astronomía (ast 0111-2)

Astronomía (AST 0111-2)#astro011-2

http://astro.puc.cl/~npadilla/Docencia/Docencia.html

Prof. Padilla

1. In Situ2. Telescopios3. Observación4. Luz

Temario Obtención

de datos

Elementos en estrellas

Información Espectral

Característica Espectral

Información Obtenida

Máximo del espectro continuo

Temperatura (Ley de Wien)

Líneas presentes Composición química

Intensidad de las líneas

Composición, Temperatura

Ancho de las líneas Temperatura, rotación, densidad, campo magnético, V (turbulencia)

Efecto Doppler Velocidad radial

La espectroscopía es la herramienta más poderosa de la Astronomía.

Temario

• TIEMPO: Calendarios

Días Julianos

Medidas de tiempo

FIA 0111- Astronomía Nelson Padilla (P. U. Catolica)

Calendarios (y el fin del

mundo)


CALENDARIOSn Importancia de medir el paso del tiempo en distintas civilizaciones

humanas. Ejemplo: calendario Maya, muy avanzado. n Históricamente se impuso el calendario de la República Romana:

uSemana: de 7 días, cada uno una estrella errante • Sábado Saturno • Domingo Sol • Lunes Luna • Martes Marte • Miércoles Mercurio • Jueves Júpiter • Viernes Venus

uMes: entre 28 y 31 días, asociado con el período sinódico (fases de la Luna)

uAño: asociado con el período de revolución de la Tierra alrededor del Sol y la repetición de las estaciones

• 12 meses • 52 semanas

FAS

TIFIA 0111- Astronomía Nelson Padilla (P. U. Catolica)

n Consenso en división de años en meses y en días. n Conociendo en número del día y el nombre del mes

podemos referirnos con precisión a cualquier día del año. n Dificultad: hay 365.2422 días en un año

u12 meses de 29.5 días no hacen un año. Un mes extra debía agregarse cada pocos años debido al desfase.

uSi tomamos 365 días en un año hay un desfase de 0.2422 días por año. Después de 100 años habría 24 días de desfase.

CALENDARIOS


Calendario Juliano Julio Cesar en el año 46 aC trató de arreglar las cosas adoptando las

sugerencias del astrónomo alejandrino Sosígenes: «Se sabía que el año trópico duraba 365.25 días. «Por convención se estableció que tres años consecutivos tengan 365 días, seguido por un año con 366 días.

«Un día se agrega en febrero cada 4 años: año bisiesto. Se reduce muchísimo el problema; ahora, después de 100 años la

diferencia es sólo de un día. Julio Cesar murió el año 44 ac, y se llamó mes de Julio en su honor (y

Agosto más tarde en honor a su hijo Augusto). Este calendario funcionó bien hasta que en el siglo XVI había

una discrepancia apreciable entre las estaciones y la fecha.


Calendario Gregorianon La discrepancia entre el año Juliano y el año trópico es de 11m14s. En 1582 esa

diferencia era de 10 días. n El Papa Gregorio XIII mejoró la situación:

uAbolió los días entre el 5 y 14 de Octubre de 1582. uDispuso saltarse tres días cada cuatro siglos.

n En su calendario reformado los años que terminan en dos ceros (e.g. 1900, 2000) son años bisiestos si son divisibles por 400.

n 400 años civiles contienen (400x365)+100-3=146097 días de tal forma la longitud media de un año civil es 1460970/400=365.2425 días

n Un año trópico tiene 365.242199 días solares medios = 365d05h48m46s n Con esta reforma, el calendario es correcto hasta un día cada 3300 años. n Los países católicos lo adoptaron inmediatamente, pero los protestantes no, hasta épocas

más recientes. Entre 1582 y 1923, ambas fechas se listaban para evitar confusion (Juliana y Gregoriana)

n Una nueva reforma propuesta por Herschel decidió no hacer bisiestos los años 4000, 8000, etc. Por lo tanto, el calendario actual pierde un día sólo cada 20000 años.


