domingo, 26 de mayo de 2013

COLECTORES DE INFORMACIÓN

Todos aquellos instrumentos que sirven para recolectar información del universo, se denominan "Colectores de información".

A lo largo del tiempo, estos colectores han ido evolucionando y de los primeros colectores, que sin duda fueron los ojos, que utilizamos en la observación a simple vista, se dio un gran salto cualitativo y cuantitativo con la invención de las primeras "Lunetas", término que proviene probablemente del hecho de que el primer cuerpo celeste al cual le podemos observar detalles de su superficie es justamente la Luna.
La construcción de de estos primeros instrumentos, se le atribuyen a Galileo Galilei,  en aquel lejano 1609.
Sin embargo, algunos autores en la materia, cuestionan esta atribución,a Galileo ya que en esos años también Christian Huyggens, construía sus lunetas con las que entretenía a la alta sociedad holandesa.
Estos primeros instrumentos, consistían en una lente objetivo y otra como ocular para recoger la imagen en el foco.    Estos sencillos instrumentos, posibilitaron a Galileo observar los cráteres de la Luna, pero la perfección con que eran pulidos estas lentes, fueron cada vez mas lejos y así pudo observar las principales lunas de Júpiter y los anillos de Saturno.
Estas lunetas, fueron los antecedentes de los futuros TELESCOPIOS REFRACTORES.
Sin duda, esto fue un verdadero salto en la Astronomía, tanto es así que Galileo quedó maravillado al contemplar la Vía Láctea, comprobando que ese camino de leche, en realidad es un verdadero camino de estrellas.
 

En estas dos imágenes, puedes observar las partes de un telescopio REFRACTOR, en la superior su construcción interna y en la inferior sus partes y el montaje para un instrumento pequeño.
La construcción de estos aparatos tuvieron un inconveniente, la relación espesor de las lentes objetivos y sus respectivos pesos.   El mayor de éstos, se encuentra en Crimea, Rusia con un diámetro de 102 cm.
Por más perfectas que sean pulidas las lentes, siempre presentarán un fenómeno que es parte de la refracción, la aberración cromática.   La imagen se ve rodeada por un borde irisado, por la descomposición de la luz en los bordes de la lente.   Dependiendo de lo importante que sea la aberración cromática, será la calidad del instrumento.  Con la fabricación de lentes llamados pares ópticos, se elimina la aberración cromática, pero dependiendo de la calidad del instrumento vale la pena o no poner este tipo de lentes por lo costoso que son.
Algunos años más tarde, aprovechando los experimentos de algunos con espejos y lentes, Isaac Newton comenzaría a construcción de nuevos telescopios que utilizan espejos parabólicos  como objetivos y un espejo plano donde se recoge la imagen antes de la lente ocular.
Estos son los "TELESCOPIOS REFLECTORES", también llamados de Newton.
En las próximas imágenes, podrás ver la estructura de estos telescopios y las partes que los componen.

Como puedes ver, estas son las partes de un simple telescopio reflector y su respectivo montaje para instrumentos pequeños.
Estos instrumentos, tienen la ventaja de no tener el inconveniente de la aberración cromática y sus tamaños, no tienen un límite tan pequeño como los refractores y los tamaños de éstos están en torno de los 7 mts.
 Actualmente, han evolucionado los reflectores y se han convertido en los catadriópticos, son la combinación de espejos y lentes, ya que estos tienen dos objetivos, una lente y un espejo.
Otra modificación son los telescopios "Cassegrain" y los Cassegrain modificados.
En este otro esquema, podemos ver un Cassegrain.
La Astronomía, se vale de los avances tecnológicos en la búsqueda de nuevos instrumentos, por lo que en esta última parte de la historia, con los avances producidos en el campo de la electrónica luego de la Segunda Guerra Mundial con la invención de los radares con sus antenas parabólicas, según cuenta la historia ingenieros de la Bell Telefon Telegraf, probando antenas de este tipo una noche, cuando ocasionalmente una de estas antenas apuntó hacia la Vía Láctea, pudieron recoger ruidos provenientes de las zonas más pobladas de estrellas.   Nacía así la "RADIO ASTRONOMÍA".
Estos nuevos instrumentos, no tienen el inconveniente del estado del tiempo, ya que con sol, lluvia o nubes, estos recogen la información.
Estos son algunos de los mas famosos Radio Telescopios.

