Curso de Astronomía, parte 1

En esta primera parte del curso vamos a ver los siguientes temas: Introducción a la astronomía. Un poco de historia, las constelaciones, el brillo de las estrellas. Cuestiones y aplicaciones.

Os recomendamos que os bajéis al ordenador la aplicación gratuita Stellarium, este es un planetario de código abierto que muestra un cielo auténtico en 3D, tal como lo que ve a simple vista, con binoculares o un telescopio. También lo podeis obtener para móvil (totalmente recomendable para aprender el firmamento): Stellarium móvil

El programa os hará falta para algún ejercicio y para comprobar lo aprendido, pero intentaré sí alguien no se lo puede descargar que queden claros todos los contenidos. También recomendamos sí os es más fácil imprimir los contenido de todos los textos y que sigáis los vínculos que hay en cada tema para completar el texto. Tomarlo con calma pues el curso cuando se complete estará en la pestaña de paginas para siempre en la parte superior de la página web, con lo que lo podéis consultar siempre que lo queráis.

Al final del tema hay dos cuestiones y una actividad, son para simplemente contrastar lo aprendido y saber un poco más. Sí deseáis el diploma en pdf simbólico me enviáis las soluciones de las cuestiones al correo josevte.miuniverso@outlook.com, eso será cuando tengáis las 8 cuestiones hechas (2 por tema), entonces tendréis vuestro pequeño regalo en pdf. Sí vais a hacer el curso, sí os parece podéis dejar un comentario al final del tema o por privado en el correo, así tendremos nota de todas las personas que lo siguen quieren hacer, no hay fecha fin del curso, estará siempre disponible. Espero que os guste.

Comenzamos!!

1.- Introducción a la Astronomía. Un poco de historia

La astronomía es tan antigua como el ser humano, desde el hombre primitivo hasta la actualidad se ha producido una observación continua del cielo, de los astros, del espacio maravillando y aterrorizando a cientos de culturas a lo largo de los milenios. Hablaremos un poco de los primeros pasos de la astronomía.

De los primeros signos de observación del cielo son los hallazgos de erizos de mar fósiles con marcas correspondientes a las estrellas más brillantes de la Osa Mayor u Orión hechas por el hombre prehistórico.

Los chinos XX siglos A.C. tenían un tribunal para establecer un calendario que fijaba las fiestas, eclipses, etc. Pueblos como el Azteca o el Egipcio tenían un calendario que tenia 360 más 5 días, no se sabe a ciencia cierta en que épocas los aztecas inventaron este calendario, en el que incluso aparece el ciclo de Venus; pero sí se puede afirmar que en el siglo XXVIII antes de J.C. existía el de los egipcios, el cual constaba de doce meses de treinta días cada uno. En el que cada cuatro años se producía un retraso de un día en relación con el año solar, por lo que se le llamó “año vago”.                  

En la Grecia clásica ya se empiezan a explicar ciertas cosas de la naturaleza. Uno de los cambios decisivos para que empiece este pensamiento científico es la existencia de la escritura. Los autores de esta época tienen en común que intentaban explicar el mundo, la materia, el universo… basándose en la observación, sin experimentación. Buscaban explicaciones de las cosas que perciben buscando explicaciones que no perciben, pero lógicas.

Un concepto muy usado era el pneuma que explicaba el aire, pensaban que la materia podía tener alma y vida. Debía haber una especie de logos, lógica de funcionamiento. Utilizaban la analogía de la sociedad humana para describir el cosmos. Así por ejemplo describían al cosmos como dos grandes metáforas, el cosmos es o un gran animal ó un artefacto. Platón utilizará las dos metáforas. Platón (427-347 a.de C.) presentó sus estudios en forma de diálogos.

