viernes, 21 de marzo de 2014

PERSONAJES DE LA ASTRONOMIA MODERNA......


La astronomía moderna

El físico británico Isaac Newton adelantó un principio sencillo para explicar las leyes sobre el movimiento planetario: la fuerza de atracción entre el Sol y los planetas. A este descubrimiento matemático se le denomina ley de la gravitación universal.

La astronomía tomó diversas direcciones. Con la ley de gravitación el viejo problema del movimiento planetario se volvió a estudiar como mecánica celeste. El perfeccionamiento del telescopio permitió la exploración de las superficies de los planetas, el descubrimiento de muchas estrellas débiles y la medición de distancias estelares.

En el siglo XIX, un nuevo instrumento, el espectroscopio, aportó información sobre la composición química de los cuerpos celestes y nuevos datos sobre sus movimientos

 
            
Biografía de algunos astrónomos famosos desde Newton hasta la aparición de la teoría quántica:

- Newton y las leyes de la dinámica (mecánica celeste)

- Halley y las órbitas de los cometas

- Messier: catálogos de nebulosas y cúmulos estelares

- Lagrange y la Matemática en la Astronomía

- William Herschel y la astronomía estelar

- Laplace y los movimientos de los planetas

- Olbers, cometas, asteroides y una paradoja

- Bessel y las distancias a las estrellas

- Anders Jonas Angstrom y la espectroscopia solar

- Percival Lowell y los canales de Marte

 Newton y las leyes de la dinámica (mecánica celeste)

Newton y las leyes de la dinámica (mecánica celeste) Isaac Newton nació en Woolsthorpe, Lincolnshire, Inglaterra el 4 de Enero de 1643. Su vida infantil fue prácticamente la de un huérfano, debido a la muerte de su padre y el nuevo matrimonio de su madre, viviendo con sus tíos. Este cambio de vida le convirtió en un hombre difícil de carácter y solitario. Sus primeros años de estudio no dieron muy buenos frutos, sus informes destacaban poca atención en las actividades escolares.



Ingresó después en la Trinity College Cambridge, donde la instrucción estaba dominada por la filosofía de Aristóteles. Sin embargo, también estudió a Descartes, Gassendi, Hobbes y Boyle. El estudio de la descripción algebraica del movimiento de Descartes llevó a Newton a elaborar una dinámica escrita en una forma alternativa del álgebra, la geometría. y después puso la geometría en movimiento con el desarrollo del cálculo infinitesimal. Recibió su grado de bachiller en abril de 1665.

Cuando la Universidad de Cambridge fue reabierta después de una peste, Newton fue nombrado profesor menor en Trinity College y después de su grado de maestro fue elegido profesor mayor. En 1669 fue recomendado para ocupar la cátedra lucasiana. Su primer trabajo en la cátedra fue sobre óptica. Diseñó y construyó el primer telescopio reflector. Concluyó que la luz blanca no es una única entidad después de observar la aberración cromática de su telescopio y de realizar el experimento del prisma en donde pudo observar el espectro - de spectrum, fantasma - de los componentes individuales de la luz blanca y recomponerlo con un segundo prisma. Descubrió los anillos de Newton, una serie de franjas claras y oscuras debidas a la interferencia luminosa, que aparecen cuando se unen dos superficies de vidrio una plana y la otra convexa.

En 1666 Newton imaginó que la gravedad de la tierra influenciaba la Luna y contrabalanceaba la fuerza centrífuga. Con su ley sobre la fuerza centrífuga y utilizando la tercera ley de Kepler, dedujo las tres leyes fundamentales de la mecánica celeste: Ley de la inercia. Todo cuerpo tiene a mantener su estado de movimiento mientras no actué sobre él otra fuerza externa. Ley fundamental de la dinámica. La fuerza es igual a la masa por aceleración. Ley de la acción y la reacción. A toda fuerza siempre se le opone una reacción de la misma magnitud pero de sentido contrario.

Newton demostró que la fuerza gravitatoria disminuye según el cuadrado de la distancia y que esto da origen a las leyes de Kepler del movimiento planetario. Expuso la Ley de la gravitación universal: Entre dos cuerpos se ejerce una fuerza de atracción directamente proporcional al producto de sus respectivas masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros de gravedad.



En 1687 Newton publicó Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, donde estableció los principios básicos de la mecánica teórica y la dinámica de los fluidos. Aplicó el primer tratamiento matemático al movimiento ondulado, dedujo las leyes de Kepler a partir de la ley de cuadrados inversos de la gravitación y explicó las órbitas de los cometas; calculó las masas de la Tierra, el Sol y los planetas con sus satélites, explicó la forma aplastada de la Tierra y utilizó esta idea para explicar la precesión de los equinoccios, además de que estableció la teoría de las mareas.

Después de sufrir una crisis nerviosa en 1693, Newton se retiró de la investigación. Viajó a Londres en donde se posesionó como guardián custodio de la casa de la moneda y director en 1699. En estas posiciones Newton se convirtió en un hombre muy rico. En 1703 fue elegido presidente de la Royal Society y fue reelegido cada año hasta su muerte. Fue nombrado caballero por la reina Ana en 1705. Murió el 31 de marzo de 1727 en Londres.

