Untitled - Universidad de La Punta (ULP)

Un viaje al universoAstronomía práctica para niñosStella Maris MalarodaIlustraciones: Leandro González

AutorStella Maris MalarodaIlustracionesLeandro GonzálezDiseñoRocío JuárezEdiciónDarío Calderón1ª ediciónISBN: en trámite© Universidad de La Punta, 2010Queda hecho el depósito que establece la Ley 11.723Libro de edición argentinaNo se permite la reproducción parcial o total, elalmacenamiento, el alquiler, la transmisión o latransformación de este libro, en cualquier forma o porcualquier medio, sea electrónico o mecánico, mediantefotocopias, digitalización u otros métodos sin elpermiso previo y escrito del editor. Su infracción estápenada por las leyes 11.723 y 25.446

A mi familiaAgradezco muy especialmente a la Sra. rectora de la Universidadde La Punta (ULP), Dra. Alicia Bañuelos y al Sr. secretario de Cienciay Técnica, Ing. Alejandro Munizaga por su apoyo en la edición deeste libro.A la Sra. Natalia Perinetti y al grupo de comunicación de la ULP,quienes posibilitaron la presentación del mismo.También quiero agradecer la colaboración desinteresada yentusiasta del Arq. Leandro González.

ÍndiceIntroducciónCapítulo 1El sitio de observación, la Tierra1.1.- Los puntos cardinales1.2.- Coordenadas Geográficas Terrestres1.3.- Husos horariosCapítulo 2La esfera celeste2.1.- Las constelaciones2.2.- Movimiento del Sol a lo largo del año7915Capítulo 3Coordenadas astronómicas celestes23Capítulo 4Aspecto del cielo según el lugar de observación4.1.- Observamos a una latitud sur φ indeterminada4.2.- Observamos en alguno de los polos terrestres4.3.- Observamos en el EcuadorCapítulo 5Variaciones de las coordenadas debidas a la atmósfera terrestre y el sitiode observación5.1.- La refracción atmosférica5.2.- La paralajeCapítulo 6Observación astronómica6.1.- Observación por telescopio6.2.- Observación del cielo a “ojo desnudo” o a simple vista293339Fin de la primera etapa de nuestro viaje51

IntroducciónLa naturaleza nos brinda diariamente un espectáculo imponente: el cielonocturno estrellado. Este hecho, desde la antigüedad hasta nuestrosdías, siempre ha despertado nuestra imaginación e interés por develarlos misterios de los fenómenos que observamos.La Astronomía es la ciencia que permite satisfacer dos hechos importantes que dominannuestro pensamiento; la necesidad de explorar y la de entender lo que encontramos.Esta ciencia se encarga de estudiar los cupos celestes, estudiar sus posiciones,movimientos y naturaleza. Además, propone y analiza hipótesis sobre el origeny la evolución del Universo. En definitiva trata de determinar su pasado y su futuroobservando el presente.La Astronomía es la ciencia más antigua. Los hombres primitivos tuvieron que prestaratención a los sucesos astronómicos, aunque sea, para saber cuándo sería de díanuevamente, o cuando retornaría el Sol sobre el Horizonte. Sus labores agrícolasestaban ligadas también con los fenómenos astronómicos. Hay templos orientadossegún cuerpos celestes y en momentos especiales del Sol y las estrellas. Hay escritoschinos, egipcios y babilónicos, entre otros, donde se detallan fenómenos celestestales como eclipses, apariciones de cometas o abrillantamientos repentinos de estrellas.| 7A pesar de su antigüedad como ciencia, es en los siglos dieciséis y diecisiete cuandose inicia su desarrollo como una ciencia que investiga sistemáticamente el Universo.Copérnico publica en 1543 la hipótesis de que es el Sol el centro del Universo (TeoríaHeliocéntrica) y no la Tierra (Teoría Geocéntrica) como se pensaba hasta ese momento.Galileo Galilei utiliza por primera vez, en el año 1609, un instrumento paraobservar el cielo: el telescopio. A partir de ese momento, se comienza a “descubrir” elcielo y se abre una puerta a la investigación astronómica que ya nunca se cerrará. En1687, el Físico Isaac Newton enuncia la Ley de la Gravitación Universal, o sea todoslos cuerpos del Universo están afectados por la fuerza de la gravedad, no sólo losubicados sobre la superficie terrestre. Estos son algunos de los hechos que modificaronel concepto de la astronomía y constituyeron las bases científicas de su posteriorevolución.

No es una ciencia aislada, debe sus logros a otras ciencias como la Física, la Química,la Geología y la Matemática, entre otras. En respuesta, les descubre a ellas el ampliolaboratorio del Sol, estrellas, nebulosas, donde la materia se encuentra en una variedadde formas y bajo condiciones que no pueden repetirse ni encontrarse en laTierra. Por supuesto que ese laboratorio no puede ser modificado y eso representaun escollo que hay que superar.En este libro aprenderemos a comprender los misterios del Universo y así podremoscomprender los misterios mismos de la vida.Es un viaje muy especial a un mundo muy apasionante. Y, como todo viaje, deberemosubicarnos en nuestro punto de partida, en nuestro caso la Tierra, el lugar dondehabitamos.8 |La Tierra no es el centro del Universo, no es especial. Pero es el sitio desde donde haceya mucho tiempo se realizan las observaciones astronómicas. Con el advenimientode la investigación espacial, se pudo superar el impedimento que la atmósfera poníaen las observaciones, ya que la luz que nos llega del espacio extraterrestre sufre unadisminución por su presencia.Pero, antes de iniciar este viaje, deberemos aprender a ubicarnos en el espacio terrestrepara poder observar a los diferentes astros y luego comenzaremos a identificarlosy a conocer sus características.Los invito a partir en cualquier momento, sólo tienen que tener los ojos abiertos y lamente lista para comprender todo lo que se describirá a lo largo de estas páginas.Juntos recorreremos el Universo.¡Bienvenidos!

