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La astronomía

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  • 1. Trabajo de informáticaSantiago mesa arias Noveno A 2012
  • 2. EtimologíaEtimológicamente, la palabra "astronomía" proviene del latín astronomĭa, que a su vez derivadel griego αστρονομία (astronomía compuesto por άστρον astron «estrella» y seguidode νόμοςnomos «regla, norma»). La mayor parte de las ciencias utilizan el sufijogriego λογια (logía «tratado, estudio»), como por ejemplo cosmología y biología. De hecho,"astronomía" debía propiamente haberse llamado "astrología", pero esta denominación ha sidousurpada por la pseudociencia que hoy en día es conocida con dicho nombre. Por ello no debeconfundirse la astronomía con la astrología. Aunque ambas comparten un origen común, son muydiferentes. Mientras que la astronomía es una ciencia estudiada a través del método científico,la astrologíaes una pseudociencia que sigue un sistema de creencias no probadas o abiertamenteerróneas. En general se encarga de estudiar la supuesta influencia de los astros sobre la vida delos hombres.[editar]Breve historia de la AstronomíaStonehenge, 2800 a. C.: se supone que esta construcción megalítica se realizó sobre conocimientos astronómicosmuy precisos. Un menhir que supera los 6 m de altura indica, a quien mira desde el centro, la dirección exacta de lasalida del Sol en el solsticio de verano. Algunos investigadores opinan que ciertas cavidades pudieron haber servidopara colocar postes de madera capaces de indicar puntos de referencia en el recorrido de la Luna.Artículo principal: Historia de la astronomía.
  • 3. Aristóteles inauguró toda una nueva perspectiva de la visión cósmica, formalizando el modelo astronómico, contra elastrológico.En casi todas las religiones antiguas existía la cosmogonía, que intentaba explicar el origen deluniverso, ligando éste a los elementos mitológicos. La historia de la astronomía es tan antiguacomo la historia del ser humano. Antiguamente se ocupaba, únicamente, de la observación ypredicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista, quedando separada durantemucho tiempo de la Física. En Sajonia-Anhalt, Alemania, se encuentra el famoso Disco celeste deNebra, que es la representación más antigua conocida de la bóveda celeste. Quizá fueronlos astrónomos chinos quienes dividieron, por primera vez, el cielo en constelaciones. En Europa,las doce constelaciones que marcan el movimiento anual del Sol fuerondenominadas constelaciones zodiacales. Los antiguos griegos hicieron importantes contribucionesa la astronomía, entre ellas, la definición de magnitud. La astronomíaprecolombina poseía calendariosmuy exactos y parece ser que las pirámides de Egipto fueronconstruidas sobre patrones astronómicos muy precisos.A pesar de la creencia común, los griegos sabían de la redondez y la esfericidad de la Tierra. Nopasó desapercibido para ellos el hecho de que la sombra de la Tierra proyectada en la Luna eraredonda, ni que su superficie es obviamente esférica puesto que, entre otras razones, no se venlas mismas constelaciones en el norte del Mediterráneo que en el sur. En el modelo aristotélico locelestial pertenecía a la perfección -"cuerpos celestes perfectamente esféricos moviéndose enórbitas circulares perfectas"-, mientras que lo terrestre era imperfecto; estos dos reinos seconsideraban como opuestos. Aristóteles defendía la teoría geocéntrica para desarrollar suspostulados. Fue probablemente Eratóstenes quien diseñara la esfera armilar que esun astrolabio para mostrar el movimiento aparente de las estrellas alrededor de la tierra.Esfera armilar.
