Evidencia experimental simple de que la Tierra gira alrededor del Sol

¿Cuáles son los experimentos o cálculos más simples que dan evidencia de que la tierra gira alrededor del sol? ¿Puedes explicarlos y hacer referencia a la historia? Muchas explicaciones simples , como esta cita, observaciones como la posición relativa de dos estrellas que se observan desde la Tierra varían cada noche, lo que no sería cierto si las estrellas orbitaran la Tierra. Pero, ¿no es la observación también consistente con un modelo en el que las estrellas orbitan alrededor de la Tierra pero lo hacen a diferentes velocidades, mientras la Tierra todavía orbita alrededor del sol? Explicaciones simples serían útiles.

La respuesta es irónica: sin buenos instrumentos, no hay evidencia . Las personas que pensaban que el Sol giraba alrededor de la Tierra eran perfectamente correctas en cuanto a la evidencia real hasta principios de 1700 y mediados de 1800, cuando se abrieron dos líneas de evidencia que mostraban que la Tierra se movía.

Aberración de Starlight

Wikipedia tiene una explicación correcta pero demasiado complicada . La manera más fácil de pensarlo es imaginarte a ti mismo en una señal de alto en un automóvil bajo la lluvia, y la lluvia cae directamente. Cuando comienzas a moverte, la dirección aparente de caída de la lluvia cambia de modo que parece estar cayendo desde delante de ti y se inclina hacia ti. Eso es aberración.

A principios de 1700, se descubrió que las estrellas estaban cambiando de posición, y en 1727, James Bradley lo identificó correctamente como la aberración de la luz de las estrellas debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. (Para cualquier estrella en la eclíptica, la Tierra se está moviendo hacia ella en algún momento del año y lejos de ella seis meses después).

Paralaje

El artículo de Wikipedia sobre paralaje es mejor, y lo remito para más detalles. Básicamente, si levanta su dedo hacia arriba y lo mira con el ojo izquierdo cerrado, y luego con el ojo derecho cerrado, parece saltar con respecto al fondo: la pared más allá o los árboles afuera o lo que sea. Cambia rápidamente de un lado a otro de tus ojos para verlo claramente.

A medida que la Tierra gira alrededor del Sol, las estrellas cercanas también parecen cambiar su posición en relación con las estrellas más distantes. Un punto clave aquí es que había buenas razones científicas para suponer que las estrellas eran mucho más pequeñas que el Sol. Visto a través de un telescopio, las estrellas mostraban discos y si fueran como el Sol, su distancia podría deducirse de esos discos. Y estaban lo suficientemente cerca como para que si la Tierra realmente girara alrededor del Sol, se debería haber observado paralaje. Pero no fue así y la falta de paralaje notable fue un fuerte argumento empírico contra las teorías heliocéntricas.

En realidad, por supuesto, existe paralaje, pero el paralaje de todas las estrellas es pequeño, porque están mucho más lejos de lo que se estimaba en sus discos. (Los discos visibles eran en realidad discos de difracción y no discos verdaderos, pero no fue hasta casi un siglo después que la difracción comenzó a entenderse). Friedrich Bessel midió por primera vez la paralaje real de una estrella en 1838.

No puede probar que la Tierra orbita alrededor del Sol en lugar de viceversa porque esto va en contra de que todos los marcos de referencia sean igualmente válidos (pero algunos tienen mucho más sentido que otros). Por ejemplo, tiene mucho más sentido usar un punto de vista centrado en la Tierra y fijo en la Tierra en lugar de un punto de vista geocéntrico, heliocéntrico, baricéntrico o galactocéntrico no giratorio al modelar el clima o las mareas. Uno podría, por ejemplo, usar un punto de vista heliocéntrico o incluso galactocéntrico para modelar el clima de la Tierra, pero hacerlo sería más que estúpido.

Por otro lado, cuando se modela el comportamiento del sistema solar, tiene mucho más sentido usar un punto de vista bariocéntrico heliocéntrico, o incluso mejor. Sin embargo, se podría utilizar un punto de vista centrado en la Tierra, ya que todos los marcos de referencia son igualmente válidos (en teoría). Hacerlo, por supuesto, haría que las ecuaciones de movimiento sean bastante feas, y aún más feas al tratar de hacer que esas ecuaciones de movimiento sean relativamente correctas. Sin embargo, un punto de vista geocéntrico sigue siendo teóricamente válido, incluso para modelar el comportamiento de la Vía Láctea.

