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La astronomía es la más antigua de las ciencias naturales , se remonta a la antigüedad y tiene sus orígenes en las creencias y prácticas religiosas , mitológicas , cosmológicas , calendáricas y astrológicas de la prehistoria : todavía se encuentran vestigios de éstas en la astrología , una disciplina que desde hace mucho tiempo está entrelazada con la ciencia pública. y astronomía gubernamental. No se separó completamente en Europa (ver astrología y astronomía ) durante la Revolución Copérnica que comenzó en 1543. En algunas culturas, los datos astronómicos se utilizaban para el pronóstico astrológico.
Las primeras culturas identificaban los objetos celestes con dioses y espíritus. [1] Relacionaron estos objetos (y sus movimientos) con fenómenos como la lluvia , la sequía , las estaciones y las mareas . Generalmente se cree que los primeros astrónomos fueron sacerdotes y que entendían que los objetos y eventos celestes eran manifestaciones de lo divino , de ahí la conexión de la astronomía temprana con lo que ahora se llama astrología . Un colmillo de mamut tallado en marfil de 32.500 años de antigüedad podría contener el mapa estelar más antiguo conocido (parecido a la constelación de Orión ). [2] También se ha sugerido que los dibujos en la pared de las cuevas de Lascaux en Francia que datan de hace 33.000 a 10.000 años podrían ser una representación gráfica de las Pléyades , el Triángulo de Verano y la Corona del Norte . [3] [4] Las estructuras antiguas con alineamientos posiblemente astronómicos (como Stonehenge ) probablemente cumplían funciones astronómicas, religiosas y sociales .
Los calendarios del mundo a menudo se han establecido mediante observaciones del Sol y la Luna (que marcan el día , el mes y el año ), y eran importantes para las sociedades agrícolas , en las que la cosecha dependía de la siembra en la época correcta del año, y para las cuales el La luna casi llena era la única iluminación para los viajes nocturnos a los mercados de la ciudad. [5]
El calendario moderno común se basa en el calendario romano . Aunque originalmente era un calendario lunar , rompió el vínculo tradicional del mes con las fases de la Luna y dividió el año en doce meses casi iguales, que en su mayoría alternaban entre treinta y treinta y un días. Julio César instigó la reforma del calendario en el año 46 a. C. e introdujo lo que ahora se llama calendario juliano , basado en la duración de 365 años y un cuarto de días propuesta originalmente por el astrónomo griego Calipo del siglo IV a. C ..
Desde 1990, nuestra comprensión de los europeos prehistóricos ha cambiado radicalmente gracias a los descubrimientos de antiguos artefactos astronómicos en toda Europa . Los artefactos demuestran que los europeos del Neolítico y la Edad del Bronce tenían un conocimiento sofisticado de matemáticas y astronomía.
Entre los descubrimientos se encuentran:
Los orígenes de la astronomía occidental se pueden encontrar en Mesopotamia , la "tierra entre los ríos" Tigris y Éufrates , donde se ubicaban los antiguos reinos de Sumer , Asiria y Babilonia . Una forma de escritura conocida como cuneiforme surgió entre los sumerios alrededor del 3500 al 3000 a.C. Nuestro conocimiento de la astronomía sumeria es indirecto, a través de los primeros catálogos de estrellas babilónicas que datan aproximadamente del 1200 a.C. El hecho de que muchos nombres de estrellas aparezcan en sumerio sugiere una continuidad que se extiende hasta la Edad del Bronce Antiguo. La teología astral , que dio a los dioses planetarios un papel importante en la mitología y la religión mesopotámica , comenzó con los sumerios . También utilizaron un sistema numérico de valor posicional sexagesimal (base 60), que simplificó la tarea de registrar números muy grandes y muy pequeños. La práctica moderna de dividir un círculo en 360 grados , o una hora en 60 minutos, comenzó con los sumerios. Para obtener más información, consulte los artículos sobre números y matemáticas babilónicas .
Las fuentes clásicas utilizan con frecuencia el término caldeos para los astrónomos de Mesopotamia, que eran, en realidad, sacerdotes-escribas especializados en astrología y otras formas de adivinación .
La primera evidencia del reconocimiento de que los fenómenos astronómicos son periódicos y de la aplicación de las matemáticas a su predicción es babilónica. Tablillas que datan del período de la antigua Babilonia documentan la aplicación de las matemáticas a la variación de la duración del día durante un año solar. Siglos de observaciones babilónicas de fenómenos celestes están registrados en la serie de tablillas cuneiformes conocidas como Enūma Anu Enlil . El texto astronómico significativo más antiguo que poseemos es la Tabla 63 del Enūma Anu Enlil , la tableta de Venus de Ammi-saduqa , que enumera la primera y la última salida visible de Venus durante un período de aproximadamente 21 años y es la evidencia más temprana de que los fenómenos de un planeta fueron reconocidos como periódicos. El MUL.APIN contiene catálogos de estrellas y constelaciones, así como esquemas para predecir salidas helíacas y las puestas de los planetas, duración de la luz del día medida por un reloj de agua , gnomon , sombras e intercalaciones . El texto babilónico de GU organiza las estrellas en 'cadenas' que se encuentran a lo largo de círculos de declinación y, por lo tanto, miden ascensiones rectas o intervalos de tiempo, y también emplea las estrellas del cenit, que también están separadas por diferencias de ascensión recta dadas. [20]
Durante el reinado de Nabonasar (747-733 a. C.) se produjo un aumento significativo en la calidad y frecuencia de las observaciones babilónicas. Los registros sistemáticos de fenómenos siniestros en los diarios astronómicos babilónicos que comenzaron en esta época permitieron el descubrimiento de un ciclo repetido de eclipses lunares de 18 años , por ejemplo. El astrónomo griego Ptolomeo utilizó más tarde el reinado de Nabonasar para fijar el comienzo de una era, ya que consideraba que las primeras observaciones utilizables comenzaron en esa época.
