Astronomía (AST 0111-1) http://astro.puc.cl/~npadilla/docencia/docencia.html Prof. Padilla
Temario TIEMPO: Calendarios Días Julianos Medidas de tiempo
Calendarios (y el fin del mundo)
CALENDARIOS n Importancia de medir el paso del tiempo en distintas civilizaciones humanas. Ejemplo: calendario Maya, muy avanzado. n Históricamente se impuso el calendario de la República Romana: usemana: de 7 días, cada uno una estrella errante Sábado Saturno Domingo Sol Lunes Luna Martes Marte Miércoles Mercurio Jueves Júpiter Viernes Venus umes: entre 28 y 31 días, asociado con el período sinódico (fases de la Luna) uaño: asociado con el período de revolución de la Tierra alrededor del Sol y la repetición de las estaciones 12 meses 52 semanas FASTI
CALENDARIOS n Consenso en división de años en meses y en días. n Conociendo en número del día y el nombre del mes podemos referirnos con precisión a cualquier día del año. n Dificultad: hay 365.2422 días en un año u12 meses de 29.5 días no hacen un año. Un mes extra debía agregarse cada pocos años debido al desfase. usi tomamos 365 días en un año hay un desfase de 0.2422 días por año. Después de 100 años habría 24 días de desfase.
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 una discrepancia apreciable entre las estaciones y la fecha. había
Calendario Gregoriano n La discrepancia entre el año Juliano y el año trópico es de 11m14s. En 1582 esa diferencia era de 10 días. n El Papa Gregorio XIII mejoró la situación: uabolió los días entre el 5 y 14 de Octubre de 1582. udispuso saltarse tres días cada cuatro siglos. n En su calendario reformado los años que terminan en dos ceros (e.g. 1900, 2000) son años bisiestos si son divisibles por 400. n 400 años civiles contienen (400x365)+100-3=146097 días de tal forma la longitud media de un año civil es 1460970/400=365.2425 días n Un año trópico tiene 365.242199 días solares medios = 365d05h48m46s n Con esta reforma, el calendario es correcto hasta un día cada 3300 años. n Los países católicos lo adoptaron inmediatamente, pero los protestantes no, hasta épocas más recientes. Entre 1582 y 1923, ambas fechas se listaban para evitar confusion (Juliana y Gregoriana) n Una nueva reforma propuesta por Herschel decidió no hacer bisiestos los años 4000, 8000, etc. Por lo tanto, el calendario actual pierde un día sólo cada 20000 años.
Tiempo Universal GMT = Greenwich Mean Time, UT = Universal Time n Está relacionado con el movimiento del Sol como es observado en el meridiano de Greenwich, longitud = 0. Disputa con el meridiano de París. n Tiempo local en un país está relacionado con GMT y su zona horaria. n El tiempo en un lugar se refiere a un punto del huso horario (algo arbitrario, que puede estar hasta 2hrs del tiempo solar). Text
Ahorro de verano n n n n Controversial (complejo): aprovechar más horas del día después de horario laboral. Positivo: ~0.5% ahorro energético?, retail, deportes; Negativo: granjas, confusión. Atribuído a Benjamin Franklin (satíricamente propuso que Paris se levantara temprano para ahorrar velas). Pero solo se pudo aplicar con comunicaciones modernas (>1900s). n Versión moderna propuesta por Hudson en NZ durante WWI (1918)
Medición del tiempo Historia del reloj
Medición del tiempo n Usar el sol como los antiguos no nos sirve, necesitamos relojes de precisión. n Por ejemplo, los púlsares tienen períodos de rotación de milisegundos Reloj Sol Péndulo Mecánicos Cuarzo Atómico Cs Atómico H Maser Precisión minutos segundos 1s/año 1s/10años 1s/6000años 1s/100000años
Medición del tiempo n Una cosa es medir un intervalo de tiempo de manera precisa, pero otra cosa distinta es medir intervalos de tiempo largos en el pasado. n La ciencia moderna posee varios métodos elaborados y precisos de medir el tiempo pasado: ubiología: anillos de árboles ufísica-química: decaimiento del radioisótopo C 14 uastronomía: evolución estelar
Día sidéreo vs. Día solar n 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. n En este tiempo la Tierra ha dado 366.25 vueltas, número de días siderales en un año. n Cada día sidéreo es un poquito más corto que el día solar. n udía solar = 24h 00m 00s udía 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. n Definición de ST: ángulo horario del equinoccio vernal. n Día sidéreo comienza (00h 00m 00s) cuando el equinoccio vernal está en el meridiano.
