El perihelio Mercurio
Mercurio es el planeta más cercano al Sol del Sistema Solar. Tiene 4848 km de diámetro y nunca está más cerca de nosotros que unos 80 millones de km. Ningún telescopio en la Tierra puede mostrar detalles de su superficie. ¿Y por qué os explico estos detalles que, a buen seguro, todos conoceréis? Pues porque este planeta es el protagonista en nuestra historia de hoy.
El Mariner 10 fue la primera sonda que se envió. Se lanzó en noviembre de 1973, pasó cerca de Venus el febrero siguiente y tuvo el primer contacto en marzo de 1974. Pasó cerca de él tres veces antes de perderse el contacto con ella. Hoy día sabemos que dicha nave tiene que estar todavía en órbita alrededor del Sol pero se ha perdido la esperanza de encontrarla de nuevo.
El Mariner 10 confirmó que Mercurio apenas tiene aire. La presión en superficie es del orden de las diez mil millonésimas de milibar. Eso aquí lo llamamos “vacío”.
Una curiosidad respecto al viaje del Mariner 10 es que fue la primera sonda que empleó le técnica de “asistencia por gravedad”. En palabras llanas, aprovechó el tirón gravitatorio de Venus. Veamos, si Venus hubiera estado quieto, la nave se hubiera acelerado al acercarse a y decelerado al alejarse, siendo un proceso simétrico y lo máximo a conseguir sería un cambio de dirección; sin embargo, Venus, a la vez, está en movimiento alrededor del Sol y hace que el sistema deje de ser simétrico. Los únicos inconvenientes con las asistencias de gravedad son que aumentan el tiempo de viaje y que hay que esperar a que los planetas estén alineados en la configuración idónea.
Pero antes de continuar con el planeta Mercurio quisiera hablaros de aquel eclipse de 1919 en el que Arthur Stanley Eddington comprobó que los rayos de luz se curvaban alrededor del Sol. Los astrónomos implicados en dichas observaciones estimaron el error en un 10%, pero no todo el mundo fue tan optimista. Svante August Arrhenius escribió una carta en 1921 al comité Nobel manifestando su escepticismo ante resultados tan positivos.
En realidad, los datos sacados de aquella expedición no eran muy fiables y voy a daros algunas razones. Para empezar, el proceso se reducía a la comparación entre dos fotografías. La primera de ellas debía tomarse seis meses antes del experimento. En aquel momento, el Sol estaría a nuestra espalda a la fotografía y los astrónomos debían medir la posición de algunas estrellas. Seis meses más tarde, debían medir las mismas estrellas pero con el eclipse por medio. Tenían que poner de manifiesto las diferencias de posiciones de algunas de esas estrellas teniendo en cuenta que la desviación era de 1,75 segundos de arco, o sea unas 50 milésimas de grado y os recuerdo que si extendéis un brazo con el índice levantado, en una circunferencia del radio de ese brazo, el dedo sería un grado; pues 50 milésimas de eso.
Pero es que la cosa era más compleja de lo que parecía. Tenían que comparar placas fotográficas tomadas con seis meses de de diferencia y ello daba muchas fuentes de error, desde que la propia placa fotográfica se hubiera dilatado o contraído hasta que el enfoque del telescopio hubiese sido modificado incluso de forma muy ligera. Llegaron, incluso, a desechar una de las placas por ser incoherente. Aquí se podría acusar de datos sesgados, pues los observadores tienden a ajustarse con los datos de una teoría.
No es una acusación de fraude científico, pero es natural que cuando alguien quiere observar un fenómeno, tiende a tomar los experimentos más favorecedores y desechar los más desfavorecedores.
Pues bien, finalizada esa expedición de 1919, cuando un estudiante le comentó los resultados, simplemente, dijo:
- Lo sé, la teoría es correcta.
- ¿Y si no se hubieran curvado? - respondió Eddington.
- Pues lo hubiera sentido por el buen Dios. La teoría es correcta.
Tres años antes de esa expedición, en una carta a Arnold Sommerfeld, Einstein escribía:
Usted se convencerá de la Relatividad General una vez la haya estudiado. Por consiguiente, no voy a decir una palabra en su defensa.
