Astronomía y escuela, Chivilcoy 2016.

Astronomía y escuela, 

Chivilcoy 2016.

Astronomía y Escuela, Chivilcoy 2016

                Durante los días 28, 29 y 30 de abril se desarrolló en Chivilcoy las III° Jornadas de Educación en Astronomía, organizadas por el profesor Armando Zandanel. Diversos profesionales y entusiastas de la astronomía y las ciencias contribuyeron con sus experiencias, charlas y talleres, los cuales fueron ofrecidos, a alumnos y maestros, en doce escuelas -primarias y secundarias-, en el centro universitario CUCh y en el parque temático astronómico Cielos del Sur. Hubo por supuesto observaciones del Sol y de estrellas y planetas.

En lo personal ofrecí 5 charlas, dos a sextos grados y tres a cuartos años de dos escuelas secundarias (Meridiana y Sol a Mente); complementé con tres jornadas observacionales, una del cielo nocturno y dos del querido cielo diurno, con foco en su ojo mayor.

Meridiana es una charla que parte de un supuesto sapiens que anda en medio de su sabana, en busca de alimento y guarida, y termina con la organización social horaria actual; la charla busca el origen y utilidad de conceptos geográficos, físicos y geométricos; estos últimos, astronómicos y tradicionales, es decir, euclídeos.

La charla Sol a Mente solo habla del Astro, de su naturaleza y estructura, del origen de la portentosa energía que radia. A su vez, explica el modo en que masa y energía interaccionan en el Cosmos, cómo vemos, cómo aprovechamos o sufrimos las diversas radiaciones. Termina esta charla con el origen supuesto y los posibles desenlaces de esas estructuras que llamamos estrellas.

Ambas charlas, en sus cinco puestas, han resultado entretenidas para mí y creo que para los alumnos y docentes que participaron. A modo de ejemplo digo que en uno de los colegios la actividad -prevista para 45 minutos- duró 2 horas (tanto repreguntaban y avanzábamos en las dramatizaciones de lo que sucede allá y acá, con los fotones) y, durante los recreos, los chicos, lejos de irse, recibían la compañía de los otros alumnos, los que tenían sus clases tradicionales y aprovechaban el momento de distracción en pispiar aquello que nosotros charlábamos.

Conocí en estas Jornadas gente de extremo valor, me encontré con amigos y amigas del cielo y tuve el mayor premio que un divulgador puede llegar a alcanzar, desde mi particular punto de vista, que a veces dista del tradicional supuesto, como bien sabe quién me conozca o lea desde algún tiempo atrás.

Por supuesto, mi gratitud a Armando Zandanel por confiar en este modo de hacer astronomía o ciencia en la escuela, y a los profesionales por tolerar que nuestros nombres figuren en una misma hoja.

Hasta la próxima.

Sergio Galarza.

Sobre un retroceso

Sobre un retroceso

A partir del 16/17 de abril podremos observar a Marte retroceder en su paso por el cielo.

Historia.

La palabra planeta no significa para nosotros lo que significaba para los antiguos griegos. Para ellos, planetas eran los astros que se movían con respecto al fondo de estrellas fijas (planeta=vagabundo). De modo que Sol, Luna, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno eran planetas. Urano y Neptuno son planetas para nosotros pero ya forman parte de una categoría distinta, más específica, y por supuesto fueron descubiertos con el uso astronómico del catalejo, y con el apoyo e incentivo de matemáticas posteriores al cálculo (Urano fue descubierto gracias a la mecánica celeste, y este año se ha planteado por el mismo método analítico la existencia de un décimo planeta, veremos qué nos dice el futuro).

De aquí en más voy a referirme a los planetas en el sentido original o antiguo, los visibles a ojo desnudo.

Siete planetas existían para los hombres de la media luna fértil, los babilonios, y por ello tenemos siete días en la semana. Por una sencilla matriz que vincula el periodo de sus órbitas con las horas del día, y que tiene origen en el culto que aquellos rendían a sus dioses, los planetas visibles a simple vista dan nombre a nuestras jornadas. Desde entonces, las semanas quedaron ordenadas así:

Saturno, Luna, Marte, Mercurio, Júpiter, Venus y Sol.