Tiempo UniversalGMT = Greenwich Mean Time, UT = Universal Time n Está relacionado con el movimiento del Sol como es observado en el meridiano de

Greenwich, longitud = 0. Disputa con el meridiano de París. n Tiempo local en un país está relacionado con GMT y su zona horaria. n El tiempo en un lugar se refiere a un punto del huso horario (algo arbitrario, que

puede estar hasta 2hrs del tiempo solar).

Text


Ahorro de veranon Controversial (complejo): aprovechar más horas del día después de horario laboral. n Positivo: ~0.5% ahorro energético?, retail, deportes; Negativo: granjas, confusión.n Atribuído a Benjamin Franklin (satíricamente propuso que Paris se levantara temprano para

ahorrar velas). n Pero solo se pudo aplicar con comunicaciones modernas (>1900s).n Versión moderna propuesta por Hudson en NZ durante WWI (1918)

Medición del tiempo

Historia del reloj


n Usar el sol como los antiguos no nos sirve, necesitamos relojes de precisión. n Por ejemplo, los púlsares tienen períodos de rotación de milisegundos

Reloj Precisión

Sol minutos

Péndulo segundos

Mecánicos 1s/año

Cuarzo 1s/10años

Atómico Cs 1s/6000años

Atómico H Maser 1s/100000años



n Una cosa es medir un intervalo de tiempo de manera precisa, pero otra cosa distinta es medir intervalos de tiempo largos en el pasado.

n La ciencia moderna posee varios métodos elaborados y precisos de medir el tiempo pasado: uBiología: anillos de árboles uFísica-química: decaimiento del

radioisótopo C14

uAstronomía: evolución estelar


Día sidéreo vs. Día solarn Hay ≈ 365.25 días solares en un año, el tiempo que demora el Sol

en volver a la misma posición con respecto a las estrellas. n En este tiempo la Tierra ha dado 366.25 vueltas, número de días

siderales en un año. n Cada día sidéreo es un poquito más corto que el día solar.

uDía solar = 24h 00m 00s uDía sidéreo = 23h 56m 04.1s

n Tiempo sidéreo en Greenwich coincide cada año con GST en el equinoccio de otoño (∼Septiembre 21), de ahí en adelante tal que ST va más rápido que GMT.

n Definición de ST: ángulo horario del equinoccio vernal. n Día sidéreo comienza (00h 00m 00s) cuando el equinoccio vernal

está en el meridiano.


Tiempo de Efemérides (ET)UT y ST están ligados al período de rotación de la Tierra. Sin embargo este período no es constante, muestra pequeñas fluctuaciones,

del orden de segundos a minutos. El origen de las discrepancias no se conoce, pero se asocian a irregularidades

en el movimiento de rotación de la Tierra. Por ejemplo, el día se alarga 1/2000 sec cada 100 años (0.000005 sec/yr)

debido a la acción gravitatoria de la Luna. Los astrónomos necesitan medir tiempo en forma uniforme. Se usa el Tiempo

de Efemérides (ET). El ET es calculado por el movimiento de la Luna, que se supone uniforme.

ET-UT=51 seg (Ene 1900 vs Ene 1980)


Conceptos clave:

Historia y mecánica de calendarios/tiempo (origen, formato, etc) Cómo seguimos el tiempo?

Precisión e importancia de seguir el tiempo Cómo obtenemos medida precisa del tiempo?

Temario• COSMOLOGIAS

GEOCENTRICA Y HELIOCENTRICA

Astronomía griega Ptolomeo Copérnico Brahe Galileo Kepler Leyes de Kepler Newton Leyes de Newton Órbitas, satélites


Un poco de

historiaFIA 0111- Astronomía Nelson Padilla (P. U. Catolica)

Astronomía Griegan Escuela de Alejandría (post Aristoteles)

n Aristarco de Samos (310-230 ac): n explicó las fases de la Luna, n trató de medir la distancia al Sol y la Luna, n creía que el Sol era el centro del Universo.

n Eratóstenes (276-195 o 196 ac): nmidió la circunferencia de la Tierra usando la sombra del Sol vista desde Alejandría y Asuán.

nHiparco (Hipparchus)


Astronomía GrieganHiparco (???-??? 150 ac):

n construyó un observatorio astronómico en Rodas, n hizo un catálogo de estrellas, asignando coordenadas a cada una y definiendo sus magnitudes, n descubrió que el polo celeste se mueve lentamente (precesión), n midió la distancia a la Luna como 59 veces el radio terrestre (60 es el valor correcto), n determinó el largo del año con 6 minutos de precisión, n midió cuidadosamente el movimiento del Sol, la Luna y los planetas, lo que permitió predecir los eclipses, n postuló que la órbita del Sol es excéntrica, n descubrió que el perihelio era en Diciembre (ahora es a principios de Enero).


