/ domingo 9 de septiembre de 2018

¿Sabes qué tan lejos está todo el universo?

La Luna se encuentra en promedio de la Tierra a 384 mil km. de distancia.

Artículo No. 1142

Tal vez uno de los mayores misterios del Universo que nos impide comprender su inmensidad, sea la falta de capacidad de imaginar distancias tan grandes, que jamás la humanidad podrá recorrer. “La imaginación es el límite” lo escuchamos seguido; y conviene seguir pensando así, pero ¿Puede imaginar las casi 400 mil millones de estrellas de nuestra galaxia la Vía Láctea y después imaginar miles de millones de galaxias con cientos de miles de millones de estrellas cada una, galaxias dispersas en un área de cientos de miles de billones de billones de kilómetros? No, no tenemos esa capacidad, podemos imaginar algunas galaxias pero sin ver cada una de sus estrellas de forma individual.

A pesar del reto, hemos encontrado formas de hacer mediciones estelares, algo que nos ayuda a comprender las dimensiones y las distancias contenidas en nuestro vasto y desconocido universo.

KILÓMETROS

Nos queda claro el concepto de “metro”, aunque su aparición es toda una aventura de la ciencia, en la que incluso Julio Verne escribió una novela ficticia sobre ello. Para las distancias es muy común que lo usemos en tantos de mil metros, es decir, el kilómetro (km.).

Los aviones vuelan a unos 10 mil metros de altura o 10 kilómetros. En 2012 fue muy publicitado el salto en paracaídas de Felix Baumgartner desde una altura de 39 km. Rompió los records anteriores, el del coronel de EE. UU. Joseph Kitinger quien en 1959 saltó desde 22.8 km. de altura y en 1960 desde 31.31 km. En 1962 el coronel de la Unión Soviética Yevgeni Andreyiev saltó desde 25.458 km. de altura. Ya sin publicidad, en 2014 el científico de google Alan Eustace saltó desde 41.425 km. de altura.

Aquí no se muestran estrellas en particular, sino miles de galaxias, cada una con cientos de miles de millones de estrellas y a su alrededor millones de planetas. Tome conciencia de la inmensidad de lo observado en la imagen. HST/NASA

Los satélites de órbita baja se mueven entre 100 y 500 km. de altura, en particular la Estación Espacial Internacional apenas supera los 400 km. de altura. Más lejos se encuentran los satélites geosetacionarios, a 36 mil km. de nosotros; ya que a esa altura, moviéndose a 8 km/s, tardan 24 horas en rodear a nuestro planeta; por lo que pueden mantenerse siempre sobre un mismo punto terrestre, es una altura ideal para que los satélites meteorológicos hagan un seguimiento ininterrumpido del clima o los satélites de comunicaciones mantengan las conexiones abiertas.

La Luna se encuentra en promedio de la Tierra a 384 mil km. de distancia. Es decir, los astronautas y cosmonautas que viajan a la Estación Espacial Internacional o los taikonautas de China que van a la Estación Espacial Tiangong 2, no se acercan nada a la Luna.

El 30 de julio pasado Marte estuvo en una distancia mínima no vista en 15 años, a 57.6 millones de km. Una distancia que han recorrido varias naves espaciales, pero aún ningún ser humano. De hecho, ni se ha regresado a la Luna.

Conforme tenemos la capacidad de estudiar objetos muy lejanos, las mediciones aumentan en miles de millones de kilómetros, lo que hace complicado el manejo de números cada vez más grandes. Imagine medir una ventana en kilómetros o la distancia entre Puebla y Tijuana en centímetros o la distancia Tierra -Luna en milímetros, es posible, pero son cantidades difíciles de manejar.

LA UNIDAD ASTRONÓMICA

Aunque Aristarco de Samos, alrededor del año 300 a.C. midió la distancia de la Tierra a la Luna y de la Tierra al Sol con pura cronometraría (la que vemos en la secundaria), fue Nicolás Copernico en el siglo XVI quien midiera la distancia entre la Tierra y el Sol y utilizó esa medida como escala para otras mediciones. Johannes Kepler en el siglo XVII definió la distancia entre la Tierra y el Sol. Varios astrónomos utilizaron esta distancia como unidad de medida, en forma de a cuantas distancias Tierra -Sol se encontraba un planeta o un cometa. Nuestra Unidad Astronómica moderna proviene de algunos cálculos hechos por el Príncipe de las Matemáticas Karl Friedrich Gauss en el siglo XVIII. A partir de 1976 la Union Astronomique Internationale oficializó la Unidad Astronómica, abreviada con los símbolos AU o UA.

La distancia entre la Tierra y la Luna, 384 mil km. Equivale a 30 Tierras o al diámetro de todos los planetas del Sistema Solar; excepto la Tierra y el planeta enano Plutón.

