Biografías
Johannes Kepler

Johannes Kepler (1571 - 1630)Johannes Kepler nació el 27 Diciembre de 1571 en Leonberg, Holy Roman Empire  (Alemania). Fue un niño enfermizo que padecía de furúnculos, dolores de cabeza, miopía, infecciones de la piel, fiebres y afecciones al estómago y a la vesícula. A la edad de cuatro años, casi sucumbió con los estragos de la viruela.

Por fortuna para Kepler, los duques de Wurttemberg alentaban entonces la educación de los niños precoces. Pudo terminar sus estudios en el seminario teológico y fue a graduarse en la Universidad de Tubinga gracias a lo que en el siglo XVI equivalía a una beca. En Tubinga tuvo el apoyo de un profesor que secretamente le enseñó las ideas de Copérnico, cosa que fue necesario hacer en secreto debido a que sólo la teoría tolemaica tenía la aprobación oficial. En esta época de la carrera de Kepler, parecía seguro que sería sacerdote, pero por alguna razón desconocida cambio de planes y aceptó el empleo de maestro de astronomía y matemática en Graz, capital de la provincia austriaca de Estiria.

Fue en Graz, en 1596, donde Kepler publicó su notable libro "El misterio del Universo". Con el ardor y la exuberancia de la juventud, declaró que había descubierto el orden fundamental que servía de base a las distancias que separaban a los planetas del Sol; en otras palabras, creyó haber resuelto el enigma del plan divino del Universo. La teoría de Kepler (que era errónea) resultaba muy ingeniosa. Sabía que sólo existían cinco sólidos perfectos que podrían Teoría de Kepler publicada en "El misterio del Universo"construirse en el espacio tridimensional. Se le ocurrió a Kepler que estos cinco sólidos podrían caber exactamente en los cinco intervalos que separaban a los seis planetas (no se conocían más en ese tiempo). En la órbita de Saturno inscribió un cubo; en ese cubo insertó otra esfera, Júpiter. Inscribió el tetraedro en Júpiter y luego inscribió en él la esfera de Marte. El dodecaedro cabría perfectamente entre Marte y la Tierra; el icosaedro entre la Tierra y Venus, y entre Venus y Mercurio puso el octaedro. ¡Y he aquí que Kepler creyó haber encontrado la clave del gran enigma!   Lo resumió así:

“En unos días, todo quedó en su lugar. Vi que un sólido tras otro encajaba con tanta precisión entre las órbitas apropiadas que si un campesino preguntaba con que gancho estaban prendidos los cielos para no caerse, sería fácil contestarle”.

Kepler envió informes de esta teoría a todos aquellos en quienes pudo pensar, contando a Galileo y el famoso astrónomo Ticho Brahe. Los dos hombres sostuvieron correspondencia con el joven astrónomo; y cuando la intolerancia religiosa obligó al protestante Kepler a irse de Graz, aceptó la invitación de ayudar a Brahe, quién era matemático de la corte de Rodolfo II de Praga. El 1 de enero de 1600, Kepler llegó a Praga.

Monumento a Ticho Brahe y Johammes Kepler en el Planetario de PragaCuando murió Ticho en 1601, Kepler lo sucedió en el puesto de matemático imperial. Una de sus obligaciones consistía en preparar horóscopos para el emperador y otros dignatarios de la corte. Pero, al hacerlo, tuvo que enfrentarse a los espinosos problemas dignos de un genio matemático, astronómico y filosófico. En 1615, después de penosos estudios que llenaron quinientas hojas de papel de oficio, se preparó para publicar su "Nueva astronomía", primer libro moderno sobre la materia.

La vista defectuosa de Kepler lo llevó a interesarse toda la vida en la óptica. Sus trabajos comprenden explicaciones sobre el modo en que los anteojos ayudan a los miopes y a los présbitas; también abarcaron el principio de la cámara fotográfica. Despertada su curiosidad por el recién inventado telescopio, Kepler publicó su "Dióptrica" en 1611, en la cual bosquejó el diseño de un telescopio astronómico de inversión que se usó mucho a partir de entonces.

En la esfera de las matemáticas, se le atribuye el haber contribuido a crear el cálculo infinitesimal y estimular el uso de los logaritmos en los cálculos. Fue uno de los primeros en advertir el efecto que tiene la Luna sobre las mareas.

Kepler falleció el 15 de noviembre de 1630 en Rosensburg (Alemania). Han pasado más de tres siglos desde que murió Kepler, pero los años que siguieron no han hecho más que aumentar el fulgor de sus aportaciones. No hay mejor manera de bajar el telón sobre la historia de Kepler que la de citar el epitafio que compuso para su lápida:
 

“Medí los cielos, y ahora las sombras mido, En el cielo brilló el espíritu, En la tierra descansa el cuerpo.“

 

LAS LEYES DE KEPLER.

