Tema 5 - IES La Bureba

INTRODUCCIÓN A LA ASTRONOMÍA
5.1 ¿Qué es la Astronomía?
La palabra astronomía procede del griego: astron (astro) + nomos
(ley).
Es decir, etimológicamente astronomía significa “leyes de los astros”. Esta
ciencia estudia, por tanto, el movimiento, el origen, el desarrollo y la
estructura de los cuerpos celestes, así como la estructura y la evolución de
todo el Universo.
Orígenes de la Astronomía.
Desde los tiempos más remotos el hombre ha mirado hacia la bóveda
celeste, observando un movimiento común de todos los astros, de Este a
Oeste. Algunos de estos cuerpos celestes, además, poseen un movimiento
propio que hace variar su posición con respecto al fondo de “estrellas fijas”. A
estos astros se les dio el nombre de planetas (“errantes”) y, desde la
Antigüedad, son conocidos cinco de ellos, aparte del Sol y de la Luna:
Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.
La regularidad de los movimientos celestes pronto fue utilizada para la
medida del tiempo:
• DÍA: Sucesión de luz y oscuridad.
• MES: Repetición de las fases de la Luna.
• AÑO: Repetición de las estaciones.
La astronomía griega.
Las primeras hipótesis acerca de la redondez de la Tierra las dieron los
“pitagóricos” (seguidores de las doctrinas de Pitágoras –s.VI a.C.–), tal vez
por analogía con la forma del Sol y de la Luna o, quizá, porque la esfera era
considerada como el cuerpo geométrico más perfecto.
Aristóteles (384-322 a.C.) considera que los cuerpos celestes están
engarzados en esferas transparentes y distribuidas concéntricamente alrededor
de la Tierra. La esfera más exterior es la de las estrellas fijas.
La astronomía en el Renacimiento.
A finales del s. XV surge la figura de Nicolás Copérnico (1473-1543).
En su obra “De revolutionibus orbium caelestium” explica la teoría
Heliocéntrica.
Gracias al telescopio, Galileo observó manchas en el Sol y cráteres,
montañas y valles en la Luna (con lo que vino a desmentir la tesis aristotélica
de que los cuerpos celestes eran esferas perfectas). A partir de estos
descubrimientos, Galileo se lanzó a una pública y entusiasta defensa del
sistema heliocéntrico, que ocasionó la enemistad de muchos de sus
contemporáneos e incluso el procesamiento por la Inquisición.
El mismo año de la muerte de Galileo, nace en Inglaterra Isaac Newton
(1642-1727). Estudia la fuerza que induce a los cuerpos celestes a moverse
alrededor del Sol y elabora su ley de gravitación (“dos cuerpos se atraen
entre sí con una fuerza que es directamente proporcional a las masas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”).
Unidades de distancia.
Las distancias astronómicas son extraordinariamente grandes. El
kilómetro se nos queda corto y hemos de definir otras unidades:
• Unidad astronómica (U.A.): Es la distancia media entre la Tierra y el
Sol
• Año-luz: Es la distancia que recorre la luz en un año, a la velocidad de
300.000 km/s.
1 U.A. =150.000.000 km =1,5 ⋅108 km = 1,5 ⋅1011 m
1 año luz = 9.460.000.000.000 km = 9,46 ⋅1012 km = 9,46 ⋅1015 m
5.2.- El cielo que vemos. Luz y color.
El color de las estrellas.
Cuando la luz es escasa, nuestra vista se muestra insensible al color.
Por esta razón, las estrellas que brillan en el cielo nocturno aparecen sin color
definido, como puntos luminosos blanquecinos.
Sin embargo, no todas las estrellas son blancas; esto se puede apreciar
utilizando un telescopio. El color de los astros está relacionado directamente
con su temperatura. Las estrellas menos calientes emiten radiación menos
energética y las vemos rojas (como Betelgeuse, en la constelación de Orión).
Las de temperatura intermedia se muestran amarillas, como Capela (en la
constelación de Auriga). Si son más calientes, las vemos blancas o
blancoazuladas,como Sirio (en Can Mayor). Para temperaturas más elevadas,
el color que se aprecia es el azul, como Belátrix ( en Orión).
El color del cielo.
La atmósfera terrestre no sólo filtra la luz que nos llega del exterior,
sino que también modifica las ondas luminosas que consiguen pasar, dándose
el fenómeno conocido como difusión: una radiación luminosa, cuando
encuentra obstáculos de tamaño comparable a su longitud de onda (por
ejemplo, moléculas) se desvía en todas direcciones.
La intensidad de la luz difundida es inversamente proporcional a la
cuarta potencia de la longitud de onda (ley de Rayleigh). La luz solar, por
ejemplo, es difundida por las moléculas que componen la atmósfera, siendo
los componentes violeta y azul los que más se desvían (tienen menos longitud
de onda), mientras que el rojo apenas se desvía. Esto explica que el cielo se
vea azul durante el día (nuestro ojo es más sensible al azul que al violeta),
mientras que en la Luna –que carece de atmósfera– el cielo se ve negro.
