Download Distancias - Trinity School

Distancias Astronómicas
8vo Básico > Ciencias Naturales
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
Distancias Astronómicas
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
384.317 kilómetros y, medir este valor, fue un reto para muchos eruditos de la antigüedad, siendo el
primero de ellos el griego Aristarco (320-250 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 (190-120 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
(12.800 km) gracias al cálculo realizado en Egipto por Eratóstenes (276 a.C. - 194 a.C.). Luego, la distancia a
la Luna debía de ser 12.800km x 30 = 384.000km. 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 384.317,23 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
Distancias Astronómicas
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 149.597.870 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 30.06 x 150 millones de kilómetros, cuyo resultado aproximado es
4.500 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 100.000 UA hasta 200.000 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
Distancias Astronómicas
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 1752.
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 250.000 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 54.196.680 UA, o Deneb, que es otra estrella ubicada a 103.334.160 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 1.897.200.000 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 126.480.000.000
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
Distancias Astronómicas
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
(300.000 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 1.897.200.000 UA o bien 30.000 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
Distancias Astronómicas
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  150.000.000  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.
1 AL   9.461.000.000.000  km 
Relación 1: Podemos relacionar matemáticamente 1AL con 1 UA, de la siguiente manera:
1 AL   63.073 UA
Dato misceláneo:
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:
1 Pc   3, 2616  AL 
6
Distancias Astronómicas
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
Distancias Astronómicas
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
Cinturón de asteroides.
Distancia en UA
2,7
Cinturón de Kuiper.
Plutón.
7.500.000.000
40
Sedna.
Nube de Oort.
Distancia en kilómetros
13.000.000.000
200.000
8
Distancias Astronómicas
Actividad Nº4
Calcula y responde:
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 50 000 Pc de distancia, mientras que La pequeña Nube se
encuentra a 200.000 AL. Realiza el cálculo en
el cuadro siguiente y responde justificando
¿Cuál de las dos está más distante?
9