viernes, 21 de marzo de 2014



William Herschel y la astronomía estelar

William Herschel nació en Hannover, Alemania, el 15 de Noviembre de 1738, pero vivió la mayor parte de su vida en Inglaterra. Estudió música, profesión en la cual tuvo éxito trabajando en diversas orquestas. Fue profesor y organista en la iglesia Octagon en Bath, Inglaterra, compuso y dio muchos conciertos. Sus horas libres, sin embargo, las dedicaba al estudio de la matemática, lenguas y filosofía. A los 35 años empezó a interesarse por la astronomía.

Hacia 1773, Herschel construyó un telescopio e inició sus trabajos de investigación. Comenzó con la observación de estrellas dobles en busca de su paralaje, de esta manera descubrió que las estrellas binarias se mueven una alrededor de la otra alrededor de un centro común. Observó cerca de 1000 estrellas dobles y realizó su primer catálogo.

El 13 de Marzo de 1781, realizó un histórico descubrimiento, con un telescopio de 18 cm de apertura: el planeta Urano. Este descubrimiento lo llevó a la fama internacional y a ganarse el favor del Rey Jorge III, quien lo nombró caballero de la corte y se convirtió en "Astrónomo del rey", cargo que le permitió dedicarse totalmente a la astronomía.

Otro descubrimiento importante realizado por Herschel fue el movimiento del sol en el espacio, tomando como referencia el movimiento propio de trece estrellas, encontró que el Sol se mueve en el espacio con respecto de sus vecinos estelares hacia un punto localizado en la constelación de Hércules, cerca de la estrella Vega.



Realizó observaciones de las manchas solares y confirmó la naturaleza gaseosa del sol. Instaló un telescopio en Slough (Berkshire) con un espejo de 1, 22 m y una distancia focal de 12, 2 m. Con este telescopio descubrió dos satélites de Urano y los satélites sexto y séptimo de Saturno. Concluyó que la Vía Láctea tiene forma de disco más grueso en su centro y colocó al sol cerca del centro del disco. También analizó las nebulosas, aportando nuevas informaciones sobre su constitución y aumentando el número de nebulosas observadas aproximadamente de 100 a 2. 500. Herschel fue el primero en formular que estas nebulosas estaban compuestas de estrellas.

Su mayor proyecto fue el de estudiar la estructura de la Vía Láctea. Realizó un conteo de estrellas en el campo de vista de su telescopio. Cuando terminó el proyecto, 20 años después, había contado mas de 90. 000 estrellas en 2400 áreas de muestra. Durante estas observaciones descubrió muchos objetos interesantes como cúmulos, nebulosas, estrellas variables y estrellas dobles.

Años después, en 1864, su hijo John realizó observaciones del hemisferio sur y recolectó gran cantidad de objetos celestes reuniéndolos en una sola base con los descubrimientos de Herschel padre, y lo publicó bajo el título: "The General Catalogue of Nebulae". En 1888 esta catálogo fue revisado por L. E. Dreyer, quien le agregó varios objetos más, publicando el famoso catálogo "New General Catalogue" (NGC).

William Herschel fue elegido miembro de la Sociedad Real en 1781 y nombrado Sir en 1816. Se le considera el fundador de la astronomía estelar. Murió el 25 de Agosto de 1822 en Slough, Inglaterra.


Laplace y los movimientos de los planetas

Pierre Simón Laplace (1749-1827), astrónomo y matemático francés, es famoso por haber aplicado con éxito la teoría de la gravitación de Newton a los movimientos planetarios en el Sistema Solar. Demostró que los movimientos planetarios son estables y que las perturbaciones producidas por la influencia mutua de los planetas o por cuerpos externos, como los cometas, solamente son temporales. Trató de dar una teoría racional del origen del Sistema Solar en su hipótesis nebular de la evolución estelar.