Las últimas etapas en el desarrollo de la astronomía babilónica tuvieron lugar durante la época del Imperio Seléucida (323-60 a. C.). En el siglo III a. C., los astrónomos comenzaron a utilizar "textos de años objetivo" para predecir los movimientos de los planetas. Estos textos compilaron registros de observaciones pasadas para encontrar ocurrencias repetidas de fenómenos siniestros para cada planeta. Casi al mismo tiempo, o poco después, los astrónomos crearon modelos matemáticos que les permitieron predecir estos fenómenos directamente, sin consultar registros. Un astrónomo babilónico notable de esta época fue Seleuco de Seleucia , quien era partidario del modelo heliocéntrico .
La astronomía babilónica fue la base de gran parte de lo que se hizo en la astronomía griega y helenística , en la astronomía clásica india , en el Irán sasánida, en Bizancio, en Siria, en la astronomía islámica , en Asia central y en Europa occidental. [21]
La astronomía en el subcontinente indio se remonta al período de la civilización del valle del Indo durante el tercer milenio a. C., cuando se utilizaba para crear calendarios. [22] Como la civilización del valle del Indo no dejó documentos escritos, el texto astronómico indio más antiguo que se conserva es el Vedanga Jyotisha , que data del período védico . [23] El Vedanga Jyotisha se atribuye a Lagadha y tiene una fecha interna de aproximadamente 1350 a. C., y describe reglas para seguir los movimientos del Sol y la Luna con fines rituales. Está disponible en dos recensiones, una perteneciente al Rig Veda y la otra al Yajur Veda. Según el Vedanga Jyotisha, en un yuga o “era”, existen 5 años solares, 67 ciclos siderales lunares, 1.830 días, 1.835 días sidéreos y 62 meses sinódicos. Durante el siglo VI, la astronomía estuvo influenciada por las tradiciones astronómicas griega y bizantina. [22] [24] [25]
Aryabhata (476-550), en su obra maestra Aryabhatiya (499), propuso un sistema computacional basado en un modelo planetario en el que se suponía que la Tierra giraba sobre su eje y los períodos de los planetas se daban con respecto al Sol. . Calculó con precisión muchas constantes astronómicas, como los períodos de los planetas, los tiempos de los eclipses solares y lunares y el movimiento instantáneo de la Luna. [26] [27] [ página necesaria ] Los primeros seguidores del modelo de Aryabhata incluyeron a Varāhamihira , Brahmagupta y Bhāskara II .
La astronomía avanzó durante el Imperio Shunga y durante este tiempo se produjeron muchos catálogos de estrellas . Se conoce el periodo Shunga [ ¿según quién? ] como la "Edad de oro de la astronomía en la India". Vio el desarrollo de cálculos para los movimientos y lugares de varios planetas, su salida y puesta, conjunciones y el cálculo de eclipses.
Los astrónomos indios del siglo VI creían que los cometas eran cuerpos celestes que reaparecían periódicamente. Esta fue la opinión expresada en el siglo VI por los astrónomos Varahamihira y Bhadrabahu, y el astrónomo del siglo X Bhattotpala enumeró los nombres y períodos estimados de ciertos cometas, pero desafortunadamente no se sabe cómo se calcularon estas cifras ni cuán precisas eran. [28]
Bhāskara II (1114-1185) fue el director del observatorio astronómico de Ujjain, continuando la tradición matemática de Brahmagupta. Escribió el Siddhantasiromani que consta de dos partes: Goladhyaya (esfera) y Grahaganita (matemáticas de los planetas). También calculó el tiempo que tarda la Tierra en orbitar alrededor del Sol con 9 decimales. La Universidad Budista de Nalanda en ese momento ofrecía cursos formales en estudios astronómicos.
Otros astrónomos importantes de la India incluyen a Madhava de Sangamagrama , Nilakantha Somayaji y Jyeshtadeva , que fueron miembros de la escuela de astronomía y matemáticas de Kerala desde el siglo XIV al siglo XVI. Nilakantha Somayaji, en su Aryabhatiyabhasya , un comentario sobre el Aryabhatiya de Aryabhata , desarrolló su propio sistema computacional para un modelo planetario parcialmente heliocéntrico , en el que Mercurio, Venus, Marte , Júpiter y Saturno orbitan alrededor del Sol , que a su vez orbita la Tierra , similar a la Sistema tychónico propuesto posteriormente por Tycho Brahe a finales del siglo XVI. El sistema de Nilakantha, sin embargo, era matemáticamente más eficiente que el sistema Tychonic, debido a que tuvo en cuenta correctamente la ecuación del centro y el movimiento latitudinal de Mercurio y Venus. La mayoría de los astrónomos de la escuela de astronomía y matemáticas de Kerala que lo siguieron aceptaron su modelo planetario. [29] [30]
Los antiguos griegos desarrollaron la astronomía, que consideraban una rama de las matemáticas, hasta un nivel muy sofisticado. Los primeros modelos geométricos tridimensionales para explicar el movimiento aparente de los planetas fueron desarrollados en el siglo IV a. C. por Eudoxo de Cnido y Calipo de Cízico . Sus modelos se basaban en esferas homocéntricas anidadas centradas en la Tierra. Su contemporáneo más joven, Heraclides Ponticus , propuso que la Tierra gira alrededor de su eje.