Capítulo IEl sitio de observación, la TierraNosotros estamos sobre la superficie terrestre y desde allí, en principio, realizamosnuestras observaciones astronómicas. Pero, ¿cómo nos ubicamos sobre esa superficiepara decirles a otras personas qué objeto estamos mirando para que ellas puedantambién hacerlo?1.1 - Los puntos cardinalesNos podemos ubicar sobre la superficie terrestreestableciendo los puntos cardinales: Este,Oeste, Norte y Sur de nuestra posición. Pero,¿cómo ubicamos estos puntos especiales?Si tenemos una brújula o un GPS lo podemoshacer sin problema pues esos instrumentosnos indican los puntos cardinales directamente.¿Cómo hacemos si no contamos con ellos?A lo largo del día, podemos observar que elSol describe un arco, llegando al punto másalto sobre el horizonte en horas cercanas almediodía. La altura del Sol en esas horas serádiferente a lo largo del año según lo veremosmás adelante.En la figura el observador se encuentraubicado en el Hemisferio Sur.| 9De día, podemos guiarnos por el Sol paramarcar uno de esos puntos y luego así determinarlos otros tres. Sabemos que el Sol salepor el Este y se oculta por el Oeste, aunqueen realidad, lo que debemos decir esque el Sol sale por un punto cercanoal Este y se oculta por un puntocercano al Oeste. Por ello,si vemos la salida o puestadel Sol, ya habremos ubicadoa dos de los puntoscardinales, deberemosahora ubicar los puntoscardinales Sur yNorte, ¿cómo lohacemos?

Si nosotros sabemos ubicar uno de los puntoscardinales, por ejemplo el Este, por la salidadel Sol, podremos ubicar al resto de unmodo fácil. Para ello, apuntamos con nuestramano derecha al Este, extendemos los brazosy nuestro brazo izquierdo quedará apuntandohacia el Oeste, nuestros ojos mirarán al Nortey a nuestra espalda estará el Sur. De estemodo, ya nos podemos ubicar en un lugar ysaber los puntos cardinales. Podríamos comprobarlocon una brújula o un GPS, que es uninstrumento de posicionamiento global.También, es posible ubicar los puntos cardinalesen la noche. Por ejemplo, si estamos enel Hemisferio Sur, podemos usar la conocidaCruz del Sur. El brazo mayor de esa cruz indicala dirección al Polo Sur, por lo tanto, elNorte estará en la dirección contraria10 |

1.2 - Coordenadas geográficas terrestresComo ya dijimos, las observaciones las realizaremosdesde la superficie terrestre, porello, deberemos indicar bien el lugar desdedonde las haremos. De este modo, podremosindicarles a observadores ubicados enotros puntos sobre la Tierra dónde estamosrealmente.La Tierra no es una esfera ya que, por efectode la acción gravitatoria del Sol y la Lunasobre el Ecuador, produce una figura que seaparta de la esfera, que se denomina geoide.Pero, para lo que sigue podemos considerarlaesférica ya que esto nos facilitará la descripciónde las coordenadas geográficas.Las coordenadas geográficas terrestres son lalatitud y la longitud, y son las que nos ubicansobre la superficie terrestre. Como dijimosque vamos a considerar a la Tierra como esférica,estas coordenadas son, en realidad, ánguloscon vértice en el centro de la misma.La Tierra se divide en círculos máximos (queson aquellos que tienen como radio el radiode la esfera), que van de polo a polo y que sedenominan meridianos. Otro círculo máximo,que es perpendicular a los anteriores, que dividea la Tierra en dos hemisferios, se denominaEcuador. Los círculos menores paralelosal Ecuador (o sea que no tienen como radio elradio de la Tierra), se denominan paralelos.| 11

La latitud geográfica se indica con la letra griega φ (que, en español,se pronuncia “fi”). Se mide desde el Ecuador, sobre el meridiano quepasa por el lugar cuya ubicación queremos encontrar hasta el sitioy, si es hacia el polo Norte, se indica con la letra N, o con el signoaritmético más (+) y, si es hacia el Polo Sur, se indica con la letra “S”, ocon el signo aritmético menos (-). Se mide en grados sexagesimalesy va de 0º a ± 90º.La longitud geográfica se indica con la letra griega λ (que se pronuncia“lambda”). Se mide sobre el Ecuador hasta el meridiano que pasapor el lugar cuya coordenada queremos averiguar. El punto origen,por una convención del año 1899, es el Meridiano de Greenwich yse puede indicar en grados sexagesimales de 0º a 180º o en horas,minutos y segundos, de 0h a 12 hs al Oeste y al Este de ese meridianoen ambos casos.12 |Pero, si medimos las coordenadas en grados sexagesimales, necesitamosaveriguar cómo pasamos a kilómetros las distancias entre dospuntos sobre la superficie terrestre.Vimos que la Tierra no es perfectamente esférica. El radio ecuatoriales de 6.378 km y el polar es de 6.356 km. El radio medio es de 6.371km. Con estos datos, podemos averiguar cuál es la longitud de lacircunferencia terrestre. El resultado es de unos 40000 km y, por lotanto, 1º sobre un meridiano o sobre el Ecuador equivale a unos 111km. De este modo, podemos pasar a kilómetros cuando conocemosla distancia en grados entre dos puntos sobre la superficie terrestre.Sabemos ahora cómo indicar nuestra posición cuando hacemos unaobservación astronómica. Pero, ¿cómo indicamos a qué hora la hicimosde tal modo que se pueda anunciar al resto de los posibles observadoresdel evento?