La pregunta es, ¿cómo podía tener Einstein tanta confianza en su teoría? Pues porque antes había solucionado el problema de la precesión del perihelio de Mercurio, planeta del que os hablaba al principio.
¿Y qué es eso de la precesión de su perihelio? Veamos, Mercurio no se mueve en circunferencias alrededor del Sol, sino que lo hace en forma de elipses en la que el Sol está en uno de sus focos. Cuando Mercurio está en la parte más cercana al astro Rey está en el perihelio y cuando está en la más lejana en el afelio.
El movimiento sigue las leyes de Kepler de modo que el área encerrada por CSD es la misma que BSA a tiempos iguales. De aquí se desprende que cuanto más cerca del Sol más rápido irá. Pues bien, esta elipse no está siempre orientada de la misma manera, sino que va girando con el tiempo. O sea, la elipse da vueltas o, dicho de otra manera, el perihelio se desplaza y a eso se le llama la precesión del perihelio de Mercurio.
El problema es que según las leyes de Newton esa elipse tenía que girar a razón de 575 segundos de arco por siglo que es lo mismo que decir que al cabo de 225.000 años dicha elipse daría una vuelta completa cuando se había comprobado que, en realidad, giraba a razón de 532 segundos de arco por siglo, lo que equivaldría a decir que en 244.000 años daría una vuelta. Unos cuantos miles de años de diferencia, ¿verdad?
Todos los planetas presentan una precesión de su perihelio, pero la diferencia de calcularlo según las leyes de Newton o las de la Relatividad General sólo se nota de forma tan sobresaliente en Mercurio.
Esto puede parecer superfluo, pero traía de cabeza a los científicos de la época. Para que os hagáis una idea, el matemático francés Urbain Jean Joseph Le Verrier, el mismo que predijo la existencia de Neptuno, postuló también la existencia de otro planeta situado entre Mercurio y el Sol para explicar esas desviaciones respecto las previsiones de las leyes de Newton. De haber sido encontrado, se hubiera llamado Vulcano. Es más: fueron a buscarlo. El 29 de julio de 1878 hubo un eclipse de Sol en EEUU y allí fueron para intentar ver ese planeta. Curiosamente, allí fue hasta el mismísimo Thomas Alva Edison pero por otra razón: quería probar un termómetro muy sensible al calor solar. Fuera como fuera, no encontraron nada.
Pues bien, cuando Albert Einstein introdujo las ecuaciones de la Relatividad General para calcular la precesión del perihelio de Mercurio le dio (sorpresa) 532 segundos de arco por siglo. Y aquí nadie ajustó nada, no hubo trampa ni cartón, ni observaciones eliminadas por no coincidir con la teoría ni nada por el estilo. Fue una diana directa. La hipótesis de Vulcano quedó enterrada.
Esta fue la razón que convenció a Einstein que su teoría era correcta y que ya sabía mucho antes de la famosa expedición de Arthur Eddington para comprobar la curvatura de los rayos de luz alrededor de un campo gravitatorio. Dicen que después de ver cómo la Relatividad General cuadraba con la precesión del perihelio de Mercurio estuvo varios días en que no cabía en sí de gozo.
Y visto de este modo, aunque muchos pensaran que el gran éxito de la Relatividad General era explicar la curvatura de los rayos de luz en un campo gravitatorio, en realidad, durante aquellos años, el éxito de la Relatividad General fue en realidad la explicación de ese comportamiento anómalo de Mercurio. No obstante y, por si hay que recordarlo, después de la Segunda Guerra Mundial, con la radioastronomía y el radar se ha confirmado dicha curvatura con un error experimental del 1%.
Así que ya veis la de curiosas peripecias que ha generado el planeta más cercano al Sol.
El 3 de agosto de 2004 se lanzó la MESSENGER. En octubre de 2006 aprovechó Venus para volver a utilizar la asistencia por gravedad y después de varios movimientos logrará entrar en órbita alrededor de Mercurio en 2011. Por el momento, tendremos que esperar para que nos aporte más fantásticas sorpresas.
