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01 introduccion e-historia

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  • 1. Tema 1. Introducción:Historia de la Astronomía
  • 2. Introducción
  • 3. ¿Qué es la Astronomía?Es la Ciencia que estudia el Universo, la estructura, movimiento, origen y evoluciónde los cuerpos celestes y sus agrupaciones. Ramas de la Astronomía • Astrometría y Mecánica Celeste: posición y movimientos de los astros en el cielo. • Astrofísica: estelar, medio interestelar, galáctica, extragaláctica,… • Cosmología: origen y evolución del Universo. • Heliofísica • Planetología, Astrobiología, Cosmogonía, Astrogeología. • Historia de la Astronomía, Arqueoastronomía.
  • 4. Ventanas de observación astronómica
  • 5. El efecto de la atmósfera terrestre  ISS • Agua (H2O) • Oxígeno (O2) • Nitrógeno (N2) • Ozono (O3)  Everest • Dióxido de Carbono (CO2) • Otras especies menores  Keck
  • 6. Astrofísica de altas energías Telescopios convencionales Astronomía infrarroja Radioastronomía+ Astrofísica de partículas+ Ondas gravitatorias (?)+ ????
  • 7. Estructura y dimensiones del Universo conocido R ~ 6400 km d ~ 385000 km d ~ 5.2 UA d ~ 20 UA d ~ 40 UA d ~ 150000000 km = 1 UA
  • 8. R ~ 696000 km Radio estelar típico ~ 0.5 – 100 RsolDistancia Proxima Centauri ~ 4 x 1013 km = 4.22 años-luz = 1.3 pc D típica estrellas cercanas ~ 1 – 40 pc
  • 9. D ~ 10 kpc R ~ 30 kpc
  • 10. D ~ 60 kpc R ~ 1.2 MpcD ~ 800 kpc
  • 11. D ~ 1000 Mpc D ~ 4000 Mpc
  • 12. ¿Qué interacciones controlan el Universo? En la actualidad… ORIGEN DISTANCIAS Masa Grandes GRAVITATORIA Carga Intermedias ELECTROMAGNÉTICA Leptones / Núcleos DÉBIL (10-17 m) Mesones FUERTE Quarks Núcleos (10-15 m) En el pasado…FUERZAS UNIFICADAS (?)
  • 13. Fuerza gravitatoria ur MmFormulación clásica de Newton: F = −G 2 r ˆEs una acción a distancia que depende de runa propiedad intrínseca de la materia: la Centralmasa. Atractiva Inverso cuadrado La perspectiva de Einstein: La teoría de la Relatividad General viene a indicar que no podemos distinguir una fuerza de la curvatura del espacio-tiempo, transformando la gravedad en un problema geométrico.
  • 14. Fuerza electromagnética• La ley de Coulomb para la electrostáticasería el análogo de la ley de Newton para la ur 1 Qq F =− ˆ rgravedad. 4πε 0 r 2• La versión cuántica de la teoríaelectromagnética es la Electrodinámicacuántica. Las ecuaciones de Maxwell1.Ley de Gauss para el campo eléctrico1.Ley de Gauss para el campo magnético1.Ley de Faraday-Henry1.Ley de Ampère-Maxwell
  • 15. Interacción nuclear fuerte• ¿Qué mantiene a los núcleos unidos pese a estar formados por cargas delmismo signo (protones) y neutras (neutrones)?• La interacción nuclear fuerte mantiene ligados los quarks para formar hadrones yla interacción nuclear fuerte residual liga entre sí los nucleones.• La descripción cuántica se denomina cromodinámica cuántica.Interacción nuclear débil• ¿Por qué algunos átomos son inestables y decaen en formas más ligeras,transformándose incluso en otros elementos?• El modelo electrodébil incorpora esta interacción en la cromodinámica cuántica.• Es una fuerza atractiva. Estas interacciones son fundamentales para entender el Universo tal y como es hoy en día.
