Modelos históricos del Sistema Solar

Los modelos históricos del Sistema Solar aparecieron por primera vez durante los períodos prehistóricos y se mantienen actualizados hasta el día de hoy. Los modelos del Sistema Solar a lo largo de la historia se representaron primero en la forma primitiva de marcas y dibujos en cuevas, calendarios y símbolos astronómicos. Luego, los libros y los registros escritos se convirtieron en la principal fuente de información que expresaba la forma en que la gente de la época pensaba sobre el Sistema Solar.

Los nuevos modelos del Sistema Solar suelen construirse a partir de modelos anteriores, por lo que los intelectuales en astronomía siguen de cerca los primeros modelos, un avance que se extendió desde el intento de perfeccionar el modelo geocéntrico hasta el uso del modelo heliocéntrico del Sistema Solar. El uso del modelo del Sistema Solar comenzó como un recurso para indicar períodos particulares durante el año, así como una herramienta de navegación que fue explotada por muchos líderes del pasado.

Los astrónomos y los grandes pensadores del pasado pudieron registrar observaciones e intentar formular un modelo que interpretara con precisión los registros. Este método científico de derivar un modelo del Sistema Solar es lo que permitió avanzar hacia modelos más precisos para comprender mejor el Sistema Solar en el que se encuentra la civilización.

Alrededor del III milenio a.C., se desarrolla la astrología hindú , basada en el Navagraha , nueve cuerpos celestes y deidades que influyen en la vida humana en la Tierra: el Sol , la Luna , los entonces conocidos cinco planetas , más los nodos ascendentes y descendentes de la Luna . ^[1]

El disco celeste de Nebra es un plato de bronce con símbolos que se interpretan generalmente como el Sol o la luna llena , una media luna lunar y estrellas (incluido un cúmulo de siete estrellas interpretado como las Pléyades ). El disco se ha atribuido a un yacimiento en la actual Alemania cerca de Nebra , ^[2] Sajonia-Anhalt , y los arqueólogos lo dataron originalmente en torno al año  1600 a. C. , basándose en la procedencia proporcionada por los saqueadores que lo encontraron. ^[3] Los investigadores sugirieron inicialmente que el disco es un artefacto de la cultura Unetice de la Edad del Bronce , aunque también se ha propuesto una datación posterior de la Edad del Hierro . ^{[4] [3]}

Los antiguos hebreos, como todos los pueblos antiguos del Cercano Oriente, creían que el cielo era una cúpula sólida con el Sol , la Luna , los planetas y las estrellas incrustados en ella. ^[5] En la cosmología bíblica , el firmamento es la vasta cúpula sólida creada por Dios durante su creación del mundo para dividir el mar primigenio en porciones superior e inferior para que pudiera aparecer la tierra seca. ^{[6] [7]}

Los babilonios creían que el universo giraba alrededor del cielo y la Tierra. ^[8] Utilizaban observaciones metodológicas de los patrones de movimientos de los planetas y las estrellas para predecir posibilidades futuras como los eclipses . ^[9] Los babilonios podían hacer uso de las apariciones periódicas de la Luna para generar una fuente de tiempo: un calendario. Esto se desarrolló porque la aparición de la luna llena era visible todos los meses. ^[10] Los 12 meses surgieron dividiendo la eclíptica en 12 segmentos iguales de 30 grados y se les dieron nombres de constelaciones zodiacales que luego fueron utilizados por los griegos. ^[11]

Los chinos tenían múltiples teorías sobre la estructura del universo. ^[12] La primera teoría es la teoría de Gaitia (tapa celestial), mencionada en un antiguo texto matemático llamado Zhou bei suan jing en el año 100 a. C., en la que la Tierra está dentro del cielo, donde el cielo actúa como una cúpula o una tapa. La segunda teoría es la teoría de Huntian (esfera celestial) durante el año 100 a. C. ^[12] Esta teoría afirma que la Tierra flota sobre el agua que contiene el cielo, que fue aceptada como la teoría predeterminada hasta el año 200 d. C. ^[12] La teoría de Xuanye (oscuridad ubicua) intenta simplificar la estructura al implicar que el Sol, la Luna y las estrellas son solo un vapor altamente denso que flota libremente en el espacio sin movimiento periódico. ^[13]