Fuentes:
“Astronomía”, Patrick Moore
“El sueño de una teoría final”, Steve Weinberg
http://www.circuloastronomico.cl/planetas/mercurio.html
http://www.astrosociety.org/education/publications/tnl/69/mercurysp.html
http://www.astrosociety.org/education/publications/tnl/34/space3sp.html
http://ciencia.astroseti.org/matematicas/articulo_4223_Historia_Teoria_General_Relatividad.htm
http://ljtarrio.blogalia.com/historias/6124
http://personales.ya.com/casanchi/ast/planetamercurio01.htm
http://ciencia15.blogalia.com/historias/12838
http://www.universoviviente.com/precesio.html
http://www.molwick.com/es/gravedad/aa1-574-precesion-perihelio-mercurio.html
El día 11 de Enero de 2007 a las 05:10
De esta anécdota:
Pues bien, cuando volvieron de esa expedición de 1919, Arthur Eddington le dijo a Einstein que los rayos se curvaban y éste no se emocionó. Simplemente, dijo:
- Lo sé, la teoría es correcta.
- ¿Y si no se hubieran curvado? - respondió Eddington.
- Pues lo hubiera sentido por el buen Dios. La teoría es correcta.
En el libro “El universo elegante” de Greene aparece relatada de forma distinta, y da la siguiente referencia Einstein: The Life and Tinmes (New York: Avon Books, 1984), pág 287. de R. Clark
“Cuando se difundió el mensaje sobre la confirmación de la relatividad general comunicada en dicho telegrama, un estudiante preguntó a Einstein qué habría pensado si el experimento de Eddington no hubiera hallado la desviación predicha de la luz de las estrellas. Einstein respondió, «Entonces lo habría sentido por el querido Lord, ya que la teoría es correcta»”
No se si es un error de traducción en el caso del libro, o de plano que Greene o Clark se equivocan. Mi “hipótesis” es que la cita se ha sacado de contexto y se ha malinterpretado el “Lord”, no como referencia a Eddington sino al “Señor”, que ya sabeís como molan las citas tipo titanic retando a Dios.
¿Alguna idea?, en el libro de Greene dan justo el enfoque contrario, no por la evidencia tal como lo presenta Omalaled, sino por una especie de indicio estético de que la relatividad general era demasiado elegante como para ser falsa. (Sin extremismos, todo ello esta puntualizado en el libro de manera que no se malinterprete). Se ve la influencia de la teoría de cuerdas en este último planteamiento, aunque el libro expone de manera bastante limpia cuántica y relatividad (a manera divulgativa), yo hubiera preferido que no omitieran lo que expone Omalaled, que es simplemente genial.
El día 11 de Enero de 2007 a las 05:22
Se me ha quedado un punto, por seguir fastidiando
Aunque Eddington no sea un “Lord” en el sentido nobiliario, es de suponer que Einstein usará la palabra en su interpretación estadounidense carente de ese sentido (o incluso usándola de forma jocosa), que en todo caso solo representaría a alguien importante o con influencia independiente de sí es snob (sine nobilitate).
El día 11 de Enero de 2007 a las 06:31
yo creo que marfil debe tener razon, pues me habia chocado eso de “lo sentiria por dios” en boca de einstein
El día 11 de Enero de 2007 a las 10:10
Es posible, Marfil. Hay diferentes versiones. No parece que fuera Eddington quien lo preguntara sino más bien un estudiante. Pero el uso de Lord creo que es correcto y se refiere a Dios y no a Eddington.
Einstein no era religioso, banpiro, pero hablaba de Dios al que se refería como “El Viejo”. De hecho hay un libro llamado Subtle is the Lord de Abraham Pais que traducido es “El Señor es sutil”.
Lo cambiaré cuando tenga un momento
Salud!
El día 11 de Enero de 2007 a las 12:45
Realmente… FELICITACIONES por tan maravilloso blog… es una alegria cuando en mi lector de feeds tengo una nueva “Historia de la ciencia” … gracias por todo.
El día 11 de Enero de 2007 a las 14:11
Buena entrada. Me gusto’ eso de “Lo se’”, este Albert era todo un Clint Eastwood de la ciencia
Nota: te he enviado un correo a editor@… a ver que opinas.
Saludos
El día 11 de Enero de 2007 a las 17:27
Yo me inclino por pensar que Einstein utilizó la palabra Lord muy a sabiendas.
El uso elegante de la polisemia es un indicio de inteligencia.