1.3 - Husos horariosNuestro horario se rige por el Sol. Como este astro sale por el Este,todos los lugares sobre la superficie terrestre ubicados al Este tienenuna hora más tarde que los ubicados al Oeste.Para solucionar este problema y poder acomodar los horarios entodo el planeta, en el año 1884 se resolvió que la hora debía contarsea partir de un meridiano origen. Se consideró como origen el Meridianode Greenwich, que es el mismo que se usa como origen paracontar las longitudes geográficas. Desde ese meridiano, al Este, seincrementan las horas y hacia el Oeste se disminuyen. Para ordenarlas diferencias horarias y no tener que cambiar constantemente lahora, a medida que nos movemos hacia el Este o el Oeste, se dividióa la Tierra en 24 zonas o husos horarios, a partir del Meridiano deGreenwich con un ancho de 1 hora, ó 15 grados, cada zona. Dentrodel mismo huso horario, los distintos países tienen la misma hora.| 13

Capítulo 2La esfera celesteCuando en la noche observamos el cielodesde un lugar descampado, sentimosque somos el centro de una esfera sobrela que se ubican todos los astros. Eso fuetambién lo que sintieron los antiguos astrónomosy de allí surgió la figura de “Laesfera celeste”.Matemáticamente hablando, la esferaceleste es la esfera infinitamente distantesobre la cual vemos proyectadas a lasestrellas. Dicho de otro modo, es la representaciónconvencional del cielo comouna envoltura esférica sobre la que aparecenproyectados los astros.| 15En el centro de esa esfera se encuentrael observador. Un observador situadoen un punto cualquiera de la superficieterrestre tiene la sensación que esa superficiese halla cubierta por una esferahueca que se denomina comúnmente“cielo”.

Sobre la esfera celeste cada astro tieneuna posición, que se denomina “posiciónaparente”. La línea que une al observadorcon el astro se denomina “visual” y es laque indica la dirección, pero no la distanciaa la cual se encuentra.Distancia angular aparenteentre dos astros16 |La “distancia aparente” entre dos astrosestá dada por la diferencia entre las visualesdirigidas a ambos. O dicho de unmodo más preciso, es la distancia angularsobre la esfera celeste. Su valor se expresaen grados sexagesimales. El diámetroangular de un astro como el Sol o la Luna,se define como la separación angular delas visuales tangentes al cuerpo Los diámetrosangulares del Sol y la Luna sonmuy similares y del orden de 31 minutosde arco, o sea 31´. En las estrellas estediámetro es imperceptible desde Tierra.

2.1 - Las constelacionesSobre esta esfera celeste vemos, como ya dijimos,los astros que son visibles a simple vista.Hay una tendencia humana natural a armardibujos o figuras con ellos. De ese modo, losantiguos conectaron a las estrellas más brillantesque observaban en configuracioneso dibujos que llamaron “constelaciones”, lascuales denominaron con nombres mitológicos(héroes o animales) que eran importantespara ellos. Actualmente, se reconocen 88constelaciones en el cielo.Una constelación es un dibujo con un conjuntode estrellas que vemos a simple vista yque, si las unimos, toman una forma imagina-ria en el cielo. Si reparamos en algunos nombres,se observa que los mismos se refierena gente, animales, objetos y caracteres dela mitología. Las civilizaciones antiguas haninventado diferentes nombres y formas paralos mismos grupos de estrellas. La denominaciónde las estrellas pertenecientes a unaconstelación data desde tiempos antiguostambién. Se las designan con letras del alfabetogriego. La estrella más brillante que seobserva en la constelación, se denomina conla primera letra de dicho alfabeto, o sea, “alfa”,α, seguido por el nombre de la constelación yasí sucesivamente.Constelación de Orión(fuente http://www.elcielodelmes.com/Constelaciones) | 17

Muchas constelaciones fueron usadas por los antiguos navegantespara guiarse en sus viajes ya que están marcadas por estrellas brillantesy fácilmente ubicables. Las más antiguas que se conocen datan deunos 4.000 años a.C. (antes de Cristo). Una de esas constelaciones, porejemplo, es nuestra muy conocida Orión, el Cazador, que nos acompañadurante los meses de octubre a marzo, aproximadamente.18 |Orión fue un héroe griego famoso por su altura, belleza y capacidadpara cazar, quien perseguía a las Pléyades (nuestros conocidos SieteCabritos) que eran las siete hijas del gigante Atlas. Según la mitologíagriega, para salvar a las Pléyades del acoso del cazador Orión,los dioses las pusieron en el cielo entre las estrellas donde Orión lassigue, pero nunca las alcanza por el movimiento de los astros. De esemodo se salvaron. Las estrellas que forman el llamado “Cinturón deOrión”, son las “Tres Marías”.Otras constelaciones que conocemos, por la difusión que se les da enla vida diaria, son las doce constelaciones zodiacales, que son aquellasconstelaciones que atraviesan el Sol en su recorrido “aparente” alrededorde la Tierra. (Es aparente, pues quien orbita o gira alrededordel Sol es la Tierra y no a la inversa).En el Hemisferio Sur, una de las constelaciones más reconocidas queobservamos es la Cruz del Sur, que es una de las más pequeñas y fueobservada y nominada por Hernando de Magallanes en uno de susviajes al continente, en el siglo XVII. Las estrellas más brillantes queobservamos se denominan según el brillo decreciente: α (alfa) Crucis(Acrux), de color blanco-azulado, β (beta) Crucis (Mimosa), de colorazul, γ (gamma) Crucis (Gacrux), de color rojo; y δ (delta) Crucis (Decrux),de color azul.Muchas de las constelaciones se refieren a historias mitológicas y deallí provienen sus nombres. Pero algunas nos indican direcciones apuntos importantes que nos permiten ubicarnos. Por ejemplo, la Cruzdel Sur. Esta constelación permite ubicar el Polo Sur. Si se prolongael eje mayor de la Cruz unas cuatro veces, se llega al Polo Sur. En elHemisferio Norte, es la estrella polar Polaris que desde la antigüedadseñala el Norte y sirve para orientarse en el mar.Las constelacioneszodiacales y susrespectivos símbolos son:AriesTauroGéminisCáncerLeoVirgoLibraEscorpioSagitarioCapricornioAcuarioPiscis