Desde el año 600 a. C., los pensadores griegos se percataron de la forma periódica del Sistema Solar (entonces considerado como el « universo entero »), pero, al igual que sus contemporáneos, se mostraron desconcertados por el movimiento hacia adelante y hacia atrás de los planetas, las «estrellas errantes», consideradas durante mucho tiempo como deidades celestiales . Durante este período se formularon muchas teorías, en su mayoría puramente especulativas, pero que fueron apoyadas progresivamente por la geometría . ^[14]

Tales de Mileto supuestamente predijo el eclipse solar de 586 a . C. ^[15] Alrededor de 475 a. C., Parménides afirmó que el universo es esférico y que la luz de la Luna es un reflejo de la luz solar. ^[14] Poco después, alrededor de 450 a. C., Anaxágoras fue el primer filósofo en considerar al Sol como un objeto enorme (más grande que la tierra del Peloponeso ^[16] ) y, en consecuencia, en darse cuenta de lo lejos que podría estar de la Tierra. También sugirió que la Luna es rocosa , por lo tanto opaca , y está más cerca de la Tierra que el Sol, dando una explicación correcta de los eclipses. ^[17] Para él, los cometas se forman por colisiones de planetas y que el movimiento de los planetas está controlado por el nous (mente). ^[14]

Anaximandro , hacia el año 560 a. C., fue el primero en concebir un modelo mecánico del mundo. En su modelo, la Tierra flota muy quieta en el centro del infinito, sin apoyo alguno. ^[18] Su curiosa forma es la de un cilindro ^[19] con una altura de un tercio de su diámetro. La parte superior plana forma el mundo habitado, que está rodeado por una masa oceánica circular.

En el origen, tras la separación de lo caliente y lo frío, apareció una bola de fuego que envolvía a la Tierra como la corteza de un árbol. Esta bola se desintegró para formar el resto del Universo. Se parecía a un sistema de ruedas concéntricas huecas, llenas de fuego, con los bordes perforados por agujeros como los de una flauta. En consecuencia, el Sol era el fuego que se podía ver a través de un agujero del mismo tamaño que la Tierra en la rueda más alejada, y un eclipse correspondía a la oclusión de ese agujero. El diámetro de la rueda solar era veintisiete veces el de la Tierra (o veintiocho, según las fuentes) ^[20] y el de la rueda lunar, cuyo fuego era menos intenso, dieciocho (o diecinueve) veces. Su agujero podía cambiar de forma, lo que explicaba las fases lunares . Las estrellas y los planetas, situados más cerca, ^[21] seguían el mismo modelo. ^[22]

Anaximandro fue el primer filósofo en presentar un sistema donde los cuerpos celestes giraban a diferentes distancias.

Alrededor del año 400 a. C., los estudiantes de Pitágoras creían que el movimiento de los planetas se debía a un "fuego" oculto en el centro del universo (no el Sol) que los alimentaba, y que el Sol y la Tierra orbitaban ese Fuego Central a diferentes distancias. El lado habitado de la Tierra siempre estaba opuesto al Fuego Central, lo que lo hacía invisible para las personas. Por lo tanto, la Tierra gira sobre sí misma de manera sincronizada con una órbita diaria alrededor de ese Fuego Central, mientras que el Sol lo hace girar anualmente en una órbita más alta. De esa manera, el lado habitado de la Tierra se enfrenta al Sol una vez cada 24 horas. También afirmaban que la Luna y los planetas orbitaban alrededor de la Tierra. ^[24] Este modelo generalmente se atribuye a Filolao .

Este modelo es el primero que representa una Tierra en movimiento, que simultáneamente rota sobre sí misma y orbita alrededor de un punto externo (pero no alrededor del Sol), por lo que no es geocéntrica, contrariamente a la intuición común .

Debido a preocupaciones filosóficas sobre el número 10 (un " número perfecto " para los pitagóricos), también agregaron un décimo "cuerpo oculto" o Contra-Tierra ( Antichthon ), siempre en el lado opuesto del Fuego Central invisible y por lo tanto también invisible desde la Tierra. ^[25]

Alrededor del año 360 a. C., Platón escribió en su Timeo su idea para explicar los movimientos. Sostuvo que los círculos y las esferas eran la forma preferida del universo y que la Tierra estaba en el centro y las estrellas formaban la capa más externa, seguidas de los planetas, el Sol y la Luna. ^[26] Este es el llamado modelo geocéntrico .

