Históricamente, ¿cómo sabemos que la Tierra se mueve alrededor del Sol? ¿Y lo hace en una órbita elíptica?

Conozco los conceptos básicos del sistema solar, como la forma en que la Tierra se mueve alrededor del Sol, y que tenemos tantos planetas, la órbita elíptica de la Tierra y qué tan lejos está el Sol de la Tierra, etc. Quiero dar un paso atrás y entender cómo ha sido la humanidad. capaz de construir este conocimiento del sistema solar pieza por pieza. Preguntas:

-- El sol es algo que vemos a diario, por lo que no sería extraño que la humanidad sintiera curiosidad por saber sobre él e hiciera teorías, observaciones, matemáticas para demostrarlo. ¿Cómo se le ocurrió a Copérnico y otros la teoría de que la tierra se mueve alrededor del sol en una órbita elíptica? ¿Cómo lo demostraron? ¿Ha habido alguna forma real en la que hayamos observado que el sol está en el centro y la tierra se mueve en una órbita elíptica? o hicimos tal teoría y el resultado de esta teoría ha sido probado por otras observaciones como el día, la noche, el cambio en el clima en un punto y en diferentes puntos de la tierra.

Respuestas (4)

En su conferencia The Cosmic Distance Ladder (video), el matemático Terence Tao describe la historia de cómo la humanidad ha cartografiado con éxito el sistema solar y más allá. En particular, describe por qué Copérnico colocó el sol en el centro (razón: descubrió que el sol es docenas de veces más grande que la tierra) y cómo Kepler encontró sus leyes del movimiento planetario (necesitaba un punto de referencia que estuviera fijo en su lugar). , pero todos los planetas se mueven. Su brillante idea fue elegir a Marte como punto de referencia, pero solo mirándolo después de una órbita completa, cuando su posición vuelve a la original).

La dirección en la que se encuentran los cuerpos celestes se ve directamente en los telescopios (dos coordenadas angulares); la distancia de la Tierra es la parte difícil. Para los planetas, podemos medir la distancia esperando un eco de radar.

Aristarco ha inventado un método útil para obtener una tercera información: cuando la Luna está exactamente medio llena, el Sol-Luna-Tierra forman un ángulo recto con el ángulo de la Luna de 90 grados.

La distancia de la Tierra al Sol también se ha medido mediante el método del tránsito de Venus, para medir el tiempo que tarda en cruzar el Sol. Otro método es el paralaje: medir y comparar las ubicaciones aparentes de los objetos celestes al mismo tiempo, vistos desde dos lugares de la Tierra.

Tycho Brahe

Aún así, la información angular, 2/3 de las coordenadas, es la más precisa. Tycho Brahe, un astrónomo real en Praga, midió las posiciones de los planetas con extraordinaria precisión. El hecho de que él creyera que el sistema geocéntrico no podía afectar su precisión. Después de todo, puedes describir todo desde el marco de referencia de la Tierra.

Su joven asistente, Johannes Kepler, quien se dio cuenta de que el modelo heliocéntrico de Copérnico era correcto, usó esos datos precisos de Brahe para derivar sus leyes de Kepler. Tenga en cuenta que incluso si no sabe cómo cambia la distancia desde la Tierra en función del tiempo, las leyes de Kepler hacen muchas predicciones muy restrictivas para cada momento del tiempo: dónde deben verse los planetas y el Sol. Kepler simplemente hizo la suposición correcta y verificó las predicciones de esta suposición.

En Praga, Brahe temía que Kepler pudiera intentar deshacerse de él, para que Kepler se convirtiera él mismo en el principal astrónomo real. Al final, Brahe murió debido a problemas con la vejiga que no se comprenden del todo. No afirmo que Kepler lo envenenó. ;-)

Gracias. También ha abordado mi pregunta physics.stackexchange.com/questions/5192/… . En una nota relacionada, ¿cómo se calcula el tamaño del sol?
Uno mira en el telescopio, cuál es el radio aparente, el ángulo en el que se ve el Sol, y multiplica este ángulo por la distancia del Sol para obtener el diámetro.
Scientific American tenía un artículo interesante que sugería que IIRC Tycho Brahe creía que los planetas giraban alrededor del Sol, pero el Sol, la Luna y las estrellas giraban alrededor de la Tierra. El Sol, la Luna y las estrellas podrían haber tenido algo que los empujara por los cielos, pero la gente había explorado lo suficiente de la Tierra para determinar que no había nada que los empujara. Además, la falta de paralaje celeste durante el año implicaba que para que la Tierra estuviera orbitando alrededor del sol, las estrellas tendrían que ser imposiblemente grandes y muy lejos.
Por supuesto, hoy en día los astrónomos han determinado que algunas estrellas son de hecho alucinantemente grandes y que muchas estrellas están alucinantemente lejanas, no es difícil imaginar que la teoría de que los planetas orbitan alrededor del sol, pero el sol, la luna y las estrellas, todos orbitar la tierra, habría requerido menos aceptación de fenómenos no probados que una visión heliocéntrica (por ejemplo, para aceptar lo último, uno debe aceptar que existen estrellas realmente grandes porque si la Tierra está orbitando alrededor del sol, deben existir, cuando no hay prueba de ello). su existencia que no dependería de la órbita de la Tierra alrededor del Sol).

Esta es una pregunta muy general que se responde mejor leyendo el material que se encuentra en wikipedia.

La respuesta corta es que fuerzas como la fuerza gravitacional tienen órbitas para masas circulares que son de naturaleza elíptica, donde el sol se encuentra en un foco de la elipse. Los círculos son una elipse donde los dos focos se superponen.

Si lees el artículo de la wiki, verás que se recopilaron muchos datos a lo largo de los siglos sobre el movimiento de los planetas en la esfera celeste, el sistema geocéntrico. Copérnico se dio cuenta de que un sistema heliocéntrico encajaría en los datos de forma sencilla y hermosa en lugar del sistema de epiciclo que había dominado la astronomía hasta entonces. Las órbitas eran elipses.

Creo que esto confunde un poco el punto. Copérnico no sabía que las órbitas eran elipses y, según tengo entendido, su modelo no se ajustaba mucho mejor a los datos que los epiciclos. En realidad, los epiciclos pueden adaptarse a los datos de manera brillante, si se esfuerza lo suficiente. youtube.com/watch?v=QVuU2YCwHjw
bueno, supongo que los círculos eran lo suficientemente buenos en ese momento. Por supuesto, los epiciclos con buena precisión describen los movimientos muy bien y con el mismo número de parámetros. Es solo una transformación de coordenadas después de todo. La cuestión es que el heliocéntrico es mucho más compacto y puede predecir órbitas.
Los epiciclos "son lo suficientemente buenos" recientemente. Al menos en los años 70, los epiciclos se usaban para calcular vuelos espaciales en computadoras. Si esto se hace hoy, no lo sé, pero creo que sí.

Realmente me gustó la explicación de Ethan Siegel sobre esto en ScienceBlogs: http://scienceblogs.com/startswithabang/2010/09/geocentrism_was_galileo_wrong.php

Históricamente, ¿cómo sabemos que la Tierra se mueve alrededor del Sol? ¿Y lo hace en una órbita elíptica?
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