 
Halley y las órbitas de los cometas



Edmund Halley (1656-1742), astrónomo británico, fue el primero en calcular la órbita de un cometa. Halley se interesó por las teorías de Isaac Newton y le animó para que escribiera los Principios, que Halley publicó en 1687 haciendo frente a los gastos.

Es conocido principalmente por su estudio sobre la periodicidad de los cometas, pero también realizó otras importantes aportaciones como el catálogo de los cielos del sur (Catalogus stellarum australium, 1678), los métodos para medir la distancia al Sol a través del tránsito de los planetas, el establecimiento del movimiento estelar y la aceleración secular de la Luna.

Nació el 8 de Noviembre de 1656 en Hargerston, Middlesex. Estudió en Oxford y se convirtió en miembro de la Royal Society a la edad de 22 años. Sus actividades también incluyeron las publicaciones de Apolonio y de otros antiguos geómetras como también estudios de matemáticas puras.

Desde la isla de Santa Helena catalogó las posiciones de 341 estrellas del hemisferio sur y observó un tránsito de Mercurio a partir de lo cual hipotetizó que estos eventos podrían ser utilizados para determinar la distancia al Sol.

El tratado científico más importante de Halley fue la Synopsis astronomiae cometicae. En esta obra, Halley aplicó las leyes de Newton a todos los datos disponibles sobre los cometas y demostró matemáticamente que éstos giran en órbitas elípticas alrededor del Sol. Su acertada predicción del regreso de un cometa en 1758 (hoy conocido como cometa Halley), refrendó su teoría de que los cometas son cuerpos celestes que forman parte del Sistema Solar.

Mapa del magnetismo terrestre de Halley, 1706

Es considerado el padre de la Geofísica. Estudió el magnetismo de la Tierra y desarrolló una teoría acerca de él; determinó la ley de los polos magnéticos, la relación entre la presión barométrica y el clima, publicó ensayos sobre óptica y navegación, fue uno de los pioneros en la realización de estadísticas sociales y publicó en 1693 los cálculos anuales de mortalidad en Breslau.

En 1710 comparó la posición de las estrellas con las del catálogo de Ptolomeo y dedujo de debían tener movimiento propio y lo detectó en tres de ellas. En el observatorio de Greenwich diseñó el método para determinar la longitud por medio de observaciones lunares. En 1686 publicó el primer mapa meteorológico del mundo. Entre 1698 y 1700 estudió la declinación magnética en distintos puntos del Océano Atlántico con lo que recogió los datos necesarios para publicar un mapa magnético en el año de 1701.



Messier: catálogos de nebulosas y cúmulos estelares

Charles Messier (1730-1817) fue un astrónomo francés conocido, sobre todo, por haber recopilado el primer catálogo de nebulosas y cúmulos estelares, y por haberse dedicado sistemáticamente a la búsqueda de cometas, descubriendo unos 13 a lo largo de su vida.

Habiendo entrado con veinte años en el observatorio de París en calidad de escribiente, Messier se apasionó por la astronomía y estudiando bajo la guía del director Joseph Nicholas de l'lsle (1686-1768), se convirtió en su asistente. Se dedicó de inmediato a la investigación sistemática de los cometas, descubriendo en 1759 el cometa de Halley y al año siguiente un nuevo cometa, al que se le dio su nombre.

La recopilación del famoso catálogo de nebulosas y cúmulos estelares surgió, precisamente, de la necesidad de conocer exactamente posiciones y formas de estos objetos difusos, para no confundirlos con los cometas que iba descubriendo. El catálogo, que contiene un centenar de objetos, es aún hoy consultado por los astrónomos y constituye un punto de referencia fundamental para los aficionados.

El primer objeto que incluyó en la lista fue la Nebulosa del cangrejo, catalogada como objeto Messier 1 (M1). En 1764 se hizo miembro extranjero de la Royal Society. En 1765, encontró el cúmulo globular M41. Para el año de 1769 fue aceptado como miembro de la Academia de Berlín por el Rey de Prusia y por recomendación de La Harpe, fue nombrado en la Academia St. Petersburg en Rusia. En 1769 toma la decisión de publicar su catálogo que ya contaba 45 objetos. Ingresó a la Academie Royale des Science de París en 1770.

Durante 1771 localizó cuatro objetos nebulosos M46 a M49. Mas tarde en ese mismo año descubrió M62. En los años siguientes la búsqueda de objetos nebulosos disminuyó en intensidad describiendo sólo M50 en 1772, y en 1773 encontró una segunda compañera brillante de Andrómeda M110 pero, por alguna razón no documentada, no la incluyó en el catálogo. Dos objetos más fueron descritos e incluidos como M51 a M52 en 1774



Después de tres años de poca productividad, en 1777 incluyó M53. En 1778 se catalogaron M54 y M55, que habían sido registradas previamente por Lacaille. En 1779, siguiendo el cometa 1779 Bode a través del cúmulo galáctico de Virgo, observó nueve objetos (M56 a M63) y M64 en 1780. En 1780 encontró M65 y M66 y pocos meses después M67 y M68 con los cuales completó la segunda versión del catálogo que fue publicado en 1780 en el almanaque Francés Connaissance des Temps.