Si bien nuestra voz Sábado viene del Sabbat judío, día del descanso, y “Domingo” proviene de Domine dei, día del amo o día del señor, el resto mantiene la ligazón sonora con el nombre latino de los planetas dioses. 

Saturno corresponde al Cronos griego y dió origen a Saturday. Para ver hasta qué punto la vida cotidiana depende de los conocimientos astronómicos, recordamos que Saturno es el dios itálico de la agricultura y por ende de la abundancia. 

Las saturnales fueron fiestas tributarias al sol, ya que este surgía victorioso después de haberse hundido sobre la eclíptica hasta tocar su punto solsticial de diciembre (el punto más bajo sobre el horizonte, para el hemisferio norte); estas fiestas constituyen el origen real de la Natividad cristiana.

La retrogradación.

Antes como ahora, al observar el cielo nocturno, puede verse a la bóveda celeste andar de este a oeste a paso regular (La bóveda celeste es una construcción de nuestras mentes, las cuales simplifican siempre las cosas en pos del entendimiento).

Aunque Las estrellas se hallan sitas a diversa distancia unas de otras y la mayoría tiene movimiento aleatorio (lo cual es inverificable con una simple observación) vemos a las estrellas andar al unísono hacia el oeste, o girar como un reloj sobre el polo sur celeste, y vemos a los planetas andar con ellas sobre una región delimitada, próxima al ecuador celeste.

Los planetas y las estrellas zodiacales surgen por el este y se alzan hacia el norte para caer luego rendidos en los brazos del poniente. La razón de este fenómeno cíclico, por supuesto, es la rotación terrestre en sentido inverso. A este movimiento de O a E se le llama movimiento directo.

Más ¿qué se verifica al observar la posición de los planetas durante varios días seguidos, o durante meses, incluso? Pues que estos en realidad se mueven con respecto a las estrellas fijas, y todos lo hacen en sentido oeste este, es decir, directo. Para los que gusten de los detalles, los planetas aumentan de ordinario su valor en la coordenada AR (ascensión recta, la cual tiene su punto cero sobre el ecuador celeste, allí donde este intercepta a la eclíptica).

De modo que los siete planetas, Sol, Luna, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, se mueven, día tras día, desde lo que llamamos oeste hacia el este, es decir, en sentido directo. Y, sin embargo, días habrá en que veremos a los planetas Marte, Júpiter y Saturno abandonar este movimiento –el directo-, para detenerse primero e invertir su paso después, es decir, retrogradar.

Este paso atrás, este retroceso planetario, se hace patente en el cielo si se tiene la constancia de fijar la posición del astro con respecto a las estrellas fijas, y compararlo  con otros registros, día tras día.

Vade retro.

La retrogradación planetaria sucede cuando la Tierra, al correr sobre su órbita, adelanta a los planetas exteriores, los cuales, por estar situados en órbitas más extensas, más lejanas, se desplazan a una velocidad menor*.

*las leyes de Kepler dan forma matemática a las órbitas y los periodos de traslación planetaria, e incluso las vinculan de modo que, conociendo un dato, el periodo o la distancia planeta-sol, por simple regla de tres podremos hallar el dato faltante.

Al avanzar la Tierra y alcanzar a los planetas exteriores en sus respectivas órbitas, por proyección hacia el fondo de estrellas fijas, a los observadores locales les parecerá que dichos mundos se detienen primero y retroceden luego, del mismo modo que para un corredor sobre pista de atletismo, al adelantar rezagados, verá acercarse a aquellos y, al dejarlos atrás, estos parecerán retroceder con respecto a las tribunas de fondo.

