. Combinó esferas (como meras construcciones geométricas) con centro en la Tierra para describir los movimientos de los cuerpos celestes. Cada esfera explicaba un movimiento particular.

Aristóteles (384-322 a de C.) asumió la idea de las esferas que transportan a los cuerpos celestes, y les dio carácter de cuerpo físico real. Para él las esferas se transmitían el movimiento de unas a otras, de modo que la esfera más externa (de las estrellas fijas) provocaba el giro diario de las esferas y los cuerpos celestes que contenían. La esfera externa era movida por el Primum Mobile o Motor Inmóvil de la periferia del Universo.

Aristarco de Samos (310-230 a. de C.), fue el primero en sostener que la Tierra rotaba diariamente en torno a su eje y, a su vez, se movía en torno al Sol en una órbita circular que duraba un año. El Sol y las estrellas fijas las suponía estacionarias, y los planetas se movían en órbitas circulares alrededor del Sol. Con este sistema heliocéntrico, Aristarco superó las dificultades que presentaba el sistema de esferas de Eudoxo. Se debe destacar que las ideas de Aristarco no fueron aceptadas porque sus coetáneos no podían desprenderse de la concepción de la Tierra como centro del Universo y en reposo, y el movimiento circular de los cuerpos celestes.

Hiparco de Nicea (190-120 a. de C.), que realizó un gran trabajo de investigación recogiendo y contrastando datos astronómicos anteriores, empleó un sistema de epiciclos y excéntricas para salvaguardar el modelo geocéntrico de esferas de Eudoxo y Aristóteles. Con este sistema consiguió explicar los movimientos aparentes del Sol y de la Luna. Claudio Ptolomeo (85-165 d. de C.), que también llevó a cabo mucho trabajo experimental astronómico, adoptó y desarrolló el sistema de epiciclos y excéntricas de Hiparco.

En China, durante el período de la dinastía Han (del 202 a de C. hasta 220 d. de C.) convivieron tres sistemas del mundo. El primero era de Ka Thien, que consideraba a los Cielos como una bóveda hemisférica elevada al sur y deprimida al Norte, y a la Tierra como una escudilla boca abajo que formaba un cuadrado convexo. El Sol, la Luna y los planetas rotaban con los Cielos. La teoría de Hun Thien sustituyó al sistema anterior. Para esta teoría el universo sería un esferoide más corto en la dirección nortesur, como un huevo. La yema del huevo era la Tierra, que descansaba sobre el agua. La cáscara eran los Cielos sostenidos por vapores. En la última etapa del período Han surge la teoría de Hsuan Yeh. De acuerdo con ella, el universo carece de forma y de sustancia, exceptuando la Tierra y los cuerpos celestes. El espacio es considerado vacío e infinito, y los cuerpos celestes se mueven arrastrados por fuertes vientos.

En Bizancio, a diferencia de lo que ocurría en el Imperio Romano, la ciencia tenía mucha importancia, la Academia y el Liceo mantuvieron su actividad hasta el 529 d. de C. A lo largo del siglo V d. de C. se había desarrollado una concepción del mundo basada en la cosmología aristotélica y los ajustes matemáticos de Ptolomeo. En esta época, Dionisio propuso, influenciado por la lectura de las Sagradas Escrituras, que el Primum Mobile de las esferas eran seres angélicos. Esta concepción recibió las críticas de Juan Filopón en el siglo VI. Entre otras cosas, Filopón señalaba que un cuerpo en movimiento no necesita el contacto permanente de un motor, dado que una fuerza inicial proporcionaba un ímpetus que permitía al cuerpo mantenerse en movimiento.

Panorama del Cielo en la Edad Media

En esta época, la teoría cosmológica más ampliamente aceptada era la que integró el sistema aristotélico, con su imposibilidad del vacío, en la doctrina católica. Santo Tomás (1206-1280) utilizó como prueba de la existencia de Dios la exigencia de un primer Motor –Dios- para justificar el movimiento de las esferas celestes. En realidad, aprovechó y refinó la idea de los ángeles postulada por Dionisio en el siglo V.

Guillermo de Ockham (1295-1394) negó taxativamente la “prueba” de Santo Tomás. Defendió la posibilidad del movimiento sin contacto físico con ningún motor, es decir, que podía existir una acción a distancia que podría ejercerse en el vacío. En realidad, retomó nuevamente de la idea del ímpetus de Filopón. Estas ideas también recalaron en la Universidad de París, donde Jean Buridán era rector, e hizo apología de las mismas. No obstante, el mayor estudioso y difusor de la teoría de ímpetus fue Nicolás de Oresme. Este investigador hizo revivir la concepción de la rotación diaria de la Tierra, asociándola con la teoría del ímpetus: la rotación de la Tierra era indefinida merced al ímpetus inicial en el momento de la creación. Se generó también entre los partidarios de la teoría del ímpetus la opinión de que el Universo era infinito en extensión. Con todo, tenemos que poner de relieve la poca aceptación de todas estas ideas en ese momento.