  • 4. La astronomía observacional estuvo casi totalmente estancada en Europa durante la Edad Media,a excepción de algunas aportaciones como la de Alfonso X el Sabio con sus tablas alfonsíes, o lostratados de Alcabitius, pero floreció en el mundo con el Imperio persa y la cultura árabe. Al final delsiglo X, un gran observatorio fue construido cerca de Teherán (Irán), por el astrónomo persa Al-Khujandi, quien observó una serie de pasos meridianos del Sol, lo que le permitió calcularla oblicuidad de la eclíptica. También en Persia, Omar Khayyam elaboró la reforma del calendarioque es más preciso que el calendario juliano acercándose al Calendario Gregoriano. A finales delsiglo IX, el astrónomo persa Al-Farghani escribió ampliamente acerca del movimiento de loscuerpos celestes. Su trabajo fue traducido al latín en el siglo XII. Abraham Zacuto fue elresponsable en el siglo XV de adaptar las teorías astronómicas conocidas hasta el momento paraaplicarlas a la navegación de la marina portuguesa. Ésta aplicación permitió a Portugal ser lapuntera en el mundo de los descubrimientos de nuevas tierras fuera de Europa.[editar]Revolución científicaVista parcial de un monumento dedicado a Copérnico en Varsovia.Durante siglos, la visión geocéntrica de que el Sol y otros planetas giraban alrededor dela Tierra no se cuestionó. Esta visión era lo que para nuestros sentidos se observaba. En elRenacimiento, Nicolás Copérnico propuso el modelo heliocéntrico del Sistema Solar. Su trabajo DeRevolutionibusOrbiumCoelestium fue defendido, divulgado y corregido por GalileoGalilei y Johannes Kepler, autor de HarmonicesMundi, en el cual se desarrolla por primera vezla tercera ley del movimiento planetario.Galileo añadió la novedad del uso del telescopio para mejorar sus observaciones. La disponibilidadde datos observacionales precisos llevó a indagar en teorías que explicasen el comportamientoobservado (véase su obra SidereusNuncius). Al principio sólo se obtuvieron reglas ad-hoc, cómolas leyes del movimiento planetario de Kepler, descubiertas a principios del siglo XVII. Fue IsaacNewton quien extendió hacia los cuerpos celestes las teorías de la gravedad terrestre yconformando la Ley de la gravitación universal, inventando así la mecánica celeste, con lo queexplicó el movimiento de los planetas y consiguiendo unir el vacío entre las leyes de Kepler y ladinámica de Galileo. Esto también supuso la primera unificación de la astronomía y la física(véase Astrofísica).
  • 5. Tras la publicación de los Principios Matemáticos de Isaac Newton (que también desarrollóel telescopio reflector), se transformó la navegación marítima. A partir de 1670 aproximadamente,utilizando instrumentos modernos de latitud y los mejores relojes disponibles se ubicó cada lugarde la Tierra en un planisferio o mapa, calculando para ello su latitud y su longitud. La determinaciónde la latitud fue fácil pero la determinación de la longitud fue mucho más delicada. Losrequerimientos de la navegación supusieron un empuje para el desarrollo progresivo deobservaciones astronómicas e instrumentos más precisos, constituyendo una base de datoscreciente para los científicos.Ilustración de la teoría del "Big Bang" o primera gran explosión y de la evolución esquemática del universo desdeentonces.A finales del siglo XIX se descubrió que, al descomponer la luz del Sol, se podían observar multitudde líneas de espectro(regiones en las que había poca o ninguna luz). Experimentos con gasescalientes mostraron que las mismas líneas podían ser observadas en el espectro de los gases,líneas específicas correspondientes a diferentes elementos químicos. De esta manera se demostróque los elementos químicos en el Sol (mayoritariamente hidrógeno) podían encontrarse igualmenteen la Tierra. De hecho, el helio fue descubierto primero en el espectro del Sol y sólo más tarde seencontró en la Tierra, de ahí su nombre.Se descubrió que las estrellas eran objetos muy lejanos y con el espectroscopio se demostró queeran similares al Sol, pero con una amplia gama de temperaturas, masas y tamaños. La existenciade la Vía Láctea como un grupo separado de estrellas no se demostró sino hasta el siglo XX, juntocon la existencia de galaxias externas y, poco después, la expansión del universo, observada en elefecto del corrimiento al rojo. La astronomía moderna también ha descubierto una variedad deobjetos exóticos como los quásares, púlsares, radiogalaxias, agujeros negros, estrellas deneutrones, y ha utilizado estas observaciones para desarrollar teorías físicas que describen estosobjetos. La cosmología hizo grandes avances durante el siglo XX, con el modelo del BigBang fuertemente apoyado por la evidencia proporcionada por la astronomía y la física, como