Filósofos naturales como Platón y Aristóteles adoptaron un enfoque diferente de los fenómenos celestes . Estaban menos preocupados por desarrollar modelos matemáticos predictivos que por desarrollar una explicación de las razones de los movimientos del Cosmos. En su Timeo , Platón describió el universo como un cuerpo esférico dividido en círculos que contienen los planetas y gobernado según intervalos armónicos por un alma del mundo . [31] Aristóteles, basándose en el modelo matemático de Eudoxo, propuso que el universo estaba formado por un sistema complejo de esferas concéntricas , cuyos movimientos circulares se combinaban para transportar los planetas alrededor de la Tierra. [32] Este modelo cosmológico básico prevaleció, en diversas formas, hasta el siglo XVI.
En el siglo III a. C., Aristarco de Samos fue el primero en sugerir un sistema heliocéntrico , aunque sólo sobreviven descripciones fragmentarias de su idea. [33] Eratóstenes estimó la circunferencia de la Tierra con gran precisión (ver también: Historia de la geodesia ). [34]
La astronomía geométrica griega se alejó del modelo de esferas concéntricas para emplear modelos más complejos en los que un círculo excéntrico giraba alrededor de un círculo más pequeño, llamado epiciclo , que a su vez giraba alrededor de un planeta. El primer modelo de este tipo se atribuye a Apolonio de Perga y Hiparco de Nicea llevó a cabo posteriores desarrollos en el siglo II a.C. Hiparco hizo una serie de otras contribuciones, incluida la primera medición de la precesión y la compilación del primer catálogo de estrellas en el que propuso nuestro sistema moderno de magnitudes aparentes .
El mecanismo de Antikythera , un antiguo dispositivo de observación astronómica griega para calcular los movimientos del Sol y la Luna, posiblemente los planetas, data aproximadamente del 150 al 100 a. C. y fue el primer antepasado de una computadora astronómica . Fue descubierto en un antiguo naufragio frente a la isla griega de Antikythera , entre Kythera y Creta . El dispositivo se hizo famoso por el uso de un engranaje diferencial , que anteriormente se creía inventado en el siglo XVI, y la miniaturización y complejidad de sus piezas, comparables a un reloj fabricado en el siglo XVIII. El mecanismo original se exhibe en la colección de Bronce del Museo Arqueológico Nacional de Atenas , acompañado de una réplica.
Dependiendo del punto de vista del historiador, el apogeo o la corrupción [ cita necesaria ] [ dudoso ] de la astronomía física clásica se ve en Ptolomeo , un astrónomo grecorromano de Alejandría de Egipto, quien escribió la clásica presentación integral de la astronomía geocéntrica, la Megale. Syntaxis (Gran Síntesis), más conocida por su título árabe Almagesto , que tuvo un efecto duradero en la astronomía hasta el Renacimiento . En sus Hipótesis planetarias , Ptolomeo se aventuró en el ámbito de la cosmología, desarrollando un modelo físico de su sistema geométrico, en un universo muchas veces más pequeño que la concepción más realista de Aristarco de Samos cuatro siglos antes.
La orientación precisa de las pirámides egipcias ofrece una demostración duradera del alto grado de habilidad técnica para observar los cielos alcanzado en el tercer milenio antes de Cristo. Se ha demostrado que las pirámides estaban alineadas hacia la estrella polar , que debido a la precesión de los equinoccios era entonces Thuban , una estrella débil en la constelación de Draco . [35] La evaluación del sitio del templo de Amón-Re en Karnak , teniendo en cuenta el cambio a lo largo del tiempo de la oblicuidad de la eclíptica , ha demostrado que el Gran Templo estaba alineado con la salida del Sol en pleno invierno . [36] La longitud del corredor por el que viajaría la luz del sol tendría una iluminación limitada en otras épocas del año. Los egipcios también encontraron la posición de Sirio (la estrella perro), quien creían que era Anubis, su dios con cabeza de chacal, moviéndose por los cielos. Su posición era fundamental para su civilización, ya que cuando se elevó helíaco por el este antes del amanecer predijo la inundación del Nilo. También es el origen de la frase "días de perros del verano". [37]
La astronomía jugó un papel considerable en materia religiosa para fijar las fechas de las fiestas y determinar las horas de la noche . Se conservan los títulos de varios libros del templo que registran los movimientos y fases del Sol , la Luna y las estrellas . El ascenso de Sirio ( egipcio : Sopdet, griego : Sothis) al comienzo de la inundación fue un punto particularmente importante a fijar en el calendario anual.
Escribiendo en la época romana , Clemente de Alejandría da una idea de la importancia de las observaciones astronómicas para los ritos sagrados:
Y después del Cantante avanza el Astrólogo (ὡροσκόπος), con un reloj (ὡρολόγιον) en la mano, y una palma (φοίνιξ), los símbolos de la astrología . Debe saber de memoria los libros astrológicos herméticos , que son cuatro. De ellos, uno se refiere a la disposición de las estrellas fijas que son visibles; uno sobre las posiciones del Sol y la Luna y cinco planetas; uno sobre las conjunciones y fases del Sol y la Luna; y uno se refiere a sus levantamientos. [38]
Los instrumentos del astrólogo ( reloj y palma ) son una plomada y un instrumento de observación [ aclaración necesaria ] . Han sido identificados con dos objetos inscritos en el Museo de Berlín ; un mango corto del que colgaba una plomada y una rama de palma con una mirilla en el extremo más ancho. Este último se sostenía cerca del ojo, el primero en la otra mano, quizás con el brazo extendido. Los libros "herméticos" a los que se refiere Clemente son los textos teológicos egipcios, que probablemente no tienen nada que ver con el hermetismo helenístico . [39]
De las tablas de estrellas en el techo de las tumbas de Ramsés VI y Ramsés IX parece que para fijar las horas de la noche un hombre sentado en el suelo se enfrentó al Astrólogo en tal posición que la línea de observación de la estrella polar pasaba sobre la mitad de su cabeza. En los diferentes días del año cada hora estaba determinada por una estrella fija que culminaba o casi culminaba en ella, y la posición de estas estrellas en ese momento se da en las tablas como en el centro, en el ojo izquierdo, en el hombro derecho. , etc. Según los textos, en la fundación o reconstrucción de templos el eje norte estaba determinado por el mismo aparato, y podemos concluir que era el habitual para las observaciones astronómicas. En manos cuidadosas, podría dar resultados de un alto grado de precisión.