Nació el 28 de Marzo de 1749 en Normandía. A los dieciocho años ya se distinguía como maestro y matemático en la escuela militar de Beaumont. Consiguió cartas de recomendación y, en 1767, partió hacia París para solicitar la ayuda del distinguido matemático francés D’Alembert. Con su ayuda, obtuvo más tarde el nombramiento de profesor de matemáticas en la escuela militar de París, y quedó asegurado su ingreso en el mundo de la ciencia.

El primer trabajo científico de Laplace fue su aplicación de las matemáticas a la mecánica celeste. A Newton y otros astrónomos les fue imposible explicar las desviaciones de los planetas de sus órbitas, predichas matemáticamente. Así por ejemplo, se determinó que Júpiter y Saturno se adelantaban a veces, y otras se retrasaban con respecto a las posiciones que debían ocupar en sus órbitas. Laplace ideó una teoría, que confirmó con pruebas matemáticas, que las variaciones eran normales y se corregían solas en el transcurso de largas etapas de tiempo. Se consideró que esta teoría tenía gran importancia para entender las relaciones de los cuerpos celestes en el Universo, y ha soportado la prueba del tiempo sin sufrir apenas correcciones.


Aclaró los conocimientos científicos sobre las fuerzas elementales de la Naturaleza y el Universo. Escribió artículos acerca de la fuerza de gravedad, el movimiento de los proyectiles y el flujo y reflujo de las mareas, la precesión de los equinoccios, la forma y rotación de los anillos de Saturno y otros fenómenos. Estudió el equilibrio de una masa líquida en rotación; también ideó una teoría de la tensión superficial que era semejante al moderno concepto de la atracción o cohesión molecular dentro de un líquido.

Trabajando con Lavoisier, estudió el calor específico y la combustión de diversas sustancias, y puso los cimientos para la moderna ciencia de la termodinámica. Inventó un instrumento, conocido con el nombre de calorímetro de hielo, para medir el calor específico de una sustancia. El calorímetro medía la cantidad de hielo fundido por el peso dado de una sustancia caliente cuya temperatura se conocía. Entonces, podía calcularse matemáticamente su calor específico.

Al estudiar la atracción gravitacional de un esferoide sobre un objeto externo, ideó lo que se conoce hoy como ecuación de Laplace, que se usa para calcular el potencial de una magnitud física en un momento dado mientras está en movimiento continuo. Esta ecuación no sólo tiene aplicación en la gravitación, sino también en la electricidad, la hidrodinámica y otros aspectos de la física.

Entre 1799 y 1825, Laplace reunió sus escritos en una obra de cinco volúmenes, titulada Mecánica Celeste, en la que se proponía dar una historia de la astronomía, sistematizando la obra de generaciones de astrónomos y matemáticos, y ofreciendo una solución completa a los problemas mecánicos del sistema solar. Más tarde publicó un volumen titulado El sistema del mundo. En 1812 publicó su Teoría analítica de las probabilidades, que es un estudio sobre las leyes de probabilidad.

Olbers, cometas, asteroides y una paradoja

Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers (1758-1840), fue médico de profesión y astrónomo de afición. Nació en Arbengen, cerca de Bremen, en Alemania. Estudió Medicina en la Universidad de Gottingen donde, además, dedicó mucho tiempo al estudio de las matemáticas y la física. Practicó la Medicina en Bremen hasta 1823.

En 1779 creó el primer método, todavía utilizado por los astrónomos, para calcular la órbita de los cometas. El 1 de enero de 1802 Olbers localizó, en la posición prevista por Karl F. Gauss, el primer asteroide, Ceres, que ya había sido descubierto exactamente un año antes por Giussepe Piazzi, y después perdido de vista.

Poco tiempo después, siguiendo la pista de Ceres, Olbers descubrió otro asteroide, Palas, y se convenció de que ambos estaban relacionados con los fragmentos de un cuerpo más grande; por lo tanto buscó otros fragmentos y en 1807 descubrió Vesta.