  • 6. la radiación de fondo de microondas, la Ley de Hubble y la abundancia cosmológica de loselementos químicos.Durante el siglo XX, la espectrometría avanzó, en particular como resultado del nacimiento dela física cuántica, necesaria para comprender las observaciones astronómicas y experimentales.[editar]Astronomía ObservacionalArtículo principal: Astronomía observacional.[editar]Estudio de la orientación por las estrellasLa Osa Mayor es una constelación tradicionalmente utilizada como punto de referencia celeste para la orientacióntanto marítima como terrestre.Representación virtual en 3D de la situación de las galaxias de nuestro grupo local en el espacio.Artículos principales: Astronomía de posición, Historia de la navegación astronómica y Coordenadascelestes.Para ubicarse en el cielo, se agruparon las estrellas que se ven desde la Tierra en constelaciones.Así, continuamente se desarrollan mapas (cilíndricos o cenitales) con su propia nomenclaturaastronómica para localizar las estrellas conocidas y agregar los últimos descubrimientos.Aparte de orientarse en la Tierra a través de las estrellas, la astronomía estudia el movimiento delos objetos en la esfera celeste, para ello se utilizan diversos sistemas de coordenadasastronómicas. Estos toman como referencia parejas de círculos máximos distintos midiendo asídeterminados ángulosrespecto a estos planos fundamentales. Estos sistemas son principalmente: Sistema altacimutal, u horizontal que toma como referencias el horizonte celeste y el meridiano del lugar.
  • 7.  Sistemas horario y ecuatorial, que tienen de referencia el ecuador celeste, pero el primer sistema adopta como segundo círculo de referencia el meridiano del lugar mientras que el segundo se refiere al círculo horario (círculo que pasa por los polos celestes). Sistema eclíptico, que se utiliza normalmente para describir el movimiento de los planetas y calcular los eclipses; los círculos de referencia son la eclíptica y el círculo de longitud que pasa por los polos de la eclíptica y el punto γ. Sistema galáctico, se utiliza en estadística estelar para describir movimientos y posiciones de cuerpos galácticos. Los círculos principales son la intersección del plano ecuatorial galáctico con la esfera celeste y el círculo máximo que pasa por los polos de la Vía Láctea y el ápice del Sol (punto de la esfera celeste donde se dirige el movimiento solar).La astronomía de posición es la rama más antigua de esta ciencia. Describe el movimiento de losastros, planetas, satélites y fenómenos como loseclipses y tránsitos de los planetas por el disco delSol. Para estudiar el movimiento de los planetas se introduce el movimiento medio diario que es loque avanzaría en la órbita cada día suponiendo movimiento uniforme. La astronomía deposición también estudia el movimiento diurno y el movimiento anual del Sol. Son tareasfundamentales de la misma la determinación de la hora y para la navegación el cálculo delas coordenadas geográficas. Para la determinación del tiempo se usa el tiempo de efemérides ótambién el tiempo solar medio que está relacionado con el tiempo local. El tiempo local enGreenwich se conoce como Tiempo Universal.La distancia a la que están los astros de la Tierra en el de universo se mide en unidadesastronómicas, años luz o pársecs. Conociendo el movimiento propio de las estrellas, es decir loque se mueve cada siglo sobre la bóveda celeste se puede predecir la situación aproximada de lasestrellas en el futuro y calcular su ubicación en el pasado viendo como evolucionan con el tiempola forma de las constelaciones.Con un pequeño telescopio pueden realizarse grandes observaciones. El campo amateur es amplio y cuenta conmuchos seguidores.