La astronomía del este de Asia se inició en China . El período solar se completó en el período de los Reinos Combatientes . El conocimiento de la astronomía china se introdujo en el este de Asia.
La astronomía en China tiene una larga historia. Se mantuvieron registros detallados de las observaciones astronómicas aproximadamente desde el siglo VI a. C. hasta la introducción de la astronomía occidental y el telescopio en el siglo XVII. Los astrónomos chinos pudieron predecir con precisión los eclipses.
Gran parte de la astronomía china temprana tenía como objetivo medir el tiempo. Los chinos usaban un calendario lunisolar, pero como los ciclos del Sol y la Luna son diferentes, los astrónomos a menudo preparaban nuevos calendarios y hacían observaciones con ese fin.
La adivinación astrológica también era una parte importante de la astronomía. Los astrónomos tomaron nota cuidadosa de las "estrellas invitadas" ( chino : 客星; pinyin : kèxīng ; lit .: 'estrella invitada') que aparecían repentinamente entre las estrellas fijas . Fueron los primeros en registrar una supernova, en los Anales Astrológicos de Houhanshu en el año 185 d.C. Además, la supernova que creó la Nebulosa del Cangrejo en 1054 es un ejemplo de "estrella invitada" observada por los astrónomos chinos, aunque no fue registrada por sus contemporáneos europeos. En los estudios astronómicos modernos a veces se utilizan registros astronómicos antiguos de fenómenos como supernovas y cometas.
El primer catálogo de estrellas del mundo fue elaborado por Gan De , un astrónomo chino , en el siglo IV a.C.
Los códices astronómicos mayas incluyen tablas detalladas para calcular las fases de la Luna , la recurrencia de los eclipses y la aparición y desaparición de Venus como estrella de la mañana y de la tarde . Los mayas basaban sus calendarios en los ciclos cuidadosamente calculados de las Pléyades , el Sol , la Luna , Venus , Júpiter , Saturno , Marte , y además tenían una descripción precisa de los eclipses tal y como se recoge en el Códice de Dresde , así como en la eclíptica. o zodíaco, y la Vía Láctea fue crucial en su Cosmología. [40] Se cree que varias estructuras mayas importantes estaban orientadas hacia las salidas y puestas extremas de Venus. Para los antiguos mayas, Venus era el patrón de la guerra y se cree que muchas batallas registradas se sincronizaron con los movimientos de este planeta. Marte también se menciona en códices astronómicos conservados y en la mitología antigua . [41]
Aunque el calendario maya no estaba ligado al Sol, John Teeple ha propuesto que los mayas calculaban el año solar con algo mayor precisión que el calendario gregoriano . [42] Tanto la astronomía como un intrincado esquema numerológico para la medición del tiempo fueron componentes de vital importancia de la religión maya .
Los mayas creían que la Tierra era el centro de todas las cosas y que las estrellas, las lunas y los planetas eran dioses. Creían que sus movimientos eran los dioses que viajaban entre la Tierra y otros destinos celestes. Muchos eventos clave en la cultura maya se programaron en torno a eventos celestiales, en la creencia de que ciertos dioses estarían presentes. [43]
El mundo árabe y persa bajo el Islam se había vuelto muy culto, y muchas obras importantes de conocimiento de la astronomía griega , la astronomía india y la astronomía persa fueron traducidas al árabe, utilizadas y almacenadas en bibliotecas de toda la zona. Una contribución importante de los astrónomos islámicos fue su énfasis en la astronomía observacional . [44] Esto llevó al surgimiento de los primeros observatorios astronómicos en el mundo musulmán a principios del siglo IX. [45] [46] En estos observatorios se produjeron catálogos de estrellas Zij .
En el siglo IX, se pensaba que el astrólogo persa Albumasar era uno de los más grandes astrólogos de la época. Sus manuales prácticos para la formación de astrólogos influyeron profundamente en la historia intelectual musulmana y, a través de traducciones, en la de Europa occidental y Bizancio. En el siglo X, [47] la "Introducción" de Albumasar fue una de las fuentes más importantes para la recuperación de Aristóteles para los eruditos europeos medievales. . [48] Abd al-Rahman al-Sufi (Azophi) llevó a cabo observaciones de las estrellas y describió sus posiciones, magnitudes , brillo y color y dibujos para cada constelación en su Libro de las estrellas fijas . También dio las primeras descripciones e imágenes de "Una pequeña nube", ahora conocida como la galaxia de Andrómeda . Lo menciona como situado ante la boca de un Gran Pez, una constelación árabe . Esta "nube" aparentemente era conocida comúnmente por los astrónomos de Isfahán , muy probablemente antes del 905 d.C. [49] La primera mención registrada de la Gran Nube de Magallanes también fue dada por al-Sufi. [50] [51] En 1006, Ali ibn Ridwan observó SN 1006 , la supernova más brillante de la historia registrada, y dejó una descripción detallada de la estrella temporal.
