viernes, 29 de enero de 2016

Curso.- 2. El observador

El siguiente es el índice de temas de mi cuaderno del curso, con los números de página correspondientes:


Egipto y Babilonia  …………………………………………………………………………  2
Grecia  ………………………………………………………………………………………  5
Copérnico  ………………………………………………………………………………….  12
Brahe  ……………………………………………………………………………………….  16
Kepler  ……………………………………………………………………………………….  17
Galileo  ………………………………………………………………………………………  23
Newton  ……………………………………………………………………………………..  23
Einstein  ……………………………………………………………………………………..  27
Mecánica celeste  …………………………………………………………………………..  29
Forma de la Tierra  …………………………………………………………………………  35
Luna  …………………………………………………………………………………………  36
Movimientos de la Tierra  ………………………………………………………………….  39
Eclipses  ……………………………………………………………………………………..  50
Nociones de física  ………………………………………………………………………….  53
Medidas de distancia y movimientos estelares  ………………………………………….  57
Espectroscopía  ……………………………………………………………………………...  67
Leyes de la radiación  ……………………………………………………………………….  70
Instrumentos astronómicos  ………………………………………………………………...  74
Absorción y emisión de energía  ……………………………………………………………  79
Clasificación espectral  ………………………………………………………………………  84
(Determinación de abundancias relativas)  ………………………………………………..  85
(Ensanchamiento de las rayas espectrales)  ………………………………………………  86
Diagrama H-R  ………………………………………………………………………………...  87
Magnitud, brillo y luminosidad  ………………………………………………………………  90
Estrellas variables  ……………………………………………………………………………  92
Estrellas binarias  ……………………………………………………………………………..  96
Reacciones nucleares  ……………………………………………………………………….  99
Evolución estelar  ……………………………………………………………………………..  103
Vía Láctea  …………………………………………………………………………………….  117
Universo extragaláctico  ……………………………………………………………………..  122
Cosmología  …………………………………………………………………………………..  130

No aparece el tema de la primera página porque son las pocas notas de la primera clase, que fue apenas una explicación sencilla, como de inducción al asunto (o una "primera aproximación", como tanto dicen en las ciencias cuando se intenta comenzar a entender algo complicado, para luego ir profundizando), sobre la situación del observador en los tres casos posibles según su latitud: estando en un polo, en el ecuador (las dos situaciones extremas) y en latitudes intermedias (o sea, entre el ecuador y uno de los dos polos).  Sendos diagramas muestran el movimiento aparente del cielo (o la "bóveda celeste", como llaman a la cúpula imaginaria, una semiesfera o hemisferio al que parecen estar adheridos los astros), que es diferente con respecto al horizonte según la latitud del observador y es una manifestación del movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje, el "eje terráqueo".  (Antes de imponerse el modelo geocéntrico generalmente se creía que era un movimiento real, del cielo mismo, mientras que la Tierra permanecía estacionaria en el centro del Universo.)  

En el primero de los tres casos antedichos la trayectoria de una estrella es paralela al horizonte, en el segundo, perpendicular al mismo y en el tercero, oblicua (inclinada).  En todos los tres dibujos que muestran las trayectorias de las estrellas el observador aparece representado en el centro de la base de una cúpula transparente como una crucecita con un punto (su cabeza) en el extremo superior del trazo vertical, algo así como un espantapájaros en un campo de cultivo. 

Se nos dibujó el del observador situado en el ecuador también con trayectorias oblicuas, como en el caso del observador en latitudes intermedias, pero para dar la idea de que corren sobre una superficie curva (la de la bóveda).  En las intersecciones de dichas trayectorias con la base de la cúpula aparece el símbolo del ángulo recto para indicar que son perpendiculares al horizonte.  Algunos textos sí muestran las trayectorias perpendiculares al mismo.  Puede que eso reduzca el riesgo de confundirse, siempre presente tratándose de algo como la astronomía, que resulta ser tan enredada en muchas ocasiones, sobre todo en esto de los movimientos de los astros, si no acompaña uno los diagramas con un esfuerzo de la imaginación para pasar desde el espacio bidimensional de la superficie plana hacia el tridimensional de los cuerpos celestes.