El problema con un punto de vista geocéntrico no es que no sea válido (que no lo es). El problema es que los defensores del geocentricismo argumentaron (y lamentablemente, continúan argumentando) que este es el único punto de vista válido. Este argumento no es válido, porque una vez más, todos los marcos de referencia son igualmente válidos.

Nota bien: el hecho de que los marcos inerciales sean especiales en algún sentido no significa que los marcos no inerciales no sean válidos.

Si comienza con la idea de que los planetas, el sol, la luna y la tierra son todos cuerpos que se mueven a través del espacio, excluyen las estrellas aparentemente fijas y luego ven qué evidencia hay de cómo se mueven entre sí, entonces, en ese contexto, se puede encontrar evidencia en astronomía a simple vista ayudada por instrumentos de navegación disponibles incluso para los antiguos.

Los patrones de movimiento observado de los planetas son evidencia de órbita heliocéntrica. Los planetas visibles siguen ciertos patrones. Primero, Mercurio y Venus:

• Siempre se ven en las proximidades del sol.
• Las separaciones angulares observadas de Mercurio y Venus del sol tienen un patrón regular.
• Mercurio tiene una separación máxima mucho más cercana que Venus, y su separación angular cambia a un ritmo mucho más rápido.
• Ambos planetas permanecen cerca de la eclíptica y nunca oscilan de manera normal.
• Las órbitas de ambos planetas alrededor del sol pueden documentarse y predecirse con relativa facilidad. Esto se puede hacer de manera imprecisa incluso sin un telescopio, aunque es mucho más difícil para Mercurio, ya que está tan cerca del sol.

Comenzando con la premisa de que los cuerpos se mueven a través de los cielos, creo que hay evidencia de que Mercurio y Venus tienen una órbita heliocéntrica. Kepler lo describió con precisión, pero los antiguos griegos pudieron modelar muy bien su movimiento sin telescopios en el Mecanismo de Anticitera en términos geocéntricos .

Si un antiguo astrónomo griego hubiera querido modelar con precisión el movimiento de los planetas interiores en términos heliocéntricos , podría haberlo hecho. La forma de hacerlo es asumir que las estrellas fijas están rígidamente fijas, y medir las distancias angulares entre ellas, y luego trazar los movimientos de los planetas en movimiento entre ellas. Los sextantes y otros dispositivos fueron utilizados por antiguos marineros que eran altamente hábiles incluso con los primitivos . Entonces, esto podría haberse hecho para darse cuenta del "simple experimento o cálculo" que está solicitando. Si alguna vez se hizo, con esa pregunta en mente, es un tema un poco diferente.

Ahora para la tierra misma. Incluso en el mundo antiguo, la relación entre el día sideral y el día solar ha sido bien entendida . La precesión del sol alrededor del plano eclíptico es evidencia de una órbita heliocéntrica. Uno solo tiene que modelarlo para dejar esto claro. Los cálculos antiguos relacionados con el tiempo sideral y el ciclo metónico revelan que el movimiento heliocéntrico de la Tierra podría haber sido modelado matemáticamente, si se hubiera concebido y deseado.

En cuanto a los planetas exteriores, en mi opinión, este es el menos intuitivo, pero también existe evidencia de una órbita heliocéntrica para ellos, pero solo al construir sobre la idea de que la Tierra y los planetas interiores orbitan alrededor del sol. Esto viene de observar su movimiento retrógrado . Estos planetas se moverán retrógrados contra las "estrellas de fondo fijas" en ciertos momentos, y esos tiempos pueden correlacionarse con su separación angular del sol. Además, los diferentes planetas se mueven a través del zodiaco a diferentes velocidades, lo que también se correlaciona con la amplitud del movimiento retrógrado.

Si simula todo esto con un planetario heliocéntrico, es muy evidente que en un planeta interno más rápido observamos un planeta externo más lento en su órbita. Los antiguos griegos tenían la habilidad suficiente para modelar los movimientos de Marte, Júpiter y Saturno en su Mecanismo de Anticitera en términos geocéntricos . Por lo tanto, se deduce que un modelo matemático preciso de movimiento heliocéntrico para los planetas exteriores estaba a su alcance, si alguna vez lo alcanzaron.

