domingo, 27 de junio de 2010

Movimientos de la Tierra


Muchos de los datos de este texto se han extraído de Wikipedia, la enciclopedia libre


La Tierra, como cualquier cuerpo celeste, no se encuentra en reposo sino que está sometida a movimientos de diversa índole. Los principales movimientos de la Tierra son: de rotación, traslación, precesión y nutación.

Claro que también la Tierra se mueve en conjunto con la Galaxia a la cual pertenece, la Vía Láctea. La Tierra esta ubicada en el borde de uno de los brazos de la Galaxia y rota sobre su centro junto con ella. Además la galaxia toda se mueve hacia un conjunto de estrellas mucho mayor, la galaxia M31 Andrómeda.

Nos concentraremos aquí en los primeros movimientos que nombramos, más otro, al final, que es menos conocido.

Movimiento de rotación

Es un movimiento que efectúa la Tierra girando sobre sí misma a lo largo de un eje ideal denominado Eje terrestre que pasa por sus polos. Una vuelta completa, tomando como referencia a las estrellas, dura 23 horas con 56 minutos y 4 segundos y se denomina día sidéreo. Si tomamos como referencia al Sol, el mismo meridiano pasa frente a nuestra estrella cada 24 horas, llamado día solar. Los 3 minutos y 56 segundos de diferencia se deben a que en ese plazo de tiempo la Tierra ha avanzado en su órbita y debe de girar algo más que un día sideral para completar un día solar.

La primera referencia tomada por el hombre fue el Sol, cuyo movimiento aparente, originado en la rotación de la Tierra, determina el día y la noche, dando la impresión que el cielo gira alrededor del planeta. En el uso coloquial del lenguaje se utiliza la palabra día para designar este fenómeno, que en astronomía se refiere como día solar y se corresponde con el tiempo solar.

Como se observa en el gráfico, el eje terrestre forma un ángulo de 23,5º respecto a la normal de la eclíptica, fenómeno denominado oblicuidad de la eclíptica. Esta inclinación produce largos meses de luz y oscuridad en los polos geográficos, además de ser la causa de las estaciones del año, causadas por el cambio del ángulo de incidencia de la radiación solar.

Movimiento de traslación

Es un movimiento por el cual la Tierra se mueve alrededor del Sol. La causa de este movimiento es la acción de la gravedad, originándose cambios que, al igual que el día, permiten la medición del tiempo. Tomando como referencia el Sol, resulta lo que se denomina año tropical, lapso necesario para que se repitan las estaciones del año. Dura 365 días, 5 horas y 47 minutos. El movimiento que describe es una trayectoria elíptica de 930 millones de kilómetros, a una distancia media del Sol de prácticamente 150 millones de kilómetros ó 1 U.A. (Unidad Astronómica: 149 675 000 km). De esto se deduce que la Tierra se desplaza con una rapidez media de 106 200 km/h (29,5 km/s).

La trayectoria u órbita terrestre es elíptica. El Sol ocupa uno de los focos de la elipse y, debido a la excentricidad de la órbita, la distancia entre el Sol y la Tierra varía a lo largo del año. A primeros días de enero se alcanza la máxima proximidad al Sol, produciéndose el perihelio, donde la distancia es de 147,5 millones de km, mientras que en los primeros días de julio se alcanza la máxima lejanía, denominado afelio, donde la distancia es de 152,6 millones de km.

Movimiento de precesión

El movimiento de precesión de los equinoccios, es debido al movimiento de precesión de la Tierra causado por el momento de fuerza ejercido por el sistema Tierra-Sol en función de la inclinación del eje de rotación terrestre con respecto al Sol (alrededor de 23.43°).

La inclinación del eje terrestre varía con una frecuencia incierta, ya que depende (entre otras causas) de los movimientos telúricos. En febrero del 2010, se registró una variación del eje terrestre de 8 centímetros aproximadamente, por causa del terremoto de 8.8° Richter que afectó a Chile. En tanto que el maremoto y consecuente tsunami que azotó al sudeste asiático en el año 2004, desplazó 17,8 centímetros al eje terrestre.

Debido a lo anterior, la duración de una vuelta completa de precesión nunca es exacta; no obstante, los científicos la han estimado en un rango aproximado de entre 25 700 y 25 900 años. A este ciclo se le denomina año platónico.