La nueva Astronomía o el nacimiento de la Astrofísica

Se puede afirmar que Newton (1642-1727) fue el que sentó las bases de la nueva Astronomía, mediante la aplicación de las leyes del movimiento y de la gravitación -que el mismo enunció- al estudio matemático del Universo. Para Newton, el punto de partida de las demostraciones matemáticas siempre tenían que ser los efectos observados y las leyes del movimiento mecánico.

No obstante, los grandes avances conseguidos por Newton fueron precedidas de las contribuciones de Copérnico (1473- 1543), Bruno (1548-1600), Digges (1546- 1595), Tycho Brahe (1546-1601), Kepler (1571-1630) y Galileo (1564-1642). Nicolás Copérnico se dio cuenta que los movimientos de los planetas respecto del firmamento como fondo, podían explicarse con mayor facilidad si no se toma a la Tierra como centro estacionario del Cosmos. Propuso que todos los planetas se movían alrededor del Sol, los planetas más cercanos al Sol se mueven en sus órbitas más rápidamente que la Tierra, y los más alejados lo hacen más lentamente. Bruno y Digges defendieron, por separado, que el Universo no tenía centro y que esto era debido a que las estrellas eran soles, con su propio sistema planetario, esparcidos por el espacio infinito. Tycho Brahe realizó múltiples y precisas observaciones de los movimientos planetarios. Kepler mejoró el modelo Copernicano y, a partir de un estudios exhaustivos, dedujo las tres leyes del movimiento de los planetas que llevan su nombre. Con ellas, consiguió una descripción matemática sencilla de los movimientos de los planetas del sistema solar. Galileo desempeñó un papel muy significativo en el desarrollo de la teoría del movimiento de los cuerpos, y su contribución más destacada a la Astronomía fue el uso y mejora del telescopio, inventado en Holanda.

El descubrimiento de Newton de la descomposición de la luz blanca del Sol cuando atraviesa el vidrio inició el camino de la espectroscopía, técnica que permite relacionar las líneas obtenidas al atravesar la luz un prisma con la composición química del objeto radiante. Kirchoff (1824-1887) y Bunsen (1811-1899) fueron los que abrieron el camino de esta técnica, que permitió a Angström (1814-1874) demostrar que la atmósfera solar contenía hidrógeno. La espectroscopia se convirtió en una potente arma de la astrofísica para abordar el estudio del Universo. Con ella, Higgins (1824-1910) detectó la existencia de nebulosas, tanto de estrellas que no se distinguían con el telescopio, como gaseosas (nubes brillantes de gas).

Algunos astrónomos de los siglos XVIII y XIX ya imaginaban que el Sol no era el centro del Universo y se preguntaban cómo sería su estructura. De hecho, hacían de viajeros que descubrían un nuevo continente, del cual se tenían que elaborar mapas mediante su exploración. A medida que aumentaba la potencia y sensibilidad de los telescopios se descubrían nuevos objetos distantes. Cada nuevo descubrimiento hacía percibir que el tamaño del Universo aumentaba. La observación del Universo condujo hacia dos cuestiones centrales: el tamaño la Vía Láctea (nuestra galaxia, descubierta por Galileo) y la existencia de otras galaxias.

Durante la última mitad del siglo XIX y una parte del XX se discutió mucho sobre la naturaleza de las nebulosas. Algunas nebulosas mostraban una estructura en espiral, en tanto que otras parecían ser remolinos de nubes de gas en las que sólo se encontraban algunas estrellas irregularmente diseminadas.

Joan Josep Solaz-Portolés es Doctor en Ciencias Químicas (Programa Didáctica de las Ciencias Experimentales) por la Universitat de València, España. Actualmente es Profesor Asociado en el Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales de la Universitat de València, donde imparte docencia en los Grados de Maestro de Primaria e Infantil, y en los Másters de Investigación en Didácticas Específicas y Formación del Profesorado de Educación Secundaria. Ha publicado más de cincuenta artículos en revistas indexadas (algunas en el SCI y SSCI, la mayoría en Latindex) de educación, ciencia y educación científica en doce países, así como tres libros en las mismas áreas de conocimiento. Le ha sido concedido el Premio Giner de los Ríos a la Innovación Educativa del Ministerio de Educación y Ciencia (1995), y el del Colegio de Doctores y Licenciados a la Investigación Pedagógica en dos ocasiones (1993 y 1998). Ha formado parte del Consejo Asesor de la revista Enseñanza de las Ciencias y ha ejercido como árbitro para diversas revistas (Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Educación Química, Journal of Science Education, Asia Pacific Forum on Science Learning and Teaching y European Journal of Psychology of Education).

Fuentes.
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