También hay alguna evidencia de que al menos algunos pensadores antiguos eran capaces de decodificar todo esto en un modelo heliocéntrico. El antiguo griego Aristarco de Samos tenía un modelo heliocéntrico. Sin embargo, Platón y otros parecían desfavorecerlo, y esta reconstrucción del Mecanismo de Anticitera, que se cree que se produjo mucho después del día de Aristarco, presenta un planeamiento geocéntrico que modela el movimiento retrógrado planetario. Y el pensamiento heliocéntrico se mantuvo dentro de la minoríaen el oeste hasta la edad moderna. Quizás la obvia órbita geocéntrica de la luna, o la cuestión de las estrellas (si deberían incluirse en algún modelo correcto o no), o la falta de una teoría universal de la gravedad, lo suficientemente oscurecido para ellos, lo que para nosotros es claro.

La mejor evidencia experimental es probablemente el movimiento retrógrado . Los datos no se obtienen fácilmente: lleva mucho tiempo recopilarlos, sin mencionar que un astrónomo tendría que permanecer despierto todas las noches manteniendo mediciones minuciosas de las posiciones de cada objeto. Pero se puede hacer (los antiguos griegos lo sabían) y en el mundo moderno simplemente puedes usar un simulador como Stellarium .

Descarga Stellarium, inícialo y navega a tu posición local. Luego configure la simulación en ejecución y acelere muchas veces. Deberías ver el sol y las estrellas rotar a tu alrededor. Luego apague el suelo (para que pueda ver a través de la Tierra), apague la atmósfera (para que pueda ver las estrellas durante el día), cambie al monte ecuatorial (Ctrl + M; este es el monte donde está la mayor parte del cielo estacionario), y aleje hasta que el Sol, la Luna y todos los planetas parezcan moverse en círculo.

Ahora mire cuidadosamente los movimientos de todos los planetas. Deberías ver que la Luna (y el Sol) van en círculos sin disminuir la velocidad. Esto es lo que esperarías si fueran alrededor de la Tierra. Sin embargo, Mercurio no sigue este movimiento: desaparece visiblemente alrededor del Sol. Marte también se comporta de manera diferente: da vueltas y vueltas, luego se detiene, retrocede y luego da vueltas y vueltas. Este último comportamiento se llama movimiento retrógrado y su explicación ocupó mucha astronomía antigua. Los antiguos griegos idearon una teoría complicada de los epiciclos para explicarlo, dado que los planetas orbitaban la Tierra y se movían en círculos perfectos (ninguno de estos es cierto en el conocimiento moderno).

Sin embargo, el movimiento retrógrado se puede explicar fácilmente si Marte no dio la vuelta a la Tierra, sino que dio la vuelta al Sol. Esto simplemente significaría que Marte se retrógra cuando lo adelantamos en su órbita. Además, esto también explica cómo cada vez que Marte se retrógrada, está en su punto más brillante, además de estar en el lado opuesto del cielo en relación con el Sol. También explica por qué Mercurio hace sus vueltas alrededor del Sol.

Esto no significa que el modelo geocéntrico no pueda dar cuenta de las mismas observaciones, pero es drásticamente más simple. En el modelo heliocéntrico, cada planeta gira alrededor del Sol en un camino simple, una elipse. En el modelo geocéntrico, cada planeta gira alrededor de la Tierra, pero en epiciclo tras epiciclo. Es entonces cuando aplicamos la Navaja de Occam y concluimos que la explicación más simple es correcta.

Bueno ... el ciclo estacional es evidencia suficiente de que la Tierra y el Sol están orbitando entre sí. Si A orbita a B o B orbita a A es un argumento sobre la masa relativa. Si encuentra que el movimiento de todos los otros planetas son consistentes con ellos orbitando el Sol pero no con la Tierra, puede concluir que la masa del Sol es enorme y, por lo tanto, apenas se ve afectada por la atracción de la Tierra.

Las observaciones detalladas de cualquier estrella en el cielo revelan que la Tierra se mueve en una órbita elíptica con una velocidad de aproximadamente 30 km / s.