En la cosmogonía de Platón , ^[27] el demiurgo dio la primacía al movimiento de la Misma y lo dejó indiviso; pero dividió el movimiento de la Diferencia en seis partes, para tener siete círculos desiguales. Prescribió que estos círculos se movieran en direcciones opuestas, tres de ellos con velocidades iguales, los otros con velocidades desiguales, pero siempre en proporción. Estos círculos son las órbitas de los cuerpos celestes: los tres que se mueven a velocidades iguales son el Sol, Venus y Mercurio, mientras que los cuatro que se mueven a velocidades desiguales son la Luna, Marte, Júpiter y Saturno. ^{[28] [29]} El complicado patrón de estos movimientos está destinado a repetirse nuevamente después de un período llamado año "completo" o "perfecto" . ^[30]

Así, Platón dispuso estos orbes celestes en el orden (desde el centro hacia afuera): Luna, Sol, Venus, Mercurio, Marte, Júpiter, Saturno y estrellas fijas , estando las estrellas fijas situadas en la esfera celeste . Sin embargo, esto no fue suficiente para explicar el movimiento planetario observado.

Eudoxo de Cnido , discípulo de Platón en torno al 380 a. C., introdujo una técnica para describir el movimiento de los planetas llamada método de agotamiento . ^[31] Eudoxo razonó que, puesto que las distancias de las estrellas, la Luna, el Sol y todos los planetas conocidos no parecen estar cambiando, están fijas en una esfera en la que los cuerpos se mueven alrededor de la esfera pero con un radio constante y la Tierra está en el centro de la esfera. ^[32] Para explicar la complejidad de los movimientos de los planetas, Eudoxo pensó que se mueven como si estuvieran unidos a una serie de esferas concéntricas e invisibles , cada una de ellas girando alrededor de su propio y diferente eje y a ritmos diferentes. ^[33]

El modelo de Eudoxo tenía veintisiete esferas homocéntricas y cada esfera explicaba un tipo de movimiento observable para cada objeto celeste. Eudoxo asigna una esfera para las estrellas fijas, lo que se supone que explica su movimiento diario. Asigna tres esferas tanto al Sol como a la Luna, y la primera esfera se mueve de la misma manera que la esfera de las estrellas fijas. La segunda esfera explica el movimiento del Sol y la Luna en el plano eclíptico. Se suponía que la tercera esfera se movía en un círculo "inclinado latitudinalmente" y explicaba el movimiento latitudinal del Sol y la Luna en el cosmos. Se asignaron cuatro esferas a Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, los únicos planetas conocidos en ese momento. La primera y la segunda esferas de los planetas se movían exactamente como las dos primeras esferas del Sol y la Luna. Según Simplicio , se suponía que la tercera y la cuarta esferas de los planetas se movían de una manera que creaba una curva conocida como hippopede . El hipopótamo era una forma de intentar explicar los movimientos retrógrados de los planetas.

Eudoxo enfatizó que esta es una construcción puramente matemática del modelo en el sentido de que las esferas de cada cuerpo celeste no existen, solo muestra las posibles posiciones de los cuerpos. ^[34]

Alrededor del año 350 a. C., Aristóteles , en su principal tratado cosmológico De Caelo (Sobre los cielos) , modificó el modelo de Eudoxo al suponer que las esferas eran materiales y cristalinas. Pudo articular las esferas de la mayoría de los planetas, sin embargo, las esferas de Júpiter y Saturno se cruzaban entre sí. Aristóteles resolvió esta complicación introduciendo una esfera desenrollada en el medio, aumentando el número de esferas necesarias muy por encima de las de Eudoxo. Los historiadores no están seguros de cuántas esferas creía Aristóteles que había en el cosmos, con teorías que van desde 43 hasta 55. ^[35]

Aristóteles también intentó determinar si la Tierra se mueve y concluyó que todos los cuerpos celestes caen hacia la Tierra por tendencia natural y como la Tierra es el centro de esa tendencia, es estacionaria. ^[36]

Hacia el año 330 a. C., Heráclides del Ponto afirmó que la rotación de la Tierra sobre su eje, de oeste a este, una vez cada 24 horas, explicaba el aparente movimiento diario de la esfera celeste . Simplicio afirma que Heráclides propuso que los movimientos irregulares de los planetas pueden explicarse si la Tierra se mueve mientras el Sol permanece quieto, ^[37] pero estas afirmaciones son discutidas. ^[38]

