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Astronomía Elemental

1.Sistema Solar:a.Formación del Sistema Solar: Según los modelos actuales, se cree que el Sistema Solar se formó a partir de una nube principalmente compuesta de hidrógeno y con algunos elementos más pesados como oxigeno, nitrógeno, argón etc. que en su totalidad no superarían el 5%. Esta nube no tenía una distribución homogénea y es probable que haya recibido algún estímulo externo que provocó una concentración de materia en su centro, donde se acumuló la mayor parte colapsando. La materia trata de escapar pero la fuerza de gravedad la presiona haciendo subir la temperatura a tal extremo que permite la fusión nuclear del hidrógeno, y esta esfera de gas empieza a brillar. Ha nacido el Sol. El material restante se condensa formando discos más pequeños pululando alrededor de la estrella estos discos colisionan entre sí formando cuerpos de mayor tamaño, los planetas. El material restante forma los asteroides, los cometas y otros objetos helados.

b.El Sol: Las estrella más cercana a nosotros, fuente de vida para nuestro planeta y el objeto dominante del Sistema Solar.

Tipo espectral G2, una estrella amarilla muy común en nuestra galaxia. Su temperatura superficial es de 6000º C sus principales partes son el núcleo, Capa de convección, la fotosfera, la cromosfera y corona.

c.Los Planetas: El sistema solar esta constituido por 8 planetas. En orden de cercanía al Sol: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter Saturno, Urano y Neptuno. Los 4 planetas más cercanos al Sol son de características rocosas y son denominados terrestres.

Los planetas exteriores, también llamados Jovianos son gaseosos, principalmente compuestos por helio, hidrógeno y otros elementos livianos. Plutón, hasta el año 2006 fue el noveno planeta, pero después de un gran debate, debido a su composición de hielo, pequeño tamaño y excéntrica orbita, se llego al acuerdo de identificarlo como planetoide y objeto Kuiper.

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Planetas Terrestres

Mercurio: Planeta más cercano al Sol presenta una superficie llena de impactos, su atmósfera es casi vacío, siendo oxigeno su principal componente. Las temperaturas son extremas, en el día superan los 400° C y por la noche baja a –200° C.

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Venus: Planeta de tamaño similar a la Tierra, su principal característica es la densa capa de nubes que cubre su superficie. Su atmósfera se compone principalmente de dióxido de carbono que produce un alto efecto invernadero haciendo que las temperaturas sean del orden de 460° C. con una oscilación térmica muy baja. Su superficie esta erosionada y muestra vestigios de actividad volcánica. Su rotación es retrograda.

Tierra: Nuestro hogar planetario. Posee un satélite natural, vastas extensiones de agua líquida en su superficie y una atmósfera compuesta principalmente por nitrógeno, oxigeno, vapor de agua y otros gases.

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Marte: Planeta pequeño posee una delgada atmósfera cuyo principal componente es dióxido de carbono, dos satélites naturales Fobos y Deimos que por su forma amorfa y tono muy oscuro probablemente son asteroides capturados. Destacan sus casquetes polares, tormentas de polvo que cubre casi un hemisferio y el cambio de estaciones.

Planetas JovianosTambién posee un tenue sistema de anillos.

Saturno: Segundo planeta en tamaño del Sistema Solar, su principal característica es un sistema de anillos que está compuesto de millones de partículas de hielo. Estos son fáciles de observar desde la Tierra. Hasta el momento se han descubierto más de 30 satélites.

Urano: El primer planeta descubierto con telescopio por William Hershel. Su rotación es retrógrada, su plano de rotación está inclinado casi 90º con respecto al plano de su orbita. Lo acompaña un sistema de anillos y varios satélites.