2.2 - Movimiento del Sol a lo largo del añoDijimos antes que el Sol, en su movimiento aparente, sale por el Estey se oculta por el Oeste. Pero si observamos por donde sale (o seoculta), detenidamente a lo largo del año, exactamente el Sol, veremosque no siempre es por el mismo punto.Podemos registrar este movimiento a lo largo del año y se encuentrauna figura sinuosa, con forma de ocho, que se denomina “analema”.Si observamos, por ejemplo, la puesta del Sol —ya que será más convenientepor el horario— desde el otoño hasta la primavera, veremosque el punto de puesta se corre hacia el Norte para el Hemisferio Sur.Y, por lo tanto, se pone más temprano. Esto lo hace hasta el día delSolsticio (que significa Sol quieto, alrededor del 21 de junio) de inviernopara el Hemisferio Sur, donde no se corre más al Norte. Parecequedarse quieto y luego comienza a correrse hacia el Sur. Eso haceque el Sol comience a ponerse algo más tarde para el HemisferioSur.O sea que, según las estaciones, el movimiento del Sol será distintosegún estemos en primavera o en otoño. Estos cambios en la posiciónde la salida o puesta del Sol, traen aparejado distinta duraciónde horas de Sol según las estaciones.| 19Antes de seguir debiéramos aclarar que, si bien vemos al Sol que salepor el Este y se oculta por el Oeste a lo largo de los días, lo que realmenteocurre es que la Tierra, en su movimiento de rotación sobre sueje, movimiento diurno, lo hace de Oeste hacia el Este.Siguiendo con estos “movimientos aparentes”, debido a la rotacióndiurna de la Tierra, todos los cuerpos celestes salen por el Este y seocultan por el Oeste. Como la Tierra rota 360º, en aproximadamente24 horas, cada hora gira 15º y, por lo tanto, el aspecto del cielo vacambiando durante la noche por este hecho.Otro de los movimientos de la Tierra es el movimiento anual de traslaciónalrededor del Sol, describiendo una figura, o sea una órbita, quese denomina Eclíptica, pues allí ocurren los eclipses. Esta órbita no es

coincidente con el Ecuador, sino que está inclinadaunos 23º,5; denominada “oblicuidadde la Eclíptica” y se designa con la letra griega“epsilon” (ε).En la siguiente figura se indican el Ecuador, laEclíptica, el ángulo entre los planos, la oblicuidadde la misma y el punto de intersecciónentre ambos planos, que, en el caso enque el Sol pasa del Hemisferio Sur al Norte,se denomina “punto gamma”. Esto ocurre alrededordel 21 de marzo. Este punto es muyimportante, como veremos más adelante, enla definición de un sistema de coordenadascelestes muy usado.Podemos decir también que la Eclíptica es laórbita que aparentemente describe el Sol ensu movimiento alrededor del la Tierra, o sea,ubicándonos en el centro de la Esfera Celeste(visión geocéntrica).En este recorrido que el Sol realiza durante elaño pasa por el Ecuador, o sea que la Eclípticacorta al Ecuador, en dos puntos especialesque se denominan “equinoccios” que significaigual duración del día y la noche.Los equinoccios se producen alrededor del21 de marzo, inicio del otoño en el HemisferioSur, y alrededor del 21 de septiembre, inicio20 |Recorrido aparente anual del Sol alrededor de la Tierra

de la primavera en el Hemisferio Sur. Cuandoel Sol pasa, en su recorrido aparente alrededorde la Tierra, del Hemisferio Sur al Norteel equinoccio se conoce como “EquinoccioVernal”. Este nombre fue dado en la antigüedadpor astrónomos del Hemisferio Norte eindicaba el fin del invierno y el comienzo dela primavera.Los puntos más alejados del recorrido delSol con respecto al Ecuador ocurren en losllamados solsticios. Los solsticios ocurrenalrededor del 21 de junio, inicio del inviernoen el Hemisferio Sur, y alrededor del 21 dediciembre, inicio del verano en el HemisferioSur. En esos momentos, el Sol está en elpunto más alto en el Solsticio de Verano y, enel más bajo en el Solsticio de Invierno. Comovimos, la Eclíptica está inclinada con respectoal Ecuador Celeste un ángulo de 23º,5. Comoel eje de rotación de la Tierra es perpendicularal Ecuador, se tiene, por lo tanto, que esteeje está también inclinado ese mismo ángulocon respecto al plano de la Eclíptica.Esa inclinación es la que produce las estacionessobre la Tierra pues, en algunos momentos,como es en el Solsticio de Verano para elHemisferio Sur, el Polo Sur estará apuntandoal Sol (verano en el Hemisferio Sur e inviernoen el Norte) y seis meses después, el PoloNorte estará apuntando al Sol (verano en elHemisferio Norte e invierno en el Sur). Enel primer caso, el Sol estará pasando por elTrópico de Capricornio y seis meses despuésen el Trópico de Cáncer. En los equinoccios,el eje de rotación es perpendicular a la líneaque une la Tierra y el Sol, por lo tanto, la duracióndel día es igual a la de la noche y de allísu nombre.| 21Traslación de la Tierra alrededor del Sol y fechas aproximadas de las Estaciones

Capítulo 3Coordenadas Astronómicas Celestes¿Cómo podemos ubicar a los astros en la esfera celeste?Vimos que podíamos observar en el cielo a los astros y cómo podíamos“dibujar” formas uniendo estrellas en las llamadas constelaciones.Pero, estas constelaciones no son muy precisas. Los astrónomosdebemos cuantificar las medidas que hacemos sobrelos cuerpos celestes. Del mismo modo, que para identificar sitiossobre la superficie terrestre se consideran a las coordenadas geográficasterrestres, en el caso de los astros se definieron sistemasde “coordenadas celestes”. De este modo, se podrán catalogar objetoscelestes y establecer su posición en el cielo sin considerarsus distancias, pues están ubicados en la esfera celeste.Como primer paso, debemos conocer cómo se mueven las estrellasen la esfera celeste para luego determinar los diferentessistemas de coordenadas.El movimiento aparente de la esfera celeste se realiza segúnciertas “leyes” que se comprueban observando el movimientode los astros a lo largo del tiempo. Se observa que:| 23i) Los astros en su movimiento aparente diurno describen circunferenciascuyos planos son perpendiculares al eje de rotaciónde la Tierra.ii) El movimiento aparente de la esfera celeste es uniforme, demodo que la velocidad angular es constante. Dicho en otraspalabras, el ángulo que describe un punto cualquiera sobrela esfera en la unidad de tiempo, siempre es el mismo valor,y es de 15º por hora. Esto determina que las estrellas situadascerca del Ecuador recorren, en el mismo tiempo, arcosmayores que las cercanas a los polos.iii) Al movimiento diurno los astrónomos lo llaman “movimientoretrógado”, que es el sentido contrario al movimiento delas agujas del reloj, ya que todos los astros aparecen por elEste y se ocultan por el Oeste.