Alrededor del año 280 a. C., Aristarco de Samos ofrece la primera discusión definitiva sobre la posibilidad de un cosmos heliocéntrico [ ^{39] y utiliza el tamaño de la} sombra de la Tierra sobre la Luna para estimar el radio orbital de la Luna en 60 radios terrestres, y su radio físico en un tercio del de la Tierra. Hizo un intento inexacto de medir la distancia al Sol, pero suficiente para afirmar que el Sol es más grande que la Tierra y está más lejos que la Luna. Por lo tanto, el cuerpo menor, la Tierra, debe orbitar alrededor del mayor, el Sol, y no al revés ^{[40] .}

Siguiendo las ideas heliocéntricas de Aristarco (pero sin apoyarlas explícitamente), alrededor del 250 a. C. Arquímedes, en su obra El calculador de arena, calcula que el diámetro del universo centrado alrededor del Sol es de aproximadamente 10 ¹⁴ estadios (en unidades modernas, aproximadamente 2 años luz ).18,93 × 10 ¹²  kilómetros ,11,76 × 10 ¹²  millas ). ^[41]

En palabras del propio Arquímedes:

Sus hipótesis [de Aristarco] son ​​que las estrellas fijas y el Sol permanecen inmóviles, que la Tierra gira alrededor del Sol en la circunferencia de un círculo, estando el Sol en el medio de la órbita, y que la esfera de estrellas fijas, situada aproximadamente en el mismo centro que el Sol, es tan grande que el círculo en el que supone que gira la Tierra guarda tal proporción con la distancia de las estrellas fijas como la que guarda el centro de la esfera con su superficie. ^[42]

Sin embargo, las opiniones de Aristarco no fueron ampliamente adoptadas y la noción geocéntrica permanecerá durante siglos.

Alrededor del año 210 a. C., Apolonio de Perge muestra la equivalencia de dos descripciones de los aparentes movimientos retrógrados de los planetas (asumiendo el modelo geocéntrico), una usando excéntricas y otra deferentes y epiciclos . ^[43] Este último será una característica clave para los modelos futuros. El epiciclo se describe como una pequeña órbita dentro de una mayor, llamada deferente : cuando un planeta orbita la Tierra, también orbita la órbita original, por lo que su trayectoria se asemeja a un epitrocoide , como se muestra en la ilustración de la izquierda. Esto podría explicar cómo parece moverse el planeta visto desde la Tierra.

En el siglo siguiente, se mejoraron las medidas de tamaños y distancias de la Tierra y la Luna. Alrededor del año 200 a. C. Eratóstenes determinó que el radio de la Tierra era de aproximadamente 6400 km. ^[44] Alrededor del año 150 a. C. Hiparco utilizó la paralaje para determinar que la distancia a la Luna era de aproximadamente 380 000 km. ^[45]

Los trabajos de Hiparco sobre el sistema Tierra-Luna fueron tan precisos que pudo predecir los eclipses solares y lunares durante los siguientes seis siglos. Además, descubrió la precesión de los equinoccios y compiló un catálogo estelar de unas 850 entradas. ^[46]

Durante el período comprendido entre 127 y 141 d. C., Ptolomeo dedujo que la Tierra es esférica basándose en el hecho de que no todo el mundo registra el eclipse solar al mismo tiempo y que los observadores del Norte no pueden ver las estrellas del Sur. ^[47] Ptolomeo intentó resolver el dilema del movimiento planetario en el que las observaciones no eran consistentes con las órbitas circulares perfectas de los cuerpos. Ptolomeo adoptó los epiciclos de Apolonio como solución. ^[48] Ptolomeo enfatizó que el movimiento del epiciclo no se aplica al Sol. Su principal contribución al modelo fueron los puntos ecuantes . También reorganizó las esferas celestiales en un orden diferente al de Platón (de la Tierra hacia afuera): Luna, Mercurio, Venus, Sol, Marte, Júpiter, Saturno y estrellas fijas, siguiendo una larga tradición astrológica y los períodos orbitales decrecientes.