Movimiento de nutación


Del latín “nutare”, cabecear u oscilar, es un movimiento ligero irregular en el eje de rotación de objetos simétricos que giran sobre su eje. Ejemplos comunes son los giroscopios, los trompos y los planetas. Más exactamente, una nutación pura es el movimiento del eje de rotación que mantiene el primer ángulo de Euler (precesión) constante.

Para el caso de la Tierra, la nutación es la oscilación periódica del polo de la Tierra alrededor de su posición media en la esfera celeste, debido a las fuerzas externas de atracción gravitatoria entre la Luna y el Sol con la Tierra. Esta oscilación es similar al movimiento de una peonza (trompo) cuando pierde fuerza y está a punto de caerse.

En el caso de la Tierra, la nutación se superpone al movimiento de precesión, de forma que no sean regulares, sino un poco ondulados, los teóricos conos que dibujaría la proyección en el espacio del desplazamiento del eje de la Tierra debido al movimiento de precesión. La nutación hace que los polos de la Tierra se desplacen unos nueve segundos de arco cada 18,6 años.

El Sol produce otro efecto de nutación de mucha menor relevancia, con un período medio de medio año y un desplazamiento polar máximo de 0,55" de arco. Los demás planetas también producen variaciones, denominadas perturbaciones, pero que carecen de importancia por su pequeño valor.

La Tierra se desplaza unos nueve segundos de arco cada 18,6 años, lo que supone que en una vuelta completa de precesión, la Tierra habrá realizado 1385 bucles.

Al depender el movimiento de nutación de la estructura interna de la Tierra, las discrepancias entre los valores predichos y observados proporcionan información sobre modelos para el núcleo terrestre.

El movimiento de nutación fue descubierto en 1728 por el astrónomo inglés James Bradley, y dado a conocer en el año 1748. Hasta 20 años más tarde no se supo que la causa de este movimiento extra del eje de la Tierra era la atracción gravitatoria ejercida por la Luna.

Los fenómenos de movimiento del polo e inconstancia de la rotación terrestre aparecen como consecuencia de pequeños cambios en el momento angular de la Tierra. Este cambio es debido a muy diversos fenómenos, entre los que se pueden citar el intercambio de momento angular entre la Tierra y su atmósfera y, entre la Tierra y la Luna, variación de la altura del nivel del mar y corrientes oceánicas, producidas por el fenómeno de las mareas, acoplamientos mecánicos entre los movimientos de los fluidos del núcleo y manto, etc.

Bamboleo de Chandler

El bamboleo de Chandler es una pequeña variación en el eje de rotación de la Tierra, descubierta por el astrónomo norteamericano Seth Carlo Chandler en 1891. Supone una variación de 0,7 segundos de arco en un período de 433 días. En otras palabras, los polos de la Tierra se mueven en una circunferencia irregular de 3 a 15 metros de diámetro, en un movimiento oscilatorio. Esto supone un añadido a la precesión de los equinoccios, una mayor oscilación que necesita alrededor de 25.000 años para completarse. El diámetro del bamboleo ha variado desde su descubrimiento, alcanzando su máximo rango registrado en 1910.

Su origen es desconocido: salvo por una fuerza externa, el bamboleo debería ir remitiendo paulatinamente. En un principio se creyó que estaba causado por fluctuaciones climáticas causantes de cambios en la distribución de la masa atmosférica, o a posibles movimientos geofísicos bajo la corteza terrestre. El 18 de julio del año 2000 el Jet Propulsion Laboratory (Laboratorio de Propulsión a Chorro) anunció que "la causa principal del bamboleo de Chandler es la presión fluctuante del fondo oceánico, originada por los cambios en la temperatura y la salinidad, y por los cambios en la dirección de las corrientes oceánicas".