A finales del siglo X, el astrónomo Abu-Mahmud al-Khujandi construyó un enorme observatorio cerca de Teherán , Irán , quien observó una serie de tránsitos de meridianos del Sol, lo que le permitió calcular la inclinación del eje de la Tierra en relación con el Sol. Observó que las mediciones realizadas por astrónomos anteriores (indios y luego griegos) habían encontrado valores más altos para este ángulo, posible evidencia de que la inclinación del eje no es constante sino que, de hecho, estaba disminuyendo. [52] [53] En la Persia del siglo XI, Omar Khayyám compiló muchas tablas y realizó una reforma del calendario que era más precisa que el juliano y se acercaba al gregoriano .
Otros avances musulmanes en astronomía incluyeron la recopilación y corrección de datos astronómicos previos, resolviendo problemas significativos en el modelo ptolemaico , el desarrollo del astrolabio universal independiente de la latitud por Arzachel , [54] la invención de muchos otros instrumentos astronómicos, Ja'far Muhammad La creencia de ibn Mūsā ibn Shākir de que los cuerpos celestes y las esferas celestes estaban sujetos a las mismas leyes físicas que la Tierra , [55] y la introducción de pruebas empíricas por parte de Ibn al-Shatir , quien produjo el primer modelo de movimiento lunar que coincidía con la física. observaciones. [56]
La filosofía natural (particularmente la física aristotélica ) fue separada de la astronomía por Ibn al-Haytham (Alhazen) en el siglo XI, por Ibn al-Shatir en el siglo XIV, [57] y Qushji en el siglo XV. [58]
Después de las importantes contribuciones de los eruditos griegos al desarrollo de la astronomía, ésta entró en una era relativamente estática en Europa occidental desde la época romana hasta el siglo XII. Esta falta de progreso ha llevado a algunos astrónomos a afirmar que no pasó nada en la astronomía de Europa occidental durante la Edad Media. [59] Investigaciones recientes, sin embargo, han revelado una imagen más compleja del estudio y la enseñanza de la astronomía en el período comprendido entre los siglos IV y XVI. [60]
Europa Occidental entró en la Edad Media con grandes dificultades que afectaron la producción intelectual del continente. Los tratados astronómicos avanzados de la antigüedad clásica fueron escritos en griego , y con la decadencia del conocimiento de esa lengua, sólo estuvieron disponibles para su estudio resúmenes simplificados y textos prácticos. Los escritores más influyentes que transmitieron esta antigua tradición en latín fueron Macrobio , Plinio , Marciano Capella y Calcidio . [61] En el siglo VI, el obispo Gregorio de Tours señaló que había aprendido astronomía leyendo a Martianus Capella, y pasó a emplear esta astronomía rudimentaria para describir un método mediante el cual los monjes podían determinar el tiempo de oración por la noche observando las estrellas. . [62]
En el siglo VII, el monje inglés Beda de Jarrow publicó un texto influyente, Sobre el cálculo del tiempo , proporcionando a los eclesiásticos el conocimiento astronómico práctico necesario para calcular la fecha adecuada de la Pascua mediante un procedimiento llamado computus . Este texto siguió siendo un elemento importante de la educación del clero desde el siglo VII hasta mucho después del surgimiento de las universidades en el siglo XII . [63]
La variedad de escritos romanos antiguos supervivientes sobre astronomía y las enseñanzas de Beda y sus seguidores comenzaron a estudiarse en serio durante el resurgimiento del saber patrocinado por el emperador Carlomagno . [64] En el siglo IX, técnicas rudimentarias para calcular la posición de los planetas circulaban en Europa occidental; Los eruditos medievales reconocieron sus defectos, pero se siguieron copiando textos que describían estas técnicas, lo que refleja un interés en los movimientos de los planetas y en su significado astrológico. [sesenta y cinco]
Sobre la base de este trasfondo astronómico, en el siglo X eruditos europeos como Gerberto de Aurillac comenzaron a viajar a España y Sicilia en busca de conocimientos que habían oído que existían en el mundo de habla árabe. Allí encontraron por primera vez varias técnicas astronómicas prácticas relacionadas con el calendario y la medición del tiempo, en particular las relacionadas con el astrolabio . Pronto eruditos como Hermann de Reichenau escribían textos en latín sobre los usos y la construcción del astrolabio y otros, como Walcher de Malvern , utilizaban el astrolabio para observar el tiempo de los eclipses con el fin de probar la validez de las tablas computacionales. [66]
En el siglo XII, los eruditos viajaban a España y Sicilia en busca de textos astronómicos y astrológicos más avanzados, que traducían al latín del árabe y del griego para enriquecer aún más el conocimiento astronómico de Europa occidental. La llegada de estos nuevos textos coincidió con el auge de las universidades en la Europa medieval, en la que pronto encontraron un hogar. [67] Como reflejo de la introducción de la astronomía en las universidades, Juan de Sacrobosco escribió una serie de influyentes libros de texto de introducción a la astronomía: la Esfera , un Computus, un texto sobre el Cuadrante y otro sobre Cálculo. [68]
En el siglo XIV, Nicole Oresme , más tarde obispo de Liseux, demostró que ni los textos escriturales ni los argumentos físicos esgrimidos contra el movimiento de la Tierra eran demostrativos y adujo el argumento de la simplicidad para la teoría de que la Tierra se mueve, y no los cielos. . Sin embargo, concluyó que "todos sostienen, y yo mismo lo creo, que los cielos se mueven y no la tierra: porque Dios ha establecido el mundo que no se moverá". [69] En el siglo XV, el cardenal Nicolás de Cusa sugirió en algunos de sus escritos científicos que la Tierra giraba alrededor del Sol y que cada estrella es en sí misma un sol distante.