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Neptuno: Primer planeta descubierto por predicción matemática de su posición en el cielo. Lo acompañan varios satélites y un sistema de anillos. Tritón, su satélite más grande gira en torno del planeta en un sentido retrogrado, lo que hace pensar que es un objeto capturado del Cinturón de Kuiper.

d.Cometas y asteroides y Planetoides: Durante la formación del Sistema Solar quedo material que no se convirtió en planetas. Entre las orbitas de Marte y Júpiter se puede encontrar el cinturón de asteroides, un anillo de pequeños trozos de roca de los cuales se destaca Ceres y Vesta. Más allá de la orbita de Neptuno encontramos el cinturón de Kuiper, grupo de objetos congelados al cual pertenecen Plutón y Caronte. Además se cree que los cometas de corto periodo provienen de este sector. En la lejana periferia del Sistema Sola es probable que exista una nube compuesta por material sólido y gases congelados con la misma composición química del Sistema Solar primigenio, este material pudo haber sido alejado por el viento solar que en la primera etapa del Sol habría sido muy violento, si por alguna perturbación alguno de sus componentes se aproxima puede pasar cerca de los planetas formando bellos cometas, es la hipotética nube de Oort.

Plutón: El mayor de los objetos Kuiper. Lo acompaña un satélite de la mitad de su tamaño llamado Caronte que es plutoestacionario. Tiene una fría y delgada atmósfera de metano y nitrógeno. Su rotación es retrógrada y se demora seis días.

e.Sistema Tierra – Luna: En su vagar por el espacio la Tierra se encuentra acompañada por la Luna, su satélite natural 4 veces más pequeño carente de atmósfera y una superficie llena de cráteres de impactos.

Día y noche: Debido a que la Tierra gira sobre si misma vemos salir el Sol cada día por el Este y ponerse hacia el Oeste cada 24 horas aproximadamente.

Las 4 Estaciones: La Tierra se traslada en torno al Sol, completando su orbita en un año, su eje de rotación esta inclinado en 23,7º con respecto al plano de su orbita. Esto produce que la cantidad de luz solar que recibe no este uniformemente distribuida.

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Fases de la Luna: La Luna gira alrededor de la Tierra mostrando siempre la misma cara cada 29 días aproximadamente, que coincide con su movimiento de rotación sobre su propio eje. El área iluminada por el Sol que vemos varía según pasan los días.

Las Mareas: La masa que posee la Luna y el Sol ejerce una fuerza de atracción sobre la Tierra, este tirón hace que los líquidos de su superficie se desplacen en el sentido de la fuerza, lo mismo sucede con la parte sólida, dejando atrás el líquido de la superficie opuesta.

2.Las Constelaciones: a.Constelaciones: En la antigüedad, probablemente, las primeras civilizaciones nómades utilizaban las estrellas para poder saber donde se encontraban, luego los asentamientos y el nacimiento de la agricultura obligó al hombre a dividir el año en estaciones. El calendario nace al relacionar que los cambios climáticos coinciden con la aparición de ciertas estrellas. El nacimiento de las religiones llenó los cielos de epopeyas cosmológicas, en el cielo se vieron representados dioses, héroes, gobernantes y muchos seres fabulosos. El renacimiento nos hizo abrazar la cultura greco - romana y las constelaciones conocidas quedaron con sus nombres inspirados en la mitología griega. En la actualidad se utilizan esos nombres para referirnos a agrupaciones aparentes de estrellas a las que le damos una forma coherente. Los viajes a las latitudes australes mostraron nuevas configuraciones estelares, pero en esos días los nuevos inventos fueron los seleccionados para dar el nombre a estas constelaciones y así tenemos representado al telescopio, el octante y otros. 88 son las constelaciones oficialmente usadas por los astrónomos modernos.b.Constelaciones Zodiacales: De las 88 constelaciones se destacan las doce que coinciden con la proyección del plano de la orbita terrestre y del Sistema Solar. Los planetas, el Sol y la Luna se mueven entre esta banda conocida como eclíptica, recibe este nombre debido a que en esa zona del cielo ocurren los eclipses. El orden anual de las constelaciones zodiacales es:

Pisces, Aries, Tauro, Géminis, Cáncer, Leo, Virgo, Libra, Escorpio, Sagitario, Capricornio y Acuario. En nuestros días los planetas y el Sol también pasan por la constelación Ofiuco, ubicada entre Scorpius y Sagitario.