El bamboleo de Chandler es un factor tenido en cuenta por los sistemas de navegación por satélite (sobre todo los de uso militar). Ha sido propuesto como el causante de la actividad tectónica mayor, incluyendo terremotos, volcanismo, el fenómeno del Niño y el calentamiento global del planeta, aunque no hay datos en la actualidad que apoyen estas teorías. El 28 de enero de 2006 Lloyd Stewart Carpenter informó, durante una emisión del programa Coast to Coast AM, que el bamboleo de Chandler se había detenido (su amplitud se había reducido a cero), y que eso podría acarrear consecuencias catastróficas. De hecho se produjo una pausa significativa de seis semanas, que fue detectada por el Internacional Earth Rotation Service en enero de 2006. Este organismo informó de una variación de 90 grados en la trayectoria predicha del bamboleo (habitualmente una espiral creciente o decreciente, dependiendo del momento del ciclo). El cese del movimiento se mantuvo hasta el 11 de febrero de ese año, en que comenzó de nuevo a desarrollar su movimiento habitual. Esta anomalía desató gran interés en la comunidad científica pero hasta la fecha no se ha propuesto una teoría explicativa del fenómeno, ni si ha causado o causará alteraciones importantes en el eje de rotación de la Tierra.

sábado, 29 de mayo de 2010

Sistema Solar, Datos Básicos

Sistema Solar

Prof. Diego Palazzesi


¿Cómo esta compuesto el sistema solar?

El Sistema Solar, el lugar donde vivimos, esta compuesto por una estrella, el Sol, y varios planetas. Estos, ordenados según su distancia al Sol, son: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, Plutón, y recientemente, un astrónomo platense, habría descubierto un décimo planeta más.

A su vez muchos de los planetas tienen uno o varios compañeros orbitando (girando) a su alrededor, son las “lunas”, de cada uno de ellos. Varios planetas también tienen una serie de “anillos” a su alrededor, que no son más que pequeños cuerpos que giran a su alrededor.

Además entre las órbitas de Marte y Júpiter existe un “cinturón de asteroides”, que son más de 15 000 asteroides girando ordenadamente alrededor del Sol entre dichas órbitas.

El Sol es una gigantesca esfera, de 6,96.1010cm de radio (unas 109 veces el radio terrestre) de gas incandescente, cuya energía proviene de las reacciones nucleares que provienen de la combinación del Hidrógeno con el Helio de su interior.

La temperatura del Sol varía desde los, aproximadamente, 6 000º C en su superficie, hasta los 15 millones de grados C en su interior.

No es una superficie perfecta e inmaculada, sino que presenta manchas, que pueden verse con facilidad. Son regiones de temperaturas más bajas y están formadas por la Umbra, que es la región más oscura, y la penumbra que es una región más clara que rodea a la primera. Estas manchas cumplen con ciclos de actividad solar de aproximadamente once años.

El Sol también gira sobre si mismo.

El planeta más cercano al Sol es Mercurio, que lleva su nombre debido al dios romano del comercio que se llamaba de esa manera y que estaba tomado de Hermes, dios griego que era un rápido mensajero de los dioses.

Gira a una distancia de 58 millones de km del Sol una vez cada 88 días. También gira sobre si mismo cada 59 días, con lo que su “día” dura las dos terceras partes de su “año”. No posee lunas, tiene un radio aproximado de 2489 km, menos que la mitad del radio terrestre y una masa que es el 5% de la masa terrestre.

Debido a esto, (a que parte de su superficie está durante mucho tiempo expuesta al Sol), y a que no posee atmósfera que atenúe los cambios climáticos, la temperatura durante el día, es decir la parte que está expuesta al Sol, alcance los 400º C, mientras que en la cara opuesta, donde estaría de noche, la temperatura baja hasta los 200º C.

Es muy difícil de observar, puesto que siempre aparece en el cielo acompañando al Sol, durante unos meses al atardecer y durante el resto del año al amanecer. Una situación muy curiosa que se da con la observación de este planeta, es el llamado “Tránsito”, que se da periódicamente cada diez años, cuando Mercurio pasa por delante del Sol, visto desde la Tierra. De esta manera, el planeta se ve como una pequeña mancha negra que avanza lentamente por la cara del Sol.

Las naves de exploración que llegaron en la década del setenta, encontraron a la superficie de Mercurio llena de cráteres de impacto de meteoritos.

El planeta que sigue en orden es Venus, a una distancia del Sol de unos 108 millones de km. No posee lunas, tiene una masa muy similar a la de la Tierra, (aproximadamente el 80%), completa un giro alrededor del Sol cada 225 días y hace un giro sobre si mismo, casi en el mismo tiempo, 243 días. Tiene un radio de 6310 km, prácticamente igual al de la Tierra.