Durante el período renacentista, la astronomía comenzó a sufrir una revolución de pensamiento conocida como Revolución Copérnica , que recibe el nombre del astrónomo Nicolás Copérnico , quien propuso un sistema heliocéntrico, en el que los planetas giraban alrededor del Sol y no de la Tierra. Su De revolutionibus orbium coelestium se publicó en 1543. [70] Si bien a largo plazo esta fue una afirmación muy controvertida, al principio sólo generó controversias menores. [70] La teoría se convirtió en la visión dominante porque muchas figuras, en particular Galileo Galilei , Johannes Kepler e Isaac Newton, defendieron y mejoraron el trabajo. Otras figuras también ayudaron a este nuevo modelo a pesar de no creer en la teoría general, como Tycho Brahe , con sus conocidas observaciones. [71]
Brahe, un noble danés, fue un astrónomo imprescindible en este período. [71] Entró en la escena astronómica con la publicación de De nova stella , en el que refutó la sabiduría convencional sobre la supernova SN 1572 [71] (Tan brillante como Venus en su apogeo, SN 1572 luego se volvió invisible a simple vista, refutando la doctrina aristotélica de la inmutabilidad de los cielos.) [72] [73] También creó el sistema Tychonic , donde el Sol, la Luna y las estrellas giran alrededor de la Tierra, pero los otros cinco planetas giran alrededor del Sol. Este sistema combinó los beneficios matemáticos del sistema copernicano con los "beneficios físicos" del sistema ptolemaico. [74] Este era uno de los sistemas en los que creía la gente cuando no aceptaban el heliocentrismo, pero ya no podían aceptar el sistema ptolemaico. [74] Es más conocido por sus observaciones altamente precisas de las estrellas y el Sistema Solar. Posteriormente se trasladó a Praga y continuó su trabajo. En Praga estuvo trabajando en las Tablas Rudolfinas , que no se terminaron hasta después de su muerte. [75] Las Tablas Rudolphine eran un mapa estelar diseñado para ser más preciso que las tablas Alfonsine , realizadas en el año 1300, y las Tablas Prutenic , que eran inexactas. [75] Fue asistido en este momento por su asistente Johannes Kepler, quien más tarde usaría sus observaciones para terminar las obras de Brahe y también para sus teorías. [75]
Después de la muerte de Brahe, Kepler fue considerado su sucesor y se le asignó la tarea de completar las obras incompletas de Brahe, como las Tablas Rudolphine. [75] Completó las Tablas Rudolphine en 1624, aunque no se publicaron durante varios años. [75] Como muchas otras figuras de esta época, estuvo sujeto a problemas religiosos y políticos, como la Guerra de los Treinta Años , que provocó un caos que casi destruyó algunas de sus obras. Kepler fue, sin embargo, el primero en intentar derivar predicciones matemáticas de los movimientos celestes a partir de supuestas causas físicas. Descubrió las tres leyes del movimiento planetario de Kepler que ahora llevan su nombre, siendo esas leyes las siguientes:
Con estas leyes logró mejorar el modelo heliocéntrico existente. Los dos primeros se publicaron en 1609. Las contribuciones de Kepler mejoraron el sistema en general, dándole más credibilidad porque explicaba adecuadamente los acontecimientos y podía provocar predicciones más fiables. Antes de esto, el modelo copernicano era tan poco fiable como el modelo ptolemaico. Esta mejora se produjo porque Kepler se dio cuenta de que las órbitas no eran círculos perfectos, sino elipses.
Galileo Galilei fue uno de los primeros en utilizar un telescopio para observar el cielo y después construyó un telescopio refractor de 20x. [77] Descubrió las cuatro lunas más grandes de Júpiter en 1610, que ahora se conocen colectivamente como lunas galileanas , en su honor. [78] Este descubrimiento fue la primera observación conocida de satélites orbitando otro planeta. [78] También descubrió que la Luna tenía cráteres y observó y explicó correctamente las manchas solares, y que Venus exhibía un conjunto completo de fases que se asemejaban a las fases lunares. [79] Galileo argumentó que estos hechos demostraban incompatibilidad con el modelo ptolemaico, que no podía explicar el fenómeno e incluso lo contradeciría. [79] Con las lunas demostró que la Tierra no tiene por qué tener todo orbitando alrededor de ella y que otras partes del Sistema Solar podrían orbitar otro objeto, como la Tierra orbitando alrededor del Sol. [78] En el sistema ptolemaico se suponía que los cuerpos celestes eran perfectos, por lo que tales objetos no deberían tener cráteres ni manchas solares. [80] Las fases de Venus solo podrían ocurrir en el caso de que la órbita de Venus esté dentro de la órbita de la Tierra, lo que no podría suceder si la Tierra fuera el centro. Él, como ejemplo más famoso, tuvo que enfrentar desafíos por parte de los funcionarios de la iglesia, más específicamente de la Inquisición Romana . [81] Lo acusaron de herejía porque estas creencias iban en contra de las enseñanzas de la Iglesia Católica Romana y desafiaban la autoridad de la Iglesia Católica cuando estaba en su punto más débil. [81] Si bien pudo evitar el castigo por un tiempo, finalmente fue juzgado y declarado culpable de herejía en 1633. [81] Aunque esto tuvo algún costo, su libro fue prohibido y fue puesto bajo arresto domiciliario hasta que murió en 1642. [82]
Sir Isaac Newton desarrolló nuevos vínculos entre la física y la astronomía a través de su ley de gravitación universal . Al darse cuenta de que la misma fuerza que atrae los objetos a la superficie de la Tierra mantenía a la Luna en órbita alrededor de la Tierra, Newton pudo explicar, en un marco teórico, todos los fenómenos gravitacionales conocidos. En su Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , derivó las leyes de Kepler a partir de primeros principios. Esos primeros principios son los siguientes:
Así, mientras Kepler explicaba cómo se movían los planetas, Newton logró explicar con precisión por qué los planetas se movían como lo hacen. Los desarrollos teóricos de Newton sentaron muchas de las bases de la física moderna.