Cuando las velocidades de la línea de visión de las estrellas se miden utilizando el efecto Doppler, deben corregirse para el movimiento de la Tierra. De lo contrario, se vería una modulación inexplicada de las velocidades, con un período de 1 año y una amplitud de hasta 30 km / s que diferiría dependiendo de la dirección de la estrella con respecto al orbital Tierra-Sol avión.

Del mismo modo, un modelo geocéntrico no explica por qué un observador en la Tierra ve que las posiciones de las estrellas en el cielo ejecutan elipses periódicos en el cielo con amplitudes (también conocido como paralaje trigonométrico) que parecen estar inversamente correlacionados con lo lejos que están, pero todo con un periodo de un año.

Quizás estos no son los experimentos "simples" en los que estaba pensando, pero el universo no siempre se puede entender con lo que es visible a simple vista y con sentido común.

Esto podría simplificar demasiado las cosas, pero aquí está mi ir:

• Cree una superficie plana (cuanto más grande mejor, siempre y cuando permanezca plana), por ejemplo, colocando una tabla sobre una superficie de agua inmóvil.
• Coloque un poste largo (cuanto más largo mejor) verticalmente en esa superficie al mediodía.
• Mida su sombra (dirección y longitud), que debe estar completamente en la superficie plana.
• Haga que alguien haga lo mismo (especialmente la misma longitud del poste) al mismo tiempo lejos al norte de usted (cuanto más, mejor).
• Tenga un tercio de las mismas medidas exactamente al sur de usted.

La evaluación de las mediciones debe establecer:

• La superficie de la Tierra es más o menos esférica (en realidad, la Tierra es un elipsoide achatado pero necesita más de 3 mediciones para confirmarlo)
• El diámetro de la tierra está dentro de los valores informados (+/- desviación esperada para el error de medición y el hecho de que solo midió una estimación muy aproximada)
• Estimación aproximada de la distancia tierra-sol por triangulación

Usando una cámara estenopeica ahora puede lograr una estimación aproximada del diámetro real del sol por su diámetro aparente y la estimación de distancia desde arriba. Incluso acumulando todos los errores de medición, la diferencia de tamaño entre el sol y la tierra debería ser de algunos órdenes de magnitud.

Coloque dos bolas en los extremos opuestos de una barra (cuanto más ligera sea la barra en comparación con las bolas, mejor). Las bolas deben ser aproximaciones aproximadas de las medidas establecidas anteriormente (por ejemplo, se podría adivinar que el sol es hidrógeno puro y la tierra es hierro puro para lograr una estimación de la masa). Ate una cuerda a la barra y encuentre el punto de equilibrio. Lo más probable es que sea el camino hacia la pelota que representa el sol (debe acomodar el peso de la barra).

Ahora puede hacer que las dos bolas se rodeen mientras cuelgan de la cuerda.

¿Cuál gira alrededor del otro?

Con un equipo relativamente simple es posible observar el comportamiento de los satélites de Júpiter. Suponiendo la hipótesis de que Júpiter y todos los planetas giran alrededor de la Tierra, cabe esperar que la oclusión de los satélites por parte de Júpiter suceda de manera muy regular. Pero lo que vemos es el evento que ocurre en diferentes momentos en relación con los relojes vinculados a la Tierra, incluso los no muy precisos, lo que demuestra que la órbita de Júpiter no es un simple epiciclo alrededor de la Tierra. Además, la observación de cualquier satélite que no orbita directamente la Tierra arroja dudas sobre la vista centrada en la Tierra.

Muy simple: debido al movimiento relativo, no existe prueba. Cualquier situación que se le ocurra puede explicarse mediante un módulo geocéntrico ajustado. Albert Einstein llegó a la misma conclusión cuando dijo "He llegado a creer que el movimiento de la Tierra no puede ser detectado por ningún experimento óptico". y "... a la pregunta de si el movimiento de la Tierra en el espacio puede hacerse perceptible en experimentos terrestres. Ya hemos observado ... que todos los intentos de esta naturaleza condujeron a un resultado negativo. Antes de la teoría de la relatividad fue presentado, fue difícil reconciliarse con este resultado negativo ".