  • 8. [editar]Instrumentos de observaciónGalileo Galilei observó gracias a sutelescopio cuatro lunas del planetaJúpiter, un gran descubrimiento que chocabadiametralmente con los postulados tradicionalistas de la Iglesia Católica de la época.Artículo principal: Observatorio astronómico.Para observar la bóveda celeste y las constelaciones más conocidas no hará falta ningúninstrumento, para observar cometas o algunas nebulosas sólo serán necesarios unos prismáticos,los grandes planetas se ven a simple vista; pero para observar detalles de los discos de losplanetas del sistema solar o sus satélites mayores bastará con un telescopio simple. Si se quiereobservar con profundidad y exactitud determinadas características de los astros, se requiereninstrumentos que necesitan de la precisión y tecnología de los últimos avances científicos.[editar]Astronomía visibleArtículos principales: Astronomía visible y Telescopio.El telescopio fue el primer instrumento de observación del cielo. Aunque su invención se le atribuyea Hans Lippershey, el primero en utilizar este invento para la astronomía fue Galileo Galilei quiendecidió construirse él mismo uno. Desde aquel momento, los avances en este instrumento han sidomuy grandes como mejores lentes y sistemas avanzados de posicionamiento.Actualmente, el telescopio más grande del mundo se llama VeryLargeTelescope y se encuentra enel observatorio Paranal, al norte de Chile. Consiste en cuatro telescopios ópticos reflectores que seconjugan para realizar observaciones de gran resolución.[editar]Astronomía del espectro electromagnético o radioastronomíaArtículos principales: Radioastronomía y Radiotelescopio.Se han aplicado diversos conocimientos de la física, las matemáticas y de la química a laastronomía. Estos avances han permitido observar las estrellas con muy diversos métodos. Lainformación es recibida principalmente de la detección y el análisis de la radiaciónelectromagnética (luz, infrarrojos, ondas de radio), pero también se puede obtener información delos rayos cósmicos, neutrinos y meteoros.
  • 9. El VeryLargeArray. Como muchos otros telescopios, éste es un arrayinterferométricoformado por muchosradiotelescopios más pequeños.Estos datos ofrecen información muy importante sobre los astros, su composición química,temperatura, velocidad en el espacio, movimiento propio, distancia desde la Tierra y puedenplantear hipótesis sobre su formación, desarrollo estelar y fin.El análisis desde la Tierra de las radiaciones (infrarrojos, rayos x, rayos gamma, etc.) no sóloresulta obstaculizado por la absorción atmosférica, sino que el problema principal, vigente tambiénen el vacío, consiste en distinguir la señal recogida del "ruido de fondo", es decir, de la enormeemisión infrarroja producida por la Tierra o por los propios instrumentos. Cualquier objeto que no sehalle a 0 K (-273,15 °C) emite señales electromagnéticas y, por ello, todo lo que rodea a losinstrumentos produce radiaciones de "fondo". Hasta los propios telescopios irradian señales.Realizar una termografía de un cuerpo celeste sin medir el calor al que se halla sometido elinstrumento resulta muy difícil: además de utilizar película fotográfica especial, los instrumentosson sometidos a una refrigeración continua con helio o hidrógeno líquido.La radioastronomía se basa en la observación por medio de los radiotelescopios, unosinstrumentos con forma de antena que recogen y registran las ondas de radio o radiaciónelectromagnética emitidas por los distintos objetos celestes.Estas ondas de radio, al ser procesadas ofrecen un espectro analizable del objeto que las emite.La radioastronomía ha permitido un importante incremento del conocimiento astronómico,particularmente con el descubrimiento de muchas clases de nuevos objetos, incluyendolos púlsares (omagnétares), quásares, las denominadas galaxias activas, radiogalaxias y blázares.Esto es debido a que la radiación electromagnética permite "ver" cosas que no son posibles dedetectar en las astronomía óptica. Tales objetos representan algunos de los procesos físicos másextremos y energéticos en el universo.Este método de observación está en constante desarrollo ya que queda mucho por avanzar enesta tecnología.