Fuera de Inglaterra, la teoría de Newton tardó algún tiempo en consolidarse. La teoría de los vórtices de Descartes prevaleció en Francia, y Huygens , Leibniz y Cassini aceptaron sólo partes del sistema de Newton, prefiriendo sus propias filosofías. Voltaire publicó un relato popular en 1738. [84] En 1748, la Academia Francesa de Ciencias ofreció una recompensa por resolver las perturbaciones de Júpiter y Saturno, que finalmente fue resuelta por Euler y Lagrange . Laplace completó la teoría de los planetas, publicándola entre 1798 y 1825. Habían comenzado los primeros orígenes del modelo nebular solar de formación planetaria.
Edmond Halley sucedió a Flamsteed como astrónomo real en Inglaterra y logró predecir el regreso del cometa que lleva su nombre en 1758. Sir William Herschel encontró el primer planeta nuevo, Urano , observado en los tiempos modernos en 1781. Marte y Júpiter descubiertos por la ley de Titius-Bode se completaron con el descubrimiento de los asteroides Ceres y Palas en 1801 y 1802, y muchos más lo siguieron.
Al principio, el pensamiento astronómico en América se basó en la filosofía aristotélica , [85] pero el interés por la nueva astronomía comenzó a aparecer en los Almanaques ya en 1659. [86]
Pluralismo cósmico es el nombre que se le da a la idea de que las estrellas son soles distantes, quizás con sus propios sistemas planetarios. Las ideas en esta dirección fueron expresadas en la antigüedad por Anaxágoras y Aristarco de Samos , pero no encontraron la aceptación generalizada. El primer astrónomo del Renacimiento europeo que sugirió que las estrellas eran soles distantes fue Giordano Bruno en su De l'infinito universo et mondi (1584). Esta idea, junto con la creencia en vida extraterrestre inteligente, fue uno de los cargos presentados contra él por la Inquisición. La idea se generalizó a finales del siglo XVII, especialmente después de la publicación de Conversaciones sobre la pluralidad de mundos de Bernard Le Bovier de Fontenelle (1686), y a principios del siglo XVIII ya eran los supuestos de trabajo predeterminados en la astronomía estelar.
El astrónomo italiano Geminiano Montanari registró observaciones de variaciones en la luminosidad de la estrella Algol en 1667. Edmond Halley publicó las primeras mediciones del movimiento propio de un par de estrellas "fijas" cercanas, demostrando que habían cambiado de posición desde la época de los antiguos griegos . los astrónomos Ptolomeo e Hiparco. William Herschel fue el primer astrónomo que intentó determinar la distribución de las estrellas en el cielo. Durante la década de 1780, estableció una serie de medidores en 600 direcciones y contó las estrellas observadas a lo largo de cada línea de visión. De esto dedujo que el número de estrellas aumentaba constantemente hacia un lado del cielo, en dirección al núcleo de la Vía Láctea . Su hijo John Herschel repitió este estudio en el hemisferio sur y encontró un aumento correspondiente en la misma dirección. [87] Además de sus otros logros, William Herschel se destaca por su descubrimiento de que algunas estrellas no simplemente se encuentran a lo largo de la misma línea de visión, sino que son compañeras físicas que forman sistemas estelares binarios. [88]
Antes de la fotografía, el registro de datos astronómicos estaba limitado por el ojo humano. En 1840, John W. Draper , un químico, creó la fotografía astronómica más antigua conocida de la Luna. Y a finales del siglo XIX se crearon miles de placas fotográficas de imágenes de planetas, estrellas y galaxias. La mayoría de las fotografías tenían una eficiencia cuántica más baja (es decir, capturaban menos fotones incidentes) que los ojos humanos, pero tenían la ventaja de tiempos de integración largos (100 ms para el ojo humano en comparación con horas para las fotografías). Esto aumentó enormemente los datos disponibles para los astrónomos, lo que llevó al surgimiento de las computadoras humanas , famosas las Computadoras de Harvard , para rastrear y analizar los datos.
Los científicos comenzaron a descubrir formas de luz que eran invisibles a simple vista: rayos X , rayos gamma , ondas de radio , microondas , radiación ultravioleta y radiación infrarroja . Esto tuvo un gran impacto en la astronomía, generando los campos de la astronomía infrarroja , la radioastronomía , la astronomía de rayos X y finalmente la astronomía de rayos gamma . Con la llegada de la espectroscopia se demostró que otras estrellas eran similares al Sol, pero con un rango de temperaturas , masas y tamaños.
La ciencia de la espectroscopia estelar fue iniciada por Joseph von Fraunhofer y Angelo Secchi . Al comparar los espectros de estrellas como Sirio con el Sol, encontraron diferencias en la fuerza y el número de sus líneas de absorción : las líneas oscuras en los espectros estelares causadas por la absorción de frecuencias específicas por parte de la atmósfera. En 1865, Secchi comenzó a clasificar las estrellas en tipos espectrales . [89] La primera evidencia de helio se observó el 18 de agosto de 1868, como una línea espectral de color amarillo brillante con una longitud de onda de 587,49 nanómetros en el espectro de la cromosfera del Sol. La línea fue detectada por el astrónomo francés Jules Janssen durante un eclipse solar total en Guntur, India.