La realidad

http://elsofista.blogspot.com.ar/2010/06/la-retrogradacion-de-marte.html

La retrogradación de Marte será notoria este año pues transita las pinzas del Escorpión lo cual le da un marco muy rico en estrellas conspícuas desde diversas localidades, más allá de la contaminación lumínica y la correspondiente pérdida de cielo.

Un registro fotográfico de estas retrogradaciones será interesante y puede lograrse con cámaras digitales y un trípode. Para hacerlo, Es preciso apagar la función flash y exponer durante algunos segundos con el enfoque en infinito. Por supuesto, convendrá capturar desde descampados o zonas oscuras.

Lo virtual

Las imágenes están generadas con el programa Stellarium y puede verse cómo corre Marte hacia atrás para luego volver a avanzar. Por cierto, en el mismo campo aparece Saturno quien justo está también retrogradando.

Anoto las fechas de retrogradación para estos tres planetas, en el año presente:

Marte 17 4 16 al 30 6 16

Júpiter del 10 1 16 al 9 5 16.

Saturno 8 3 16 al 11 8 16.

La voz de las estrellas III

La voz de las estrellas III

Me gusta mucho nadar. Cuando era joven trabajaba como bañero. Las tardes frías o nubladas disponía de la pileta entera para mí. Me gustaba entrar despacio al agua, mantener en lo posible la superficie tersa, quieta, que a partir de ese momento se crispaba de a poco. A medida que nadaba podía ver cómo las olas nacían y se alejaban de mí y como volvían luego de reflejarse en la pared, a metros de distancia. A veces podía contar la frecuencia de esas olas. Al cabo de minutos toda la superficie se desordenaba y ya unas olas se confundían con otras: la magia se perdía enseguida. 

El universo es como esa pileta, un campo que puede fluctuar cuando algo patalea dentro. Los bañistas de tal pileta Universal son las estrellas. Sus átomos constituyentes oscilan con diversa energía y el espacio-campo-superficie-del-agua se llena de olas que van y que vienen. Hacia donde miremos percibimos fluctuaciones de diversa frecuencia. ¿Podríamos decir qué tanto patalea tal bañista con solo medir la fuerza que esas olas-ondas nos traen en la distancia? ¿Las olas más pausadas nos afectarían menos? ¿O las olas frenéticas, sin descanso entre pico y pico, nos afectarían más?

La comprensión de las energías radiadas por las estrellas tuvo lugar cuando experimentamos en termodinámica con un artilugio llamado cuerpo negro, y cuando mediante una física nueva vimos con nuevos ojos lo que sucedía en el reino de las dimensiones atómicas.

Un cuerpo negro es como una pileta infestada de bañistas que patalean sin cesar. Todos a un mismo ritmo, urgidos por algún truco macabro. Algo así como una tina de fuego en el infierno, ahíta de gordos pecadores como yo. Espoleados en nuestro sufrir por diablos menores -pero no menos malvados- no haríamos más que chillar y patalear sin descanso. Las paredes de esa pileta estarían sin duda a la misma temperatura que el baño de lava que nos escalde. Si alguien estudiara aunque sea un centímetro de ese pozo candente, podría saber qué tanto sufriríamos en función de las olas de lava que impactaran allí.

Eso es un cuerpo negro; un cuerpo está en equilibrio energético. Un cuerpo negro es un cuerpo que recibe tanta energía como la que radia. 
Al estudiar un cuerpo de tales características, fue que pudieron derivarse ciertas relaciones entre la temperatura, la superficie, las frecuencias  de radiación y la energía total radiada.

Recordemos que temperatura T es un número cualquiera que refiere el estado de movimiento de las moléculas o átomos de un cuerpo, sea este sólido, líquido, gaseoso, o plasmático. De hecho, esas diferencias de estado nombran precisamente los grados de ligadura entre las partículas constituyentes debido a sus oscilaciones, casi sus temperaturas...

En 1879 Stefan propuso que la energía total radiada por un cuerpo era proporcional a la cuarta potencia de su temperatura: E proporcional a T⁴.

En 1884 Boltzmann demostró esa ley y hoy se la conoce como ley de Stefan Boltzmann.