Veamos sus ideas cosmológicas; Estas las explicaba mediante un personaje llamado Demiurgo, que significa artesano. Lo representa como creador del mundo el cual lo crea a partir del caos. Para Platón el movimiento de los planetas es perfecto, ya que han sido creados por un ser perfecto, este ser es el que produce el movimiento de los astros.

Para los Griegos la curva perfecta era la circunferencia, cuya carencia de principio y fin simbolizaba el carácter eterno de la divinidad; por tanto, los astros describían en sus trayectorias dicha figura geométrica y además, tenían forma de esfera. La tierra estaba en el centro del universo, los planetas y el sol eran esferas de órbitas circulares.

Nadie dudó de la exactitud de esta teoría, salvo Aristarco de Samos (310-230 a. de C), que anticipándose dieciocho siglos a Copérnico, admitió el sistema solar heliocéntrico, supuso que tanto el sol como las estrellas permanecían inmóviles y que la tierra se movía en círculos alrededor del astro rey y entorno así misma (rotación), teoría no muy bien acogida en la época y que cayó rápidamente en el olvido.Un discípulo de Platón ,Eudoxio, dio también su visión cosmológica. Eudoxio para explicar el movimiento planetario tomó varias esferas articuladas, descompuso los movimientos de los astros en grados de libertad, y a cada grado de libertad le correspondía una esfera. Según la hipótesis de Eudoxio los movimientos de unos cuerpos originaba el movimiento de los restantes. Esta explicación no justificaba los movimientos distintos observados en los cuerpos celestes, esto es, el directo, contrario al giro de las agujas del reloj, propio de numerosas estrellas y planetas, y el retrógrado, contrario a las agujas del reloj característico ,por ejemplo ,de Venus.

Apolonio de Pergamo aportó un intento de solución para este problema, ideó el sistema de los epiciclos y los deferentes, conforme al cual cada planeta recorría una circunferencia con movimiento uniforme, o epiciclo, y el centro de la circunferencia de movía alrededor de la tierra, o deferente. Por tanto según la posición del planeta, unas veces su movimiento, visto desde la tierra, era retrogrado y otras directo.

En el mismo periodo, Hiparco apoyó este sistema y efectuó numerosas observaciones muy precisas, con las cuales confeccionó un catálogo de estrellas. Al comparar sus datos con otros anteriores, observó que las latitudes permanecían constantes, y que las longitudes variaban, aumentando todas en la misma magnitud respecto al tiempo.

También hace  2200 años, otro gran astrónomo griego, Eratóstenes, determinó a partir de las sombras que proyectaban los objetos en dos localidades distintas y muy alejadas, la circunferencia de la Tierra (40.000 Km)…

eratostenes

En siglos posteriores grandes científicos como Galileo, Copernico, Newton, etc sentaron la base de la actual teoría en la que la Tierra no es más que un pequeño planeta orbitando una pequeña estrella en una galaxia enorme de un Universo inmenso.

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2.-Las constelaciones

Desde la antigüedad el ser humano ha tratado de describir y estudiar el cosmos, miles de puntos brillantes les rodeaban todas las noches, los observaban, los estudiaban y llegaron a descubrir cosas grandiosas a simple vista.

Por ejemplo hace  2200 años como hemos visto en el punto anterior, Eratóstenes determinó, a partir de las sombras que proyectaban los objetos en dos localidades distintas y muy alejadas, la circunferencia de la Tierra (40.000 Km)… hace 2200 años!…

Captura
Carl Sagan en su fabulosa serie COSMOS explicando cómo Eratostenes consiguió medir la circunferencia de la Tierra.

Como hemos visto el griego Aristarco (310 a.c.-230 a.c), propuso al Sol como centro del sistema planetario, como veis 300 años antes de cristo ya se pensaba que el centro del sistema solar era el Sol. Después llegaron siglos en los que el oscurantismo eclipsó estas ideas y no fue hasta la época del renacimiento cuando la percepción del mundo cambió y nos dimos cuenta de que no somos el centro del mundo, si no una simple mota de polvo en el océano cósmico.