Radio telescopio de Arecibo en República Dominicana. Otros colectores son las cámaras digitales abordo de satélites y naves no tripuladas que visitan los planetas.  La ciencia ha llevado los telescopios como el Hubble al espacio para recoger información.
Está atento, luego publicaré las preguntas correspondientes.

viernes, 10 de mayo de 2013

MEDIDAS DE DISTANCIAS

¿A que distancia esta el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas?.
Medir distancias en el espacio, no es nada fácil, no tenemos puntos de referencia y eso complica todo.
Durante siglos, no se supo a que distancias estaban los planetas del Sistema Solar, por lo que no se podía tener una idea clara de cual era su tamaño.    Tampoco, se sabía cual era la escala del Sistema Solar, por lo que no se sabía si Júpiter brillaba más que Marte por que estaba mas cerca o por que era mas grande.
La tercera ley de Kepler, no tuvo aplicación durante muchos años, recién por allá en 1681 aproximada mente durante un pasaje de Venus delante del Sol observado desde París y desde la Guayana Francesa (en América del Sur), triangulando las distancias y el tiempo que demoró el planeta en el tránsito delante del Sol, proporcionó a los astrónomos la relación de tamaños para poder comparar los diámetros aparentes de los astros.    Esto posibilitó los cálculos de las primeras distancias reales a los astros más cercanos como la Luna, el Sol y Venus.
Por supuesto que con el pasar de los años, se lograron triangulaciones con Marte y un asteroide que dio como resultado la medición de otras distancias importantes para continuar con la medida de distancias a los demás planetas y luego a las estrellas.
Es así que para medir esas distancias se utilizan métodos trigonométricos en los cuales para la llamada paralaje planetaria utilizamos el radio de la tierra como base para formar el triángulo en el cual el planeta se encuentra en la punta de ese triángulo.    La paralaje, no es el ángulo bajo el cual vemos al planeta a medir la distancia, sino que es lo contrario, es "el ángulo bajo en cual es visto el radio de la Tierra desde otro planeta".
Cuando medimos distancias debemos utilizar las unidades adecuadas para poder realizar las operaciones.
Es así que para medir el salón de clase con el metro basta, pero para medir nuestro país, utilizamos el kilómetro, y hasta que para medir nuestro planeta, es una unidad de medida adecuada.   Saliendo del planeta, no es tan dificultoso decir que la Luna se encuentra a 387.000 km. 
De ahí en adelante, la cosa se complica, y los kilómetros suman millones, por lo que los cálculos se van haciendo más complicados.
Una nueva unidad de medida de distancia se hace necesaria, y es así que utilizando la distancia Tierra - Sol
podemos crear una nueva unidad de medida llamada Unidad Astronómica  UA  equivaliendo a la distancia media entre la Tierra y el Sol que es de 150.000.000 Km. o15x10 a la 7Km).
Así, podemos decir que la Tierra, se halla a 1UA, podemos entonces traducir los millones de kilómetros de las distancias planetarias a UA.
Pero no sólo la UA podemos utilizar, sino que también podemos tomar la distancia que recorre la luz, y es así que la luz recorre 300.000 Km/s. Como consecuencia podemos decir que la Luna está tan solo a 1seg. y 1/4 de distancia de la Tierra.
Para pasar de Km a UA, debemos dividir las distancias en Km sobre la UA, o se 150 millones de Km.
Eso nos da cuantas UA hay entre el Sol y el planeta que consideremos. 
PLANETA
D/Km (en millones)
D/UA
D/Hs.luz
Mercurio
58


Venus
108


Tierra
150


Marte
226


Júpiter
770


Saturno
1.428


Urano
2.880


Neptuno
4.900


Plutón
5.900



El pasaje de Km a horas luz, se realiza dividiendo los Km entre la velocidad de la luz que es 300.000 Km/s.
Es así que la Tierra se halla a 8m20seg. luz del Sol.

En la próxima clase, trae tu computadora, tu calculadora y las ganas de realizar el trabajo para el cual te proporcionare el formulario correspondiente.
Tu computadora es fundamental para poder abrir el blog y extraer estos datos, si no cópialos y tráelos a clase. 
DISTANCIAS A LAS ESTRELLAS:
 Para medir las distancias estelares, es mucho más difícil ya que las distancias son muy grandes y los ángulos a medir resultan muy pequeños que están en el orden de centésimas de segundo de arco.
Las distancias son tan grandes, que la luz tarda en llegar desde la estrella más cercana a nuestro sistema 4,2 años. Eso quiere decir que la luz que salió cuando estabas en primer año de liceo, está llegando hoy si miras hacia la Cruz del Sur y en especial hacia la estrella más brillante que apunta al palo menor de la cruz, que es Alfa del Centauro.
Para medir distancias a las estrellas utilizando métodos trigonométricos, crearemos una nueva unidad de medida se basa en la paralaje que es en segundos de arco, por lo que la nueva unidad de medida se llamará paralaje por segundo o parsec pc.

