Las leyes de Kepler

Como veíamos en la página anterior, gracias a la exactitud de las observaciones de Tycho, Kepler, tras ocho años de incesante trabajo, enunció sus dos primeras leyes en su obra Astronomía Nova, publicada en 1609. Para ello tuvo que liberarse del preconcepto de las órbitas circulares, que estaba vigente en la cosmología griega desde el tiempo de Pitágoras.

1ª ley de Kepler: los planetas siguen una órbita elíptica, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol

Kepler pretendía salvar a toda costa el modelo copernicano de órbitas circulares pero, al analizar la órbita de Marte con ese modelo, calculaba una posición del planeta que difería en al menos 8 minutos de arco de la posición que los precisos datos de Tycho le indicaban. Kepler trabajó intensamente tratando ajustar los resultados de sus cálculos a la situación real de Marte, pero no consiguió eliminar esos 8 minutos. Sin embargo, probando con órbitas elípticas vio que los datos encajaban con total precisión. Entonces, haciendo gala de una honestidad intelectual, que caracteriza a todo buen científico, rechazó sus queridas órbitas circulares y asumió lo que los datos le indicaban, aceptando órbitas elípticas a pesar de que había luchado apasionadamente durante tres años para salvar el modelo copernicano de órbitas circulares.

La 1ª ley de Kepler establece que los planetas siguen una órbita elíptica, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol

La 2ª ley de Kepler se refiere a la velocidad de los planetas en su órbita: al acercarse al Sol los planetas aumentan su velocidad de manera que los radios que unen planeta y sol barran áreas iguales en tiempos iguales

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Ahora, comprendamos las Leyes de Kepler. Expliquemos bien las cónicas para entenderlo. ¿Qué es una elipse?

La elipse es una de las curvas llamadas cónicas, que se obtienen como resultado de la intersección de un plano con la superficie de un cono

La más simple de ellas es la circunferencia, cuyos puntos están a la misma distancia de un punto especial llamado centro.

Obtención de curvas cónicas

Si inclinamos el plano de corte obtenemos una elipse. En la elipse se definen dos puntos especiales, interiores, llamados focos. Los puntos de la elipse cumplen la condición de que la suma de las distancias de estos puntos a los dos focos es la misma.

Repitamos la primera ley de Kepler: los planetas se mueven por órbitas elípticas en uno de cuyos focos se encuentra el Sol.

Muchos cometas también siguen órbitas elípticas, de mayor o menor dimensión.

Cónicas: elipse

Si inclinamos aún más el plano de intersección obtenemos una parábola. Los puntos de la parábola tienen la característica de que la suma de su distancia a un punto mas la distancia a una recta permanece constante.

Cónicas: parábola
Trayectoria parabólica de un cometa

La parábola es un tipo de órbita abierta que siguen algunos cometas. Por ser la órbita abierta, los cuerpos celestes que la siguen no pasan más que una vez por cada punto de su trayectoria. Hay muchos ejemplos de trayectorias parabólicas.

Los cuerpos celestes pueden seguir órbita de todos los tipos de cónicas. Si quieres, puedes estudiar por tu cuenta las características de la hipérbola y el tipo de cuerpos celestes que siguen este tipo de órbita.

La segunda ley de Kepler se aplica también, lógicamente, a los cometas. Estos cuerpos celestes se diferencia de los planetas en que sus órbitas son mucho más alargadas, por lo que solo se ven cuando están cerca del Sol, a veces cada muchos años.

En 1619, tras un trabajo de 18 años, Kepler logra ajustar los datos de las paralajes de Marte obtenidos por Tycho, descubriendo así la 3ª ley de Kepler

descripción de la imagen

La 3ª ley de Kepler relaciona los periodos de revolución (el tiempo que tarda en recorrer la órbita completa) de los planetas con sus distancias medias al Sol: el cuadrado del periodo es proporcional al cubo de la distancia media al Sol



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La Tierra en el universo. (2006). Sala de Astronomía. Museo Virtual de la Ciencia del CSIC.
 Autores: José María López Sancho / Mª Carmen Refolio Refolio / Esteban Moreno Gómez
Financiación: Programa Nacional del Fomento de la Cultura Científica. Proyecto FECYT: CCT005-07-00209. Dirección General de Investigación. MEC
Museo Virtual de la Ciencia del CSIC
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