  • 10. Diferencia entre la luz visible e infrarroja en la Galaxia del Sombrero ó Messier 104.[editar]Astronomía de infrarrojosArtículos principales: Astronomía infrarroja y Espectroscopia infrarroja.Gran parte de la radiación astronómica procedente del espacio (la situada entre 1 y 1000μm) esabsorbida en la atmósfera. Por esta razón, los mayores telescopios de radiación infrarroja seconstruyen en la cima de montañas muy elevadas, se instalan en aeroplanos especiales de cotaelevada, en globos, o mejor aún, en satélites de la órbita terrestre.[editar]Astronomía ultravioletaArtículos principales: Astronomía ultravioleta y Espectroscopía ultravioleta-visible.Imagen que ofrece una observación ultravioleta de los anillos de Saturno. Esta reveladora imagen fue obtenida por lasonda Cassini-Huygens.La astronomía ultravioleta basa su actividad en la detección y estudio de la radiaciónultravioletaque emiten los cuerpos celestes. Este campo de estudio cubre todos los campos de laastronomía. Las observaciones realizadas mediante este método son muy precisas y han realizado
  • 11. avances significativos en cuanto al descubrimiento de la composición de la materia interestelar eintergaláctica, el de la periferia de las estrellas, la evolución en las interacciones de los sistemasde estrellas dobles y las propiedades físicas de los quásares y de otros sistemas estelares activos.En las observaciones realizadas con el satélite artificial Explorador Internacional Ultravioleta, losestudiosos descubrieron que la Vía Láctea está envuelta por un aura de gas con elevadatemperatura. Este aparato midió asimismo el espectro ultravioleta de unasupernova que nació enla Gran Nube de Magallanes en 1987. Este espectro fue usado por primera vez para observar a laestrella precursora de una supernova.La Galaxia elíptica M87 emite señales electromagnéticas en todos los espectros conocidos.[editar]Astronomía de rayos XArtículos principales: Astronomía de rayos-X y Radiografía.La emisión de rayos x se cree que procede de fuentes que contienen materia a elevadísimastemperaturas, en general en objetos cuyos átomos oelectrones tienen una gran energía. Eldescubrimiento de la primera fuente de rayos x procedente del espacio en 1962 se convirtió en unasorpresa. Esa fuente denominada Scorpio X-1 está situada en la constelación de Escorpio endirección al centro de la Vía Láctea. Por este descubrimiento RiccardoGiacconi obtuvo el PremioNobel de Física en 2002.[editar]Astronomía de rayos gammaArtículos principales: Astronomía de rayos gamma y Espectroscopía de rayos gamma.
  • 12. El observatorio espacial Swift está específicamente diseñado para percibir señales gamma del universo y sirve deherramienta para intentar clarificar los fenómenos observados.Los rayos gamma son radiaciones emitidas por objetos celestes que se encuentran en un procesoenergético extremadamente violento. Algunos astros despiden brotes de rayos gamma o tambiénllamados BRGs. Se trata de los fenómenos físicos más luminosos del universo produciendo unagran cantidad de energía en haces breves de rayos que pueden durar desde unos segundos hastaunas pocas horas. La explicación de estos fenómenos es aún objeto de controversia.Los fenómenos emisores de rayos gamma son frecuentemente explosiones de supernovas, suestudio también intenta clarificar el origen de la primera explosión del universo o bigbang.El Observatorio de Rayos Gamma Compton -ya inexistente- fue el segundo de losllamados grandes observatorios espaciales (detrás deltelescopio espacial Hubble) y fue el primerobservatorio a gran escala de estos fenómenos. Ha sido reemplazado recientemente por elsatéliteFermi. El observatorio orbital INTEGRAL observa el cielo en el rango de los rayos gammablandos o rayos X duros.A energías por encima de unas decenas de GeV, los rayos gamma sólo se pueden observar desdeel suelo usando los llamados telescopios Cherenkov como MAGIC. A estas energías el universotambién puede estudiarse usando partículas distintas a los fotones, tales como los rayoscósmicos o los neutrinos. Es el campo conocido como Física de Astropartículas.[editar]Astronomía TeóricaLos astrónomos teóricos utilizan una gran variedad de herramientas como modelos matemáticosanalíticos y simulaciones numéricas por computadora. Cada uno tiene sus ventajas. Los modelosmatemáticos analíticos de un proceso por lo general, son mejores porque llegan al corazón delproblema y explican mejor lo que está sucediendo. Los modelos numéricos, pueden revelar la 1 2existencia de fenómenos y efectos que de otra manera no se verían.Los teóricos de la astronomía ponen su esfuerzo en crear modelos teóricos e imaginar lasconsecuencias observacionales de estos modelos. Esto ayuda a los observadores a buscar datosque puedan refutar un modelo o permitan elegir entre varios modelos alternativos o inclusocontradictorios.Los teóricos, también intentan generar o modificar modelos para conseguir nuevos datos. En elcaso de una inconsistencia, la tendencia general es tratar de hacer modificaciones mínimas almodelo para que se corresponda con los datos. En algunos casos, una gran cantidad de datosinconsistentes a través del tiempo puede llevar al abandono total de un modelo.Los temas estudiados por astrónomos teóricos incluyen: dinámica estelar y evoluciónestelar; formación de galaxias; origen de los rayos cósmicos; relatividad general y cosmologíafísica, incluyendo teoría de cuerdas.[editar]La mecánica celesteArtículo principal: Mecánica celeste.