En el año 1811, época en la que no se conocía la existencia de la presión de radiación, Olbers formuló la hipótesis de que la cola de los cometas está siempre dirigida en la dirección opuesta al Sol. Hoy se sabe que este es un efecto de la radiación solar.

Postuló la teoría, hoy reevaluada, de que los asteroides por su órbita y posición derivaban de un cataclismo planetario, es decir, son fragmentos de un planeta desintegrado, que anteriormente giraba alrededor del Sol.

Descubrió cinco cometas y calculó la órbita de 18. Es recordado principalmente por la Paradoja de Olbers, en la cual se pregunta por qué el cielo es oscuro en la noche si existen miles de millones de estrellas que podrían iluminarlo a plena luz, como si fuese de día.

Esta paradoja se ha resuelto muchos años después tras descubrirse que el universo observable tiene una extensión limitada, probablemente no mayor de un radio de 20.000 millones de años luz.


Bessel y las distancias a las estrellas

Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846). Astrónomo y matemático alemán, conocido principalmente por realizar la primera medición precisa de la distancia de una estrella. Bessel supervisó la construcción del observatorio de Königsberg y fue su director desde 1813 hasta su muerte. Estableció el sistema uniforme para calcular las posiciones de las estrellas que todavía se utiliza actualmente.

Nació el 22 de julio de 1784 en Minden, Westphalia (ahora Alemania). Desde joven y durante su trabajo en Bremen comenzó a interesarse por la geografía y navegación, considerando el problema de la ubicación de los barcos en el mar. Estos interrogantes lo llevaron a estudiar astronomía, matemáticas y a comenzar a realizar observaciones para determinar la longitud geográfica.

En 1804 Bessel escribió un trabajo sobre el cálculo de la órbita del cometa Halley y lo envió a Heinrich Olbers, quien en ese momento era la persona más experta en cometas. Este trabajo impresionó a Olbers, quien lo publicó y recomendó a Bessel convertirse en astrónomo profesional. En 1806 comenzó a trabajar en el observatorio Lilienthal, cerca de Bremen. En este sitio adquirió gran experiencia en la observación planetaria, especialmente de Saturno, sus anillos y satélites.
 


En 1809 se convirtió en director del Nuevo Observatorio Königsberg de Prusia y profesor de astronomía. Previamente había recibido el doctorado en astronomía de la universidad de Göttingen por recomendación de Gauss. Mientras el observatorio de Königsberg terminaba su construcción, él continuó su trabajo y le fue otorgado el premio Lalande del instituto de Francia por sus investigaciones sobre refracción. Bessel emprendió el trabajo de determinar la posición y el movimiento de más de 50. 000 estrellas, lo cual lo llevó a la determinación del paralaje de la estrella 61 Cygni, el primero de la historia, y calculó su distancia en 10, 3 años-luz.

Bessel diseñó un sistema de referencia de la posición de las estrellas y planetas, dedujo los errores dados por la refracción atmosférica de la luz, la precesión de la tierra y otros efectos. En 1830 calculó la posición media y aparente de 38 estrellas para un periodo de 100 años. En 1841 anunció que Sirio tenía una estrella compañera, lo que se confirmó diez años mas tarde, al calcularse la órbita de Sirio B. Esta estrella fue observada en 1862 por Alvan Graham Clark.

Bessel también señaló las irregularidades en el movimiento de Urano, lo que abrió las puertas al descubrimiento de Neptuno. En 1817 introdujo las funciones de Bessel o funciones cilíndricas, que utilizó en la mecánica gravitatoria, pero que se aplican en otros campos como la propagación de ondas electromagnéticas y de calor. Las funciones de Bessel aparecen como coeficientes en las series de expansión de la perturbación indirecta de un planeta causada por el movimiento del Sol.


