Evolució dels models de l'Univers: d'Aristòtil a Newton

Concepció Aristotèlica

Al segle IV a.C., Aristòtil distingia dues regions a l'univers:

• La regió terrestre o inferior: constituïda per la Terra, ocupa el centre de l'univers. Tots els cossos terrestres estan formats per la combinació de quatre elements: terra, aigua, aire i foc. La terra és l'element més pesant i tendeix cap avall, i el foc cap amunt.
• La regió celeste o superior: es compon d'esferes concèntriques transparents que envolten la regió terrestre. En cada esfera està situat un dels cossos celestes (Sol, Lluna, Venus, etc.) i en l'última estan les estrelles fixes.

Sistema Geocèntric

Elaborat per Ptolomeu (segle II d.C.), situa la Terra al centre de l'Univers i descriu els moviments dels astres mitjançant un mètode de referència fix a la Terra.

Observacions quotidianes:

• El Sol ix, es mou pel cel i es pon cada dia.
• Les estrelles fan també una volta completa al firmament cada dia, amb la Terra ocupant una posició central a l'univers.
• Els planetes segueixen una trajectòria determinada, inclòs el seu moviment és resultat dels dos moviments circulars descrits.

Sistema Heliocèntric

Va ser proposat per Nicolau Copèrnic al segle XVI. Col·loca el Sol al centre de l'Univers, i la Terra i els altres planetes giren al voltant del Sol. Les estrelles estan en posicions fixes a distàncies del Sol molt més grans que els planetes, i la Terra té un moviment de rotació sobre el seu eix, amb un període d'un dia. La comunitat científica va acceptar finalment el model heliocèntric des del final del segle XVII.

Confrontació dels models geocèntric i heliocèntric

• Model geocèntric: seguit durant dos mil anys, tenia a favor la concordança amb les observacions quotidianes i la seva correspondència amb la filosofia i amb la física d'Aristòtil.
• Model heliocèntric: proposat per Copèrnic, explicava els mateixos fets que el sistema geocèntric però en justificava d'altres, com la brillantor variable dels planetes Venus i Mercuri.

Lleis de Kepler

Primera llei de Kepler

Els planetes descriuen òrbites el·líptiques al voltant del Sol, que està situat en un dels focus de l'el·lipse.

Segona llei de Kepler

El vector posició d'un planeta amb relació al Sol comprèn àrees iguals en temps iguals.

Tercera llei de Kepler

El quadrat del període de revolució de qualsevol planeta, T, és proporcional al cub de la distància mitjana del planeta al Sol, r. T² = Kr³.

Gravitació Universal

Formulada pel científic Isaac Newton, estableix que dues masses qualsevol s'atrauen amb una força que té aquestes característiques:

• És universal: es produeix entre tots els cossos.
• Es presenta sempre en parells d'acció i reacció.
• Sempre és una força atractiva.
• La seva direcció és la de la recta que uneix les masses.
• La seva intensitat és expressada per la llei de la gravitació universal de Newton.

La síntesi Newtoniana

Isaac Newton va aconseguir explicar molts fenòmens naturals com a manifestacions de l'atracció gravitatòria:

• El moviment dels astres.
• L'aparició periòdica dels cometes.
• La caiguda dels cossos.
• Les marees.