Temario • TIEMPO: Calendarios Días Julianos Medidas de tiempo FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Movimientos de la Tierra FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Movimientos de la Tierra FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Movimientos de la Tierra FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Calendarios (y el fin del mundo) FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Calendarios (y el fin del mundo) FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( CALENDARIOS FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( CALENDARIOS FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( CALENDARIOS FASTI Importancia de medir el paso del tiempo en distintas civilizaciones humanas. Ejemplo: calendario Maya, muy avanzado. Históricamente se impuso el calendario de la República Romana: Semana: de 7 días, cada uno un planeta • Sábado Saturno • Domingo Sol • Lunes Luna • Martes Marte • Miércoles Mercurio • Jueves Júpiter • Viernes Venus Mes: entre 28 y 31 días, asociado con el período sinódico (fases de la Luna) Año: asociado con el período de revolución de la Tierra alrededor del Sol y la repetición de las estaciones • 12 meses • 52 semanas FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( CALENDARIOS FASTI Importancia de medir el paso del tiempo en distintas civilizaciones humanas. Ejemplo: calendario Maya, muy avanzado. Históricamente se impuso el calendario de la República Romana: Semana: de 7 días, cada uno un planeta • Sábado Saturno • Domingo Sol • Lunes Luna • Martes Marte • Miércoles Mercurio • Jueves Júpiter • Viernes Venus Mes: entre 28 y 31 días, asociado con el período sinódico (fases de la Luna) Año: asociado con el período de revolución de la Tierra alrededor del Sol y la repetición de las estaciones • 12 meses • 52 semanas FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( CALENDARIOS Consenso en división de años en meses y en días. Conociendo en número del día y el nombre del mes podemos referirnos con precisión a cualquier día del año. Dificultad: hay 365.2422 días en un año 12 meses de 29.5 días no hacen un año. Un mes extra debía agregarse cada pocos años debido al desfase. Si tomamos 365 días en un año hay un desfase de 0.2422 días por año. Después de 100 años habría 24 días de desfase. FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Calendario Juliano Julio Cesar en el año 46 ac trató de arreglar las cosas adoptando las sugerencias del astrónomo alejandrino Sosígenes: Se sabía que el año trópico duraba 365.25 días. Por convención se estableció que tres años consecutivos tengan 365 días, seguido por un año con 366 días. Un día se agrega en febrero cada 4 años: año bisiesto. Se reduce muchísimo el problema; ahora, después de 100 años la diferencia es sólo de un día. Julio Cesar murió el año 44 ac, y se llamó mes de Julio en su honor (y Agosto más tarde en honor a su hijo Augusto). Este calendario funcionó bien hasta que en el siglo XVI había una discrepancia apreciable entre las estaciones y la fecha. FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Calendario Gregoriano La discrepancia entre el año Juliano y el año trópico es de 11m14s. En 1582 esa diferencia era de 10 días. El Papa Gregorio XIII mejoró la situación: Abolió los días entre el 5 y 14 de Octubre de 1582. Dispuso saltarse tres días cada cuatro siglos. En su calendario reformado los años que terminan en dos ceros (e.g. 1900, 2000) son años bisiestos si son divisibles por 400. Con esta reforma, el calendario es correcto hasta un día cada 3300 años. Los países católicos lo adoptaron inmediatamente, pero los protestantes no, hasta épocas más recientes. Una nueva reforma decidió no hacer bisiestos los años 4000, 8000, etc. Por lo tanto, el calendario actual pierde un día sólo cada 20000 años. FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( DIA JULIANO A veces es necesario expresar el instante de una observación como un cierto número de días y fracción de alguna época fundamental. El astrónomo J. J. Scaliger eligió el mediodía del 1 de Enero de 4731 ac. El número de días desde esa fecha es el Día Juliano. Importante: Cada nuevo día Juliano empieza a las 12h00m GMT (UT), medio día de desfase con el día civil. Ejemplo: el día juliano 2444606 comenzó al mediodía del 1 enero 1981. Es común usar el calendario juliano para fenómenos astronómicos. FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Tiempo Universal GMT = Greenwich Mean Time, UT = Universal Time Está relacionado con el movimiento del Sol como es observado en el meridiano de Greenwich, longitud = 0. Disputa con el meridiano de París. Tiempo local en un país está relacionado con GMT y su zona horaria. El tiempo en un lugar se refiere a un punto del huso horario. Text FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Tiempo Sidéreo (ST) Durante un día solar la Tierra se mueve alrededor de un grado en su órbita solar. Por lo tanto, el Sol aparece, desde la Tierra, progresivamente desplazando con respecto a las estrellas de fondo. ⇒ cualquier reloj calibrado con el Sol no lo está con respecto a las estrellas. GMT es tiempo regulado por el movimiento del Sol, es decir, un día solar es el tiempo entre dos pasadas del Sol por el meridiano observado en un lugar particular. Sin