Pero, una de las principales consideraciones que hay que teneren cuenta al catalogar objetos celestes, es su posición enel cielo. Sus distancias no se toman en cuenta al establecer lossistemas de coordenadas celestes. Además, como ya vimos, aldefinir a la esfera celeste, se asume que todos los cuerpos celestesyacen “dentro” de una esfera infinitamente lejana y seencuentran equidistantes de la Tierra. Por ello, cualquier puntosobre la superficie terrestre puede considerarse el centro deesa esfera.Los antiguos astrónomos comprendieron que era importanteubicar a los astros de algún modo sobre la esfera celeste paraasí poder observarlos nuevamente en otras oportunidades ositios sobre la Tierra. Por ello, definieron sistemas de coordenadascelestes que posibilitaron ubicar a los astros en el cielo.24 |Estos sistemas fueron definidos del mismo modo que las coordenadasgeográficas terrestres, latitud y longitud. Cuandoobservamos el cielo hoy en día, nos parece que estamos en elcentro del Universo y esto creían los antiguos astrónomos. Porello, definieron los sistemas de coordenadas celestes ubicandoal observador en el centro de la esfera celeste. En realidad, elloscreían que la Tierra estaba quieta y que era la esfera celeste laque giraba a su alrededor con los astros saliendo por el Este yponiéndose por el Oeste.Vimos que la Tierra rota sobre un eje de rotación que la cortaen los polos Sur y Norte terrestres, y que el Ecuador terrestrela divide en dos hemisferios, el Sur y el Norte. Si nosotros, imaginariamente,prolongamos el eje de rotación hasta que corteal cielo, tendremos los polos Sur y Norte celestes. Si hacemoslo mismo con el Ecuador terrestre y lo prolongamos hasta quecorte al cielo, tendremos el Ecuador celeste.O sea que ahora tenemos una esfera con un Ecuador celeste ylos polos Sur y Norte celestes. Podemos entonces definir coordenadascomo en el caso de las coordenadas geográficas.Pero, debemos recordar que nosotros, o sea los observadores,estamos en el centro de la esfera celeste, por eso, si miramos

Altura de un astro sobre el horizonte del observador| 25a lo lejos, observamos que, en un punto parece que el cielo yla Tierra se “tocan”. Hemos encontrado el horizonte, que es unplano que pasa por nuestros pies. Directamente sobre nuestrascabezas, o lo que es lo mismo, sobre nuestro horizonte.Si trazáramos también imaginariamente una línea que lleguehasta el cielo, tendremos el cenit, y debajo de nuestros pies,se encuentra la dirección al nadir que nunca vemos pues estádebajo del horizonte.

Estamos acostumbrados a ver elevarse al Sol durante el día. Enrealidad, estamos viendo que el Sol se encuentra a distintasalturas con respecto a nuestro horizonte durante el día. Esa alturaes una de las coordenadas que medimos en el lugar deobservación y se denomina “altura”. Cuando el Sol o un astropasan por nuestro cenit alcanza su máxima altura.¿Por qué decimos nuestro horizonte o nuestro Cenit? Lo decimosasí porque cada uno de nosotros tiene su horizonte y sucenit. Esto lo podemos comprobar si nos juntamos con variosamigos en un lugar libre de construcciones y cada uno de nosotrosmarca esos dos puntos. Serán todos distintos pues estaremostodos en sitios diferentes aunque esos sitios sean cercanos.Hagamos la prueba en algún momento para verificarlo.26 |Pero, ¿dónde están los polos celestes en ese caso? Si estamosen el Hemisferio Sur, el polo que tenemos sobre nuestras cabezases el Polo Sur Celeste. En cambio, si estamos en el HemisferioNorte, será el Polo Norte. No debemos confundirnos conlos planisferios o globos terráqueos que se encuentran en elmercado que, por convención, siempre ubican el Polo Nortearriba.Muy pocas veces tendremos la oportunidad de observar el cieloestando en alguno de los polos o en el Ecuador. Estaremosubicados en alguna posición intermedia. Por eso, ¿cómo averiguamosdonde está el polo?Si pudiésemos seguir al movimiento de un astro en la esferaceleste durante toda la noche y dibujamos la figura que describeen un papel, veríamos que describe un trazo que es circularalrededor de un punto central en una dirección determinada.Si hacemos lo mismo con varios astros, observaríamos que elcentro siempre es el mismo sin importar la altura de los astrosobservados. Ese “centro” está indicándonos la dirección al poloque está sobre nuestra cabeza. Si elevamos una mano hastaese punto y la otra la dirigimos al horizonte, formaremos unángulo que es igual a la latitud geográfica del sitio donde estamos.Esto lo podemos comprobar con un GPS por ejemplo. O

sea que, si sabemos la latitud geográfica del lugar donde estamos,elevamos nuestra mano esos grados sobre el horizonte, yallí estará el polo correspondiente a nuestro hemisferio.Los astrónomos usan otros sistemas de coordenadas para catalogara los diferentes cuerpos celestes. Uno de ellos tiene comopunto origen de medida el momento en el cual, el Sol pasa delHemisferio Sur al Norte en su recorrido aparente alrededor dela Tierra, o sea el Punto Vernal. Ese punto es la posición del Solen el cielo, en el instante del Equinoccio Vernal, o sea, alrededordel 21 de marzo.| 27Ubicación del polo elevado sobre el horizonte del observador

Capítulo 4Aspecto del Cielo según el lugar deobservaciónEs conocido que, si vamos a otros sitios de la superficie terrestre,el cielo que “vemos” es distinto. Vemos estrellas y constelacionesdiferentes según donde estemos. Las estrellas salen porsobre el horizonte y se ponen bajo el mismo diariamente porefecto de la rotación terrestre. Pero, algunas de ellas, si pudiésemosobservarlas durante las 24 horas, veríamos que nuncase ocultan bajo el horizonte. Esas estrellas son las llamadas “estrellascircumpolares”.Se denomina “arco diurno” de un astro a la parte del arco delcírculo descrito por él en su movimiento aparente y situado sobreel horizonte. Por lo tanto, el “arco nocturno” es el arco descriptopor el astro que está bajo el horizonte.| 29Veremos a continuación que ocurre según donde estemos ubicadossobre la Tierra. Lo único que nos importa es la latitud yaque define los dos hemisferios Norte y Sur y, por lo tanto, nosimpone restricciones al cielo que veremos.