El día 11 de Enero de 2007 a las 17:35
Mauro: gracias a ti por ser lector de él.
hurakanpakito: recibido. Esta noche lo leo y te digo algo.
JdJ: No sé cómo debía ser en inglés, pero en castellano se dice que hablaba del “Viejo” para referirse; pero siempre teniendo en cuenta que no era creyente. Era una forma de decir que a la Naturaleza no le quedaba otro remedio que actuar así, pues al “Viejo” no le quedaba otro remedio.
Salud!
El día 12 de Enero de 2007 a las 00:29
Continuando con la cita, Lord puede significar ambas cosas, si quién le pregunto fue el mismo Eddington entonces obviamente se refería a Dios como “Lord”, pero en caso de que haya sido una persona ajena (un estudiante según mi fuente) el “Lord” se referiría obviamente a Eddington.
Lo que supongo es que la cita quedo fuera de contexto cuando se fue divulgando, hasta que finalmente empezó a tener esa interpretación de “reto a Dios”.
Todo esto hay que tenerlo en cuenta como meros recursos literarios, Einstein tenía una idea un tanto rara de Dios, aunque sus referencias al budismo hacen pensar que era panteísta, su postura física no era de ningún universo de “monadas” sino de “leyes”. En todo caso nada providencial, religioso o personal. En ese contexto la cita (sea la Eddington o Dios) es completamente coherente con un pensamiento profundo, y no un mero comentario por hacer el guapo.
El día 12 de Enero de 2007 a las 01:25
Respecto a lo que decís acerca del comentario de Einstein, me gustaría sugerir que puede que no sólo haya errores de interpretación en la traducción del inglés al español como apunta .Marfil, sino que además hay que tener en cuenta que el propio Einstein piensa en alemán pero habla en inglés… Y ya sabemos lo que pasa con los chistes traducidos…
Según alguna biografía de Einstein (me perdonaréis pero no la tengo a mano y no puedo facilitar los datos bibliográficos), parece ser que a veces resultaba un tanto cómico oirle hablar en inglés, por el fuerte acento alemán que tenía, ya que por ejemplo pronunciaba “tink” cuando debería decir “zink”.
Reitero mis parabienes tanto a Omalaled como a sus “comentaristas” más asiduos, que están consiguiendo un blog muy interesante y estimulante. Por cierto, Omalaled, desgraciadamente para mis conocimientos sobre mecánica cuántica, me temo que no soy tu viejo profesor, jejeje.
El día 12 de Enero de 2007 a las 08:28
Me ha chocado el gráfico de las órbitas de Mercurio. No sé si tengo un esquince cerebral o qué. ¿No está representado un movimiento retrógrado (incorrecto), suponiendo que se mira desde el polo norte?
El día 12 de Enero de 2007 a las 14:20
Quien no ha soñado con salir de la tierra y recorrer ese mundo tan lejano. Quien no ha leído a Carl Sagan o Bradbury para sentir lo que es viajar por las estrellas.
Si te gusta mi blog, vótame para los Premios 20 Blog: http://fedush.blogspot.com . Un saludo
El día 12 de Enero de 2007 a las 14:45
Gracias, Marfil y Lobo, por vuestras opiniones, seguramente, mucho más acertadas que la mía. Particularmente, Lobo, me quitas un peso de la cabeza, ya que aquel profe era muy, pero que muy bueno
Engineer: según he visto, por ejemplo aquí, la precesión del perhielio va en el mismo sentido que el desplazamiento de la órbita. ¿Es así como pensabas?
Fedush: lo mismo digo: si te gusta el mío, pues vótalo
Salud!
El día 12 de Enero de 2007 a las 18:41
¡Ciudadanos, ciudadanos! he venido a hablar ante ustedes para que se den cuenta de por quién deberán votar en la próxima elección.
http://www.icsi.berkeley.edu/~chema/luthiers/123.html
El día 12 de Enero de 2007 a las 19:14
Hola,
Me he dado una vuelta por algunas de las blogs que pululan en la lista del concurso de 20minutos y he elegido unas cuantas (muy pocas en verdad, ¡son demasiadas!) para votar por ellas; es el caso de la tuya. Ojalá igual pudiérades visitar la mía y, además de votar por ella si os place, dejar uno que otro comentario vuestro que estoy segur@ le enriquecera.
Salud y buena vida.