¿Qué inventó Galileo?

Galileo está considerado uno de los mayores astrónomos de todos los tiempos. Su descubrimiento de las principales lunas de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes y Calisto) revolucionó la astronomía y contribuyó a acelerar la aceptación del modelo copernicano del universo. Sin embargo, Galileo también es conocido por los numerosos inventos científicos que realizó a lo largo de su vida.

Estos incluyen su famoso telescopio, pero también una serie de dispositivos que tendrían un profundo impacto en la topografía, el uso de la artillería, el desarrollo de los relojes y la meteorología. Galileo creó muchos de ellos para ganar dinero extra y mantener a su familia. Pero, en última instancia, ayudarían a cimentar su reputación como el hombre que desafió siglos de nociones previamente sostenidas y revolucionó las ciencias.

Balanza hidrostática:

Inspirado por la historia de Arquímedes y su momento «Eureka», Galileo comenzó a investigar cómo los joyeros pesaban los metales preciosos en el aire, y luego por desplazamiento, para determinar su gravedad específica. En 1586, a la edad de 22 años, teorizó sobre un método mejor, que describió en un tratado titulado La Bilancetta (o «La pequeña balanza»).

En este tratado, describió una balanza precisa para pesar cosas en el aire y en el agua, en la que la parte del brazo en la que se colgaba el contrapeso estaba envuelta con hilo metálico. La cantidad que debía mover el contrapeso cuando se pesaba en el agua podía entonces determinarse con gran precisión contando el número de vueltas del alambre. De este modo, la proporción de metales como el oro y la plata en el objeto podía leerse directamente.

Bomba de Galileo:

En 1592, Galileo fue nombrado profesor de matemáticas en la Universidad de Padua y realizaba frecuentes viajes al Arsenal, el puerto interior donde se equipaban los barcos venecianos. El Arsenal había sido un lugar de invenciones e innovaciones prácticas durante siglos, y Galileo aprovechó la oportunidad para estudiar en detalle los dispositivos mecánicos.

En 1593, se le consultó sobre la colocación de los remos en las galeras y presentó un informe en el que trataba el remo como una palanca y hacía correctamente del agua el punto de apoyo. Un año más tarde, el Senado veneciano le concedió la patente de un dispositivo para elevar el agua que dependía de un solo caballo para su funcionamiento. Esto se convirtió en la base de las bombas modernas.

Para algunos, la bomba de Galileo era una mera mejora del tornillo de Arquímedes, desarrollado por primera vez en el siglo III a.C. y patentado en la República de Venecia en 1567. Sin embargo, hay pruebas aparentes que conectan el invento de Galileo con el diseño anterior y menos sofisticado de Arquímedes.

Reloj de péndulo:

Durante el siglo XVI, la física aristotélica seguía siendo la forma predominante de explicar el comportamiento de los cuerpos cercanos a la Tierra. Por ejemplo, se creía que los cuerpos pesados buscaban su lugar natural o de reposo, es decir, en el centro de las cosas. Como resultado, no existía ningún medio para explicar el comportamiento de los péndulos, donde un cuerpo pesado suspendido de una cuerda se balanceaba hacia adelante y hacia atrás y no buscaba el reposo en el centro.

Ya había realizado Galileo experimentos que demostraban que los cuerpos más pesados no caían más rápido que los más ligeros, otra creencia coherente con la teoría aristotélica. Además, también demostró que los objetos lanzados al aire se desplazan en arcos parabólicos. Basándose en esto y en su fascinación por el movimiento de ida y vuelta de un peso suspendido, empezó a investigar los péndulos en 1588.

En 1602, explicó sus observaciones en una carta a un amigo, en la que describía el principio del isocronismo. Según Galileo, este principio afirmaba que el tiempo que tarda el péndulo en oscilar no está relacionado con el arco del péndulo, sino con su longitud. Comparando dos péndulos de longitud similar, Galileo demostró que oscilarían a la misma velocidad, a pesar de ser arrastrados a diferentes longitudes.

Según Vincenzo Vivian, uno de los contemporáneos de Galileo, fue en 1641, mientras estaba bajo arresto domiciliario, cuando Galileo creó un diseño para un reloj de péndulo. Desgraciadamente, al ser ciego en ese momento, no pudo completarlo antes de su muerte en 1642. Como resultado, la publicación de Christiaan Huygens de Horologrium Oscillatorium en 1657 es reconocida como la primera propuesta registrada de un reloj de péndulo.