El Almagesto, obra de Ptolomeo , consolidó el modelo geocéntrico en Occidente y siguió siendo el texto más autorizado sobre astronomía durante más de 1.500 años. Sus métodos eran lo suficientemente precisos como para que no se cuestionaran en gran medida. ^[49]

Hacia el año 420 d. C., Martianus Capella describe un modelo geocéntrico modificado, en el que la Tierra está en reposo en el centro del universo y es orbitada por la Luna, el Sol, tres planetas y las estrellas, mientras que Mercurio y Venus orbitan alrededor del Sol. ^[50] Su modelo no fue ampliamente aceptado, a pesar de su autoridad; fue uno de los primeros desarrolladores del sistema de las siete artes liberales , el trivium ( gramática , lógica y retórica ) y el quadrivium ( aritmética , geometría , música , astronomía ), que estructuraron la educación medieval temprana. ^[51] No obstante, su única obra enciclopédica, De nuptiis Philologiae et Mercurii ("Sobre el matrimonio de la filología y Mercurio"), también llamada De septem disciplinis ("Sobre las siete disciplinas") fue leída, enseñada y comentada a lo largo de la Alta Edad Media y dio forma a la educación europea durante el período medieval temprano y el Renacimiento carolingio . ^[52]

Este modelo implica cierto conocimiento sobre los tránsitos de Mercurio y Venus delante del Sol, ^[53] y el hecho de que pasan también detrás de él periódicamente, lo que no se puede explicar con el modelo de Ptolomeo. ^[54] Pero no está claro cómo se pudo lograr ese conocimiento en esa época, debido a la dificultad de ver estos tránsitos a simple vista; ^[55] de hecho, no hay evidencia de que ninguna cultura antigua supiera de los tránsitos.

Alternativamente, visto desde la Tierra, Mercurio nunca se aparta del Sol, ni al Este ni al Oeste, más de 28° ^[56] y Venus no más de 47° ^[57], hechos ambos conocidos desde la antigüedad que tampoco pudieron ser explicados por Ptolomeo. De modo que se podría inferir que orbitan alrededor del Sol y, por lo tanto, deberían existir estos tránsitos.

Durante el período de la edad de oro islámica en Bagdad , que se inspiró en el trabajo de Ptolomeo, se tomaron medidas más precisas seguidas de interpretaciones. En el año 1021 d. C., Ibn Al Haytham ajustó el modelo geocéntrico de Ptolomeo a su especialidad en óptica en su libro Al-shukuk 'ata Batlamyus, que se traduce como "Dudas sobre Ptolomeo". ^[58] Ibn al-Haytham afirmó que los epiciclos que introdujo Ptolomeo son planos inclinados, no en un movimiento plano, lo que resolvió otras disputas conflictivas. ^[59] Sin embargo, Ibn Al Haytham estuvo de acuerdo con que la Tierra se encontraba en el centro del Sistema Solar en una posición fija. ^[60]

Nasir al-Din, durante el siglo XIII, fue capaz de combinar dos métodos posibles para que un planeta orbitara y como resultado, derivó un aspecto rotacional de los planetas dentro de sus órbitas. ^[61] Copérnico llegó a la misma conclusión en el siglo XVI. ^[58] Ibn al-Shatir , durante el siglo XIV, en un intento de resolver la inconsistente teoría lunar de Ptolomeo, aplicó un modelo de doble epiciclo a la Luna que redujo el desplazamiento previsto de la Luna con respecto a la Tierra. ^[62] Copérnico también llegó a la misma conclusión en el siglo XVI. ^[63]

En 1051, Shen Kua , un erudito chino en matemáticas aplicadas , rechazó el movimiento planetario circular y lo sustituyó por un movimiento diferente, descrito con el término «hoja de sauce». Esto ocurre cuando un planeta tiene una órbita circular pero luego encuentra otra órbita circular pequeña dentro o fuera de la órbita original y luego regresa a su órbita original, como se muestra en la figura de la derecha. ^[64]

Durante el siglo XVI, Nicolás Copérnico , al reflexionar sobre las interpretaciones de Ptolomeo y Aristóteles del Sistema Solar, creía que todas las órbitas de los planetas y la Luna debían ser un movimiento circular uniforme perfecto a pesar de las observaciones que mostraban el complejo movimiento retrógrado. ^[65] Copérnico introdujo un nuevo modelo que era coherente con las observaciones y permitía un movimiento circular perfecto. Esto se conoce como el modelo heliocéntrico , donde el Sol se coloca en el centro del universo (de ahí el Sistema Solar) y la Tierra, como todos los demás planetas, orbita alrededor de él. El modelo heliocéntrico también resolvió el problema del brillo variable de los planetas. ^[66] Copérnico también apoyó la teoría de la Tierra esférica con la idea de que la naturaleza prefiere límites esféricos que se ven en la Luna, el Sol y también en las órbitas de los planetas. ^[67] Copérnico creía además que el universo tenía un límite esférico. ^[67] Copérnico contribuyó aún más a la astronomía práctica al producir técnicas avanzadas de observaciones ^[68] y mediciones y al proporcionar procedimientos instructivos. ^[69]

El modelo heliocéntrico implica que la Tierra también es un planeta, el tercero desde el Sol después de Mercurio y Venus, y antes de Marte, Júpiter y Saturno. Y también, implícitamente, que los planetas son "mundos", como lo es la Tierra, no "estrellas". Pero la Luna sigue orbitando alrededor de la Tierra.