Como sabemos, la órbita de la Tierra alrededor del Sol no es una circunferencia sino una elipse, pero no es una elipse muy excéntrica (muy alargada) sino muy cercana a un circulo, la diferencia entre el punto más cercano (perihelio) y más lejano (afelio) al Sol es de sólo 5 millones de kilómetros.

Siendo así, la distancia promedio entre la Tierra y el Sol es de 149, 597, 870. 7 km., en particular la Unidad Astronómica se toma a 150 millones de km.

Con esta medida la distancia entre la Tierra y el Sol es de 1 UA.

Es de sorprendernos que la sonda espacial más lejana es la Pioneer 10, que hasta el 27 de agosto se encontraba a 121, 971 UA de la Tierra, seguida de la Voyager II a 117, 801 UA.

Aunque es usual encontrar AU del inglés Astronomical Unit o UA del francés Unité Astronomque (que nos facilita pensarlo también en español), la misma Union Astronomique Internationale recomienda el uso de AU.

La Unidad Astronómica nos servirá para definir otra unidad de medida.

La órbita de la Tierra es una elipse poco excéntrica, casi una circunferencia. GMG

EL PARSEC

Para entenderlo recordemos que una circunferencia tiene 360 grados (°), cada grado se divide en 60 minutos (’) y cada minuto en 60 segundos (“). El arco es una sección de la circunferencia. Desde el centro se puede medir el ángulo de un arco en grados, minutos o segundos.

Entendiendo esto, para definir el parsec se necesita la Unidad Astronómica, es decir, la distancia entre la Tierra y el Sol. Se toma un punto en el universo que visto desde la Tierra forme un ángulo de 1” (un segundo de arco) respecto al Sol, lo definimos con el nombre de parsec; paralaje de un segundo de arco o arcosegundo. Se entenderá mejor observando la imagen.

Siendo así, el parsec equivale a 3.26 años luz o 206, 265 UA. Ahora, para medir la distancia en parsecs se utiliza la paralaje estelar, la cual hace una comparación de la medida de una estrella en dos momentos del año, cuando la Tierra está a 6 meses de la primera medición, así, la estrella parecerá desplazarse en el fondo de estrellas y midiendo los ángulos y haciendo cálculos trigonométricos se obtiene una distancia.

Como sabemos, ninguna estrella se encuentra a un parsec o menos, la más cercana está a 4.2 años luz de nosotros, Próxima Centauri o a 1.3 parsecs.

Las distancias en el universo son tan grandes, que los astrónomos utilizan el kiloparsecs (mil parsecs), el megaparsec (un millón de parsecs) o gigaparsec (mil millones de parsecs).

El parsec. A máyor distancia del objeto a medir, el ángulo será menor. GMG

EL AÑO LUZ

Al igual que pasamos de los kilómetros a la Unidad Astronómica, necesitamos otra unidad de medida que nos ayude a comprender distancias aún más grandes.

Considerando la velocidad de la luz como una constante, se define el año luz como la distancia recorrida por la luz en un año.

Definimos “año” como los 365.25 días terrestres. La luz o más bien un fotón (partícula de luz) moviéndose a 300 mil km/s recorre en un año la distancia de 9, 460, 730, 472, 580.8 km.

En realidad, la luz se mueve a 299, 792. 458 km/s pero por comodidad lo dejamos en 300 mil km/s..

Es más cómodo decir que la galaxia de Andrómeda está a 2.5 millones de años luz o 778 kiloparsecs, que utilizar un número muy grande en UA o peor, en kilómetros, por ejemplo.

La paralaje estelar, conforme la Tierra se mueve al rededor del Sol, la estrella a medir, parece cambiar respecto al fondo de estrellas. GMG

El año luz es una medida de distancia no de tiempo ni de progreso. Es usual que muchos la usen para expresar que alguien está muy adelantado en conocimientos pero es incorrecto.

Gracias a nuestras mediciones, podemos comprender las distancias que separa a una estrella de otra o a una galaxia de otra. El universo en enorme, su extensión es inimaginable y a pesar de ello, podemos conocer mucho, podemos conocer que desconocemos demasiado. german@astropuebla.org

PARA SABER MÁS

Julio Verne escribió “Aventura de tres rusos y tres ingleses en el África Austral”, que narra la expedición de seis astrónomos de sendos países para medir el meridiano que cruza el desierto del Kalahari para corroborar la medida del metro.

CITA

“El hombre se descubre cuando se mide con un obstáculo”: El Principito -Antoine de Saint- Exupéry

“Mide lo que se pueda medir y haz medible lo que no se pueda medir”: Galileo Galilei

PARA SABER MÁS

Vídeo: Vuele entre 400 mil galaxias. Simulación de Sloan Digital Sky Survey con imágenes reales de galaxias.