Wien, en 1893 dedujo que la radiación de un cuerpo era función de la longitud de onda, la cual, al variar la temperatura del mismo, se desplaza sobre registros de frecuencias inversas a aquella:  λ_max = σ /T o :        λ_max = 2897,6 μm . K / T

Estas leyes, derivadas de la experiencia, fueron formuladas en conjunto por los trabajos de Max Planck, quién solo dio con una solución matemática al suponer que la energía no puede ser radiada o absorbida en fracciones arbitrarias, sino que lo hace por medio de unidades mínimas, determinadas. A estas unidades de radiación se le llamó cuantos o cuantas. Maravilla que esta entelequia nacida como artilugio matemático se haya ganado su lugar en la realidad.

La ley de Planck expresa la cantidad de energía radiada por unidad de superficie a temperatura T durante una dada unidad de tiempo, por intervalos de longitud de onda. Esta cantidad, llamada luminosidad espectral, depende solo de la temperatura y nunca de los cuerpos que radian.

Las frías matemáticas:

 λ_max . T = 2897,6 μm . K        

Ley de Wein

E = σ T⁴                                  

donde σ= 5,67.10⁸ W.m^-2.K^-4 es la constante de Boltzmann

L≈R²T⁴                                    

donde L es luminosidad proporcional al cuadrado del radio y a la cuarta potencia de la Temperatura, es una aproximación a la ley de Stefan Boltzmann.

Q/Δt=σεAT⁴                             

ley de Stefan Boltzmann donde A es el área radiante, y ε es la emisividad de la superficie o material radiante (un espejo vale 0 y un cuerpo negro perfecto vale 1).

La ley de Planck unificó estas figuras empíricas y grafica la energía radiada como función o curva de radiación de cuerpo negro.

El gráfico superior da idea de lo analizado por esos genios. A medida que un cuerpo radia y aumenta su temperatura, la longitud de onda responsable del pico energético se desplaza hacia regiones cortas del espectro, es decir, hacia el azul (en el visible). Si el cuerpo radia a temperaturas menores entonces el largo de onda imperante se ha desplazado hacia los confines del rojo e infrarrojo.

Abajo veremos una clasificación espectral de estrellas que complementa lo visto hasta ahora.

Hay estrellas que radian mayor energía en el extremo azul del eem; otras en las regiones medias (del visible); y otras hay aún en el extremo inverso, el rojo, tal el caso de una estrella como Betelgeuse, cuyo tipo espectral es M1M2, lo cual le ubica en un grado de brillo mayor que el último espectro visto arriba (M5) y su temperatura de superficie acaso sea de 3.000°K.

http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-basic?Ident=betelgeuse&submit=SIMBAD+search

El cuadro de la curva del cuerpo negro es inestimable. La forma de la curva da idea de la energía radiada, asociada a cada región del espectro, de modo que si se sumaran todas las energías comprendidas debajo de esta podría saberse la energía total. Ahora, la ventana analizada es igual a λ+Δλ. Esta pestaña es infinitesimal:

Repaso:

El análisis de la radiación emergente del cuerpo negro nos dice que la energía radiada por unidad de área, por lapso de tiempo, por intervalo dentro del espectro, está asociada a una determinada longitud de onda, tanto menor como mayor sea su temperatura.

De estas formulaciones se desprende que hay constantes o reglas que rigen la radiación, cuando analizamos la radiación del cuerpo negro, le llamamos radiación espectral. Dichas cantidades de energía fueron graficadas como áreas debajo de una curva llamada curva del cuerpo negro.

Al analizar la luz proveniente de los astros podemos componer el tipo o forma de curva que corresponde a la cantidad de energía que ese astro emite. 

En base a estas y otras formulaciones, podemos deducir el tamaño y masas de tales estrellas, en comparación con la única estrella conocida con mayor detalle, nuestro sol.

Prominencias (con perdón de la palabra)

 Prominencias, con perdón de la palabra