  • 13. La astromecánica o mecánica celeste tiene por objeto interpretar los movimientos de laastronomía de posición, en el ámbito de la parte de la física conocida como mecánica,generalmente lanewtoniana (Ley de la Gravitación Universal de Isaac Newton). Estudia elmovimiento de los planetas alrededor del Sol, de sus satélites, el cálculo delas órbitas de cometas y asteroides. El estudio del movimiento de la Luna alrededor de la Tierra fuepor su complejidad muy importante para el desarrollo de la ciencia. El movimiento extrañode Urano, causado por las perturbaciones de un planeta hasta entonces desconocido, permitióa Le Verrier y Adams descubrir sobre el papel al planeta Neptuno. El descubrimiento de unapequeña desviación en el avance del periheliode Mercurio se atribuyó inicialmente a un planetacercano al Sol hasta que Einstein la explicó con su Teoría de la Relatividad.[editar]AstrofísicaArtículo principal: Astrofísica.La astrofísica es una parte moderna de la astronomía que estudia los astros como cuerpos de lafísica estudiando su composición, estructura y evolución. Sólo fue posible su inicio en el sigloXIX cuando gracias a los espectros se pudo averiguar la composición física de las estrellas. Lasramas de la física implicadas en el estudio son la física nuclear (generación de la energía en elinterior de las estrellas) y la física relativística. A densidades elevadas el plasma se transformaen materia degenerada; esto lleva a algunas de sus partículas a adquirir altas velocidades quedeberán estar limitadas por la velocidad de la luz, lo cual afectará a sus condiciones dedegeneración. Asimismo, en las cercanías de los objetos muy masivos, estrellas deneutrones o agujeros negros, la materia que cae se acelera a velocidades relativistas emitiendoradiación intensa y formando potentes chorros de materia.[editar]Estudio de los objetos celestes[editar]El sistema solar desde la astronomíaArtículos principales: Sistema solar, El sistema solar y Formación y evolución del Sistema Solar.Véase también: Anexo:Cronología del descubrimiento de los planetas del Sistema Solar y sussatélites naturales
  • 14. Posición figurada de los planetas y el sol en el sistema solar, separados por planetas interiores y exteriores.El estudio del Universo o Cosmos y más concretamente del Sistema Solar ha planteado una seriede interrogantes y cuestiones, por ejemplo cómo y cuándo se formó el sistema, por qué y cuándodesaparecerá el Sol, por qué hay diferencias físicas entre los planetas, etc.Es difícil precisar el origen del Sistema Solar. Los científicos creen que puede situarse hace unos4.600 millones de años, cuando una inmensa nube de gas y polvo empezó a contraerseprobablemente, debido a la explosión de una supernovacercana. Alcanzada una densidad mínimaya se autocontrajo a causa de la fuerza de la gravedad y comenzó a girar a granvelocidad, porconservación de su momento cinético, al igual que cuando una patinadora repliega los brazossobre si misma gira más rápido. La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presiónera tan elevada que los átomos comenzaron a fusionarse, liberando energía y formando unaestrella. También había muchas colisiones. Millones de objetos se acercaban y se unían ochocaban con violencia y se partían en trozos. Algunos cuerpos pequeños (planetesimales) ibanaumentando su masa mediante colisiones y al crecer, aumentaban su gravedad y recogían másmateriales con el paso del tiempo (acreción). Los encuentros constructivos predominaron y, en sólo100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al actual. Después cada cuerpo continuó supropia evolución.[editar]Astronomía del Sol

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