El modelo heliocéntrico no fue adoptado de inmediato. El conservadurismo, junto con numerosas preocupaciones observacionales, filosóficas y religiosas, lo impidieron durante más de un siglo.

En 1588, Tycho Brahe publicó su propio sistema ticónico , una mezcla entre el modelo geocéntrico clásico de Ptolomeo y el modelo heliocéntrico de Copérnico, en el que el Sol y la Luna giran alrededor de la Tierra, en el centro del universo, y todos los demás planetas giran alrededor del Sol. ^[70] Fue un intento de conciliar sus creencias religiosas con el heliocentrismo. Este fue el llamado modelo geoheliocéntrico, y fue adoptado por algunos astrónomos durante las disputas entre geocentrismo y heliocentrismo .

En 1609, Johannes Kepler , un defensor del modelo heliocéntrico, utilizando las mediciones precisas de su patrón Tycho Brahe, advirtió la inconsistencia de un modelo heliocéntrico donde el Sol está exactamente en el centro. En cambio, Kepler desarrolló un modelo más preciso y consistente donde el Sol está ubicado no en el centro sino en uno de los dos focos de una órbita elíptica . ^[71]

Kepler dedujo las tres leyes del movimiento planetario que cambiaron el modelo del Sistema Solar y la trayectoria orbital de los planetas. Estas tres leyes del movimiento planetario son:

1. Todos los planetas orbitan alrededor del Sol en órbitas elípticas (imagen de la derecha) y no en órbitas perfectamente circulares. ^[72]
2. El radio vector que une al planeta y al Sol tiene un área igual en períodos iguales. ^[73]
3. El cuadrado del período del planeta (una revolución alrededor del Sol) es proporcional al cubo de la distancia media al Sol. ^[74]

En notación moderna,

${\displaystyle {\frac {a^{3}}{T^{2}}}={\frac {GM}{4\pi ^{2}}}}$^[74]

donde a es el radio de la órbita, T es el período, G es la constante gravitacional y M es la masa del Sol . La tercera ley explica los períodos que ocurren durante el año que relaciona la distancia entre la Tierra y el Sol. ^[75]

Además de una precisión sin precedentes, el modelo kepleriano también permite poner a escala el Sistema Solar. Si se tomase una medida fiable entre los cuerpos planetarios, se podría calcular el tamaño total del sistema. En esa época, el Sistema Solar empezó a concebirse como algo más pequeño que el resto del universo. (Aun así, hasta 1596 el propio Kepler seguía creyendo en la esfera de estrellas fijas , como lo ilustró en su libro Mysterium Cosmopgraphicum .)

Con la ayuda del telescopio que le proporcionaba una visión más cercana del cielo, Galileo Galilei demostró la mayor parte del modelo heliocéntrico del Sistema Solar. Galileo observó las fases de la aparición de Venus con el telescopio y pudo confirmar la primera ley del movimiento planetario de Kepler y el modelo heliocéntrico de Copérnico, del que Galileo era un defensor. ^[76] Galileo afirmó que el Sistema Solar no solo está formado por el Sol, la Luna y los planetas, sino también por los cometas. ^[77] Al observar los movimientos alrededor de Júpiter, Galileo pensó inicialmente que se trataba de acciones de estrellas. ^[78] Sin embargo, después de una semana de observación, notó cambios en los patrones de movimiento en los que concluyó que se trataba de lunas, cuatro lunas . ^[78]

Poco después, el propio Kepler demostró que las lunas de Júpiter se mueven alrededor del planeta de la misma manera que los planetas orbitan alrededor del Sol, haciendo así universales las leyes de Kepler. ^[79]

