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UNIVERSIDAD DE CHILE  Curso EH2801Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Prof. José Maza SanchoDepartamento de Astronomía 3 Junio 2015

1.11. Christiaan Huygens (1629 - 1695).

1.11.01 Biografía:Físico, matemático y astrónomo holandés, Christiaan Huygens nació en La Haya

el 14 de Abril de 1629. Hijo de Constantijn Huygens, estadista y literato. Da pruebasdesde niño de una inteligencia superior. Ingresa en 1645 a la Universidad de Leidenpara iniciar estudios jurídicos y de matemáticas, que continua en el College de Orange en Breda, entre 1647 y 1649, laureándose en Francia en 1655. John Pell fue suinstructor en matemáticas en Breda.

Combinó en forma excepcional grandes condiciones de teórico y una granhabilidad técnica. Realizó frecuentes viajes a Francia e Inglaterra. En 1663 fuedesignado miembro de la Royal Society  de Londres. Al crearse la Academia francesade Ciencias, se lo invita a participar en ella, para lo cual se traslada a París en 1666,donde junto con su trabajo en la Academia fue astrónomo del Observatorio de París.

Su trayectoria como físico y matemático estuvo coronada por grandes aciertos.Como inventor logró también destacarse. Perfeccionó la bomba neumática, creada porOtto von Guericke. En 1665 inventó el resorte espiral, creando el primer reloj de bolsillo.Construyó luego un cronómetro portátil, destinado a facilitar a los marinos ladeterminación de la longitud geográfica en el mar. En 1685, al ser revocado el Edicto deNantes (lo que desata una persecución religiosa en contra de los protestantes), decideabandonar Francia para no asistir al triste espectáculo de la intolerancia. Pese a estaren lo personal a salvo de cualquier persecución, decide regresar a su país natal, endonde fallece el 8 de Julio de 1695, como nos dice Desiderio Papp “poco después dehaberse oscurecido su razón”.

En 1690 publica en Holanda, su famoso libro de óptica: “Traité de la Lumière” ,que había escrito en Francia.

1.11.02 Obra astronómica:

Las contribuciones de Huygens a la Astronomía son muchas y muy importantes. A los 25 años empieza a pulir lentes, ayudado por su hermano, construyendoinstrumentos mucho más poderosos que los de Galileo. En 1655 construyó un refractorde 6,5 metros de distancia focal, construyendo más tarde otro de 70 metros. La aberturasin embargo era sólo de 23 centímetros. Estos telescopios aéreos, muy poco prácticos,se manejaban mediante mástiles y aparejos. Huygens perfeccionó el ocular deltelescopio. El ocular de Kepler consistía en una lente simple plano-convexa. El ocularde Huygens consiste en dos lentes plano-convexas una de mayor diámetro y mayordistancia focal (lente de campo) y una segunda de menor diámetro y de distancia focaligual a la mitad de la lente de campo (llamada lente de ojo).

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En la primavera de 1655 Huygens descubre Titán, el mayor y más brillantesatélite de Saturno. Titán es un satélite muy especial pues es el segundo más grandedel Sistema Solar (tiene 5.150 kilómetros de diámetro, 270 kilómetros más que eldiámetro de Mercurio y es superado como satélite sólo por Ganímedes, satélite deJúpiter, con 5.260 km de diámetro). Titán es el único satélite que posee atmósfera comofuera descubierto en 1944. Saturno posee un gran número de satélites que hoytotalizan 62, solo 13 de los cuales tienen diámetros mayores a 50 kilómetros. Huygenscon su telescopio pudo fácilmente haber descubierto varios satélites más, pero una ideapreconcebida se lo impidió. Pensó que el número de satélites en el sistema solar nopodía superar al número de planetas. Así, con Titán, el sexto satélite, se completaba elnúmero.

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Sin embargo, sus estudios sobre Saturno sí le permitieron desentrañar laverdadera naturaleza del cuerpo triple del planeta. Observaciones de Saturno hechaspor Huygens en el invierno de 1655/1656 le permitieron explicarlo como un planetarodeado por un anillo que lo circunda en su plano ecuatorial, de gran extensión radialpero muy delgado y que no toca al planeta en ninguna parte. El anillo es circularaunque desde la Tierra se ve elíptico; mide 280.000 kilómetros de diámetro exterior ysólo unos 15 kilómetros de espesor. La inclinación del anillo, con respecto a la órbita del

planeta en torno al Sol, es de 27°, de modo que el aspecto que presenta el anillo, vistodesde la Tierra, cambia durante el período de revolución. Su minúsculo espesor haceque cuando está visto de canto, lo que ocurre cada quince años, se ve sólo una líneade luz. En el 2002 estuvo por última vez en su momento de visión más favorable; en elaño 2010 el anillo estuvo de canto, desapareciendo de la visión para telescopiospequeños. Para el 2017 el anillo se Saturno volverá a verse muy bien.