Anders Jonas Angstrom y la espectroscopia solar



Anders Jonas Angstrom nació el 13 de agosto de 1814 en Lodgo, Suecia. Estudió en la Universidad de Upsala. Después de graduarse, enseñó física en esa misma universidad desde 1839 hasta su muerte. Desde 1867 fue secretario de la Real Sociedad de Ciencias de Upsala. Trabajó en los observatorios de Upsala y Estocolmo.

Su trabajo más importante lo realizó en el tema de la espectroscopia. Fueron sus investigaciones las que lo llevaron a descubrir que las longitudes de onda absorbidas por un cuerpo son las mismas que emite al calentarse.

La combinación de la espectroscopia y la fotografía fue la clave de su éxito. En 1862, estudiando el espectro solar, encontró hidrógeno en su atmósfera. Angstrom fue el primero en analizar el espectro de la aurora boreal, en 1867. Después, en el año 1868, publicó un completo mapa espectrográfico del sol: "Recherches sur le spectre solaire", que incluye medidas detalladas de más de 1000 líneas espectrales.

En un escrito presentado a la Academia de Estocolmo en 1853, no sólo señaló que una chispa eléctrica produce dos espectros sobrepuestos, uno del metal del electrodo y el otro del gas en que ocurre, sino que dedujo, a partir de la teoría de la resonancia de Leonhard Euler, que un gas incandescente emite rayos luminosos con la misma capacidad refractiva que los que puede absorber. Esta declaración de Anders Angstrom contiene uno de los principios fundamentales del análisis de espectros.

Para expresar las longitudes de onda utilizó como unidad de medida la diezmillonésima parte de un milímetro y que, como homenaje a él, se le conoce como Angstrong. Se utiliza en las medidas atómicas y para las longitudes de onda de la radiación electromagnética. El símbolo del ángstrom es Å.

Estudió la conductividad térmica de los cuerpos y la correlacionó con su conductividad eléctrica. Realizó múltiples trabajos de medición de fuerzas geomagnéticas en diferentes lugares de Suecia.

Percival Lowell y los canales de Marte

Percival Lowell (1855-1916), astrónomo estadounidense que realizó observaciones significativas de los planetas. Es conocido por propugnar la existencia de canales en la superficie de Marte, y convertir estos supuestos canales en la prueba evidente de que había vida inteligente en el planeta.

Nació en Boston, Massachusetts, y estudió en la Universidad de Harvard. Viajó a Japón y Corea desde 1877 hasta 1893 y posteriormente escribió libros sobre Asia oriental. En 1894 fundó y fue director del Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona.

Tuvo conocimiento de los estudios realizados en Italia por el astrónomo Giovani Schiaparelli (1835-1910) sobre la geografía de Marte, estudios que habían llevado a la determinación de la existencia de un reticulado de líneas con una longitud de miles de kilómetros, los llamados canales.

 


Lowell interpretó tales estructuras como excavaciones construidas por los habitantes de aquel planeta para transportar el agua de las zonas polares a las áridas tierras del ecuador. Estas deducciones fueron consideradas bastante fantásticas por la mayoría de los científicos de la época.

Desde 1902 hasta su muerte fue profesor no residente de astronomía en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Lowell se dedicó también a analizar el movimiento de los dos planetas extremos conocidos: Urano y Neptuno. De la irregularidad de sus órbitas dedujo que allí debía haber un noveno planeta. Lo buscó activamente desde su observatorio, pero sin resultado.

Catorce años después de la muerte de Lowell, el planeta fue descubierto por Clyde Tombaugh, en el mismo observatorio que Lowell había fundado y dirigido. Sin embargo, su masa es tan pequeña que no podía provocar las presuntas perturbaciones observadas por Lowell. Por lo tanto, hoy se considera que el descubrimiento de Plutón debe atribuirse más a la casualidad que a una previsión científica.

Entre sus obras se encuentran Mars and Its Canals (Marte y sus canales, 1906) y The Génesis of the Planets (Génesis de los planetas, 1916).

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