Uno de los factores que indujo a Kepler a aceptar la organización heliocéntrica propugnada por Copérnico fue la simplicidad del ordenamiento derivado de sus planteamientos, que Kepler interpretaba como el plan de dios. No obstante fue consciente del error cometido por el polaco al afirmar la trayectoria circular de los planetas en su camino entorno al sol.

Como se ha indicado, gracias a un atento y prolongado estudio de la orbita de Marte, Kepler trato de explicar las diversas posiciones del planeta, sobre la base de su supuesto desplazamiento circular. El fracaso de su intento le hizo apartarse de la tesis formulada por Copérnico para apuntar en su lugar que los planetas, en su recorrido alrededor del sol, no describían círculos sino elipses. Esta es, por tanto, la primera de las denominadas leyes de Kepler:

“Los planetas describen orbitas elípticas, en uno de cuyos focos esta el sol”

Cabe recordar que una elipse es una figura plana dibujada alrededor de dos puntos denominados focos, de forma que la suma de las distancias de cada punto de la elipse a los dos focos es constante e igual al eje mayor de la elipse. No obstante, hay que señalar que las orbitas planetarias son prácticamente circulares. De los planetas conocidos por el astrónomo alemán, mercurio era el que poseía la orbita mas claramente elíptica; incluso en este caso, esta difería muy poco de una circunferencia. Actualmente podemos afirmar que tan solo la orbita de plutón  es algo mas elíptica que la de Marte.

Segunda ley de KeplerLa velocidad del desplazamiento de los planetas entorno al sol no es la misma en todos los casos; varia en función de la distancia existente entre el astro y el planeta. La segunda ley de Kepler afirma que las áreas descritas por el radio vector de un planeta -la recta de unión entre el centro del astro y el centro del planeta-en tiempos iguales son iguales, es decir, en toda la órbita, dicha área es proporcional al tiempo que se emplea en recorrerla. Así pues, la línea que une el planeta con el sol, barre áreas iguales en tiempos iguales. Ello implica que cuando el planeta se encuentre mas cerca del sol. y, por consiguiente, la línea que lo une a él es mas corta, debe moverse con mas rapidez.

La segunda ley de Kepler también es aplicable a los satélites

Si la órbita de los planetas fuese circular, la velocidad sería constante, pero al ser elíptica, los planetas van a más velocidad cuando más cerca estén del sol, tal y como se puede observar en la animación de la derecha. Esta ley también es aplicable a los satélites de los planetas como a los satélites artificiales.

Segunda ley de Kepler

Finalmente, la tercera ley de Kepler sostiene que los cuadrados de los tiempos de la revolución de los planetas son proporcionales a los cubos de su distancia media al sol:

 Tercera ley de Kepler

R = distancia media del planeta al sol
T =  periodo orbital o tiempo de revolución del planeta en torno al sol.

  

De la primera ley de Kepler se deriva la imposibilidad de que un planeta mantenga una distancia idéntica al sol en torno su  recorrido alrededor del astro. Con el nombre de afelio se conoce la posición en que el planeta se encuentra a la máxima distancia del sol; el perihelio designa, por el contrario, el punto en que el planeta se halla mas cercano al sol.

Las leyes de Kepler dieron una descripción del movimiento de los planetas alrededor del Sol pero no dieron una interpretación de las causas, interpretación que se daría años después con Newton.

 

SN 1604: La estrella de Kepler

El 17 de octubre de 1604 Kepler observó una supernova en nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea a la que más tarde se le llamaría la estrella de Kepler. La estrella había sido observada por otros astrónomos europeos el día 9 del mismo mes como Brunowski en Praga (quién escribió a Kepler), Altobelli en Verona y Clavius en Roma y Capra y Marius en Padua. Kepler inspirado por el trabajo de Tycho Brahe realizó un estudio detallado de su aparición. Su obra De Stella nova in pede Serpentarii ('La nueva estrella en el pie de Ophiuchus') proporcionaba evidencias de que el Universo no era estático y sí sometido a importantes cambios. La estrella pudo ser observada a simple vista durante 18 meses después de su aparición. La supernova se encuentra a tan solo 13000 años luz de nosotros. Ninguna supernova posterior ha sido observada en tiempos históricos dentro de nuestra propia galaxia. Dada la evolución del brillo de la estrella hoy en día se sospecha que se trata de una supernova de tipo I.

Supernova 1604 - Restos de la estrella de Kepler

Restos de la estrella de Kepler, la supernova SN 1604. Esta imagen ha sido compuesta a partir de imágenes del telescopio espacial Spitzer, el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio de Rayos X Chandra.

 

Maite Moreno Pérez
       

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