Cuando el Sol está cerca del horizonte (al amanecer o anochecer), su luz ha de
atravesar más distancia en la atmósfera y se difunden los colores con mayor
longitud de onda, adquiriendo el cielo circundante una tonalidad rojoanaranjada.
La luz roja, de baja frecuencia, sufre menor dispersión
y logra atravesar más capa atmosférica.
5.3.- LOS MOVIMIENTOS DE LA TIERRA: ROTACIÓN Y TRASLACIÓN.
5.4.- LA ESFERA CELESTE: EL MODELO DE LAS
2 ESFERAS.
Se denomina así al modelo que considera que la esfera
terrestre está rodeada por otra mayor, la esfera celeste, en la
que se sitúan todos los astros. Es un modelo geocéntrico que
supone a la Tierra quieta y a la esfera celeste girando alrededor
del eje del mundo (prolongación del eje del mundo) completando
una vueltas cada día. Además algunos astros se mueven en la
esfera celeste con respecto a un fondo fijo.
5.5.-MOVIMIENTO APARENTE DEL SOL PARA
DISTINTAS LATITUDES
5.6 Los eclipses
Un eclipse ocurre cuando el Sol, la Tierra y la Luna están alineados. Si es la Luna la que está
entre el Sol y la Tierra (será Luna nueva) se produce un eclipse de Sol. Si es la Tierra la
que se interpone entre la Luna y el Sol, se produce un eclipse de Luna (que estará en Luna
llena).
Existe una diferencia fundamental entre los eclipses de Sol y Luna. El eclipse de Sol
solamente es visible en una pequeña franja de la Tierra, es distinto en cada lugar de
observación, según esté más cerca o lejos del centro de la franja y ocurre a horas
diferentes para cada lugar de observación. El eclipse de Luna es visto igual por todos los
observadores, independientemente del lugar donde se encuentren.
Parecería, que debe ocurrir un eclipse cada 15 días, pero
no es así debido a que la órbita de la Luna está inclinada
unos 5º respecto al plano de la órbita de la Tierra, la
eclíptica (llamada así precisamente porque es ahí donde
se producen los eclipses) tal como se aprecia en la
imagen. La mayoría de las veces la Luna pasa por encima
o por debajo de la eclíptica y no hay eclipse.
Los eclipses de Sol
Uno de los fenómenos más espectaculares que pueden observarse, es sin duda, un eclipse
total de Sol. Durante unos minutos el Sol es ocultado por la Luna y la oscuridad va cayendo
sobre el lugar hasta hacerse de noche. Esta " noche", en pleno día, desconcierta a los
animales (los pájaros se van a dormir) y desconcertó a los hombres en la antigüedad.
Aunque se producen una media de 2.3 eclipses de Sol por año, es muy difícil observarlos
debido a la estrechez de la zona de sombra
Debido a los tamaños y distancias de los tres astros en juego, se pueden dar cuatro
situaciones:
1.
Eclipse total. El cono de sombra de la Luna se prolonga hasta la Tierra, cubriendo
una estrecha franja en su trayectoria. Un observador situado en esa franja verá
cómo la Luna va ocultando progresivamente al Sol hasta acabar por taparlo
completamente . La oscuridad total puede durar hasta 7.5 minutos como máximo.
2. Eclipse parcial. Desde las zonas situadas en la penumbra se verá un eclipse parcial.
Un observador situado allí vería que la Luna pasa frente al Sol, pero sin llegar a
ocultarlo completamente. Esta zona es más amplia que la zona de totalidad del
eclipse y se suele representar por líneas paralelas que muestran el porcentaje
ocultado del Sol: 90%, 80%, 70%, etc.
3. Eclipse anular. Debido a que la distancia Tierra-Luna varía constantemente a lo
largo de su órbita, desde unos 356.000 Km en el perigeo, hasta 406.000 en el
apogeo, las sombra que proyecta puede tocar o no a la Tierra. A veces no llega a
tocarla, solo la penumbra la alcanza, siendo este el caso del eclipse anular. Un
observador terrestre verá que la Luna pasa por delante del Sol, pero siendo más
pequeño el disco lunar que el solar, no llega el primero a ocultar al segundo
completamente, quedando un anillo de luz alrededor del disco lunar.
4. Eclipse híbrido. Este eclipse se produce cuando el cono de sombra de la Luna
solamente toca la parte más cercana de la Tierra, pero no otras. Desde la Tierra se
ve desde algunos sitios como total y desde otros como anular.
Los eclipses de Luna
Los eclipses de Luna se observan igual (o casi) desde todos los puntos de la Tierra
(obviamente desde donde se vea la Luna). Los eclipses de Luna solo pueden ocurrir en Luna
llena. Se producen una media de 1.5 eclipses por año, pero es muy fácil verlos.
Se pueden dar tres tipos de eclipses lunares:
1.
Totales. La Luna pasa a través del cono de
sombra de la Tierra (es el eclipse
representado en el dibujo de la derecha)
2. Parciales. Una parte de la Luna pasa a través
del cono de sombra y otra por la penumbra.
3. Penumbrales. La Luna pasa por la penumbra
proyectada por la Tierra.