Ángulo horario n H de una estrella cambia al ritmo del tiempo sidéreo n H de una estrella cambia al ritmo del RST n H de una estrella cambia al ritmo del MST
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)
Si conoces tu fecha de nacimiento **y también la hora**, qué día cae tu cumpleaños este año?
Conceptos clave: Historia y mecánica de calendarios/tiempo (origen, formato, etc) Cómo seguimos el tiempo? Precisión e importancia de seguir el tiempo Cómo obtenemos medida precisa del tiempo?
Temario COSMOLOGIAS GEOCENTRICA Y HELIOCENTRICA Astronomía griega Ptolomeo Copérnico Brahe Galileo Kepler Leyes de Kepler Newton Leyes de Newton Órbitas, satélites
Un poco de historia
Astronomía Griega n Escuela de Alejandría (post Aristoteles) n Aristarco de Samos (310-230 ac): n explicó las fases de la Luna, n trató de medir la distancia al Sol y la Luna, n creía que el Sol era el centro del Universo. n Eratóstenes (276-195 o 196 ac): n midió la circunferencia de la Tierra usando la sombra del Sol vista desde Alejandría y Asuán. n Hiparco (Hipparchus)
Astronomía Griega nhiparco (???-??? 150 ac): n construyó un observatorio astronómico en Rodas, n hizo un catálogo de estrellas, asignando coordenadas a cada una y definiendo sus magnitudes, n descubrió que el polo celeste se mueve lentamente (precesión), n midió la distancia a la Luna como 59 veces el radio terrestre (60 es el valor correcto), n determinó el largo del año con 6 minutos de precisión, n midió cuidadosamente el movimiento del Sol, la Luna y los planetas, lo que permitió predecir los eclipses, n postuló que la órbita del Sol es excéntrica, n descubrió que el perihelio era en Diciembre (ahora es a principios de Enero).
Teoría Geocéntrica
n Los griegos creían que la Tierra estaba en el centro del Universo: Teoría Geocéntrica n Mayor exponente: Ptolomeo, quien explicaba que el Sol, la Luna, los planetas y la bóveda celeste giran alrededor de la Tierra. n Se conocían cinco planetas en la antigüedad, además de la Luna y el Sol: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter y Saturno. n Los observadores cuidadosos de la antigüedad se dieron cuenta que los planetas se mueven con respecto a las estrellas fijas en el cielo. n Ese movimiento se realiza en el plano de la eclíptica. n Planeta = Vagabundo, Errante n Esos movimientos sobre la eclíptica no son uniformes: umovimiento directo: hacia el este umovimiento retrógrado: hacia el oeste Teoría Geocéntrica
Movimiento Retrógrado n 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.
Teoría Geocéntrica
Teoría Geocéntrica n 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. n 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. n Eso explicaría los movimientos retrógrados.
Teoría Geocéntrica n n n 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.
Teoría Heliocéntrica: Copérnico n Nicolás Copérnico (Mikolaj Kopernik, 1473-1543) estudió leyes y medicina, pero prefirió la astronomía. n 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. n Sus ideas fueron aceptadas cien años después de su muerte. n Esta teoría también explica los movimientos retrógrados. n 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
Movimiento Retrógrado http://dd.dynamicdiagrams.com/wp-content/uploads/2011/01/orrery_2006.swf
Teoría Heliocéntrica n Copérnico además reconoció la diferencia entre los períodos sinódicos (observados desde la Tierra) y sidéreos (reales) de los planetas. n Se dio cuenta de cuáles planetas están más cerca del Sol, y más lejos (e.g. Mercurio y Venus siempre están junto al Sol). n Configuraciones de los planetas: Planetas superiores: - Conjunción - Oposición Planetas inferiores: - Conjunción superior - Conjunción inferior n Problema: asumía órbitas circulares, no elípticas.
Teoría Heliocéntrica
Teoría Heliocéntrica n Filosóficamente, la teoría de Copérnico revolucionó el mundo científico: la Tierra no es nada especial, es sólo uno de los planetas. n Ese es el Principio Cosmológico de Copérnico. n No somos el centro del Universo.
No somos el centro del Universo! Presentación papers: María Cuevas 6/4, Juan Espinoza 7/4