  • 16. Historia de la Astronomía
  • 17. Astronomía Antigua: 3000 – 600 AC• Todas las culturas antiguas (centroamericanas, celtas, mesopotámicas, orientales,egipcias,…) muestran interés por la astrología (forma primitiva de la astronomía)especialmente en lo referente a los movimientos de los astros en el cielo (asociada a lapredicción) y a la confección de calendarios.• Una rama de la Historia de la Astronomía se dedica exclusivamente a los vestigiosmás antiguos: arqueoastronomía.
  • 18. Astronomía en Mesopotamia • Abarca una serie de civilizaciones (sumerios, babilonios, acadios, seléucidas) desde 2000 A.C. hasta el 200 A.C., aproximadamente. • El uso de tablillas de barro ha permitido la conservación de estos restos. • Numeración en base 60  heredado en la actualidad en las medidas de tiempo y ángulos.• Los babilonios documentaron 17/18constelaciones zodiacales.• Muchas de las constelaciones que ellostrazaron son similares a las actuales.• Muchas de sus constelaciones fueronposteriormente adoptadas por los griegos.• Aritmética frente a geometría.
  • 19. Tablas de Mul-Apin, período asirio (700 A.C.) Actualidad
  • 20. Astronomía Antigua: 600 AC - 200 DC• La astronomía más influyente en nuestra cultura es helénica.• Geocentrismo: Ptolomeo• Heliocentrismo: Pitágoras• Forma y tamaño de la Tierra: Eratóstenes• Cosmogonía y caos: Aristóteles
  • 21. Tomando medidas al Universo• Aristarco de Samos (siglos II-III A.C.) fue elprimer proponente de la teoría heliocéntrica.• Ideó un método (perfectamente correcto) yfue el primero en medir la distancia al Sol y eltamaño y distancia a la Luna.• Desgraciadamente sus mediciones no fuerontan buenas como sus ideas: concluyó que elSol se encuentra 20 veces más lejos que laLuna (en realidad, 390 veces).• Para la Luna se acercó algo más: estimó unacircunferencia de 14.000 kilómetros, cuando enrealidad posee una circunferencia de 11.000kilómetros.• Algunas de las ideas atribuidas a Hipatia deAlejandría (s. IV) en la película Ágora,pertenecen en realidad al propio Aristarco deSamos.• Aunque ninguna de sus obras se haconservado, obras posteriores la citan comouna eminente e influyente astrónoma.
  • 22. El movimiento de los astros Ptolomeo Brahe Copérnico• El método científico exige, entre otras cosas, economía de hipótesis de partida.• Cuando la teoría científica tiene problemas para explicar nuevas observaciones, se requiereuna mejora significativa o, en ocasiones, una revolución completa.• La nueva teoría debe idealmente responder satisfactoriamente las mismas cuestiones quela teoría original e incorporar las nuevas, a ser posible de una forma más sencilla y elegante.• El modelo de Brahe es cinemáticamente equivalente al de Copérnico.• La historia de la ciencia es una historia de error y mejora.
  • 23. Astronomía Árabe: siglos IX - XIII• Fueron depositarios de la cultura griega durante gran parte de la Edad Media.• Tratados de astronomía (Al Fargani).• Álgebra, geometría y tablas de cálculo.• Construcción de astrolabios y brújulas.• Catálogos de estrellas y construcción de observatorios (Margheh, astrónomos chinos!).• El Cairo, Damasco, Toledo, …• Avicena: “la inutilidad de la adivinación astrológica”.
  • 24. Astronomía Clásica: siglos XVI - XVII• Copérnico: heliocentrismo (1543).• Brahe: observaciones precisas (1576).• Kepler: leyes movimiento planetario.• Galileo: anteojo astronómico.• Newton: ley de la gravitación, telescopio reflector, …• Fundación de observatorios de Greenwich, París, … (1670)
  • 25. Astronomía Clásica: siglos XVII - XIX• Desarrollo del cálculo matemático: Euler, Bessel, Lagrange, Laplace, Gauss, …• Descubrimiento Urano (1781), Asteroides (1801), Neptuno (1846)• Catálogos estelares y de otros objetos (Messier)• Estudio de distancias por paralaje.