En una época del año es fácilmente visible al amanecer y luego se lo ve claramente al atardecer. Antiguamente se lo llamaba también Hesperius, cuando es una estrella matutina y Fósforo cuando es una estrella vespertina.

En las mejores condiciones de observación, aparece en el cielo como una estrella muy grande y color blanquecino. Vista con un telescopio pequeño, presenta fases, como la de la luna, que cambian con el correr de los días.

Está rodeado de una gruesa capa de nubes de vapor de agua y ácido sulfúrico, lo que le provoca un fuerte efecto invernadero y que hace que la temperatura del planeta llegue a los 460º C. Prácticamente no tiene actividad geológica.

El siguiente planeta en este orden que hemos dado es el planeta Tierra.

Nuestro planeta, esta a una distancia de unos 150 millones de km del Sol, tarda 365 días en realizar una órbita, gira sobre si mismo cada 24 hs, provocando la secuencia de días y noches, tiene un radio de 6378 km en el ecuador, y una sola luna.

Tiene una fina capa atmosférica, con un 21 % de oxígeno y una temperatura promedio de 22º, que permite albergar millones de especies vivientes en su superficie que esta cubierta en un 70% por agua. Tiene una intensa actividad geológica, que se aprecia en su lenta, pero constante deriva continental, la explosión periódica de volcanes, terremotos y maremotos que han moldeado su superficie concentrando montañas en algunas regiones y valles en otras.

Los humanos hemos modificado buena parte de la superficie que no esta cubierta por los mares, pero vista desde el espacio existen muy pocas actividades humanas que puedan observarse mas allá de las luces de las ciudades más grandes y los incendios del amazonas, si la observamos en la cara que no da el Sol.

Aún cuando es el planeta en que hemos nacido y vivimos como especie, y a pesar de que hemos logrado aprender mucho sobre nuestro planeta, él todavía se reserva muchos secretos para revelarnos.

A continuación sigue el planeta Marte, ubicado a unos 228millones de km, del Sol. El día marciano dura aproximadamente lo mismo que el día terrestre, alrededor de 24 hs y tarda en dar una vuelta completa a su órbita 687 días.

Tiene una masa que es aproximadamente el 11% que la masa terrestre, lo que le permite retener una atmósfera demasiado tenue y difusa que genera una presión atmosférica 150 veces menor a la terrestre. El radio de Marte es el 53% del terrestre y la temperatura media sobre su superficie es de -22º C.

Posee dos lunas, muy pequeñas, llamadas Phobos y Deimos, descubiertas ambas en 1877.

La superficie de Marte, también aparece surcada de cráteres debido al impacto de meteoritos, aunque están erosionados por la presencia de fuertes tormentas de viento que pueden incluso dar toda una vuelta completa al planeta. La erosión también se debe a la presencia del movimiento de masas de agua en la antigüedad, agua que actualmente puede estar congelada en los casquetes polares de Marte o en forma de hielo debajo de su superficie.

A diferencia de Mercurio y Venus, que siempre aparecen cercanos al Sol, Marte, debido a que está más alejado de él que la Tierra, aparece en cualquier lugar de la eclíptica a lo largo del año. Aún así es un planeta fácil de identificar por su tamaño y por su color rojizo en el cielo.

Este color rojizo se debe a la alta presencia de hierro, entre otros minerales, en la constitución de la capa superficial de Marte.

Hasta aquí, los planetas descriptos se llaman planetas interiores, a continuación comienzan los llamados planetas exteriores, con características distintas a los primeros.

El primero de ellos es el más grande de todos, Júpiter, a una distancia del Sol de 778.3 millones de Km., con un radio que es 11,2 veces el radio terrestre, es decir unos 71 714 km., tarda unos 11,9 años en completar una órbita y gira sobre si mismo muy rápidamente, en menos de 10 hs.

La temperatura promedio sobre su superficie, es de unos -150º C.

A pesar de ser completamente gaseoso, su tamaño es tan grande que tiene una masa 300 veces más grande que la Tierra y 2,5 veces la masa de todos los demás planetas juntos.