embargo, los astrónomos están interesados en el movimiento de las estrellas; en particular necesitamos usar un reloj que marque el tiempo tal que 24 horas sea el tiempo que demora una estrella en volver al mismo punto. Este reloj se llama Reloj sidéreo, y el tiempo que marca es el Tiempo sidéreo. FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Día sidéreo vs. Día solar Hay ≈ 365.25 días solares en un año, el tiempo que demora el Sol en volver a la misma posición con respecto a las estrellas. En este tiempo la Tierra ha dado 366.25 vueltas, número de días siderales en un año. Cada día sidéreo es un poquito más corto que el día solar. Día solar = 24h 00m 00s Día sidéreo = 23h 56m 04.1s Tiempo sidéreo en Greenwich coincide cada año con GST en el equinoccio de otoño (∼Septiembre 21), de ahí en adelante tal que ST va más rápido que GMT. Definición de ST: ángulo horario del equinoccio vernal. Día sidéreo comienza (00h 00m 00s) cuando el equinoccio vernal está en el meridiano. FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( δ = 90 •PN δ = -90 •PS •Punto γ (α,δ) = (0,0) •Ecuador δ = 0 PN δ γ PS α Ecuación del Tiempo El movimiento aparente del Sol por la eclíptica no es uniforme: La órbita de la Tierra no es circular, es elíptica. Por lo tanto, su velocidad varía siendo máxima en el perihelio y mínima en el afelio. Corrección E1 La oblicuidad de la órbita no es cero. El eje de rotación de la Tierra está inclinado respecto al plano eclíptico (ε = 23º 26’). Corrección E2 Tiempo Medio Solar (MST): Sol ficticio que se mueve uniformemente por el ecuador. Tiempo Real Solar (RST): Sol real. El sol medio se atrasa o adelanta unos minutos con respecto al E = MST - RST = E1 + E2 FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( δ = 90 •PN δ = -90 •PS •Punto γ (α,δ) = (0,0) •Ecuador δ = 0 PN δ γ PS α Ecuación del Tiempo minutos real delante del medio real detrás del medio E = MST - RST = E1 + E2 FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Tiempo de Efemérides (ET) UT y ST están ligados al período de rotación de la Tierra. Sin embargo este período no es constante, muestra pequeñas fluctuaciones, del orden de segundos a minutos. El origen de las discrepancias no se conoce, pero se asocian a irregularidades en el movimiento de rotación de la Tierra. Por ejemplo, el día se alarga 1/2000 sec cada 100 años (0.000005 sec/yr) debido a la acción gravitatoria de la Luna. Los astrónomos necesitan medir tiempo en forma uniforme. Se usa el Tiempo de Efemérides (ET). El ET es calculado por el movimiento de la Luna, que se supone uniforme. ET-UT=51 seg (Ene 1900 vs Ene 1980) FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( El tiempo pasa... FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Medición del tiempo Historia del reloj FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Medición del tiempo El período de un péndulo común depende de la masa y longitud: se puede usar para medir el tiempo Péndulo de Foucault Jean Foucault en 1751 suspendió una masa de 25 kg de una cuerda de 25m en el Panteon de Paris. El péndulo hizo marcas en la arena, demostrando que su plano de oscilación no permanecía constante. Históricamente importante Demostrar la rotación de la Tierra Encontrar la latitud de un lugar Período de revolución P = 23h56m / sinΦ Péndulo de Foucault en el polo Péndulo de Foucault en el Ecuador FIA 0111- Astronomia Dante Minniti ( Medición del tiempo Usar el sol como los antiguos no nos sirve, necesitamos relojes de precisión. Por ejemplo, los púlsares tienen períodos de rotación de milisegundos FIA 0111- Astronomia Reloj Precisión Sol minutos Péndulo segundos Mecánicos 1s/año Cuarzo 1s/10años Atómico Cs 1s/6000años Atómico H Maser 1s/100000años Dante Minniti ( Medición del tiempo Una cosa es medir un intervalo de tiempo de manera precisa, pero otra cosa distinta es medir intervalos de tiempo largos en el pasado. La ciencia moderna posee varios métodos elaborados y precisos de medir el tiempo pasado: Biología: anillos de árboles Física-química: decaimiento del radioisótopo C14 Astronomía: evolución estelar Temario • COSMOLOGIAS GEOCENTRICA Y HELIOCENTRICA Astronomía griega Ptolomeo Copérnico Brahe Galileo Kepler Leyes de Kepler FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Un poco de historia FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Astronomía Griega Escuela de Alejandría (post Aristoteles) Aristarco de Samos (310-230 ac): explicó las fases de la Luna, trató de medir la distancia al Sol y la Luna, creía que el Sol era el centro del Universo. Eratóstenes (276-195 o 196 ac): midió la circunferencia de la Tierra usando la sombra del Sol vista desde Alejandría y Asuán. Hiparco (Hipparchus) FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Astronomía Griega Hiparco (???-??? 