Después de todas estas teorías, la gente aún no sabía qué hacía que los planetas orbitaran alrededor del Sol, ni por qué la Luna seguía a la Tierra. Hasta el siglo XVII, cuando Isaac Newton introdujo la Ley de Gravitación Universal . Afirmó que entre dos masas cualesquiera existe una fuerza de atracción entre ellas proporcional al inverso de la distancia al cuadrado. ^[80]

${\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}}$^[81]

donde m ₁ es la masa del Sol y m ₂ es la masa del planeta, G es la constante gravitacional y r es la distancia entre ellos. ^[81] Esta teoría fue capaz de calcular la fuerza que el Sol ejerce sobre cada planeta, lo que en consecuencia, explicaba el movimiento elíptico de los planetas. ^[82]

El término " Sistema Solar " entró en el idioma inglés en 1704, cuando John Locke lo utilizó para referirse al Sol, los planetas y los cometas en su conjunto. ^[83] Para entonces ya se había establecido más allá de toda duda que los planetas son otros mundos y las estrellas son otros soles distantes, por lo que todo el Sistema Solar es en realidad sólo una pequeña parte de un universo inmensamente grande y definitivamente algo distinto.

En 1672, Jean Richer y Giovanni Domenico Cassini midieron la unidad astronómica (UA), la distancia media entre la Tierra y el Sol, en unos 138.370.000 km ^[84] (valor que otros refinaron más tarde hasta el valor actual de 149.597.870 km). Esto proporcionó por primera vez una estimación precisa del tamaño del Sistema Solar entonces conocido (es decir, hasta Saturno), siguiendo la escala derivada de la tercera ley de Kepler.

En 1798, Henry Cavendish mide con precisión la constante gravitacional en el laboratorio , lo que permite derivar la masa de la Tierra a través de la ley de gravitación universal de Newton y, por lo tanto, las masas de todos los cuerpos del Sistema Solar. ^[85]

Las observaciones telescópicas descubrieron nuevas lunas alrededor de Júpiter y Saturno , así como un impresionante sistema de anillos alrededor de este último.

En 1705, Edmond Halley afirmó que el cometa de 1682 es periódico con una órbita elíptica muy alargada alrededor del Sol, y predijo su regreso en 1757. ^[86] Johann Palitzsch observó en 1758 el regreso del cometa que Halley había anticipado. ^[87] La ​​interferencia de la órbita de Júpiter había ralentizado el regreso en 618 días. El astrónomo parisino La Caille sugiere que debería llamarse "cometa Halley". ^[88] Los cometas se convirtieron en un objetivo popular para los astrónomos y fueron reconocidos como miembros del Sistema Solar.

En 1766, Johann Titius encontró una progresión numérica para las distancias planetarias, publicada en 1772 por Johann Bode , la llamada regla de Titius-Bode . ^[89]

Cuando en 1781 William Herschel descubrió un nuevo planeta, Urano , ^[90] se encontró que se encontraba a una distancia más allá de Saturno que aproximadamente coincide con la predicha por la regla de Titius-Bode.

Esa regla observó un hueco entre Marte y Júpiter sin ningún planeta conocido. En 1801 Giuseppe Piazzi descubrió Ceres , un cuerpo que llenó el hueco y fue considerado como un nuevo planeta, ^[91] y en 1802 Heinrich Wilhelm Olbers descubrió Pallas , aproximadamente a la misma distancia del Sol que Ceres. ^[92] Propuso que los dos objetos eran los restos de un planeta destruido , ^[93] y predijo que se encontrarían más de estos trozos. Debido a su apariencia de estrella, William Herschel sugirió que Ceres y Pallas, y objetos similares si se encontraban, se colocaran en una categoría separada, llamada asteroides , aunque todavía se contaban entre los planetas durante algunas décadas. ^[94] En 1804 Karl Ludwig Harding descubrió el asteroide Juno , ^[95] y en 1807 Olbers descubrió el asteroide Vesta . ^[96] En 1845 Karl Ludwig Hencke descubrió un quinto cuerpo entre Marte y Júpiter, Astraea , ^[97] y en 1849 Annibale de Gasparis descubrió el asteroide Hygiea , el cuarto asteroide más grande del Sistema Solar tanto por volumen como por masa. ^[98] A medida que se encontraron nuevos objetos de ese tipo allí a un ritmo acelerado, contarlos entre los planetas se volvió cada vez más engorroso. Finalmente, fueron eliminados de la lista de planetas (como sugirió por primera vez Alexander von Humboldt a principios de la década de 1850) y el término acuñado por Herschel, "asteroides", gradualmente se convirtió en de uso común. ^[99] Desde entonces, la región que ocupan entre Marte y Júpiter se conoce como el cinturón de asteroides .