Sobre su superficie se puede apreciar claramente una especie de remolino, que es una gigantesca tormenta, que es cuatro veces el tamaño de la Tierra, y que ya fue observada en 1664 por Robert Hooke.

Júpiter posee cuatro grandes lunas, que pueden observarse con pequeños telescopios, y que fueron observadas por primera vez por Galileo. Llamadas las Lunas de Galileo, en su honor, éstas son Io, Europa, Ganímedes (que es luna más grande del sistema solar) y Calisto. Existen además otras 12 lunas más pequeñas orbitando a su alrededor.

El planeta siguiente es uno de los más conocidos y curioso, por sus anillos, se trata de Saturno. A una distancia de 1427 millones de km, tarda 29,5 años en dar una vuelta al Sol, tiene 95 veces la masa de la Tierra, gira sobre si mismo en sólo 10 hs, tiene una temperatura promedio de unos -180ºC y un radio de 9,5 veces mas grande que el terrestre.

Su característica principal son sus anillos, que son tres principales, y están formados por trozos de hielo de todos los tamaños, desde muy pequeños hasta el tamaño de una casa, que giran alrededor del planeta.

Saturno posee 18 lunas, entre ellas Titán, que es la segunda en tamaño del sistema solar, y es la única que posee una pequeña atmósfera compuesta de nitrógeno y metano.

Observar Saturno no es difícil y con un pequeño telescopio pueden apreciarse claramente sus anillos, Titán y algunas lunas más.

Urano se encuentra a unos 2870 millones de km del Sol y tarda 84 años en completar una órbita alrededor del Sol. Gira sobre si mismo en casi 20 hs, tiene una masa 3,18 veces más grande que la de la Tierra y un radio de aproximadamente 25000 km. Su distancia al Sol hace que su temperatura sea de unos -220º C.

La característica principal de Urano es que rota sobre si mismo, formando un ángulo de casi 100 º respecto de su órbita, lo que hace que pareciera rodar sobre la trayectoria con la que gira alrededor del Sol.

Posee unas 15 lunas, que llevan los nombres de los personajes de William Shakespeare. Posee también 11 débiles anillos a su alrededor, que son muy difíciles de observar desde la Tierra.

Neptuno lleva su nombre debido al dios romano del agua, lo cual resulta curioso, puesto que las fotografías tomadas por las naves espaciales (el Voyager 2 pasó cerca suyo en el año 1989) lo muestran de un espléndido color azul.

Orbitando a una distancia de 4500 millones de km, tarda 165 años en dar una vuelta al Sol y unas 20 hs en hacer un giro sobre sí mismo. Tiene una masa de 17 veces la Tierra, un radio de unos 25200 Km. y posee 8 lunas. Su temperatura promedio es de unos – 218º C

Es muy difícil observarlo desde la Tierra, ya que, a pesar de su tamaño, se encuentra tan lejos que se ve muy pequeño.

Por último, el más alejado del Sol, es Plutón, que gira a casi 6000 millones de km alrededor del Sol y tarda 249 años en hacer una revolución completa. Es muy pequeño, tiene una masa del 2 por mil de la masa terrestre y un radio que es 5 veces menor. Posee una sola luna que tiene un diámetro igual a la mitad de Plutón. Gira sobre si mismo cada 6.4 días, y su temperatura promedio es de -230º C.

Observarlo desde la Tierra es prácticamente imposible sin un telescopio grande. Fue descubierto en 1930

La característica principal de Plutón es que su órbita está muy inclinada respecto al resto de las órbitas solares, lo que hace que en algún momento esté más cercano al Sol que Neptuno. Además en el año 2007 la Sociedad Astronómica Internacional, declaró que Plutón no sería un planeta propiamente dicho, es decir, es tan pequeño y su órbita tan inclinada que se trataría de otro tipo de objeto celeste.

martes, 25 de mayo de 2010

programa

Programa

Unidad I

  • El Sistema Solar: Revisión sobre Sistema Solar y sus subsistemas; Nociones básicas de Cosmografía y movimientos planetarios. Calendarios.
  • La observación astronómica: Instrumental astronómico. Espectroscopía y sus aplicaciones en instrumentos astronómicos.
  • Evolución del Universo: Espectros y propiedades de las estrellas. El Sol; Estructura a gran escala del Universo; Reacciones nucleares y evolución estelar.