Antecedentes y generalidades

          Conocedor de las obras de Copérnico y discípulo de Tycho Brahe, Kepler busca explicar las irregularidades del movimiento de los planetas, cuya perfección se veía desafiada por determinadas observaciones: «El objetivo de la astronomía se considera que es mostrar por qué el movimiento de las estrellas parece irregular desde la Tierra» (NA I, 1). El movimiento de Marte, por ejemplo, según el sistema (todavía vigente) de Ptolomeo, estaba muy lejos de la perfección circular o epicíclica deseada.

          Kepler tenía una visión del universo armónica, racional, científica y filosófica, y gran parte de su obra versa sobre la musicalidad de los planetas y la geometría del universo, donde las concepciones de la armonía y la perfección de la época juegan un papel importante, pero su aportación principal tiene que ver con su descripción en base a razones matemáticas y leyes algebraicas de una infinidad de datos detallados recogidos por Tycho Brahe (y su equipo), pues los trabajos de Kepler están basados en la «observación (la más fiable de las guías)» (NA III, 22), al menos, en lo que a las conocidas como leyes de Kepler se refiere.

          Estas leyes son tanto un desafío como una confirmación de que el universo es armónico. El desafío consiste en que Kepler plantea que las órbitas de los planetas son elípticas, mientras que la esfera y la circunferencia se consideran las figuras más perfectas y, por lo tanto, propias de las órbitas celestes. No obstante, son una confirmación de esta armonía porque plantean proporciones y relaciones entre distintas características (como el periodo orbital y la distancia a sus focos) universales y aplicables para todos los planetas. De hecho, al propio Kepler le costó aceptar la idea de una órbita no exactamente circular:

          «El testimonio de las edades confirma que el movimiento de los planetas es en órbita […] de entre las figuras es el círculo, y entre los cuerpos, los celestes, los considerados más perfectos» (NA I, 1), pero eso no significa que sea cierto: «Mi primer error fue suponer que la trayectoria de los planetas es un circulo perfecto, una suposición que fue el más nocivo ladrón de tiempo» (NA III, 40).

Leyes de Kepler

          Las tres leyes de Kepler son las siguientes. Nótese qué las dos primeras rompen con dos ideas establecidas desde la antigüedad que parecían obvias: que los planetas se mueven en órbitas circulares y que lo hacen a una velocidad constante. No obstante, la tercera reestablece el orden proponiendo una nueva armonía en el universo, más compleja, quizás, que la mera esfericidad de las órbitas, pero tan regular y universal que formará la base de la teoría de la gravedad de Newton.

          1. «La órbita del planeta no es un círculo sino que tiene una forma ovalada» (NA IV, 44) y «el Sol […] está en uno de los focos de esa elipse» (HW V, 3).

          1. 1. Esto se aplica a todos los astros en función a aquello alrededor de lo cual orbitan: «todos los planetas son excéntricos» (HW V, 3).

          1. 2. «La órbita del planeta no es un círculo, sino que se acerca gradualmente a ambos lados y vuelve a la distancia del círculo en el perigeo. Usualmente se llama a las formas de este tipo “ovaladas”» (NA IV, 44).

          2. El radio vector que une un planeta y el Sol recorre áreas iguales en tiempos iguales.

          2. 1. «La velocidad en el perihelio y la lentitud en el afelio son muy proporcionales a las líneas dibujadas desde el centro del mundo al planeta» (NA III, 32).

          2. 2. «el planeta tarda un tiempo proporcionalmente mayor en atravesar el arco excéntrico en δ que en atravesar un arco igual en ε» (NA III, 32).

          2. 3. «el planeta va a ser más rápido en las longitudes medias […] e irá más lento arriba y abajo» (NA IV, 44).

          3. Para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor de su órbita elíptica.

          3. 1. Kepler plantea que esta ley le cae prácticamente del cielo (nunca mejor dicho) el quince de mayo de 1618, donde encuentra que «la proporción entre los tiempos periódicos de dos planetas cualesquiera es precisamente la proporción sesquilateral de las distancias medias, esto es, de sus esferas actuales» (HW V, 3).

Curiosidad: las parábolas

          Valga la siguiente reflexión a modo de curiosidad. En la mentalidad griega había cierta intuición, o pistas inconscientes, quizás, del carácter elíptico o parabólico de las órbitas de los planetas, ya que la palabra parábola (παραβολή) hace referencia a la forma de moverse de los objetos al ser lanzados (para– es la trayectoria de las balas, –bolas u otros objetos). Y es que la razón y la forma en la que los objetos caen son muy similares a la forma de girar de los planetas, porque es un movimiento análogo, aunque en proporciones distintas. Aunque para entender este punto hay que plantear la teoría de la gravedad de Newton.

Citas:

NA P, C: Nueva astronomía. Parte, Capítulo.

HW P, C: La armonía del mundo. Libro, Capítulo.