En 1609, Johannes Kepler publicó Astronomia Nova, un libro que contenía años de sus esfuerzos por comprender la órbita del planeta Marte. Había estado usando las observaciones astronómicas de última generación de su mentor y empleador, Tycho Brahe -quien era famoso por haber aportado una enorme cantidad de datos de alta calidad-, y necesitaba encontrar la mejor explicación sobre los movimientos de Marte ¡un problema muy complicado! Existían tres modelos de sistema solar en aquel entonces, pero ninguno de ellos funcionaba muy bien con Marte.
Primero, el sistema de Ptolomeo, había puesto a la Tierra en el centro, con el Sol y los planetas orbitando en círculos perfectos. También estaba el modelo heliocéntrico de Copérnico, que puso a la Tierra entre los planetas, girando alrededor del Sol. Y finalmente, Tycho tenía su propio sistema para proponer, que combinaba aspectos de ambos: puso a la Tierra en el centro, con el Sol y la Luna orbitándole, pero dejó que los otros planetas giraran alrededor del Sol.
Los tres sistemas contemplaban órbitas circulares, porque el círculo estaba aceptado como la figura ideal. Copérnico, Tycho y Galileo creían que los planetas viajaban en trayectos circulares, pero resultaba que los datos no les calzaban. En su lugar, Kepler descubrió que otra figura, la elipse, funcionaba mucho mejor.
Una elipse es como un círculo aplastado, y tiene sus propiedades especiales. Puedes dibujarla tomando una cuerda suelta. .
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. pegas ambos extremos al papel, y usando un lápiz para mantener tirante la cuerda mientras lo mueves por todo el perímetro. .
. ¡El resultado es una elipse! El largo de la cuerda nunca cambió, lo que significa que es constante la suma de las distancias entre cada extremo o foco y cualquier punto de la elipse.
En Astronomia Nova, Kepler señala que Marte viajaba alrededor del Sol en una órbita elíptica, que está en uno de los focos de la órbita. Luego expandió su primera ley para incluir a todos los planetas, y demostró que esa figura coincidía con las observaciones disponibles. Cuanto más alejados estén los focos, más larga y delgada será la elipse, y a ese parámetro de “delgadez” se lo denomina “excentricidad”.
Los cometas pueden tener órbitas muy excéntricas, llegando a acercarse enormemente al Sol antes de volver a viajar hasta las regiones más alejadas del sistema solar. En contrapartida, en un círculo perfecto, los dos focos se ubicarán justo uno arriba del otro, bien en el medio. Las órbitas de los planetas en nuestro sistema solar no son demasiado excéntricas.
Son bastante cercanas a lo circular, lo que en cierto modo explica por qué se pensaba que las órbitas de círculos perfectos eran lo más natural que se podía esperar. No le resultó fácil abandonar una idea central como ésa, pero con su primera ley del movimiento de los planetas, Kepler rechazó las órbitas circulares y demostró que una elipse podía explicar mejor los movimientos observados en Marte. Al extenderlo a todos los planetas, determinó que la órbita de los planetas sigue una figura elíptica con el Sol en uno de los focos.