Busque en youtube: “Largest Sky Map Revealed - An Animated Flight Through the Cosmos!” O ponga en su navegador de internet: goo.gl/Vm1Rsv

Artículo No. 1142

Tal vez uno de los mayores misterios del Universo que nos impide comprender su inmensidad, sea la falta de capacidad de imaginar distancias tan grandes, que jamás la humanidad podrá recorrer. “La imaginación es el límite” lo escuchamos seguido; y conviene seguir pensando así, pero ¿Puede imaginar las casi 400 mil millones de estrellas de nuestra galaxia la Vía Láctea y después imaginar miles de millones de galaxias con cientos de miles de millones de estrellas cada una, galaxias dispersas en un área de cientos de miles de billones de billones de kilómetros? No, no tenemos esa capacidad, podemos imaginar algunas galaxias pero sin ver cada una de sus estrellas de forma individual.

A pesar del reto, hemos encontrado formas de hacer mediciones estelares, algo que nos ayuda a comprender las dimensiones y las distancias contenidas en nuestro vasto y desconocido universo.

KILÓMETROS

Nos queda claro el concepto de “metro”, aunque su aparición es toda una aventura de la ciencia, en la que incluso Julio Verne escribió una novela ficticia sobre ello. Para las distancias es muy común que lo usemos en tantos de mil metros, es decir, el kilómetro (km.).

Los aviones vuelan a unos 10 mil metros de altura o 10 kilómetros. En 2012 fue muy publicitado el salto en paracaídas de Felix Baumgartner desde una altura de 39 km. Rompió los records anteriores, el del coronel de EE. UU. Joseph Kitinger quien en 1959 saltó desde 22.8 km. de altura y en 1960 desde 31.31 km. En 1962 el coronel de la Unión Soviética Yevgeni Andreyiev saltó desde 25.458 km. de altura. Ya sin publicidad, en 2014 el científico de google Alan Eustace saltó desde 41.425 km. de altura.

Aquí no se muestran estrellas en particular, sino miles de galaxias, cada una con cientos de miles de millones de estrellas y a su alrededor millones de planetas. Tome conciencia de la inmensidad de lo observado en la imagen. HST/NASA

Los satélites de órbita baja se mueven entre 100 y 500 km. de altura, en particular la Estación Espacial Internacional apenas supera los 400 km. de altura. Más lejos se encuentran los satélites geosetacionarios, a 36 mil km. de nosotros; ya que a esa altura, moviéndose a 8 km/s, tardan 24 horas en rodear a nuestro planeta; por lo que pueden mantenerse siempre sobre un mismo punto terrestre, es una altura ideal para que los satélites meteorológicos hagan un seguimiento ininterrumpido del clima o los satélites de comunicaciones mantengan las conexiones abiertas.

La Luna se encuentra en promedio de la Tierra a 384 mil km. de distancia. Es decir, los astronautas y cosmonautas que viajan a la Estación Espacial Internacional o los taikonautas de China que van a la Estación Espacial Tiangong 2, no se acercan nada a la Luna.

El 30 de julio pasado Marte estuvo en una distancia mínima no vista en 15 años, a 57.6 millones de km. Una distancia que han recorrido varias naves espaciales, pero aún ningún ser humano. De hecho, ni se ha regresado a la Luna.

Conforme tenemos la capacidad de estudiar objetos muy lejanos, las mediciones aumentan en miles de millones de kilómetros, lo que hace complicado el manejo de números cada vez más grandes. Imagine medir una ventana en kilómetros o la distancia entre Puebla y Tijuana en centímetros o la distancia Tierra -Luna en milímetros, es posible, pero son cantidades difíciles de manejar.

LA UNIDAD ASTRONÓMICA

Aunque Aristarco de Samos, alrededor del año 300 a.C. midió la distancia de la Tierra a la Luna y de la Tierra al Sol con pura cronometraría (la que vemos en la secundaria), fue Nicolás Copernico en el siglo XVI quien midiera la distancia entre la Tierra y el Sol y utilizó esa medida como escala para otras mediciones. Johannes Kepler en el siglo XVII definió la distancia entre la Tierra y el Sol. Varios astrónomos utilizaron esta distancia como unidad de medida, en forma de a cuantas distancias Tierra -Sol se encontraba un planeta o un cometa. Nuestra Unidad Astronómica moderna proviene de algunos cálculos hechos por el Príncipe de las Matemáticas Karl Friedrich Gauss en el siglo XVIII. A partir de 1976 la Union Astronomique Internationale oficializó la Unidad Astronómica, abreviada con los símbolos AU o UA.

La distancia entre la Tierra y la Luna, 384 mil km. Equivale a 30 Tierras o al diámetro de todos los planetas del Sistema Solar; excepto la Tierra y el planeta enano Plutón.