3.Espacio Profundoa.Las estrellas: Globos incandescentes de hidrógeno, al transformar el hidrógeno en helio la estrella brilla por la fusión nuclear.

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Características: Las estrellas se pueden clasificar por su temperatura, las estrellas de temperatura más alta brillan en color azul, luego, las blancas, amarillas, anaranjadas y las rojas. Su clasificación partiendo por la más caliente es O,B,A,F,G,K,M. Las estrellas tipo O son generalmente jóvenes y M las más frías y usualmente más viejas. Cuando las estrellas han quemado la mayor parte de su combustible se acercan a su fin, el cual, dependiendo de su masa inicial puede ser suave o violento.

En nuestra galaxia podemos encontrar varios tipos de estrellas, algunas que por sus cambios de brillo se denominan variables. Estas estrellas han ayudado a medir las distancias de galaxias cercanas. También encontramos algunas agrupadas de a dos o más componentes. Estos sistemas son llamados múltiples o binarios dependiendo de la cantidad de integrantes. Además las estrellas son clasificadas por su tamaño como enanas, gigantes y súpergigantes. Y por último, considerando su alta densidad se puede identificar las enanas blancas, y las estrellas de neutrones o pulsar.

b.Cúmulos de estrellas: Dependiendo de la cantidad de materia que componga la nube inicial, las estrellas se pueden encontrar agrupadas formando familias, en 2 tipos de cúmulos:

Cuando la nube contiene mucha materia, las estrellas que se forman en ella, conservan lazos gravitacionales que las mantienen unidas eternamente, estos tipos de familias estelares son llamados Cúmulos Globulares, Este tipo de cúmulos se pueden encontrar en los halos de las galaxias espirales, son muy antiguos ya que se formaron junto con ellas.

En las nubes con menor cantidad de materia las estrellas se van alejando unas de otras, la gravedad del cúmulo no es suficiente para mantenerlas unidas, estas formaciones se denominan Cúmulos Abiertos, este tipo de conglomerados se encuentra distribuido en el interior de las galaxias.

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c.Nebulosas: El hidrógeno es el elemento más común en nuestro universo, en el cielo se destacan nubes que están formadas por este gas, o polvo interestelar.

Algunas de estas nebulosas emiten en color rojizo característico del hidrógeno excitado, es en este tipo de nubes llamadas Nebulosas de Emisión donde se forman las estrellas.

Otras que en las fotografías aparecen en tonos azules están reflejando la luz de estrellas cercanas, estas se conocen como Nebulosas de Reflexión.

Otro tipo de nebulosas, compuestas principalmente por polvo interestelar impiden que traspase la luz de los objetos que se encuentra detrás, estas se denominan Nebulosas de Absorción.

Otro tipo de nebulosas que son pequeñas y presentan la apariencia de discos llevan el nombre de Nebulosas Planetarias, que el nombre no confunda, la presencia de planetas no esta relacionado con este tipo de objetos, estas nebulosas son el remanente de la muerte pacifica de una estrella que pierde sus capas de atmósferas dejando que se alejen hacia el espacio.

La muerte violenta de una estrella, evento conocido como Súper Nova forma las nebulosas conocidas como Remanentes de Súper Nova.

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d.Galaxias: Sistema constituido por polvo, gas, estrellas nebulosas, cúmulos de estrellas, sistemas planetarios, etc.

Las galaxias de clasifican según su morfología en:Elípticas Espirales Irregulares