4.1 - Observamos en una latitud sur φ indeterminadaEn la figura vemos que las estrellas ubicadasentre el paralelo marcado con el número 1 y elPolo Sur, en este caso, nunca se “pondrán” paraese observador, o sea que nunca estarán bajosu horizonte. Esta zona determina el CírculoPolar Antártico, pues hemos considerado queel observador está en el Hemisferio Sur.Las que se encuentran entre el paralelo 1 yel paralelo 3, salen y se ponen. Y están mástiempo sobre el horizonte las que se encuentranen el Hemisferio Sur.Las que se encuentran entre el paralelo 3 yel Polo Norte nunca serán visibles para el observadorubicado en esa latitud sur. Son lasque determinan el Círculo Polar Ártico.Lo inverso se verifica en el caso en que el observadorse encuentre en el Hemisferio Norte.Salida y puesta de astros30 |

4.2 - Observamos en alguno de los polos terrestresEn este caso, la latitud es + 90º si está en elPolo Norte y – 90º si se encuentra en el PoloSur. ¿Cómo será “nuestro” cielo en este caso?Recordemos que la altura del polo es igual ala latitud del lugar. Si estamos en el Polo Sur,este punto coincide con el cenit del observadory el horizonte coincide con el Ecuador.Por lo tanto, se verán sólo las estrellas visiblesen el Hemisferio Sur y estarán siempre sobreel horizonte, o sea que nunca se pondrán.En otras palabras, todas las estrellas del HemisferioSur serán circumpolares y las delHemisferio Norte serán siempre invisibles. Ala inversa ocurre si estamos en el Polo Norte,sólo serán visibles las estrellas de ese hemisferiosiendo invisibles las del Hemisferio Sur.Esta esfera se denomina comúnmente, “esferaceleste paralela”.Esfera celeste paralela| 31

4.3 - Observamos en el EcuadorEn el Ecuador la Latitud es igual a 0º, por lo tanto, la dirección a los poloscoincide con el horizonte y el Ecuador con la dirección al cenit.En este caso, todas las estrellas de los dos hemisferios salen y se ponen.O sea que no hay estrellas circumpolares en el Ecuador.Esta esfera se denomina comúnmente, “esfera celeste recta”.Esfera celeste recta32 |

Capítulo 5Variaciones de las coordenadasdebidas a la atmósfera terrestre yal sitio de observaciónDijimos que estamos observando desde la superficie terrestre.Pero, sabemos que la Tierra tiene una atmósfera, ¿eso, nosproduce algún efecto?, ¿los astros, están realmente donde lavisual nos indica? Hay dos cambios importantes, algunos quepodemos comprobar directamente y, los principales son la refracciónatmosférica y el paralaje.5.1 - La refracción atmosféricaLa Tierra se encuentra rodeada por una atmósfera que, además deprotegernos de los rayos solares, producen un efecto sobre los rayosde los astros y los desvían de su dirección. O sea que todos los rayosde luz de los astros al penetrar en la atmósfera sufren un cambio dedirección a medida que se acercan a la superficie, lo que se denominarefracción atmosférica.| 33Este efecto es similar al que observamos cuando ponemos un lápiz,por ejemplo, dentro de un vaso con agua. Lo que observamos es queparece como que el lápiz “se quiebra” y la línea del lápiz que podríamosdibujar cambia dentro del vaso. ¿A qué se debe esto?Cuando un haz de luz pasa de un medio menos denso (el aire en elcaso del lápiz o el espacio exterior en el caso de las estrellas), a unomás denso (el agua en el primer caso o la atmósfera en el segundo),la dirección del rayo se desvía y produce ese efecto de quiebre y pareceestar más elevado. A medida que va entrando en la atmósferaacercándose a la superficie terrestre va pasando por medios cada vezmás densos. O sea que, en términos astronómicos, el rayo que vienedel astro se acerca al cenit del observador.

Debido a lo anterior, por efecto de la refracción atmosférica,todos los astros aparecen elevados por sobre el horizonte. ¿Quéproduce esta elevación de los astros? ¿Nos afecta en la observación?Sí.34 |La refracción atmosférica provoca también un alargamiento deldía, pues, debido a ella, en el caso de la salida del Sol, lo vemosantes de que “realmente” haya salido por sobre el Horizonte y lomismo ocurre en la puesta del astro. Además, como este efectoes máximo en el horizonte, vemos una deformación en el discosolar o lunar que son los astros que nos presentan un diámetroobservable a simple vista. Esta deformación se debe a que larefracción en el borde inferior es mayor que en el superior. Puesestá más cerca del horizonte, como dijimos, allí la refracción esmáxima. El diámetro angular del Sol y la Luna vimos que era deunos 31´, debido al valor máximo de la refracción en el horizonte,se observa una deformación de unos 6 minutos de arco, osea 6´, y esto equivale a 1/5 del disco solar o lunar.Otro efecto de la refracción atmosférica es la dispersión atmosférica.Se debe a que los colores que componen la luz (como losdel arco iris), no se refractan del mismo modo y, por lo tanto, laelevación de la imagen de un astro es distinta según los diferentescolores. Las moléculas que componen la atmósfera terrestretambién dispersan la luz y, como la luz azul es más dispersadaque la roja, se observa que las moléculas de aire “quitan” al Solde la porción más azul de su luz, dándole una tonalidad rojiza.Por ello, el Sol que observamos cuando se pone es más rojizoque el del mediodía pues atraviesa mayor cantidad de capasatmosféricas, o debiéramos decir con más propiedad, que esmenos azul. Del mismo modo, se observa que esa luz continuamentees dispersada al pasar por diferentes capas atmosféricas,y el resultado es que el cielo lejos del Sol es más azul que en lascercanías del mismo.