Bogotá está ubicada en el hemisferio norte, pero tan cerca al ecuador, apenas a 4 grados y medio de latitud norte, que ahí la oblicuidad del curso de las estrellas es imperceptible, así que es como si se estuviera sobre el ecuador.  Por eso el polo norte celeste (el de la bóveda celeste, que es una proyección del polo norte terrestre) está en esa ciudad casi en el horizonte norte (septentrional), apenas 4 y medio grados sobre él.  Un poco más al sur, a todo lo largo del ecuador, ese polo se sitúa exactamente en el horizonte. 

(Eso significa que el punto opuesto de la bóveda, que es el polo sur celeste, está la misma cantidad de grados de latitud por debajo del horizonte sur [meridional] en Bogotá, y si fuera un punto luminoso no se lo podría ver.  En cambio sí se ve la Cruz del Sur, muy cerca de ese horizonte y del polo sur celeste.

Señalemos desde ya que no hay ninguna estrella tan cerca de ese polo que lo permita ubicar de manera precisa, mientras que sí la hay en el otro polo, y es la Estrella Polar.  No siempre fue así, por el fenómeno de la "precesión de los equinoxios", descubierto por Hiparco hace ya más de dos milenios y que hace que las posiciones de las estrellas con respecto al ecuador celeste [la proyección del ecuador terrestre en la bóveda celeste] cambien continuamente, pero muy lentamente, en un movimiento circular de unos 26 mil años de duración que se manifiesta como un movimiento del polo norte celeste con respecto al fondo de estrellas, alrededor del polo de la eclíptica, que es el curso anual aparente del Sol sobre ese mismo fondo, y que manifiesta el movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol.  En el año 2.105 la Estrella Polar estará en su mayor aproximación al polo.  Ese movimiento hace que los catálogos estelares deban tener una fecha, porque las posiciones que dan para las estrellas no son invariables.  Todo esto es como para anticipar el tema afiligranado de los movimientos, de los que tiene la Tierra en total unos quince.)

Estas son las notas relacionadas con lo de la latitud del observador:



La esfera celeste gira alrededor del polo celeste de oriente a occidente debido al giro de la Tierra de occidente a oriente.  Ese movimiento aparente es una manifestación de la rotación terrestre.  Cerca de ese punto está la Estrella Polar, Alfa de la Constelación de la Osa Menor (α Ursa Minoris). 

[En la p. 41 se dice: "Al este se lo define como el sentido de rotación de la Tierra."  Cuando observamos el cielo toda una noche y vemos como van apareciendo las constelaciones por el oriente y desapareciendo por el occidente, sentimos que vamos avanzando con la Tierra hacia el oriente, en un movimiento circular que se nota al ver como las constelaciones a lado y lado dan botes.  Como ejemplo, estando en Bogotá, está lo que en inglés llaman "el Gran Cucharón", o Big Dipper, el grupo de estrellas más conocido por todos en Norteamérica por ser tan notorio, y que es apenas una parte de la Osa Mayor.  Sale en posición vertical.  Luego, a mitad de camino, queda en posición horizontal (mirando uno siempre hacia el norte), y por último termina su recorrido otra vez en posición vertical, pero invertido con respecto a la posición inicial, o sea, como "patas arriba". 

Basta con la observación de esos movimientos extravagantes para entretenerse toda la noche, pero además están las "estrellas fugaces" (no son estrellas, claro, sino meteoros), que no son algo insólito ni como de apenas una vez en la vida, como se imagina uno antes de aficionarse a la astronomía, y las lluvias de estrellas (que tampoco son estrellas), de las que hay varias en el curso del año y que compensan grandes desilusiones como la del Cometa Halley (mencionada en el prólogo).  ¿Quién necesita ver cometas caprichosos?  Nadie.  (No será raro que pase una nave extraterrestre y se acerque a ver que anda haciendo uno tan tarde en la noche, y que lo lleven a uno de paseo.  ¿Por qué no?) 