Messier y Mechain, amigos desde hacía años, emprendieron la búsqueda conjunta consiguiendo, en 1781, una lista de 100 objetos. Posteriormente Mechain añadió tres objetos más a la lista (Messier M101 a M103) y lanzó la tercera publicación. Poco después Charles Messier adicionó M104 y probablemente también posiciones para los objetos descritos posteriormente como M102 y M103, como también la nebulosa mencionada como M97.

Objetos Messier


En noviembre de 1781, su trabajo fue interrumpido por un accidente al caer en una grieta de hielo, sufriendo un politraumatismo que lo incapacitó durante un año. En ese tiempo, en abril de 1782 Mechain descubrió otra nebulosa que se convirtió en el último objeto Messier encontrado M107.

El Catálogo fue finalmente corregido al identificar al menos tres de los cuatro que se habían perdido y adicionando los últimos descubrimientos de Messier y Mechain (M104, M109). Un descubrimiento no catalogado le fue adicionado ya en el siglo XX, la M110.

En sus últimos días Napoleón le impuso la Cruz de la Legión de Honor en 1806. A su vez, un Messier anciano destruyó mucha de su reputación científica dedicando el gran cometa de 1769 a Napoleón, quien había nacido ese año. En 1815, sufrió un infarto cerebral. Después de una larga convalecencia, murió el 12 de abril de 1817, en París. Ha sido honrado póstumamente por la comunidad astronómica al colocar su nombre en un cráter de la luna.

 
Lagrange y la Matemática en la Astronomía

Joseph Louis de Lagrange nació el 25 de enero de 1736 en Turín y falleció el 10 de abril de 1813 en París. Pasó sus primeros años en Turín, su madurez en Berlín, y sus últimos años en París, donde logró su mayor fama. Como Newton, pero a una edad aún más temprana, llegó al conocimiento matemático en un tiempo increíblemente corto. A los dieciséis años de edad fue nombrado profesor de matemáticas en la Escuela Real de Artillería de Turín. Su encantadora personalidad atraía su amistad y entusiasmo. Pronto condujo un joven grupo de científicos, que fueron los primeros miembros de la Academia de Turín.

A los diecinueve años de edad, obtuvo fama resolviendo el llamado problema isoperimétrico, que había desconcertado a los matemáticos durante medio siglo. También inventó un nuevo método para el cálculo de variaciones, que sería el tema central de la obra de su vida. El principio condujo a los resultados aún más fructíferos de Hamilton y Maxwell y, posteriormente, continuó en la obra de Einstein y en las últimas fases de la mecánica ondulatoria.

Después de varios años del mayor esfuerzo intelectual, sucedió a Euler como director de la Academia de las Ciencias de Berlín. De vez en cuando estaba gravemente enfermo, debido al exceso de trabajo. En Alemania, el rey Federico, que siempre le había admirado, pronto comenzó a gustar de sus modales modestos, y le reprendía por su intemperancia en el estudio, que amenazaba con desquiciar su mente. Siguió residiendo en Prusia durante veinte años, produciendo obras de alta distinción, que culminaron en su Mécanique Analytique, que se publicó en Francia.

 


En 1787 se trasladó a París. Los matemáticos acudieron en tropel a recibirle y a rendirle todos los honores, pero se desanimaron al encontrar que su talento para las matemáticas había desaparecido. Los años de actividad producían su efecto, y Lagrange estaba desgastado matemáticamente. Durante dos años, no abrió ni una sola vez su Mécanique Analytique; por el contrario, dirigía sus pensamientos a cualquier otro punto, a la metafísica, la historia, la religión, la medicina. etc. Lagrange siguió durante dos años en este estado filosófico y no matemático, cuando de pronto el país se vio precipitado a la Revolución. En años posteriores, su habilidad matemática volvió nuevamente, y produjo muchas joyas de álgebra y análisis.

Lagrange realizó estudios de dinámica de los cuerpos del sistema solar, estudiando en particular los movimientos de la Luna y de los satélites de Júpiter. Entre los descubrimientos de Lagrange es notable el de los llamados puntos de libración de un cuerpo celeste, que tienen importantes aplicaciones astronáuticas.

Durante el periodo de la Revolución Francesa, estuvo al cargo de la comisión para el establecimiento de un nuevo sistema de pesos y medidas (véase Sistema métrico decimal). Después de la Revolución, fue profesor de la nueva École Normale y con Napoleón fue miembro del Senado y recibió el título de conde. Fue uno de los matemáticos más importantes del siglo XVIII; creó el cálculo de variaciones, sistematizó el campo de las ecuaciones diferenciales y trabajó en la teoría de números.

 


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