Efecto de la refracción| 35

5.2 - La paralajeSi nosotros observamos un astro en un momento dado y, almismo tiempo, otro amigo lo hace desde otro lugar y ambosdibujamos al astro con las estrellas cercanas que vemos, losdibujos no serán iguales; pues estamos dirigiendo la visualal mismo desde sitios diferentes. Ese efecto se llama paralajediurna. Lo mismo ocurrirá si observamos al astro en tiemposdistintos pues veremos otras estrellas sobre la esfera celestecomo se ve en el dibujo. Se denomina paralaje anual.36 |Paralaje Diurna

Paralaje Anual| 37

Capítulo 6Observación astronómicaLa Astronomía es una ciencia observacional. En algunos casos,se observan fenómenos que luego deben ser explicadoscon teorías o modelos. En otros casos, se predicen eventos enel Universo que luego los astrónomos deben tratar de explicarlos.En todos los casos, el propósito final es entender la naturalezadel fenómeno astronómico observado o detectado.¿Cómo podemos observar a los diferentes astros? Para observarlospodemos hacerlo directamente mirando el cielo nocturnoo con un instrumento auxiliar que nos permita ver losastros lejanos con más nitidez. En el primer caso, se dice queestamos observando a “ojo desnudo”. Los instrumentos quenos ayudan en la observación astronómica se denominan telescopios.| 39

6.1 – Observación por telescopioLos telescopios nos facilitan la observación astronómica y nos permitever “más cerca” a los astros, y en algunos casos como en la observaciónde la Luna, ver detalles precisos sobre la superficie lunar.Muchos son los tamaños de los telescopios y pueden ser ubicadossobre la superficie terrestre como los que estamos acostumbrados aver, o en el espacio exterior como en el caso del telescopio espacialHubble.En el campus de la Universidad de La Punta, en la provincia de SanLuis, Argentina (www.ulp.edu.ar) es posible visitar el Parque AstronómicoLa Punta (www.palp.edu.ar). Allí se pueden apreciar diferentesinstrumentos astronómicos de la era anterior al telescopio, un planetariodonde se simula el cielo y así es posible apreciarlo como seríaen diferentes momentos o en diferentes sitios, y un observatorio parapoder mirar el cielo a través de él.40 |En las siguientes fotos se pueden ver algunos de los telescopios de laUniversidad de La Punta.

Telescopio de 40cm| 41Telescopio de 25 cm

Los telescopios de 25 cm fueron utilizados durante el Año Internacionalde la Astronomía 2009 (AIA2009) en la iniciativa “San Luis Coelum:el Cielo de San Luis contado por sus habitantes”, (www.sanluiscoleum.edu.ar).Este proyecto tuvo como principal objetivo recorrertoda la provincia de San Luis para que todos los habitantes sanluiseñospudieran observar a través de un telescopio. Fue el homenaje dela provincia al AIA2009.Telescopio de 12 cm42 |

En algunos casos, esos telescopios se encuentran ubicados dentrode edificios que se denominan cúpulas como el que se observa en lafigura y que alberga al telescopio de 40 cm de la Universidad de LaPunta. En la foto se muestra el Observatorio Buenaventura Suárez.Foto del Observatorio| 43

44 |Los telescopios han evolucionado muchísimodesde que Galileo, en el año 1609, observóel cielo por primera vez con uno de ellos.¿Pero, qué recibimos de los astros?Lo que nos llega de los astros es luz, o lo quees lo mismo, radiación electromagnética.Observando esta radiación, se conocen hoymuchas de las características de los diferentescomponentes del Universo. Podemos,por ejemplo, medir y pesar estrellas. Las leyesde la Física son muy importantes en el análisisde estos temas. Además, el Universo nosofrece un laboratorio con componentes queno podemos cambiar, sólo interpretar, y quese encuentran en condiciones de presión ytemperaturas inalcanzables, hasta el presente,en laboratorios terrestres.La radiación electromagnética que nos llegaabarca un amplio rango de temperaturas,desde rayos gamma, muy energéticos,pasando por el Sol con una temperatura deunos 6.000º, hasta objetos celestes tan fríosque se deben usar instrumentos especiales.No podemos observar todas estas radiacionesdesde la superficie terrestre, sólo un rangomuy pequeño, pues la atmósfera impideel paso de muchas de ellas bloqueando esasradiaciones. Por ello, se deben ubicar telescopiosfuera de la atmósfera terrestre. Sólo nosocuparemos en esta oportunidad de aquellasobservaciones que podemos hacer desde lasuperficie terrestre.“luz visible”, o sea, la luz que nosotros podemos“ver” con nuestros ojos. A partir de esaépoca, y con los avances tecnológicos, fueposible observar en otras regiones con otrastemperaturas y energías, como por ejemplotelescopios de rayos X ubicados fuera de laatmósfera, y radiotelescopios ubicados en lasuperficie, etc.Desde la invención del telescopio, hasta laprimera mitad del siglo XX, los telescopiossólo nos permitían hacer observaciones enUno de los telescopios usados por GalileoGalilei

