Unidades de distancias astronómicas

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1 8vo Básico > Ciencias Naturales Distancias astronómicas Distancias Astronómicas Unidades de distancias astronómicas Piensa y explica: Desde hace miles de años el ser humano se ha fascinado con la inmensidad del cosmos. Hasta el siglo XVII aún no se conocían planetas más allá de Saturno, y desde el perfeccionamiento del telescopio (hecho por Galileo) hasta la actualidad, el ser humano no se ha detenido en la fabricación de modernos equipos capaces de localizar cuerpos celestes tan lejanos como cuásares y galaxias lejanas. Cada vez que los astrónomos descubren nuevos cuerpos celestes en el firmamento, el siguiente paso se enfoca en poder determinar la distancia a la que se encuentran de nuestro planeta Tierra. La unidad de longitud utilizada por los astrónomos no son las que usualmente se utilizan para medir objetos terrestres como lo son el centímetro, el metro o el kilómetro. Entonces Por qué crees que se hace necesario utilizar otras nuevas unidades de longitud para medir distancias cósmicas? Justifica tu predicción en el cuadro de más abajo....los cuásares son los cuerpos celestes más distantes y misteriosos del Universo. Se cree que son núcleos activos de galaxias en formación que brillan más que la combinación de cientos de galaxias juntas. Consúltalo: Escribe aquí tu predicción. Investiga en internet o consúltale a tu profesor(a) por qué razón cuando se miran objetos lejanos por un telescopio se dice que se está observando tal como eran esos objetos en el pasado. 1

2 Red conceptual A continuación te presentamos una red conceptual donde se sintetizan los principales conceptos que estudiaremos a lo largo de este módulo. Qué aprenderé? Este módulo tiene como objetivo comprender, reforzar y contextualizar el concepto de distancia astronómica y unidades de longitud cósmica. Distancias La Luna es el cuerpo celeste más cercano a nuestro planeta. Se encuentra a una distancia promedio de kilómetros y, medir este valor, fue un reto para muchos eruditos de la antigüedad, siendo el primero de ellos el griego Aristarco ( a.c.), obteniendo un resultado muy cercano al real, utilizando los datos de la curvatura terrestre en los eclipses lunares. Este método fue mejorado tiempo más tarde por Hiparco de Nicea ( a.c.), cuya conclusión fue que, la distancia entre la Tierra y la Luna era de aproximadamente treinta diámetros terrestres. En ese tiempo ya se conocía el diámetro de la Tierra ( km) gracias al cálculo realizado en Egipto por Eratóstenes (276 a.c a.c.). Luego, la distancia a la Luna debía de ser km x 30 = km. Cálculo bastante acertado, tomando en cuenta que desde aquel tiempo hasta hoy han transcurrido más de dos mil años. Actualmente, los astrónomos pueden medir la distancia a la Luna de manera muy precisa. Se sabe que la distancia promedio real es de ,23 kilómetros y su técnica se basa en medir el tiempo que tarda un rayo láser en ir y volver, partiendo desde la Tierra. Para eso, los astronautas que han ido a la Luna han dejado unos retro-reflectores de luz como el que puedes ver en la figura, especialmente instalados para este propósito. 2

