Tema: El camino hacia la Teoría de la Relatividad de Einstein

Capítulo 1. James Bradley y la “aberración” de la luz: el precedente de la controversia


En la década de los años ´20 del siglo XVIII, el astrónomo británico James Bradley se puso a observar la estrella Etamin o γ Draconis (de la constelación del Dragón), en busca del fenómeno del paralaje, que él creía que sería un fenómeno demostrativo del movimiento orbital o traslativo de la Tierra alrededor del Sol.

Esta estrella era especialmente idónea para la finalidad buscada, pues se encontraba justamente en el cénit celeste correspondiente al lugar desde el que la observaba el astrónomo (el Observatorio de Greenwich), razón por la cual se la denominaba Estrella del Cénit o Estrella Cenital.

Bradley, en una serie de observaciones a lo largo de un año, vio que la estrella iba cambiando de posición hasta volver, al final del transcurso del año, a la misma posición de inicio en que se hizo la primera observación. No se trataba del fenómeno del paralaje, sino de un movimiento distinto, que él interpretó que se originaba a partir de la combinación de la velocidad finita de la luz procedente de la estrella y del movimiento del telescopio solidario al supuesto movimiento de traslación de la Tierra: es lo que se conoce, desde entonces, como fenómeno de la aberración estelar.

Bradley publicó sus conclusiones en la revista Philosophical Transactions (revista oficial de la Real Sociedad de Londres) en su Volumen 35, de 1 de Enero de 1728, en forma de carta dirigida al también astrónomo británico Edmond Halley. Su explicación del fenómeno observado implicaba una interpretación corpuscular de la naturaleza de la luz (naturaleza corpuscular a la cual Bradley, siguiendo a Newton, se adscribía, en contraste a la interpretación ondulatoria de la naturaleza de la luz, defendida y desarrollada fundamentalmente por el científico británico Robert Hooke y el científico holandés Christian Huygens).

En virtud de esta teoría, los cuerpos lumínicos (como las estrellas) emitían partículas de luz que llegaban a la Tierra, pero que, a consecuencia del supuesto movimiento de ésta, llegaban un poco desviadas (de ahí el nombre de aberración) al objetivo del telescopio, ya que se formaba un pequeño ángulo de desviación tras penetrar dicha partícula en el aparato telescópico.

Este fenómeno de la aberración se da en todas las estrellas, produciéndose en todas ellas, al observarlas por el telescopio, una desviación angular de aproximadamente unos 20,5 segundos en cada seis meses en el plano de la ascensión recta (Este-Oeste). Asimismo, en el plano de la declinación (Norte-Sur), se observa un desplazamiento de posición de la estrella, cuyo valor varía dependiendo de la posición de dicha estrella con respecto a su latitud en el plano de la eclíptica (una estrella situada en el polo de dicho plano, es decir, a 90º de latitud, describiría un círculo con un radio de 20,5 segundos de arco, a lo largo de un año; mientras que una estrella situada a 0º de latitud, no se movería en el plano de la declinación; por último, una estrella situada a 45º, describiría una elipse, con el eje mayor de 20,5 segundos de arco y el eje menor de 10,25 segundos; y así sucesivamente con el resto de posiciones de las estrellas entre los 0º y los 90º de latitud respecto al plano de la eclíptica).

Como la estrella Etamin se encuentra casi en el polo norte de la eclíptica, la estrella vista por Bradley describía aproximadamente un círculo.

En el Gráfico 1 se muestran unos dibujos esquemáticos sobre la interpretación bradleyana del fenómeno de la aberración. Así, en el dibujo a) se muestra lo que Bradley creía que pasaría en un telescopio sobre una Tierra quieta; y en el dibujo b) se muestra el fenómeno de la aberración interpretado según un supuesto movimiento terrestre.

En el Gráfico 2, dibujo a), vemos lo que observó Bradley en su seguimiento de dicha estrella durante un año. En Septiembre tendría centrada la estrella en el centro del retículo del telescopio; pero, hacia el mes de Diciembre, vería que la posición de la estrella se había desplazado hacia el Sur y el Este, siguiendo, a continuación, una trayectoria más hacia el Sur y el Oeste en el mes de Marzo, y dirigiéndose después al Norte y al Oeste en el mes de Junio, volviendo en dirección Norte y Este a su punto de partida en el nuevo mes de Septiembre.

Tal y como se ve en el dibujo b), Bradley interpretaba que lo que se veía era el desplazamiento y posición aparentes de la estrella en el firmamento, siendo la verdadera posición real fija de la estrella la que se representa de color blanco en el centro del círculo recién descrito (trazado este último con línea discontinua).

En el Gráfico 1, como decíamos, podemos observar un esquema básico de la interpretación corpuscular bradleyiana del fenómeno de la aberración. En el dibujo a), observamos que el corpúsculo de luz cae perpendicular sobre el centro del objetivo de un telescopio situado en una Tierra quieta. Pero en el dibujo b), el mismo corpúsculo cae sobre un telescopio que participa de un supuesto movimiento de la Tierra, con lo que aquél no cae justo en el centro, sino que se desvía a un lado del objetivo.

Esta interpretación del fenómeno de la aberración, permitió a Bradley, a su vez, hacer un cálculo más preciso de la velocidad de la luz, fijando, de manera definitiva, el carácter finito de su velocidad (característica que ya había sido establecida previamente, por primera vez, por el astrónomo danés Ole Roemer, utilizando, para su cálculo de la velocidad de la luz, en 1676, las diferencias de tiempo, observadas cada seis meses, en el período de la órbita del satélite Ío alrededor del planeta Júpiter: diferencias que éste interpretaba como consecuencia del retardo que sufría la luz de Ío en llegar a la Tierra como consecuencia de la supuesta posición más alejada o más cercana de esta última con respecto a Júpiter cada seis meses del año).

La formulación para llegar al cálculo de la velocidad de la luz aparece en el Gráfico 3.

Así pues, este descubrimiento de Bradley dio un espaldarazo muy fuerte a la concepción corpuscular de la luz, la cual, unida al prestigio de Newton (que también defendía la naturaleza corpuscular de la luz), consolidó el dominio de esta forma de entender la luz durante todo el siglo XVIII.

Pero, a comienzos del siglo XIX, como veremos, van a producirse una serie de descubrimientos que van a decantar la balanza hacia el lado contrario, es decir, el de los que defienden la naturaleza ondulatoria de la luz.

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