Lo que no debemos olvidar es que, a pesar de ser construidos de diferentesmodos y con diferentes tecnologías, los telescopios son instrumentoscuya función principal y básica es recolectar la radiaciónelectromagnética de los astros y dirigirla a un detector específico quela recoge para un posterior estudio más detallado. Por supuesto, unode los primeros detectores fue el ojo humano y fue usado por variossiglos. El problema principal de estas observaciones visuales es suimposibilidad para almacenar la información recibida. Por ello, desdesu invención a fines del siglo XIX, la fotografía fue un aliado muy importantede la Astronomía.Los adelantos tecnológicos se aplican inmediatamente a la observaciónastronómica, aún hoy en día, y permiten observar lugares recónditosdel Universo y objetos invisibles a nuestros ojos. El mejoramientoen los instrumentos que las nuevas tecnologías aportan a laAstronomía nos está ofreciendo un campo que se renueva día a díay que nos está ayudando a comprender cada vez más el origen delUniverso y su futuro.¿Cómo observo con un telescopio?| 45En esta sección veremos cómo observar cuando tenemos un pequeñotelescopio y qué coordenadas deberemos usar. Lo primero quedeberemos hacer es conseguir un mapa o carta celeste donde se indiquenlos objetos visibles para diferentes lugares y diferentes épocasdel año. En internet es posible encontrar diferentes versiones demapas estelares.Tenemos las coordenadas, pero, ¿cómo ubicamos el telescopio? Lo primeroque deberemos hacer es alinearlo de tal modo que el eje dondese mide la ascensión recta apunte hacia el polo. Para ello, deberemosconocer la latitud del lugar de observación.Para saber si está bien orientado hacia el polo, deberemos ubicar unaestrella brillante cuyas coordenadas celestes conocemos que nosservirá de guía. Si estamos en el Hemisferio Sur, podríamos buscar,por ejemplo, una de las estrellas de la constelación de la Cruz del Sur.La ubicamos en el centro del buscador del telescopio y verificamoslas coordenadas de la estrella que indica el telescopio. Si coincide con

la indicada en el catálogo, seguimos adelante. En caso contrario, se deberá corregirla dirección Norte-Sur del telescopio hasta que las coordenadas de la estrella guíacoincidan.Así ya concluimos con la tarea de alinear el telescopio y podemos comenzar a observarotros objetos conocidos o no. Si queremos estar más seguros, lo que podemoshacer es repetir el alineado con otro objeto brillante.Cuando intentamos observar algún objeto celeste cuyas coordenadas desconocemos,es conveniente contar con un mapa celeste e ir armando “caminos” o figurastipo “mini constelaciones” para llegar al objeto que se busca. Una vez encontrado,podemos determinar las coordenadas y tratar de ubicarlo en los catálogos para conocerasí el nombre del astro observado.Por ejemplo, una carta celeste sería así:46 |Carta celeste de la zona de Orión

6.2 - Observación del cielo a “ojo desnudo” o a simple vistaSi no contamos con un telescopio, no debemos perder la oportunidadde observar el cielo. Podemos hacer uso de binoculares o, simplemente,elevar nuestros ojos al cielo y observar las estrellas, armarnuestras propias constelaciones o buscar estrellas haciendo uso demapas celestes y ubicar a los astros más brillantes. También, podemosobservar la Luna en sus diferentes fases y marcar en dibujos loque observamos sobre la superficie lunar o las diferentes formas dela Luna a lo largo del mes.| 47

Lo mejor para este tipo de observación esubicarse en una zona despoblada. De esemodo, evitaremos la luz de la ciudad queencandila y debilita la luz que nos llega delas estrellas. La contaminación lumínicade las ciudades perjudica mucho las observacionesastronómicas. Si la noche essin Luna, es aún mejor. No debemos perderla oportunidad de observar el cielo.48 |Observar a simple vista es una experienciamuy interesante, pues nos permitever con mayor amplitud el cielo y, ubicandoestrellas brillantes, podemos ir conociendosus historias cuando las encontramosen los mapas celestes. También,podemos seguir el movimiento a travésde los días de los planetas y ver cómo semueven entre las estrellas.Observar a ojo desnudo nos acerca a losantiguos astrónomos y nos demuestraque importante fueron y que calidad tuvieronsus observaciones, que fueron labase de la Astronomía actual.En el Parque Astronómico La Punta(PALP), se encuentra un observatorio acielo abierto llamado “El Solar de las Miradas”,donde se despliegan diferentesinstrumentos para realizar observacionesastronómicas, que son réplicas de losque utilizaban los antiguos astrónomosantes de la invención del telescopio.Réplica del Gran Semicírculo Azimutal usadopara medir alturas y azimutes de losastros.

En el Solar de las Miradas es posibleapreciar cómo al hombre desde épocasremotas le interesó el cielo y cómo se ingeniópara diseñar instrumentos, no sólointeresantes, sino de calidad y precisiónasombrosa para la época en que fueronutilizados. Sin lugar a dudas, es un dignohomenaje a esos científicos del pasadoque sentaron las bases del conocimientoastronómico, y que aún hoy admiramos.Es posible encontrar una descripcióncompleta del Solar de las Miradas en ellibro electrónico editado por la Universidadde La Punta en:http://www.ulp.edu.ar/comunicacion/libros_ulp/elsolardelasmiradas/index.htmlAlgunos de los instrumentos que se encuentranen el PALP se observan en lassiguientes fotos:| 49Réplica del Sextante Astronómico Triangularusado para medir distancias angularesentre planetas.

Final de la primera parte del viajeHemos llegado al fin de la primera etapa de nuestro viaje y yaestamos preparados para observar y tratar de comprender susmaravillas. Esta breve introducción a la Astronomía Prácticatiene la intención de despertar el interés del niño en observarel cielo y, además, comprender algunos de los fenómenos celestesque se producen.Aunque no seamos ya niños, lo imponente del cielo siemprenos impacta y nos llena de asombro a pesar de saber ya a quése deben algunos de los fenómenos que observamos, contrariamentea los antiguos que lo ignoraban y, en muchos casos,les producían temor.Una noche estrellada en una zona desierta siempre nos muestraalgo que nos maravilla. Este efecto que nos produce nodebemos perderlo con los años. Con telescopio o sin él, observemosel cielo y su majestuosidad. Descubramos nuevos fenómenosy continuemos asombrándonos.| 51El viaje recién empieza. Ya estamos listos para partir, pues tenemoslos conocimientos necesarios que nos permitirán ubicar alos astros. Los esperamos para seguir juntos y conocer lo que elUniverso tiene para mostrarnos.