3 Cuando los griegos calcularon la distancia a la Luna, les quedó bastante claro que los cuerpos celestes no se encontraban cercanos a nuestro planeta. El impacto que causó medir esta distancia generó aún más motivación para trabajar en la medición de la distancia que existe entre la Tierra y el Sol. Aristarco, mediante una triangulación entre la Tierra, la Luna y el Sol, estimó que el Sol se encontraba 19 veces más alejado que la Luna. Hoy se sabe con exactitud que el Sol se encuentra casi 400 veces más alejado de la Tierra a una distancia promedio de kilómetros. Esta distancia es denominada por los astrónomos como unidad astronómica (UA) y fue usada bastante en los siglos XVI y XVII cuando sólo se tenían certeza de distancias relativas a cuerpos del interior del sistema solar. De esta forma, con la UA fue sencillo trabajar y comprender las distancias de cuerpos celestes relativos al Sol, tal como se muestra en la tabla izquierda. De esta forma, resulta fácil entender o visualizar que, por ejemplo, Júpiter se encuentra un poco más de cinco veces lejano al Sol con respecto a la Tierra, o que Neptuno se encuentra orbitando a una distancia 30 veces mayor a la distancia orbital de la Tierra. Resulta práctico aproximar la UA a 150 millones de kilómetros, de esta forma, si quisiéramos calcular la distancia orbital promedio de cualquier planeta, bastaría con multiplicar sus unidades astronómicas por 150 millones de kilómetros. Por ejemplo, para calcular a qué distancia se encuentra Neptuno, multiplicamos x 150 millones de kilómetros, cuyo resultado aproximado es millones de kilómetros. Los astrónomos actuales han especulado que en los límites más lejanos del sistema solar existe un conjunto de cuerpos rocosos denominado Nube de Oort. Se dice que esta nube esférica de asteroides podría ubicarse a una distancia de entre UA hasta UA y sería el lugar donde nacen los cometas de período largo como el Halley, que se acerca al Sol cada 79 años. Calcula en el cuadro siguiente la distancia en kilómetros de la Nube de Oort, siguiendo el procedimiento anterior. Qué te parece la cifra? Resulta fácil de dimensionarla? Justifica tu respuesta. 3

4 Otras estrellas Nuestro Sol es sólo una de las cientos de millones de estrellas que se han descubierto en nuestra galaxia: la Vía Láctea. Alfa Centauro es un sistema de tres estrellas descubiertas por Nicolás Louis de Lacaille en La más cercana de ellas al Sol es Próxima Centauro, y está a unos 37 billones de kilómetros de distancia. Un billón es un millón de millones, por lo tanto, 37 billones son 37 millones de millones de kilómetros de distancia, unas UA. La Unidad Astronómica como unidad de longitud para este tipo de distancias aún resulta práctica de utilizar, aunque presentará inconvenientes cuando se quieran medir distancias aún mayores, por ejemplo, la distancia que nos separa de Rigel, que es una estrella de nuestra galaxia ubicada en la constelación de Orión a UA, o Deneb, que es otra estrella ubicada a UA. Para representar distancias mucho mayores, como la que existe entre nuestro Sol del centro de la Vía Láctea, ya no resulta conveniente utilizar la UA, puesto que es bastante engorroso comprender, en ese caso, que dista de nosotros a UA: mil ochocientos noventa y siete mil millones, doscientos mil UA. Dato Curioso Si miras el cielo en una noche de cielo despejado, a simple vista podrás ubicar el centro de nuestra galaxia. Los romanos denominaron a esta mancha La Vía Láctea que procede del latín Camino de Leche. Ten en cuenta que tú también eres parte de la Vía Láctea: El Sol es una estrella más de todo el conjunto estelar. Otras galaxias Conforme la astronomía fue evolucionando, nuevas y más distantes cosas iban apareciendo en el cielo. Se descubrió que la Vía Láctea no era el único grupo de estrellas, es decir, en la profundidad del cielo se divisaron otras Vías Lácteas y por montones. A simple vista, desde la Tierra sólo pueden percibirse fácilmente tres galaxias en todo el cielo: La Pequeña Nube de Magallanes, La Gran Nube de Magallanes y la Galaxia Andrómeda (figura izquierda). Esta última es de tamaño comparable con la nuestra y está ubicada a una distancia de UA. Ya no tiene sentido cuantificar distancias tan grandes utilizando UA s, por esa razón es necesario emplear otras unidades que resulten más cómodas de utilizar en la medición de longitudes cosmológicas. 4