  • 26. El Catálogo Messier• Los catálogos estelares más antiguos datan de los siglos I-II A.C. (Hiparco de Nicea).• Charles Messier era un astrónomo francés del s. XVIII cuya principal tarea consistía en cazar cometas.• El primer objeto que catalogó fue M1 (la Nebulosa del Cangrejo) para evitar confundirla con el cometaHalley, que se encontraba buscando. Su primer descubrimiento fue M3 (cúmulo globular en CanesVenatici).• Su catálogo contiene un total de 110 objetos en principio fáciles de ser confundidos con cometas.• La noche del 15 al 16 de Marzo de 2010 será posible observar TODOS los objetos del catálogo.
  • 27. Astrofísica: 1850 - 1950• Avances en la instrumentación astrónomica (Yerkes, Mt Wilson, fotografía, …)• Enorme desarrollo de la Física (Termodinámica, Electromagnetismo, Relatividad, …)• Astrofísica estelar (Luminosidad, masa estelar, composíción, diagrama HR 1913, …)• Astrofísica galáctica (1920 Ley de Hubble, estructura de la galaxia,…)• “Canales” de Marte, descubrimiento de Plutón (1930), composición atmósferas planetarias, …
  • 28. Astrofísica: Otras ventanas de observación 1930 -• Radioastronomía (1932)• Rayos cósmicos (1912)• Neutrinos (1956)• Astronomía infrarroja (1965)• Astronomía ultravioleta (1968)• Ondas gravitatorias (1960)
  • 29. Astrofísica: Grandes Telescopios• Telescopios de 5m (Mt Palomar, 1954)• Telescopios de 10 m (~ 1990)• Telescopio Espacial Hubble• Desarrollo de la tecnología CCD (~ 1980)
  • 30. Los Telescopios de próxima generación• Unos de los proyectos más ambiciosos que existenactualmente es el European Extremely LargeTelescope, con una abertura de 39m y planeado paraentrar en funcionamiento a partir de 2020.• El espejo principal estará compuesto por 800segmentos, cada uno de ellos de 1.4m, incluyendométodos de óptica adaptativa para poder aprovechar laabertura del instrumento.• Finalmente se construirá en Chile, aunque se barajaronlugares como España, Argentina o Marruecos.• Entre sus objetivos científicos se encuentra labúsqueda de planetas extrasolares de tipo Tierra y elestudio de las etapas tempranas de formación de lasgalaxias.• Otros proyectos barajados han sido la construcción delOverwhelmingly Large Telescope, con una apertura de100m, sin embargo, debido a los costes y dificultades, serecomendó en primer lugar construir telescopios algomás pequeños como el E-ELT.• El próximo gran telescopio espacial será el JamesWebb Space Telescope con una abertura de 6.5m queespera ser lanzado en 2018.
  • 31. Astrofísica: la nueva cosmología• Hipótesis del Big Bang ( ~ 1950)• Quimiosíntesis primordial• Expansión del Universo• Anisotropía del fondo de microondas• Observación del Universo joven
  • 32. La carrera espacial: 1960 -• Lanzamiento del Sputnik (1957)• Llegada del hombre a la Luna (1969)• Satélites militares, científicos y civiles• Exploración del Sistema Solar
  • 33. Las últimas misiones espaciales… buscando nuevas Tierras GAIA Global Astrometric Interferometer for Astrophysics Estudiará 109 estrellas Lanzamiento previsto en 2013 PLANCK Estudia el fondo cósmico de microondas 1.5 m Lanzado en 2009COROTConvection Rotation and PlanetaryTransits.30 cmLanzado en 2006