La paralaje estelar se define de la siguiente manera:
"Es el ángulo bajo el cual es visto el radio de la órbita terrestre desde una estrella cualquiera"
La definición de parsec (pc) es bastante parecida a la de la paralaje, ya que podemos definirlo así:
"Es el ángulo bajo el cual es visto el radio de la órbita terrestre desde una distancia tal que ese ángulo sea de 1" de arco" es decir 0º 0' 1".
Así podemos calcular la distancia a las estrellas, pero aún esta unidad de medida es insignificante en el Universo.    Por lo que debemos multiplicar las unidades y es así que tenemos el kilo parsec y el mega parsec.
Ahora, utilizando las fórmulas trigonométricas tenemos que la tangente de alfa es igual al cateto opuesto sobre el cateto adyacente tga=CO/CA. ¿A cuantas UA corresponde 1pc?
¿A cuantos AL corresponde 1pc?.
Un año luz es la distancia que recorre la luz a la velocidad de 300.000 Km/s en un año, es decir que debemos multiplicar 300.000x60x60x24x365= 9,41 billones de Km.
Cuando expresamos las distancias a las estrellas, hablamos de cientos o de miles de años luz (AL) pero cuando expresamos en años luz las distancias a las galaxias hablamos de millones de AL.
Bueno, para las medidas de distancias, ya tenemos material suficiente para la próxima clase.

PRÓXIMO TEMA: "COLECTORES DE INFORMACIÓN"
                                 Comprende los telescopios reflectores y refractores así como las cámaras digitales con que se toman las fotos, y los satélites que toman fotos de los planetas en sus superficies.
Otros aparatos a tener en cuenta son los telescopios espaciales como el "Hubble".

martes, 7 de mayo de 2013

LAS CONSTELACIONES Y ESTRELLAS

Las constelaciones, son grupos de estrellas que no tienen una dependencia física entre ellas, pero vistas desde la Tierra pueden representar figuras de seres humanos, animales, animales mitológicos o artefactos construidos por el hombre.
Por supuesto, que esas figuras son creadas por la mente del hombre y pueden ver distintas figuras distintas personas.   Ha sido la manera de diferentes pueblos  perpetuar su historia en el cielo.
A parte de eso, las constelaciones han sido la forma de poder reconocer el cielo para saber cuando se efectuarán los cambios en la naturaleza que traen las estaciones y así poder enfrentar tanto el frío como el calor y la necesidad de conseguir alimentos y vestimenta o la crecida de ríos como el Nilo por ejemplo..
También las constelaciones han servido hasta hace poco tiempo para la navegación, y para orientarse en tierra firme.
Algunas de esas  constelaciones tienen una relación de historias en común, como por ejemplo Orión con el Escorpión, Tauro, el Can Mayor y el Can Menor.  Por otra parte Hércules y las Osas Mayor y Menor.
De todas las historias, tal vez la que conozcas más si viste la película "Furia de Titanes", en que se relacionan distintos personajes  como Andrómeda y Perseo.

LAS ESTRELLAS: Las constelaciones, están formadas por estrellas, y no todas las estrellas son iguales ya que sus colores son diferentes como las clasificara el padre Angelo Secchi (1818 - 1878), las clasificó en distintos colores, azules, blancas, amarillas y rojas.  Lo que indica la diversidad de estos cuerpos celeste y como podemos reconocerlos a simple vista.
El centelleo de las estrellas, se debe a que son globos de gases en estado incandescente y además al atravesar su luz la atmósfera terrestre,también sufre variaciones, sobretodo en las cercanías del horizonte y otro factor que influye es la humedad en la atmósfera.

Para este tema, si has visto "Furia de Titanes" en un formulario, relata brevemente la historia de Andrómeda y Perseo.



lunes, 6 de mayo de 2013

¿POR QUE LA LUNA SE VE MAS GRANDE CERCA DEL HORIZONTE?

Aprovechando la consulta que me realizó 4to. 1 el viernes pasado, les publico algo sobre el diámetro aparente de la Luna, ya que no pude conseguir la revista de la Asociación de Profesores de Física del Uruguay. Es así que queda claro que la refracción de la luz lunar, no es suficiente para justificar la diferencia en el tamaño que apreciamos.  La teoría que parece ser correcta es la que sostiene que es un problema de nuestro cerebro que es incapaz de calcular bien tamaños y distancias cerca del horizonte.
Sería interesante construir un aparato para medir el diámetro aparente de la Luna cerca del horizonte y así determinar lo que es cierto.

 ¿Por qué la Luna se ve más grande cuando está sobre el horizonte?


Seguro que se ha dado cuenta. Dejando a un lado las circunstancias de plenilunio y perigeo, el mejor momento para observar la Luna es cuando está cerca del horizonte.
Entonces el satélite nos parece enorme. Su visión nos crea la ilusión de que es mucho mayor que cuando está sobre nuestras cabezas ¿Pero es una ilusión o se trata de una variación real?
Como pista a la respuesta le remito al título, ilusión lunar. O sea que la Luna no aumenta de tamaño porque esté más alta o más baja. Sin embargo, ¿por qué nos lo parece?