4.Ubicación Espaciala.La Bóveda Celeste: Para facilitar la localización de los astros conviene imaginar el cielo como ½ esfera que nos cubre, ya que las distancias son iguales arriba, derecha, izquierda, adelante y a tras, si dividimos esta esfera de norte geográfico a Sur geográfico por el punto que pasa sobre nuestras cabezas, estamos marcando el meridiano del lugar.b.Cenit y Nadir: Son puntos de referencia en coordenadas horizontales, Cenit es el punto exacto sobre nuestras cabezas, y Nadir es el punto opuesto.c.Las constelaciones como referencia: En nuestros días el aspecto mitológico del cielo ya no es importante, en la práctica las constelaciones nos sirven para localizar los astros, por ejemplo, un cometa está en Apus, Saturno está en Géminis, o un cúmulo de Tucán.d.Escalas proporcionales de medición: Al imaginar el cielo como ½ esfera la medimos en grados, nuestra mano es una gran ayuda para calcular algunos grados, también el diámetro de del disco lunar que es de ½ grado.e.Constelaciones guías: Para facilitar la búsqueda de estrellas y otros objetos astronómicos, conviene tener 1 constelación de estrellas brillantes y de forma bien definida que sea fácil de reconocer y utilizar de referencia para localizar el resto. En invierno la más fácil de reconocer es Scorpius y en verano son naturalmente Las Tres Marías u Orión.

Scorpius Orión

Como curiosidad: Estas constelaciones están a 180° en el firmamento, es decir que cuando Escorpión sale por el horizonte Este, Orión sé esta escondiendo por el horizonte Oeste. Según La leyenda griega, el vanidoso

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cazador Orión se jactaba de ser invencible, Zeus, para darle una lección envía a un escorpión para que lo derrote. Aun Orión huye de su vencedor.

5.Coordenadas Celestesa.Ascensión Recta AR y Declinación: Las coordenadas celestes son comparables con las coordenadas geográficas (latitud y longitud) son para especificar la posición de un astro en el cielo, se utilizan con las monturas ecuatoriales.

La ascensión recta se mide en horas. La hora 0 es el punto vernal, que es donde el Sol cruza el ecuador celeste pasando hacia el hemisferio norte. La declinación es de norte a sur, se mide en grados, el ecuador es el grado cero, el polo norte el grado 90 y el polo sur el grado -90.

b.Alineación polar: Para poder usar correctamente las coordenadas celestes es necesario poder localizar el polo celeste correspondiente, en nuestro caso el polo Sur celeste.

El método más sencillo para localizar el sector del Polo Sur Celeste es, guiarse con la Cruz del Sur, solo hay que proyectar el palo mayor de la cruz 4 veces y ½; La Cruz del Sur es una constelación circumpolar, y, afortunadamente su posición respecto al sur es como los punteros de un reloj.

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Un método más preciso, pero requiere más dedicación, es marcar el meridiano del lugar, este procedimiento se hace de día, en horas cercanas al medio día astronómico, coloque una plomada y verifique que la sombra se vea claramente, marque varias sombras cuidando que sean las más cortas y que queden distribuidas al sur-este y al sur-oeste de la plomada, mida 2 sombras con la misma longitud y marque la media del ángulo que forman, esta debería ser la correspondiente al Norte-Sur geográfico, es decir el meridiano del lugar, proyecte esta línea y úsela de referencia para posicionar el telescopio.

c.Altura y azimut: Sistema de coordenadas astronómicas horizontales, es también utilizado en tierra para cartografía.

Para ubicarse en el cielo se toma como de referencia el punto del cielo que está sobre nuestras cabezas el Cenit, que seria 0 grados y el horizonte 90 grados en la altura o vertical, y para el azimut u horizontal el Norte como 0° avanzando hacia la derecha siendo el Este 90°, el Sur 180°, el Oeste 270° y hasta completar el circulo volviendo al Norte a los 360°

6.El Telescopio Óptico es la herramienta utilizada para ver con detalles los objetos astronómicos como la Luna, Planetas, Nebulosas y Cúmulos de estrellas, hay 3 diseños ópticos utilizados para telescopios de jardín. Lo importante en un instrumento óptico es la cantidad de luz que concentra del objetivo a observar, esa información es dada por el diámetro de la óptica que también limita el aumento máximo a utilizar (la experiencia ha llevado a una relación muy simple para calcularlo: aumento máximo = diámetro en pulgadas*60)

a.Diseños ópticos: Los telescopios que utilizan los aficionados, también conocidos como telescopios de jardín, generalmente son de alguno de estos tres diseños:

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Refractor, utilizado por Galileo en el siglo XV, ha tenido muchas modificaciones, se caracteriza por su definición, largos tubos, aberración cromática y observación perpendicular al tubo óptico (90°); nuevas generaciones de refractores han implementado la tecnología de apocromáticos, que eliminan la aberración cromática utilizando cristales ED o de fluorita.