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Saturno y sus sistema de anillos, vistos bajo diferentes ángulos a lo largo de su órbita.

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Huygens, en el año de 1656, descubrió la nebulosa de Orión, una de lasnebulosas gaseosas más brillantes que se pueden contemplar en el cielo. Este fue undescubrimiento muy importante pues sólo se conocía otra nebulosa, la nebulosa de

 Andrómeda. Esta última fue descubierta por el astrónomo alemán Simon Mayer (1570-1624) en el año 1612; la nebulosa de Andrómeda es visible a ojo desnudo (desde el

hemisferio norte) y había sido notada por los astrónomos árabes en el siglo décimo. Lanebulosa de Orión había sido observada antes que Huygens por J. B. Cysatus en 1618,pero fue redescubierta por Huygens.

Dibujos de Saturno y su anillo, hechos por C. Huygens

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Con su refractor Huygens también estudió el planeta Marte, descubriendomanchas oscuras sobre el disco del planeta, que le permitieron comprobar que elperíodo de rotación no se aparta demasiado de 24 horas. También detectó loscasquetes polares marcianos.

En 1656 inventó, patentando en 1657, el reloj de péndulo. Agregó un péndulo aun reloj impulsado por pesas, de modo que el reloj mantiene en movimiento al pénduloy éste regula la marcha de aquel. En el tratado que publicó en 1673 “HorologiumOscillatorium”   presenta importantes aspectos de la teoría del péndulo. Presenta lafórmula del péndulo:

 g l  P    ! 2=

 

la cual constituye un método práctico para medir la aceleración de gravedad y susvariaciones con la altura y la latitud.

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Los siete grandes satélites del sistema solar.

Entre sus escritos inéditos se encontró un librito de corte especulativo, titulado“Cosmotheoros”  (Contemplador del Universo) donde expone sus conjeturas respecto ahabitantes de otros planetas y los aspectos que ofrecería el cielo a estos hipotéticosseres de mundos lejanos. Contiene, sin embargo, algunas acertadas predicciones.

 Acerca de la Luna, reconoce que el satélite terrestre no posee atmósfera y también quesus mares, las manchas oscuras de su superficie, carecen de agua. Plantea ademásque el Sol es una estrella como muchas otras y procura determinar la distancia a Sirio(la estrella más brillante a simple vista) comparando su brillo con el del Sol. Para ese finreduce la cantidad de luz solar que entra a su telescopio hasta hacerla igual a la luz querecibe de Sirio. El resultado que obtiene es que Sirio debe estar 27.000 veces másalejado que el Sol, supuestas ambas estrellas iguales. Pese a ser una estimación que

sólo corresponde a un 5% del valor real, tiene el mérito de haber sido el primer intentode medir la distancia a las estrellas, por un procedimiento fotométrico. Pone además demanifiesto lo muy alejadas que se encuentran las estrellas.

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1.11.03 Christiaan Huygens y la Óptica:

En su obra “Traité de la Lumière” Huygens plantea la teoría ondulatoria de la luz.El gran Isaac Newton había postulado una teoría corpuscular para explicar la naturalezade la luz y bajo la tremenda influencia intelectual de Newton la teoría de Huygens,

totalmente diferente, fue olvidada por mucho tiempo, hasta comienzos del siglo XIX,donde los experimentos de Fresnel y de Young le dieron un renovado impulso. Sinembargo la historia no puede olvidar que Christiaan Huygens, con su óptica, llega máslejos en profundidad conceptual, que su insigne rival inglés.

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BIBLIOGRAFIA:

F. Arago, "Grandes Astrónomos Anteriores a Newton", Espasa-Calpe, Buenos Aires,1962.

D. Papp y J. Babini, "Panorama General de Historia de la Ciencia", Vol. VII, Espasa-Calpe, B. Aires, 1954.

G. Abetti, "Historia de la Astronomía", Fondo de Cultura Económica, Breviario#119,México, 1956.

P. Moore, "Astronomía", Vergara, Barcelona, 1963.

F. Hoyle, "Astronomy", Crescent Books, Londres, 1962.