5 El año-luz Podemos ver un objeto cualquiera porque nos llega su luz a nuestros ojos. No necesariamente, un objeto tiene que estar brillando para que lo podamos ver, basta que la luz llegue de rebote. El papel que está sobre tu mesa o el que tienes en tus manos no emite luz, pero lo puedes ver porque refleja la luminosidad del Sol (en el día) o de tu lámpara (si estás leyendo de noche). Los planetas no emiten luz, pero se pueden ver con un telescopio o a simple vista porque refleja hasta nosotros la luz que le llega desde el Sol. Pero la luz no se trasporta en forma instantánea, esta tarda un tiempo desde que se emite hasta que es recibida. La luz es muy rápida, tanto así que podría dar más de siete veces la vuelta alrededor del mundo en sólo un segundo de tiempo. La rapidez de la luz en el espacio vacío (se abrevia con la letra c ) es de 300 mil kilómetros por segundo ( km/s), eso quiere decir que, en un segundo de tiempo la luz avanza 300 mil kilómetros. Si un astronauta parado en la Luna prendiera una linterna apuntando hacia la Tierra, la luz tardaría 1,28 segundos en llegar. Los rayos del Sol tardan 8 minutos en llegar a la Tierra. Si el Sol se apagase en este mismo momento nos daríamos cuenta 8 minutos después, en otras palabras, vemos al Sol 8 minutos más joven de lo que es, porque la luz que ingresa por nuestros ojos salió del Sol 8 minutos atrás. Un método práctico utilizado por los astrónomos para representar grandes distancias del cosmos es el añoluz, que representa la distancia recorrida por la luz durante un año en el espacio vacío. Gracias a esta unidad de longitud podemos resumir mejor la lectura de una gran distancia, por ejemplo, la del centro de nuestra galaxia hasta nosotros, que es de a UA o bien años luz (AL). La frontera cósmica El 1962 el astrónomo británico Cyril Hazard descubrió cuerpos celestes muy alejados, pequeños y de gran luminosidad, del tamaño de alrededor de dos sistemas solares, muy brillantes en los confines del Universo. Su rapidez de alejamiento es muy grande, casi un tercio de la rapidez de la luz. A esto objetos se les denominó Quásares o Cuásares, un nombre derivado de <<quasistellar radio source>>. Las distancias de estos objetos al Sol van de los 3 mil millones de años luz hasta casi la edad del Universo: 12 mil millones de años luz. 5

6 Definiciones y relación de las unidades La Unidad Astronómica (UA): Es una unidad de longitud que representa el valor de la distancia promedio entre la Tierra y el Sol. 1 UA km El año-luz (AL): Es una unidad de longitud que representa el valor de la distancia que cubre la luz en el vacío durante un año. AL km Relación 1: Podemos relacionar matemáticamente 1AL con 1 UA, de la siguiente manera: Dato misceláneo: AL UA El pársec (Pc): Es otra unidad de longitud utilizada en astronomía que se define como: La distancia a la que una Unidad Astronómica UA subtiende un ángulo de un segundo de arco (1 ) Relación 2: Podemos relacionar matemáticamente a 1Pársec con 1 año luz, de la siguiente manera: Pc AL 1 3,

7 Organizador gráfico de síntesis Actividad Nº1 Contrasta y responde: Se cumple tu predicción inicial (primera página). Justifica en cualquiera de ambos casos. Por qué se hace necesario utilizar otras nuevas unidades de longitud para medir distancias? 7

8 Actividad Nº2 Investiga y responde: Averigua en internet cuál es el tamaño o diámetro de la vía láctea y exprésalo en UA, AL y Pc. Realiza todo el desarrollo en el cuadro siguiente. Actividad Nº3 Investiga y responde: Completa la tabla con la medida de acuerdo a su unidad de los distintos cuerpos celestes que se presentan en la columna izquierda. Cuerpo celeste Distancia en UA Distancia en kilómetros Cinturón de asteroides. Cinturón de Kuiper. Plutón. Sedna. Nube de Oort. 2,

9 Actividad Nº4 Calcula y responde: Distancias Astronómicas Las Nubes de Magallanes son dos pequeñas galaxias ubicadas en las proximidades de la Vía Láctea. Si te fijas en la imagen, la nube blanca que indica la flecha superior corresponde a la Gran Nube de Magallanes, mientras que la inferior corresponde a la Pequeña Nube de Magallanes. Se podría decir que son galaxias satélites a la Vía Láctea y sus nombres se deben en honor al viajero Hernando de Magallanes, quien en su viaje alrededor del mundo las observó en el siglo XVI. Se sabe que La Gran Nube se encuentra a unos Pc de distancia, mientras que La pequeña Nube se encuentra a AL. Realiza el cálculo en el cuadro siguiente y responde justificando Cuál de las dos está más distante? 9