Como sabemos, la órbita de la Tierra alrededor del Sol no es una circunferencia sino una elipse, pero no es una elipse muy excéntrica (muy alargada) sino muy cercana a un circulo, la diferencia entre el punto más cercano (perihelio) y más lejano (afelio) al Sol es de sólo 5 millones de kilómetros.

Siendo así, la distancia promedio entre la Tierra y el Sol es de 149, 597, 870. 7 km., en particular la Unidad Astronómica se toma a 150 millones de km.

Con esta medida la distancia entre la Tierra y el Sol es de 1 UA.

Es de sorprendernos que la sonda espacial más lejana es la Pioneer 10, que hasta el 27 de agosto se encontraba a 121, 971 UA de la Tierra, seguida de la Voyager II a 117, 801 UA.

Aunque es usual encontrar AU del inglés Astronomical Unit o UA del francés Unité Astronomque (que nos facilita pensarlo también en español), la misma Union Astronomique Internationale recomienda el uso de AU.

La Unidad Astronómica nos servirá para definir otra unidad de medida.

La órbita de la Tierra es una elipse poco excéntrica, casi una circunferencia. GMG

EL PARSEC

Para entenderlo recordemos que una circunferencia tiene 360 grados (°), cada grado se divide en 60 minutos (’) y cada minuto en 60 segundos (“). El arco es una sección de la circunferencia. Desde el centro se puede medir el ángulo de un arco en grados, minutos o segundos.

Entendiendo esto, para definir el parsec se necesita la Unidad Astronómica, es decir, la distancia entre la Tierra y el Sol. Se toma un punto en el universo que visto desde la Tierra forme un ángulo de 1” (un segundo de arco) respecto al Sol, lo definimos con el nombre de parsec; paralaje de un segundo de arco o arcosegundo. Se entenderá mejor observando la imagen.

Siendo así, el parsec equivale a 3.26 años luz o 206, 265 UA. Ahora, para medir la distancia en parsecs se utiliza la paralaje estelar, la cual hace una comparación de la medida de una estrella en dos momentos del año, cuando la Tierra está a 6 meses de la primera medición, así, la estrella parecerá desplazarse en el fondo de estrellas y midiendo los ángulos y haciendo cálculos trigonométricos se obtiene una distancia.

Como sabemos, ninguna estrella se encuentra a un parsec o menos, la más cercana está a 4.2 años luz de nosotros, Próxima Centauri o a 1.3 parsecs.

Las distancias en el universo son tan grandes, que los astrónomos utilizan el kiloparsecs (mil parsecs), el megaparsec (un millón de parsecs) o gigaparsec (mil millones de parsecs).

El parsec. A máyor distancia del objeto a medir, el ángulo será menor. GMG

EL AÑO LUZ

Al igual que pasamos de los kilómetros a la Unidad Astronómica, necesitamos otra unidad de medida que nos ayude a comprender distancias aún más grandes.

Considerando la velocidad de la luz como una constante, se define el año luz como la distancia recorrida por la luz en un año.

Definimos “año” como los 365.25 días terrestres. La luz o más bien un fotón (partícula de luz) moviéndose a 300 mil km/s recorre en un año la distancia de 9, 460, 730, 472, 580.8 km.

En realidad, la luz se mueve a 299, 792. 458 km/s pero por comodidad lo dejamos en 300 mil km/s..

Es más cómodo decir que la galaxia de Andrómeda está a 2.5 millones de años luz o 778 kiloparsecs, que utilizar un número muy grande en UA o peor, en kilómetros, por ejemplo.

La paralaje estelar, conforme la Tierra se mueve al rededor del Sol, la estrella a medir, parece cambiar respecto al fondo de estrellas. GMG

El año luz es una medida de distancia no de tiempo ni de progreso. Es usual que muchos la usen para expresar que alguien está muy adelantado en conocimientos pero es incorrecto.

Gracias a nuestras mediciones, podemos comprender las distancias que separa a una estrella de otra o a una galaxia de otra. El universo en enorme, su extensión es inimaginable y a pesar de ello, podemos conocer mucho, podemos conocer que desconocemos demasiado. german@astropuebla.org

PARA SABER MÁS

Julio Verne escribió “Aventura de tres rusos y tres ingleses en el África Austral”, que narra la expedición de seis astrónomos de sendos países para medir el meridiano que cruza el desierto del Kalahari para corroborar la medida del metro.

CITA

“El hombre se descubre cuando se mide con un obstáculo”: El Principito -Antoine de Saint- Exupéry

“Mide lo que se pueda medir y haz medible lo que no se pueda medir”: Galileo Galilei

PARA SABER MÁS

Vídeo: Vuele entre 400 mil galaxias. Simulación de Sloan Digital Sky Survey con imágenes reales de galaxias.

Busque en youtube: “Largest Sky Map Revealed - An Animated Flight Through the Cosmos!” O ponga en su navegador de internet: goo.gl/Vm1Rsv

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