150 ac): construyó un observatorio astronómico en Rodas, hizo un catálogo de estrellas, asignando coordenadas a cada una y definiendo sus magnitudes, descubrió que el polo celeste se mueve lentamente (precesión), midió la distancia a la Luna como 59 veces el radio terrestre (60 es el valor correcto), determinó el largo del año con 6 minutos de precisión, midió cuidadosamente el movimiento del Sol, la Luna y los planetas, lo que permitió predecir los eclipses, postuló que la órbita del Sol es excéntrica, descubrió que el perihelio era en Diciembre (ahora es a principios de Enero). FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Geocéntrica FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Geocéntrica Los griegos creían que la Tierra estaba en el centro del Universo: Teoría Geocéntrica Mayor exponente: Ptolomeo, quien explicaba que el Sol, la Luna, los planetas y la bóveda celeste giran alrededor de la Tierra. Se conocían cinco planetas en la antigüedad, además de la Luna y el Sol: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter y Saturno. Los observadores cuidadosos de la antigüedad se dieron cuenta que los planetas se mueven con respecto a las estrellas fijas en el cielo. Ese movimiento se realiza en el plano de la eclíptica. Planeta = Vagabundo, Errante Esos movimientos sobre la eclíptica no son uniformes: Movimiento directo: hacia el este Movimiento retrógrado: hacia el oeste FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Geocéntrica Los griegos creían que la Tierra estaba en el centro del Universo: Teoría Geocéntrica Mayor exponente: Ptolomeo, quien explicaba que el Sol, la Luna, los planetas y la bóveda celeste giran alrededor de la Tierra. Se conocían cinco planetas en la antigüedad, además de la Luna y el Sol: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter y Saturno. Los observadores cuidadosos de la antigüedad se dieron cuenta que los planetas se mueven con respecto a las estrellas fijas en el cielo. Ese movimiento se realiza en el plano de la eclíptica. Planeta = Vagabundo, Errante Esos movimientos sobre la eclíptica no son uniformes: Movimiento directo: hacia el este Movimiento retrógrado: hacia el oeste FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Movimiento Retrógrado Los planetas se mueven hacia el Este alrededor del Sol en órbitas casi circulares en el plano de la eclíptica. Sin embargo, a veces su movimiento aparente se frena y cambia de dirección, haciendo un lazo hacia el Oeste. Eso se llama movimiento retrógrado. Ejemplo: paso de Marte con respecto a las estrellas lejanas en la figura. FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Geocéntrica FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Geocéntrica Ptolomeo (140 ac ???) presentó esta cosmología Geocéntrica en el Almagesto, con su teoría de los deferentes y epiciclos trataba de explicar los movimientos de los planetas. Ptolomeo postuló que cada planeta se movía en un círculo mayor alrededor de la Tierra (deferente), pero describiendo una pequeña órbita (epiciclo) como se muestra en el diagrama. Eso explicaría los movimientos retrógrados. FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Geocéntrica Como los movimientos no parecían ser circulares uniformes, Ptolomeo propuso que los deferentes eran excéntricos, y que los epiciclos se movían alrededor de ecuantes. El sistema era muy complejo, pero podía explicar las observaciones. El éxito en explicar los movimientos retrógrados valió que esta teoría fuera aceptada hasta el siglo XVII. Notar el orden de los planetas. FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Geocéntrica Como los movimientos no parecían ser circulares uniformes, Ptolomeo propuso que los deferentes eran excéntricos, y que los epiciclos se movían alrededor de ecuantes. El sistema era muy complejo, pero podía explicar las observaciones. El éxito en explicar los movimientos retrógrados valió que esta teoría fuera aceptada hasta el siglo XVII. Notar el orden de los planetas. FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Heliocéntrica: Copérnico Nicolás Copérnico (Mikolaj Kopernik, 1473-1543) estudió leyes y medicina, pero prefirió la astronomía. En De Revolutionibus propuso que el Sol es el centro del sistema, y que la Tierra era sólo uno de los 6 planetas que giraban en torno al Sol. Sus ideas fueron aceptadas cien años después de su muerte. Esta teoría también explica los movimientos retrógrados. Además, calculó las distancias de los planetas al Sol. PLANETA COPERNICO HOY Mercurio 0.38 ua 0.387 ua Venus 0.72 ua 0.723 ua Tierra 1.00 ua 1.00 ua Marte 1.52 ua 1.52 ua Júpiter 5.22 ua 5.20 ua Saturno 9.18 ua 9.54 ua FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Movimiento Retrógrado FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Movimiento Retrógrado FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Heliocéntrica Copérnico además reconoció la diferencia entre los períodos sinódicos (observados desde la Tierra) y sidéreos (reales) de los planetas. Se dio cuenta de cuáles planetas están más cerca del Sol, y más lejos (e.g. Mercurio y Venus siempre están junto al Sol). Configuraciones de los planetas: Planetas superiores: - Conjunción - Oposición Planetas inferiores: - Conjunción superior - Conjunción inferior Problema: asumía órbitas circulares, no elípticas. FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Heliocéntrica FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( Teoría Heliocéntrica Filosóficamente, la teoría de Copérnico revolucionó el mundo científico: la Tierra no es nada especial, es sólo uno de los planetas. Ese es el Principio Cosmológico de Copérnico. No somos el centro del Universo. FIA 0111- Astronomía Dante Minniti ( No somos el centro del Universo! FIA 0111- Astronomía Dante Minniti (