Introducción al Campo Gravitatorio

Desde el comienzo de la civilización, uno de los temas que más ha intrigado al hombre ha sido el estudio y conocimiento de los cielos, los movimientos estelares y planetarios, la sucesión del

día y la noche, los ciclos de las estaciones, etc.. En esta línea, los griegos, que consideraban al hombre como el eje de todo, supusieron que la Tierra era el centro geométrico del Universo y

que todos los cuerpos celestes se movían alrededor de nuestro planeta.

La primera hipótesis relacionada con el movimiento planetario consistió en suponer que los planetas describían círculos concéntricos, teniendo a la Tierra en su centro. Sin embargo, esta

suposición no explicaba satisfactoriamente el movimiento observado de los planetas, y la geometría del movimiento planetario se hizo más y más compleja.

Hasta entrado el siglo XVI, las ideas predominantes en este terreno eran las mismas que las del siglo II: las debidas al astrónomo alejandrino Ptolomeo (teoría de los epiciclos). No fue hasta la llegada de Nicolás Copérnico, cuando la situación comenzó a variar.

Nicolás Copérnico (1473-1543) buscaba una solución más simple al movimiento planetario y llegó a proponer el Sol, y no la Tierra, como el centro de giro. En realidad, esta idea había sido propuesta mucho antes por el astrónomo griego Aristarco de Samos alrededor del siglo tercero antes de Cristo.

Estas “nuevas ideas” copernicanas, alteraban el orden de colocación de las órbitas planetarias con respecto al Sol. Lo que en realidad propuso Copérnico fue otro sistema de referencia situado en el Sol, respecto al cual el movimiento de los planetas tenía una descripción más simple.

Lo propuesto por Copérnico, ayudó al astrónomo Johannes Kepler (1571- 1630) en el descubrimiento de las leyes del movimiento planetario, como resultado del análisis cuidadoso de las mediciones astronómicas de Tycho Brahe (1546-1601). Estas leyes, denominadas leyes de Kepler, son una descripción cinemática del movimiento planetario y se enuncian del

siguiente modo:

1ª Ley de Kepler: Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol, estando éste en uno de sus focos.

Esta primera ley supuso un primer cambio en el esquema del funcionamiento de los cielos, ya que se consideraba el círculo como la figura geométrica “perfecta” y que por tanto ésa habría de ser la órbita que describieran los objetos en el cielo. Esta fue una herencia de Platón y Aristóteles que al propio Kepler le costó esfuerzo desterrar.

2ª Ley de Kepler: El vector de posición de cualquier planeta con respecto al sol, barre áreas iguales de la elipse en tiempos iguales. (Esta proposición se denomina la ley de las áreas)

Esta ley “obligaba” a que los planetas NO se movieran con la misma rapidez alrededor del Sol, y que por lo tanto, las estaciones NO duraran lo mismo en ambos hemisferios. Evidentemente, el planeta, para desplazarse de P1 a P2 va más despacio que para hacerlo de P3 a P4 para que las áreas barridas sean iguales.

3ª Ley de kepler: Los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas son proporcionales a los cubos de las distancias promedio de los planetas al sol (r). (Esta ley puede expresarse por la ecuación matemática T2 = K· r3, siendo K una constante de proporcionalidad, o expresado de otro modo: “para cada planeta que orbita alrededor del sol el cociente T2/r3 permanece constante”.

La siguiente etapa en la historia de la Astronomía fue una discusión de la dinámica del movimiento planetario y un esfuerzo por determinar la interacción responsable de tal movimiento. Es aquí donde Sir Isaac Newton (1642-1727) llevó a cabo su grandiosa contribución: la ley de gravitación universal. A partir de entonces, el pensamiento de la Humanidad, ya no sería el mismo de antes. Esta ley, determina y permite calcular la interacción entre dos cuerpos masivos separados una cierta distancia. Aplicada al movimiento planetario, las conclusiones que de ella se derivan cambiaron por completo la visión de los cielos. De hecho, se debe al mismo Newton el genio de encontrar una ley matemática exacta que rige el movimiento de los planetas.