El Sector:

El cañón, que fue introducido por primera vez en Europa en 1325, se había convertido en un pilar de la guerra en la época de Galileo. Al volverse más sofisticados y móviles, los artilleros necesitaban instrumentos que les ayudaran a coordinar y calcular sus disparos. Por ello, entre 1595 y 1598, Galileo ideó y mejoró una brújula geométrica y militar para uso de artilleros y topógrafos.

Las brújulas de artillero existentes se basaban en dos brazos en ángulo recto y una escala circular con una plomada para determinar las elevaciones. Mientras tanto, las brújulas matemáticas, o divisores, desarrolladas durante esta época, estaban diseñadas con varias escalas útiles en sus patas. Galileo combinó los usos de ambos instrumentos, diseñando una brújula o sector que tenía muchas escalas útiles grabadas en sus patas que podían utilizarse para una variedad de propósitos.

Además de ofrecer una forma nueva y más segura para que los artilleros elevaran sus cañones con precisión, también ofrecía una forma más rápida de calcular la cantidad de pólvora necesaria en función del tamaño y el material de la bala de cañón. Como instrumento geométrico, permitía la construcción de cualquier polígono regular, el cálculo del área de cualquier polígono o sector circular, y una variedad de otros cálculos.

Termómetro de Galileo:

A finales del siglo XVI, no existían medios prácticos para que los científicos midieran el calor y la temperatura. Los intentos de rectificar esta situación dentro de la intelectualidad veneciana dieron como resultado el termoscopio, un instrumento que se basaba en la idea de la expansión del aire debido a la presencia de calor.

En torno a 1593, Galileo construyó su propia versión de un termoscopio que se basaba en la expansión y contracción del aire en un bulbo para mover el agua en un tubo adjunto. Con el tiempo, él y sus colegas trabajaron para desarrollar una escala numérica que midiera el calor en función de la expansión del agua dentro del tubo.

Y aunque habría que esperar otro siglo antes de que científicos -como Daniel G. Fahrenheit y Anders Celsius- empezaran a desarrollar escalas de temperatura universales que pudieran utilizarse en un instrumento de este tipo, el termoscopio de Galileo supuso un gran avance. Además de poder medir el calor en el aire, también proporcionó por primera vez información meteorológica cuantitativa.

El telescopio de Galileo:

Aunque Galileo no inventó el telescopio, lo mejoró en gran medida. En el transcurso de muchos meses durante 1609, dio a conocer múltiples diseños de telescopios que llegarían a conocerse colectivamente como Telescopios Galileanos. El primero, que construyó entre junio y julio de 1609, era un catalejo de tres potencias, que sustituyó en agosto por un instrumento de ocho potencias que presentó al Senado veneciano.

Para octubre o noviembre siguientes, consiguió mejorar este instrumento con la creación de un telescopio de veinte potencias, el mismo que utilizó para observar la Luna, descubrir los cuatro satélites de Júpiter (a partir de entonces conocidos como las Lunas de Galilea), discernir las fases de Venus y resolver las manchas nebulares en estrellas.

Estos descubrimientos ayudaron a Galileo a avanzar en el modelo copernicano, que esencialmente afirmaba que el Sol (y no la Tierra) era el centro del universo (también conocido como heliocentrismo). Continuó perfeccionando sus diseños, creando finalmente un telescopio que podía aumentar los objetos en un factor de 30.

Aunque estos telescopios eran humildes para los estándares modernos, eran una gran mejora sobre los modelos que existían durante la época de Galileo. El hecho de que lograra construirlos todos él mismo es otra razón por la que se consideran sus inventos más impresionantes.

Debido a los instrumentos que creó y a los descubrimientos que ayudaron a realizar, Galileo es reconocido con razón como una de las figuras más importantes de la Revolución Científica. Sus numerosas contribuciones teóricas a los campos de las matemáticas, la ingeniería y la física también desafiaron las teorías aristotélicas que habían sido aceptadas durante siglos.

En resumen, fue una de las pocas personas que -a través de su incansable búsqueda de la verdad científica- cambió para siempre nuestra comprensión del universo y de las leyes fundamentales que lo rigen.

Universe Today tiene artículos sobre el telescopio de Galileo y los científicos quieren exhumar el cuerpo de Galileo.

Para más información, consulte el Proyecto Galileo y Galileo el telescopio y las Leyes de la Dinámica.

Astronomy Cast tiene un episodio sobre la elección y el uso de un telescopio y cómo construir el suyo.