Pero las estrellas seguían observándose, miles de puntitos brillantes moviéndose en el cielo, había que dar nombre y forma a tanta estrella. Habría que crear constelaciones, esto es simplemente agrupar estrellas cercanas en la bóveda celeste en una determinada forma, Agrupaciones en las que las estrellas no tienen relación alguna entre sí, tan solo lo cerca que estén desde nuestra perspectiva. Y eso empezó a hacerlo el astrónomo griego Ptolomeo  en el año 150 d.c. llegando nombrar a un total de 48 constelaciones, el número fue aumentando debido a navegantes y diseñadores de mapas celestes. Los navegantes encontraron nuevas constelaciones en sus viajes por el océano, y los diseñadores de mapas celestes fueron rellenando huecos entre constelaciones con nuevas constelaciones. Contribuyeron notablemente a esto el astrónomo alemán Johann Bayer (1572-1625), el polaco Johannes Hevelius (1611-1687) y el francés Nicolas Lacaille (1713-1762). Este último introdujo 14 nuevas constelaciones, que recibieron el nombre de instrumentos utilizados por artistas y científicos, en zonas del hemisferio sur no visibles desde regiones del mediterráneo. Otros astrónomos inventaron constelaciones para rellenar huecos entre las figuras reconocidas por los griegos, fue de una forma arbitraria y así se quedo en el cielo, las constelaciones no tienen los mismos limites. Actualmente tenemos 88 constelaciones adoptadas oficialmente por la International Astronomical Union (IAU) en 1930.

Las estrellas se proyectan como objetos puntuales en la esfera celeste que es el cielo que nos rodea, estas estrellas tienen un movimiento aparente debido a la rotación de la Tierra, salen por el este y se ponen por el oeste.

estrellas.JPG
IMPORTANTE: En este dibujo podemos ver los puntos cardinales, Norte, Sur, Este y Oeste, que están en el horizonte del observador. En la esfera celeste tenemos el Zenith que es el punto más alto en el cielo, estaría sobre nuestra cabeza, el punto contrario se le llama Nadir (bajo nuestros pies). La línea que une en la esfera celeste el norte con el sur y pasa por la estrella polar se le denomina meridiano del lugar.

Las constelaciones son útiles porque facilitan la localización de las estrellas y los campos celestes y ayudan a la navegación.

Captura

Por ejemplo a partir de la Osa mayor podemos encontrar la estrella polar, y por tanto en Norte:

polar

 Para establecer el calendario y fijar las estaciones, los astrónomos de la antigüedad anotaban las constelaciones que eran visibles antes de la salida del Sol y después del ocaso. De esta manera dividieron la eclíptica en doce partes iguales, cada una de la cuales recibió el nombre de una constelación. El conjunto recibe el nombre de Zodiaco porque la mayoría tienen nombre de animales.

En la actualidad sabemos que son trece (doce más Ofiuco) y que el tiempo que permanece el Sol en cada una de ellas es variable, estando comprendido entre 6 y 38 días.

zodiaco

Los catálogos estelares son mapas en los que se representan las posiciones de las estrellas, nebulosas y otros objetos celestes de acuerdo con sus coordenadas ecuatoriales y para un instante dado que se conoce como la época del catálogo. En esos catálogos las estrellas se identifican según su brillo por las letras del alfabeto griego.

Captura

El cielo va cambiando debido al movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol, tenemos cielos diferentes según la estación del año y de la posición de la Tierra en la que estemos, así por ejemplo en el hemisferio sur no ven la estrella polar, que solo se observa en el Norte. Y a lo largo del día las estrellas van cambiando de posición en el cielo debido a la rotación de la Tierra.