La primera medición directa de la distancia a una estrella ( 61 Cygni a 11,4 años luz ) fue realizada en 1838 por Friedrich Bessel utilizando la técnica del paralaje . Las mediciones de paralaje demostraron la gran separación de las estrellas en los cielos. [ cita necesaria ] La observación de estrellas dobles ganó cada vez más importancia durante el siglo XIX. En 1834, Friedrich Bessel observó cambios en el movimiento propio de la estrella Sirio y dedujo que tenía una compañera oculta. Edward Pickering descubrió la primera binaria espectroscópica en 1899 cuando observó la división periódica de las líneas espectrales de la estrella Mizar en un período de 104 días. Astrónomos como Friedrich Georg Wilhelm von Struve y SW Burnham recogieron observaciones detalladas de muchos sistemas estelares binarios , lo que permitió determinar las masas de las estrellas a partir del cálculo de los elementos orbitales . La primera solución al problema de derivar una órbita de estrellas binarias a partir de observaciones telescópicas la dio Felix Savary en 1827. [90] En 1847, Maria Mitchell descubrió un cometa utilizando un telescopio.
Con la acumulación de grandes conjuntos de datos astronómicos, equipos como Harvard Computers ganaron protagonismo, lo que llevó a que muchas astrónomas, anteriormente relegadas como asistentes de astrónomos varones, ganaran reconocimiento en el campo. El Observatorio Naval de los Estados Unidos (USNO) y otras instituciones de investigación astronómica contrataron "computadoras" humanas , que realizaron los tediosos cálculos mientras los científicos realizaban investigaciones que requerían más conocimientos previos. [91] Varios descubrimientos en este período fueron originalmente observados por las "computadoras" de las mujeres y reportados a sus supervisores. Henrietta Swan Leavitt descubrió la relación período-luminosidad de la estrella variable cefeida que desarrolló aún más hasta convertirla en un método para medir distancias fuera del Sistema Solar.
Annie J. Cannon , veterana de Harvard Computers, desarrolló la versión moderna del esquema de clasificación estelar a principios del siglo XX (OBAFGKM, basado en el color y la temperatura), clasificando manualmente más estrellas en la vida que nadie (alrededor de 350.000). [92] [93] El siglo XX vio avances cada vez más rápidos en el estudio científico de las estrellas.Karl Schwarzschild descubrió que el color de una estrella y, por tanto, su temperatura, podía determinarse comparando la magnitud visual con la magnitud fotográfica . El desarrollo del fotómetro fotoeléctrico permitió realizar mediciones precisas de magnitud en múltiples intervalos de longitud de onda. En 1921, Albert A. Michelson realizó las primeras mediciones del diámetro estelar utilizando un interferómetro en el telescopio Hooker del Observatorio Monte Wilson . [94]
Durante las primeras décadas del siglo XX se produjeron importantes trabajos teóricos sobre la estructura física de las estrellas. En 1913 se desarrolló el diagrama de Hertzsprung-Russell , que impulsó el estudio astrofísico de las estrellas. En Potsdam , en 1906, el astrónomo danés Ejnar Hertzsprung publicó los primeros gráficos de color versus luminosidad para estas estrellas. Estos gráficos mostraban una secuencia de estrellas prominente y continua, a la que denominó Secuencia Principal. En la Universidad de Princeton , Henry Norris Russell trazó los tipos espectrales de estas estrellas frente a su magnitud absoluta y descubrió que las estrellas enanas seguían una relación distinta. Esto permitió predecir el brillo real de una estrella enana con una precisión razonable. Se desarrollaron modelos exitosos para explicar el interior de las estrellas y la evolución estelar. Cecilia Payne-Gaposchkin propuso por primera vez que las estrellas estaban formadas principalmente de hidrógeno y helio en su tesis doctoral de 1925. [95] Los espectros de las estrellas se entendieron mejor gracias a los avances en la física cuántica . Esto permitió determinar la composición química de la atmósfera estelar. [96] A medida que se desarrollaron modelos evolutivos de estrellas durante la década de 1930, Bengt Strömgren introdujo el término diagrama de Hertzsprung-Russell para denotar un diagrama de clases espectrales de luminosidad. En 1943, William Wilson Morgan y Philip Childs Keenan publicaron un esquema refinado para la clasificación estelar .
La existencia de nuestra galaxia , la Vía Láctea , como grupo separado de estrellas no se demostró hasta el siglo XX, junto con la existencia de galaxias "externas" y, poco después, la expansión del universo que se vio en la recesión de la mayoría de las galaxias. de nosotros. El " gran debate " entre Harlow Shapley y Heber Curtis , en los años 1920, se refería a la naturaleza de la Vía Láctea, las nebulosas espirales y las dimensiones del universo. [97]
Con la llegada de la física cuántica , la espectroscopia se perfeccionó aún más.
Se descubrió que el Sol era parte de una galaxia formada por más de 10 10 estrellas (10 mil millones de estrellas). La existencia de otras galaxias, uno de los asuntos del gran debate , fue zanjada por Edwin Hubble , quien identificó la nebulosa de Andrómeda como una galaxia diferente, y muchas otras a grandes distancias y alejándose, alejándose de nuestra galaxia.
La cosmología física , una disciplina que tiene una gran intersección con la astronomía, logró enormes avances durante el siglo XX, con el modelo del Big Bang caliente fuertemente respaldado por la evidencia proporcionada por la astronomía y la física, como los corrimientos al rojo de galaxias muy distantes y la radio. fuentes, la radiación cósmica de fondo de microondas , la ley de Hubble y la abundancia cosmológica de elementos .
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