Reflector o Newtoniano fue como su nombre lo dice fabricado por Sir Isaac Newton y su diseño óptico está basado en 2 espejos enfrentados, uno de ello es cóncavo y el otro es plano, la observación es por la parte delantera del tubo y a un costado, es el favorito por los aficionados ya que sus costos de fabricación son más bajos, incluso, son manufacturados por muchos de ellos; el tipo de aberración que la caracteriza es la esférica.

El tercer grupo de diseño óptico utilizado por los aficionados es el catadióptrico, en sus versiones Schmidt-Cassegrain y Maksutov-Cassegrain, son de tubo corto y gran distancia focal, lograda con el rebote de la luz en el interior del tubo, la comodidad lo hace muy atractivo y, además, carece de las aberraciones de los otros diseños. Es ideal para observación planetaria y la astrofotografía.

b.Montura: La base en que se encuentra montado el telescopio es muy importante ya que debe contar con buena estabilidad y movimientos de precisión al menos en uno de sus ejes; los tipos de montura utilizadas para astronomía son dos:

La más simple y fácil de usar es la Altazimutal con movimientos de altura (vertical) y azimut (horizontal), con movimiento fino por lo menos en el eje vertical. Las monturas Dobsonianas se pueden considerar en este grupo. Las coordenadas astronómicas que se utiliza son las horizontales (Altura y Azimut).

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El segundo tipo de montura es la Ecuatorial, es más precisa y permite un seguimiento continuo del astro. Utiliza el sistema de coordenadas esféricas de AR y δ, tiene movimiento fino en ambos ejes, y la mayoría de estas monturas se pueden motorizar, al menos en AR. Para poder seguir el arco que aparentemente describe un astro deja el tubo óptico paralelo al eje de rotación de la Tierra, para esto debe ser alineada con el polo celeste correspondiente (en nuestro caso es el Sur), la compensación del movimiento es en la AR. Las monturas ecuatoriales más populares son las de diseño alemán (con contrapeso) y de horquilla (normalmente motorizada).

c.Oculares: Este juego de lentes va en el lugar donde hace foco la imagen, la amplía en relación con las distancias focales, en otras palabras da el aumento (aumento = distancia focal del telescopio / distancia focal del ocular)

Para una mejor observación el aumento usado va a depender del objetivo a observar. Como, a mayor aumento llega menos luz a la retina, y disminuye el campo de visión, para observar objetos difusos o extensos como los cúmulos de estrellas y las nebulosas, se usan aumentos bajos que no superen los 50 o 70 aumentos, para la observación de planetas y Luna los aumentos pueden superar los 100.

d.Adaptadores a cámara fotográfica: Es interesante poder fotografiar el cielo, siempre y cuando dispongamos del tiempo, dedicación y los implementos adecuados. Para empezar, el tubo óptico debe de estar sobre una montura ecuatorial, el motor es recomendado. Además si se utiliza película a color aparecen los colores de nebulosas.

La técnica piggy back es la más fácil de aplicar, sólo necesita el telescopio ecuatorial, una cámara reflex mecánica y mucha dedicación. La fotografía es tomada con el lente de la cámara, la cámara esta puesta sobre el tubo óptico. El control del seguimiento se hace mirando a través del telescopio.

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Para usar foco primario se necesita, además del telescopio ecuatorial y la cámara, 2 adaptadores, el T-Ring y el T-Adapter. En este caso se toma la foto a través del telescopio, se coloca el cuerpo de la cámara en el equipo y se fotografía. Un motor ayuda mucho (no requiere ocular).

Para la proyección de ocular se suma a los accesorios ya nombrados, el tele-extender que proyecta la imagen salida desde el ocular hacia la cámara. Esta técnica se usa para fotografiar planetas.