       Cambio de posición de la estrella Aldebaran (Tauro) en una hora

3.- El brillo de las estrellas

Sí nos fijamos en las estrellas nos daremos cuenta que tienen diferente brillo, las hay muy brillantes y otras muy débiles. Ese brillo no se debe en sí a lo lejos o cerca que puedan estar que en cierto modo también influye sino a la cantidad de energía que irradian. Este brillo sobre la bóveda celeste es un brillo aparente.

Para catalogar el brillo de las estrellas se utilizan muchos métodos pero aquí voy a explicar en primer lugar el método más sencillo, el utilizado por el astrónomo Griego Hiparco.

Hiparco clasificó las estrellas en categorías, a las que denominó magnitudes. La primera categoría o primera magnitud correspondía a las estrellas más brillantes y que aparecían en cuanto se ponía el Sol. Las estrellas que eran aproximadamente la mitad de brillantes las denominó de segunda magnitud, y así sucesivamente hasta las de sexta magnitud, que son las estrellas más débiles a simple vista y eran las que empezaban a desaparecer al amanecer. Entonces su clasificación fue: de 1 a 6 según disminuía el brillo

Captura
     Estrella Vega (Lira)

Por tanto Pobson determinó que:

-La magnitud aparente depende linealmente del logaritmo decimal del brillo. La escala es negativa, o sea, cuanto mayor sea la magnitud, menor sera el brillo. Una diferencia de cinco unidades en magnitud aparente corresponde a una relación entre brillos de 100. Con todo eso se puede escribir la expresión siguiente para la magnitud aparente m:

Captura

Donde es el brillo aparente de la estrella y bel brillo aparente de una estrella tomada como referencia, que establece el origen de la escala y se toma de manera que las medidas coincidan aproximadamente con la clasificación de Hiparco.

En el cielo se toma como referencia la estrella Vega, cuyo brillo aparente es: 0.0, a partir de ahí y en comparación con ella podemos clasificar otras estrellas, por ejemplo:

Estrella polar: Brillo: 1.97

Arturo: Brillo: -0.04

Sirio: Brillo: -1.46

Y nuestros astros más grandes tienen por tanto un brillo mucho mayor:

La Luna llena: -12 ,   El Sol: -26

sol luna
Comparación del tamaño aparente de la Luna y el Sol

Hay una constelación en la que tenemos prácticamente todas las magnitudes mayores de 0, se trata de la Osa Menor. Observando sí podemos ver todas o algunas de  sus estrellas podremos determinar la calidad de cielo estrellado.

Captura

Ahora lo más sencillo para practicar reconocer el brillo de las estrellas es tener a mano un pequeño planisferio e ir adivinado el brillo de las estrellas a partir de otras de referencia. Cuando sepamos hacer esto seremos capaces hasta de decir el brillo de una estrella fugaz en comparación con el resto de estrellas.

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Cuestiones:

1.- Busca información sobre una constelación que conozcas o que te parezca interesante, y quédate con los siguiente datos, estrellas más importantes, que tipos de estrellas son, así como el dibujo de la constelación. Adjuntado esto en un documento word o pdf (sí lo quieres entregar)

2.- Sí tienes instalado el programa stellarium ya en el pc o móvil visualiza antes los siguientes vídeos y realiza la siguiente cuestión: busca constelaciones en una fecha determinada, la que deseéis. Adjunta una captura de pantalla del cielo que se observa en el simulador y explica que constelación está en el cenit y los objetos más interesantes de esa noche.

Los que queráis enviar las cuestiones hacerlo a josevte.miuniverso@outlook.com

Actividad: Sal a tu terraza, a tu balcón…, busca constelaciones e identifica constelaciones. Para ello podéis adquirir un planetario celeste o simplemente bajar alguna aplicación para móvil en la que podáis ver desde vuestro móvil en directo y en la dirección que deseéis las constelaciones. Os dejo un enlace con algunas aplicaciones interesantes, para mí la mejor es stellarium aunque para móvil es de pago (poco más de un euro), pero hay otras muchas: aplicaciones

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