Teoría Geocéntrica


n Los griegos creían que la Tierra estaba en el centro del Universo: Teoría Geocéntrica

n Mayor exponente: Ptolomeo, quien explicaba que el Sol, la Luna, los planetas y la bóveda celeste giran alrededor de la Tierra.

n Se conocían cinco planetas en la antigüedad, además de la Luna y el Sol: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter y Saturno.

n Los observadores cuidadosos de la antigüedad se dieron cuenta que los planetas se mueven con respecto a las estrellas fijas en el cielo.

n Ese movimiento se realiza en el plano de la eclíptica. n Planeta = Vagabundo, Errante n Esos movimientos sobre la eclíptica no son uniformes:

uMovimiento directo: hacia el este uMovimiento retrógrado: hacia el oeste



Movimiento Retrógradon Los planetas se mueven hacia el Este alrededor del Sol en órbitas casi circulares en el plano de la eclíptica. Sin embargo, a veces su movimiento aparente se frena y cambia de dirección, haciendo un lazo hacia el Oeste. Eso se llama movimiento retrógrado. Ejemplo: paso de Marte con respecto a las estrellas lejanas en la figura.


n Ptolomeo (140 ac ???) presentó esta cosmología Geocéntrica en el Almagesto, con su teoría de los deferentes y epiciclos trataba de explicar los movimientos de los planetas.

n Ptolomeo postuló que cada planeta se movía en un círculo mayor alrededor de la Tierra (deferente), pero describiendo una pequeña órbita (epiciclo) como se muestra en el diagrama.

n Eso explicaría los movimientos retrógrados.



n Como los movimientos no parecían ser circulares uniformes, Ptolomeo propuso que los deferentes eran excéntricos, y que los epiciclos se movían alrededor de ecuantes.

n El sistema era muy complejo, pero podía explicar las observaciones. El éxito en explicar los movimientos retrógrados valió que esta teoría fuera aceptada hasta el siglo XVII.

n Notar el orden de los planetas.


Teoría Heliocéntrica: Copérnicon Nicolás Copérnico (Mikolaj Kopernik, 1473-1543) estudió leyes y medicina, pero prefirió la astronomía. n En De Revolutionibus propuso que el Sol es el centro del sistema, y que la Tierra era sólo uno de los 6 planetas que giraban en torno al Sol. n Sus ideas fueron aceptadas cien años después de su muerte. n Esta teoría también explica los movimientos retrógrados. n Además, calculó las distancias de los planetas al Sol.

PLANETA COPERNICO HOY

Mercurio 0.38 ua 0.387 ua

Venus 0.72 ua 0.723 ua

Tierra 1.00 ua 1.00 ua

Marte 1.52 ua 1.52 ua

Júpiter 5.22 ua 5.20 ua

Saturno 9.18 ua 9.54 ua

Movimiento Retrógrado


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Teoría Heliocéntrican Copérnico además reconoció la diferencia entre los períodos sinódicos (observados desde la Tierra) y sidéreos (reales) de los planetas. n Se dio cuenta de cuáles planetas están más cerca del Sol, y más lejos (e.g. Mercurio y Venus siempre están junto al Sol). n Configuraciones de los planetas:

Planetas superiores: - Conjunción - Oposición

Planetas inferiores: - Conjunción superior - Conjunción inferior

n Problema: asumía órbitas circulares, no elípticas.


Teoría Heliocéntrica


Teoría Heliocéntrica

n Filosóficamente, la teoría de Copérnico revolucionó el mundo científico: la Tierra no es nada especial, es sólo uno de los planetas. n Ese es el Principio Cosmológico de Copérnico. n No somos el centro del Universo.


No somos el centro del Universo!


Noticias 28/3: Cristobal Camacho Felipe Canales

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