Alexis Bouvard detectó irregularidades en la órbita de Urano en 1821. ^[100] Más tarde, entre 1845 y 1846, John Adams y Urbain Le Verrier predijeron por separado la existencia y ubicación de un nuevo planeta a partir de irregularidades en la órbita de Urano. ^[101] Este nuevo planeta fue finalmente encontrado por Johann Galle y finalmente llamado Neptuno , siguiendo la posición predicha que le dio Le Verrier. Este hecho marcó el clímax de la mecánica newtoniana aplicada a la astronomía, pero la órbita de Neptuno no encaja con la regla de Titius-Bode, por lo que ha quedado en desuso desde entonces.

Finalmente, también se descubrieron nuevas lunas alrededor de Urano a partir de 1787 por Herschel, ^[102] alrededor de Neptuno a partir de 1846 por William Lassell ^[103] y alrededor de Marte en 1877 por Asaph Hall . ^[104]

En 1919, Arthur Stanley Eddington utiliza un eclipse solar para probar con éxito la teoría general de la relatividad de Albert Einstein , ^[105] que a su vez explica las irregularidades observadas en el movimiento orbital de Mercurio, ^[106] y refuta la existencia del hipotético planeta interior Vulcano .

La teoría general de la relatividad sustituye a la mecánica celeste de Newton. En lugar de fuerzas de atracción, se considera la gravedad como una curvatura del tejido del espacio-tiempo continuo producida por las masas de los cuerpos.

Clyde Tombaugh descubrió Plutón en 1930. ^[107] Durante décadas se lo consideró el noveno planeta del Sistema Solar. En 1978, James Christy descubrió Caronte , la gran luna de Plutón. ^[108]

En 1950 Jan Oort sugirió la presencia de un reservorio cometario en los límites exteriores del Sistema Solar, la nube de Oort , ^[109] y en 1951 Gerard Kuiper defendió la existencia de un reservorio anular de cometas entre 40 y 100 unidades astronómicas del Sol que se había formado temprano en la evolución del Sistema Solar, pero no creía que tal cinturón todavía existiera hoy en día. ^[110] Décadas más tarde, esta región recibió su nombre, el cinturón de Kuiper .

Se descubrieron nuevas poblaciones de asteroides, como los troyanos desde 1906 por Max Wolf , ^[111] y los centauros desde 1977 por Charles Kowal , ^[112] entre muchos otros .

A partir de 1957, la tecnología permitió la exploración espacial directa de los cuerpos del Sistema Solar. Hasta la fecha, todos sus cuerpos principales conocidos han sido visitados al menos una vez por naves espaciales robóticas , que han proporcionado datos científicos de primera mano e imágenes de cerca. En algunos casos, sondas y exploradores robóticos han aterrizado en satélites, planetas, asteroides y cometas, e incluso se han devuelto algunas muestras .

El Sol es una estrella solitaria de tipo G de la secuencia principal dentro de la galaxia de la Vía Láctea , rodeada por ocho planetas mayores que orbitan alrededor de la estrella por influencia de la gravedad, la mayoría de ellos con una cohorte de satélites, o lunas , que los orbitan. Los planetas más grandes también tienen anillos , que consisten en una multitud de diminutos objetos sólidos y polvo.

Los planetas son, en orden de distancia al Sol: Mercurio , Venus , Tierra , Marte , Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno .

Hay tres cinturones principales de cuerpos menores:

• El cinturón de asteroides , entre Marte y Júpiter.
• El cinturón de Kuiper más allá de Neptuno, seguido por el disco disperso .
• La nube de Oort en los límites del Sistema Solar.

Los mayores de estos cuerpos menores se consideran planetas enanos : Ceres en el cinturón de asteroides, y Plutón , Eris , Haumea , Makemake , Gonggong , Quaoar , Sedna y Orcus (junto con otros candidatos ) en el cinturón de Kuiper.

• Descubrimiento y exploración del Sistema Solar
• Cronología de la astronomía del Sistema Solar
• Cronología de la exploración del sistema solar
• Historia de la astronomía
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• Estrellas fijas
• Dinámica de las esferas celestes

• Un mapa de desplazamiento preciso basado en la web del Sistema Solar, escalado hasta la Luna, con un tamaño de 1 píxel