¿Cómo se supo que la Tierra gira alrededor del Sol?

Una idea vieja sin prueba

Que la Tierra gira alrededor del Sol se propuso mucho antes de poder probarlo. Aristarco de Samos, nacido hacia el 310 antes de Cristo, puso al Sol en el centro unos 1800 años antes que Copérnico; su texto se perdió y lo conocemos solo porque Arquímedes lo cita.^[5] Ya entonces se veía el problema: si la Tierra se mueve, las estrellas deberían correrse a lo largo del año, y no se las ve moverse. La única salida era suponerlas muchísimo más lejos.

Nicolás Copérnico retomó la idea en De revolutionibus, publicado en Núremberg en 1543, con el primer esquema conocido del sistema solar con el Sol en el centro.^[4] Su modelo era elegante, pero no era una prueba: describía el cielo sin demostrar que la Tierra se moviera.

En 1610 Galileo vio con el telescopio que Venus tiene fases completas, como la Luna. Eso demostraba que Venus gira alrededor del Sol y liquidaba el sistema de Ptolomeo. Pero el danés Tycho Brahe había propuesto un sistema intermedio —los planetas giran alrededor del Sol, y el Sol alrededor de una Tierra quieta— que explicaba las fases igual de bien.^[3] Durante más de un siglo, todo lo que se veía en el cielo cabía en los dos modelos. Hacía falta ver el efecto del movimiento de la Tierra en sí.

Bradley buscaba una cosa y encontró otra

En 1725 James Bradley, astrónomo de Oxford, apuntó un telescopio fijo al cenit para medir la paralaje de la estrella gamma Draconis: ese corrimiento anual que Aristarco no había podido ver.^[1] La estrella se movió, pero en diciembre, una época del año en la que la paralaje no debía producir ningún cambio apreciable. A comienzos de marzo de 1726 estaba 20 segundos de arco más al sur que al empezar, y entre septiembre y marzo el corrimiento total era de 39 segundos.

La explicación que publicó en 1729 fue la aberración de la luz. Si caminas bajo una lluvia que cae vertical, tienes que inclinar el paraguas hacia adelante; cuanto más rápido vas, más lo inclinas. Con la luz de las estrellas pasa lo mismo: como la Tierra avanza en su órbita, el telescopio tiene que inclinarse un poquito hacia donde va la Tierra, y como la dirección de ese movimiento cambia a lo largo del año, la estrella parece dibujar una pequeña elipse.

Bradley calculó que el ángulo máximo era de 20,2 segundos de arco y que, por lo tanto, la luz viaja 10 210 veces más rápido que la Tierra en su órbita: tarda 8 minutos y 12 segundos en llegar del Sol.^[1] La cuenta moderna da una proporción de unas 10 060 veces, apenas 1,5 % menos. Fue la primera evidencia observacional directa de que la Tierra da una vuelta al Sol por año.^[6]

La paralaje, al fin

Aun así, Bradley reconoció en su carta que no había encontrado paralaje: debía ser menor a un segundo de arco, lo que ponía a las estrellas a más de 400 000 veces la distancia al Sol, y admitía que los “anticopernicanos” todavía tenían por dónde objetar.^[1]

Friedrich Bessel la encontró en 1838, en el observatorio de Königsberg, con un heliómetro construido por Joseph Fraunhofer: un telescopio con el objetivo cortado en dos mitades que se deslizan para superponer las imágenes de dos estrellas y medir su separación. Eligió 61 Cygni porque se mueve rápido por el cielo, señal de que está cerca, y la midió más de 100 veces a lo largo de un año contra dos estrellas débiles de fondo. Resultado: 0,314 ± 0,020 segundos de arco, una distancia de unos 10,4 años luz.^[2] El satélite Gaia dio en 2018 0,28615 segundos, unos 11,4 años luz: Bessel se equivocó por un 10 %, algo más que el margen de 0,020 que él mismo declaraba. Esa medición, escriben Reid y Menten, validó directamente que la Tierra gira alrededor del Sol.

Cómo lo sabemos

Las dos pruebas son mediciones de ángulos extremadamente chicos. Para tener escala: 20 segundos de arco es el tamaño aparente de una moneda de 2 centímetros vista a unos 200 metros; 0,314 segundos es la misma moneda a unos 13 kilómetros. La aberración es unas 60 veces mayor que la paralaje más favorable, y por eso se detectó un siglo antes.

Lo que hace convincente a la aberración es su patrón. Bradley no midió una sola estrella: comparó varias y vio que el corrimiento máximo de cada una era proporcional al seno de su latitud eclíptica —su altura sobre el plano de la órbita terrestre—, como como predice el movimiento de la Tierra.^[1] Descartó otras causas, como un balanceo del eje terrestre, porque no daban el mismo efecto en estrellas opuestas del cielo. Una Tierra quieta, como la de Tycho, no puede producir ese patrón.

La paralaje de Bessel se puede revisar hoy. En 2020 Mark Reid y Karl Menten rehicieron sus cálculos con los datos originales y obtuvieron casi exactamente lo mismo; también confirmaron que Thomas Henderson (alfa Centauri, con datos de 1832 y 1833) y Wilhelm von Struve (Vega, resultado tentativo en 1837) habían detectado paralajes reales en los mismos años, aunque con márgenes de error más optimistas de lo que correspondía.^[2] Los cambios de temperatura afectaban el instrumento de Bessel más de lo que él creía, pero no alcanzan a cambiar su conclusión.

Lo que se suele decir mal

“Galileo lo demostró.” Galileo dio argumentos fuertes y derribó el sistema de Ptolomeo, pero las fases de Venus no distinguen entre Copérnico y Tycho Brahe.^[3] La prueba de que la Tierra misma se mueve llegó con Bradley en 1729, más de un siglo después de las observaciones de Venus.

“La paralaje fue la primera prueba.” Es la más famosa, pero la aberración llegó más de un siglo antes. La paralaje agregó otra cosa: la primera distancia a una estrella.

“Copérnico fue el primero.” Aristarco lo propuso unos 1800 años antes, y ya había visto la dificultad que tardó dos milenios en resolverse: sin paralaje visible, las estrellas tenían que estar muy lejos.^[5]