Además todo lo anterior se lo puede ver sin instrumentos.  Puede el observador novato pasar todo el primer año sin ellos (que sea un año porque en el curso del mismo unas van apareciendo y otras desaparecen, por el movimiento orbital de la Tierra) , aprendiendo a reconocer todas las constelaciones hasta poder pasearse entre ellas como por su propio barrio, sin que le hagan falta esos aparatos , o puede como mínimo conseguirse un catalejo barato de 30 aumentos parecido al de Galileo y al de los piratas, que no necesita trípode y puede uno cargar fácilmente a cualquier sitio, para ver la Luna llena como nunca la había visto.  Hace varios años uno de la marca Tasco me costó unos $ 25 mil en una Papelería Panamericana.  No invierten la imagen, como sí lo hacen los instrumentos astronómicos, así que puede uno usarlo también para ponerse a ver cualquier cosa en tierra, desde donde sea o encaramado en los cerros.

También me sirvió para investigar las Pléyades, que a ojo pelado aparecen como una mera mancha en la constelación del Toro.  Resultaron ser como una versión en miniatura del Gran Cucharón e incluso pude dibujarlas.  Son un cúmulo estelar del tipo "abierto" o "galáctico" y el cúmulo estelar más cercano.  Los japoneses le dicen Subaru.  La empresa automotriz del mismo nombre tiene como emblema sus seis estrellas más brillantes, que la gente con ojo de lince puede distinguir sin aparatos.]

Para un observador situado en un polo las estrellas nunca se ponen y el eje del polo celeste coincide con el eje de rotación.  Para uno situado en el ecuador el eje de rotación es paralelo al horizonte.  Las estrellas salen y se ponen perpendicularmente al horizonte.  Esto es más o menos lo que ocurre en Bogotá, que está a 4½° del ecuador.  Para uno que está en una latitud intermedia la trayectoria de cualquier estrella es oblicua.  El diagrama "clásico" corresponde a éste caso.





En el segundo dibujo la oración que quedó recortada a la derecha y está señalada por la flecha  curva que parte del horizonte del observador es esta: "El observador ve lo que está por encima de ésteplano, el horizonte."  La frase recortada es esta: "eje del polo celeste (paralelo al eje de rotación)" 


[Además se nos dio por último instrucciones para efectuar una primera observación que muestra como el Sol cambia de posición diariamente sobre el fondo de estrellas, por el movimiento de la Tierra en su órbita.  En el diagrama respectivo aparecen tres momentos, a una misma hora, en sendos días sucesivos, identificados como "1er. día", "2º. día" y "3er. día".  Al lado izquierdo de la línea de horizonte dice "horizonte occidental" y de la frase "lugar donde se pone el sol" parte una flecha que señala el sitio.]


Si todos los días se observa a la misma hora --por ejemplo, una hora después de la puesta del sol--, la constelación que está sobre el horizonte, en el lugar donde se pone el sol, se verá que cambia de posición, debido a que el sol se mueve 1° diario, que equivale a cuatro minutos de tiempo, hacia el oriente, con respecto a las estrellas.  Esto quiere decir que sale cuatro minutos más tarde, se retarda cuatro minutos.  [Queda más claro con la explicación de la próxima clase sobre el "orto heliacal de Sirio".  Ahí se dice que "cada día la estrella sale cuatro minutos más temprano que el día anterior, es decir, saca una ventaja al Sol de cuatro minutos cada día", y la distancia entre el Sol y la estrella se hace cada vez mayor, como se ve en el diagrama que acompaña la explicación.  Significa que además la estrella también se pone más temprano cada día.  Se vuelve al asunto en la página 43 en la sección sobre los movimientos de la Tierra cuando se dice que hay una diferencia de cuatro minutos entre el día sideral y el día solar aparente.]  Un año después se repite la situación del primer día.  Esto se debe a la revolución de la Tierra alrededor del Sol, que tiene un movimiento sobre la esfera celeste y da una vuelta completa en un año.  [Esto es a lo largo de la eclíptica y sobre el fondo de estrellas fijas, de una constelación a otra, que son las doce del Zodíaco.  Claro que no es posible ver el Sol directamente sobre ese fondo, pero se sabe por donde anda en cualquier época del año viendo antes de la salida del sol la última constelación de las del Zodíaco que salió cuando todavía podía verse estrellas, o después del ocaso la primera en aparecer.]







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