¿Se trata de un efecto psicológico propio de nuestro cerebro? ¿O por el contrario es un fenómeno físico?

Aunque no lo crea se trata de un asunto científico de calado, para el que se han diseñado diferentes hipótesis, tanto a favor de la realidad como de la ilusión de su variación. Habrá que buscar pruebas, empleando varios métodos para ello.

En busca de la prueba
Uno es mediante un instrumento ajeno al ser humano: la fotografía. Basta con que fotografíe a nuestro satélite, a diversas alturas sobre el horizonte y compare las imágenes.

Verá que todas ellas presentan el mismo tamaño, independiente de lo baja o alta que esté. Una prueba irrefutable.

El otro modo de romper la ilusión es haciendo una especie de tubo con el puño o con un folio, y mirar a través de él la “gran” Luna del horizonte. Inmediatamente verá que disminuye de tamaño al aislarla del contexto.

Es decir que se trata de una ilusión de nuestro cerebro.

Pese a estas irrebatibles pruebas en la dirección de que se trata de un efecto psicológico, no son pocos los científicos que han intentado demostrar que tal variación se debe a la producción de algún fenómeno físico de origen óptico o astronómico.
Como la refracciónposición astronómica del cuerpoposición del observadorexistencia de objetos de referencia, etcétera. Veamos.

A causa de la refracción
Por el fenómeno óptico del paso de la luz a través de la atmósfera. Una distancia que sería mayor cuando está saliendo o poniéndose (ya que atravesaría más cantidad de aire) y que provocaría una refracción que haría aumentar la imagen de la Luna.
Es decir que la atmósfera actuaría como una lente.



Se trata de una explicación cualitativamente correcta, pero cuantitativamente insuficiente. El efecto de aumento que produce tal refracción es demasiado pequeño y resulta imperceptible. Buena prueba de ello son las fotografías de antes. Así que no es ésta la razón.

A causa de la posición astronómica
Se podría pensar que, cuando la Luna está sobre el horizonte estaría más cerca de nosotros que cuando está arriba del todo. Se podría pero no se debe.
Resulta que no es cierto que la distancia de la Luna a un observador en la Tierra cambie, cuando aquella se encuentre cerca del horizonte o cuando esté en su cenit, vista en una misma noche.



La distancia entre ambos cuerpos celestes varía, únicamente, en función del momento en que la midamos. Esto es así porque, como vimos antes, la trayectoria que describe nuestro satélite alrededor del planeta es elíptica.
Así que tampoco es ésta la razón de la variación del tamaño lunar.

A causa de la posición de la cabeza
Ésta es bastante original. Pasa por suponer que el cerebro cambia su forma de percibir si está paralelo al suelo (al mirar al horizonte) o si está inclinado (mirando hacia arriba).
Sí. Está bien. En teoría podría ser.
Aunque la posición de nuestra cabeza para observar cambia, no lo hace así la dirección del campo gravitatorio de la Tierra. De modo que, en principio, podría afectarnos de forma distinta y en diferentes partes del cerebro. Y con ello modificar nuestra percepción.
No está mal traído. Pero va a ser que no. Las pruebas realizadas sobre humanos apuntan a que nuestra percepción no cambia, sea cual sea la posición de nuestra cabeza respecto al campo gravitatorio terrestre.
De modo que ésta tampoco.

A causa de los objetos de referencia

O mejor dicho de la ausencia de objetos de referencia. Ésta fue una de las primeras explicaciones que se dieron para esta paradoja sobre el tamaño lunar.
La Luna nos parece más pequeña en el cenit, punto del cielo que corresponde verticalmente a un lugar de la Tierra, porque no hay objetos que nos sirvan de referencia para compararla.
Cosa que no ocurre cuando está sobre el horizonte, donde las casas, los árboles, o cualquier otro objeto por comparativa nos hace que, por contraste, percibamos el disco lunar más grande.
Lo cierto es que la idea no está mal del todo. Nada mal. No es una idea descabellada en absoluto. Para que podamos decir si un objeto es grande o pequeño se necesita un referente.

Y cuando la Luna está sobre nuestras cabezas no tenemos con qué compararla. Por eso nos parece menor que cuando está sobre el horizonte, detrás de objetos de los que nuestro cerebro, ya tiene formada una idea de su tamaño.
Sin embargo, siempre hay un pero, este argumento tiene un fallo.
La sensación de cambio de tamaño de la Luna persiste, tanto si elegimos un horizonte en el que no haya objetos, como si colocamos referencias conocidas cuando esté en el cenit.
En ambos casos persevera el cambio aparente de tamaño. De modo que necesitamos de otra hipótesis. Una que supone que la ilusión lunar es una ilusión óptica.
Pero ésta mejor la dejamos para otra ocasión. No conviene cansar.